在这个故事里,有两幅图像,似乎是温度分布,但实际上,它们展示的是声压分布的模拟结果。这些声压数据反映的是列车行驶时车轮与铁轨之间产生的噪音。当我们看到红色区域,这意味着声音最强;绿色和蓝色的区域代表声音较弱,而紫色区域表示声音最小。比较这两幅图,我们注意到,在设置了左右消音板不同情况下的上图中,尽管消音板位置较低,但它在更广泛的范围内显示出较为安静的情况。
神户制钢所和神钢建材开发出的消音板具有独特的减噪性能。下面是一张试制品的照片。这部分高效吸收的声音原因隐藏在该消音板内部。
让我们打开并检查一下内部结构…… 高效吸收声音的原因
内部有四层极薄金属板(如图1所示)。从声音来源一侧开始,每层都是铝板,其中第一层带有开孔(a),第二、三层则带有更细致的开孔(b、c),而第四层可能是未开孔或仅有少数开孔的小型铝或钢板(d)。这种构造也是模拟中使用到的新型消音板的一部分。
另一方面,上述原产品用于吸收沿直线传播的声音以及防止墙壁或车辆反射并扩散声音。然而,这款新开发的消音板只包含带有开口的大理石棉材料。在试制品上,可以看到每个金属片厚度及关键作用于孔洞大小均为大约1毫米,第二和第三种类型的大理石棉材料间隔约为2至3毫米。
关于吸引原理,如同图2所示,当受到声波压力后产生振动并穿过这些开口时,由此产生摩擦会使得声能转化成热能。此外,当气流变得紊乱且形成旋涡时,便会导致压力降低,这便是基本上的吸引原理。
此外,还设有一定空气距离,以利用通过前后各自产生对比性强大的空间差异来提高其性能,并进一步减少开放面积,使得空气振动速度加快,从而增加摩擦并提高效率。而没有任何开放洞穴的地方则起到了隔离作用。
通过实施这些措施,不同于原始产品中的噪声水平降低了3至5分贝(A),计算以声能形式表达,则比原始产品少了半数到三分之一程度。此外,该设计过程中模拟技术发挥了重要作用。在确定这一设计之前,对于高频响应尤其敏感,因此调整了每个具体参数,如孔径和开放率等,以提升500Hz以上频段区块中的吸引系数(如图3)。
换句话说,只要改变已提及条件,就可以适应各种不同的噪聲特征。如果用空气作为参考进行模拟,我们发现如果改变每个空气层厚度,将显示出如同图4所示完全不同的状态。
相比之下,即使采用玻璃棉材料制作,那些更薄但具有相同或更好的吸引性能也可应用于通常不含多余空间或宽敞空间场合,比如新的高速铁路车厢。如果实现这一点,无论是在通勤途中还是旅行期间,都将享受更加宁静环境。