在这个故事里,有两张图,这两张图看起来像是温度分布,但实际上,它们是在模拟声压分布的结果。这些声压,是由列车通过时车轮与铁轨之间产生的噪声。红色代表的是噪声最强,而绿色、蓝色的区域则是次之,越接近紫色,噪声就越小。两个图之间唯一的区别在于它们所使用消音板的位置不同。在比较这两张图时,我们发现,即使消音板较低,也能在更广泛的范围内保持安静。
神户制钢所和神钢建材开发制造了一种具有独特静音性能的消音板。这块试制品展示了其高效吸音的原因。当我们打开它内部的一瞥时,可以看到四层极薄且透明的手感材料(如同手指轻触一样细腻)。从声音来源开始,一系列带有开孔结构排列而成:一层带有大孔径铝板(a),紧接着是两层带有更细小开孔铝板(b和c),最后是一层未开口或只有一些微小洞穴的小金属片或者塑料板(d)。
这就是上面模拟所用的新型消音板拥有的一种特殊设计。在另一幅图片中使用的是原有的产品,它在吸收直线传播的声音以及防止墙壁或车辆反射声音扩散方面采用了玻璃棉。而新开发出的消音板仅限于设置带有开放孔洞的大理石薄片作为主要吸引物。
从试验样品来看,每个环节都经过精心计算:a中的每个孔约为1毫米,b和c中的每个孔约为0.1毫米;而b和c之间空气流动区域则大约为2至3毫米宽度。
关于如何工作,这可以用简单地比喻一下:当声音波浪抵达这些材料并引起振动后,那些空气会穿过这些微小裂缝,从而产生摩擦力将声音转化成热能。此外,当周围空间因为气流紊乱形成旋涡时,压力会下降。这正是基本上的减少噪点原理。
此外,还间隔着一些空气隙,使得穿过开放前后的对比更加显著,从而提高了整体吸收能力。而那些没有任何洞眼处则起到了隔绝作用,以此来进一步减少其他可能影响到正常工作的声音干扰,并最终提高整个系统效率。
通过这样的设计,不仅有效地降低了原始产品中三到五分贝A级频段中的噪声水平,而且还成功减少了半到三分之一的声音能量。这一切都归功于神户制钢所拥有的先进模拟技术,他们利用这种技术测试并优化以高频响应为目标设定的具体参数——即改变各个部分厚度及大小,以便适应各种不同的环境需求,如同改变一个房间装饰方案一样灵活多变。
换言之,只要调整关键参数,就可以让这种构造适用于所有类型的声音问题。如果他们能够根据这些数据进行调整的话,将显示出完全不同的状态,比如说,如果我们调整每一道空隙厚度,都会得到不一样的情况出现,正如你可以通过调整家具布局来改变房间感觉一样复杂多变。
与之前使用玻璃棉做出来效果相比,即使是薄很多也能够达到相同甚至更好的效果,因此还有希望应用到其他领域,比如新的高速铁路车辆上。如果这样的事情发生,无论你是否需要出差旅行,你都会享受到更加宁静舒适的地方。