Сейчас ни у кого не вызывает удивление технология подавления шума, ведь она встречается в устройствах используемых массово. Однако, история ее развития заслуживает внимания и интересна с разных точек зрения. Все началось в далеком 1978 году с довольно необычного заказа американского правительства. Требовалось создать технологию, которая бы позволила пилотам самолетов и астронавтам проводить сеансы голосовой связи без вредного звукового фона, создаваемого работой двигателей.
Технология была разработана, но сначала применялась исключительно в военной технике. Затем, уже в середине 80-х она стала использоваться шире, пока не стала доступной в технике потребительского класса. Но как именно происходит подавление шума? Оказывается, ученые нашли действенный способ его укротить, изучив физические принципы распространения звуковых волн. Вообще, различают активное и пассивное шумоподавление.
Если во втором случае все сводится к блокированию проникновения звуков в ухо, то в первом все значительно интереснее. Технология использует для подавления нежелательного звукового фона звук! Звуковые волны можно представить колебаниями, имеющими «пики» и «впадины». Если взять за основу шум и подать его в противофазе, то «пики» и «впадины» будут компенсированы их «зеркальным» отражением, при этом наблюдается практически полное отсутствие шума!
Технология вполне рабочая и актуальна даже сегодня. Однако, она не лишена некоторых недостатков. Например, низкие частоты подавляются лучше, чем высокие. Также системе подавления требуется время, чтобы проанализировать исходный звук и компенсировать его. Для определения уровня шума используются специальные устройства под названием шумомеры, которые должны быть должным образом калиброваны для повышения точности измерений. От этого зависит качество работы шумоподавляющих систем. Так же есть смысл заострить внимание на безопасности – не слыша фоновых звуков окружения человек может получить различные травмы и стать жертвой дорожной аварии.
Как развивается технология сегодня?
Технология все время развивается. Ученые из разных стран находят новые способы снижения уровня звукового фона. Это бывает полезным в самых разных областях. Например, американское аэрокосмическое агентство НАСА потратило немало времени и сил на создание системы подавления шума, возникающего от самолетов, когда они взлетают и садятся в аэропортах. Этот шум становится неприятным раздражающим фактором для тех, кто живет в близком соседстве с ними.
Ученые провели анализ того, что влияет на создание звукового фона. Они внимательно изучили такие элементы самолетов, как шасси и его нишу, изменили заднюю кромку закрылка. В частности, они использовали бесшовное соединение закрылка и крыла. Результаты превзошли ожидания – уровень шума снизился на 70%. Исследователи смогли повлиять только на шум от планирования, но шум от работающих двигателей не снизился. Технология весьма перспективна и может найти применение в новых самолетах бизнес-класса. Вероятно, в ближайшие годы она получит статус коммерчески применимой.
Не оставляют попыток побороть излишний шум и производители автомобильных шин. Сразу несколько компаний создали оригинальные технологии, позволяющие достигать намеченных целей. Одной из первых тренд на снижение уровня шума задала Continental, представив автопокрышку с технологией ContiSilent. Здесь использован специальный поглощающий звук материал, имеющий в своем составе полиэфир и полиуретан. Он закреплен клеевым составом на внутренней стороне шины. За счет него снижение шума в салоне снижается до 9 дБА.
Коллеги по цеху выставили альтернативные решения, что важно в конкурентной борьбе за потребителя. В частности, Michelin представила технологическое решение под названием Acoustic. В шинах, где она используется, применен слой из пенополиуретана на внутренней стороне, эффективно гасящий вибрации. За счет этого шум снижается на 20%, но шина при этом не теряет своих эксплуатационных характеристик.
Технология SoundComfort, предложенная Goodyear, разработана еще в 2014 году. Здесь так же использован пенополиуретан. Но структура его не плотная, но пористая. За счет этого эффективно подавляются шумы, связанные с резонансом внутри шины во время движения. Новация позволяет снизить уровень шума в салоне до уровня 4 дБ. А итальянская Pirelli решила бороться с шумами, вызываемыми трением качения. Технология Pirelli Noise Cancelling System, предполагающая так же использование полиуретанового слоя, способна уменьшить шум на 50%.
Российская технология подавления шума
Российские инженеры так же достигли определенных успехов в борьбе с негативным шумовым фоном. Они обратили внимание на шумы от движения поездов в метро. Изучив все аспекты проблемы, они разработали технологию Low Vibration Track, способную снижать шумы от подземки с 80 до 72 децибел. Технология применяется с 2014 года, как при строительстве новых станций, так и при реконструкции старых.
Суть технологии становится ясна при детальном изучении путей. Различия заметны даже невооруженным взглядом. Так, «шумопоглощающие» пути уложены на бетонные блоки, а не на шпалы. Блоки уложены на эластичные подкладки, есть резиновые элементы, снижающие уровень вибрации при движении составов по таким путям. Технология помогает не только обеспечить снижение шумов в метро, но и обеспечивает больший срок службы путей. Он составляет, по словам специалистов, не менее 40 лет. Представители метрополитена отмечают, что внедрение этой технологии привело к снижению расходов на содержание путей на 20%.
Так же есть и другой способ сделать движение поездов более тихим. Он заключается в бесстыковом соединении рельс. За счет этого поезда двигаются более плавно, снижая шум и увеличивая комфорт для пассажиров. На части станций используются обе эти технологии. Вообще, в московском метро не менее 40 станциях на 11 линиях метро используют инновационные технологи гашения вибраций и снижения шума. Постепенно их количество будет расти.
Как борются с шумом от кондиционеров и вентиляционных систем?
Обеспечивая себе максимально комфортные условия существования, люди окружили себя целым комплексом систем, которые во время работы генерируют шум. Стоит особо отметить системы кондиционирования и вентиляции, имеющиеся, как в небольших частных домах, многоквартирных домах, так и в производственных зданиях. Соответственно, выработаны нормы и правила, выполнение которых обеспечивает нормальные условия для жизни и работы людей в них.
Есть несколько подходов, позволяющих снизить уровень шума. Например, в воздушных каналах применяются глушители разных типов, а сами они покрываются изнутри материалами, поглощающими звуки. Другой проблемой является так называемый структурный шум, возникающий от вибрации оборудования. Колебания передаются на соединенные с ним детали и ограждения. В результате возникает раздражающий шум.
Для снижения негативного воздействия структурного шума используются виброизоляционные материалы. Так же широко применяются технологии звукоизоляции, звукопоглощения и экранирования. Максимальный эффект достигается после индивидуальных расчетов по каждому объекту с учетом местных условий и меры, принимаемые в комплексе.
