Физики из Корейского института машиностроения и материалов и Национального университета Мокпо (Южная Корея) представили дизайн шумоподавляющего прозрачного материала, который пропускает воздух. Этот материал подходит для использования в вентилируемых окнах.
Опыты показали, что такая конструкция подавляет шум на всех частотах, уменьшая звук на 10-40 дБ, в зависимости от частоты и размера отверстий в окнах. Это очень хороший результат, тем более для первого эксперимента. Впрочем, обо всем по порядку.
Многие знают, как работает стандартный акустический резонатор (резонатор Гельмгольца). Это сосуд с узкой горловиной, который свободно пропускает через себя воздух, но хорошо поглощает звук на определенных частотах, в зависимости от сечения отверстия, длины отверстия и объема резонатора.
Эффект подавления звука с помощью акустических резонаторов широко используется в архитектуре, автомобилестроении и авиастроении. Сейчас почти все современные авиационные двигатели покрываются несколькими слоями звукопоглощающего покрытия из металлических листов с дырочками, это и есть акустические резонаторы.
Корейские физики изменили резонатор Гельмгольца таким образом, чтобы подавлять звук не на конкретной частоте, а в широком диапазоне частот. Для этого необходима сильная дифракция звуковых волн. Соответственно, свою конструкцию авторы назвали дифракционным резонатором.
Дифракционный резонатор изготовлен из кусков прозрачного акрилового стекла толщиной 5 мм. Каждый блок имеет размеры 150х150х40 мм, диаметр отверстий посредине блоков 20 или 50 мм, в отверстия вставляются воздушные фильтры.
Трехслойная панель из 36-ти дифракционных резонаторов (по 12 в каждом слое) с диаметром отверстии 20 мм (слева) и 50 мм (справа)
Опыты показали, что окна с отверстиями по 20 мм эффективно подавляют шум во всем диапазоне частот, в то время как окна с отверстиями по 50 мм действуют более тонко: они подавляют шум в диапазоне 700-2200 Гц (это, преимущественно, шум искусственного происхождения), оставляя практически в неприкосновенности «звуки природы» на низких частотах 0-500 Гц. При этом такие окна лучше вентилируют комнату, так что, по мнению авторов изобретения, именно они более полезны на практике.
На диаграмме внизу показано подавление шума на разных частотах дифракционными резонаторами с отверстиями 20 мм (красная линия) и 50 мм (синяя линяя).
