在这里,有两幅图像。初看之下,它们似乎是在展示温度分布,但实际上,这些图像是在模拟声压分布的结果。要知道,这些声压就是来自列车通过时,车轮与铁轨之间产生的噪音。当列车经过时,红色区域代表着噪声最为强烈,而绿色、蓝色的区域则依次减弱,最接近紫色区域的噪声最小。在这两幅图中,只有设置在车辆左右侧消音板不同。通过对比这两幅图,我们惊讶地发现,在更广泛范围内,消音板较低的上一张图显示了一个更加安静的状态。
神户制钢所和神钢建材开发共同研发的一种具有独特降噪性能的消音板引起了人们的大力关注。以下是该试制产品的一些照片。这块高效吸音材料隐藏在其内部结构中。在接下来的一段时间里,让我们打开它,看看其内部构造究竟是什么样子?
这个新型消音板由四层极薄金属板组成(见图1)。从声音来源开始,每一侧都依次布置有带有开孔的小铝板(a)、带细开孔的小铝板(b、c)以及未开孔的小铝或钢片(d)。这些正是用于模拟上述数据使用的新型消音板所具备的设计构造。
另一方面,原有的产品使用玻璃棉来吸收直线传播的声音,并防止墙壁或车辆反射的声音扩散。而新开发出的这一款消音板仅仅配备了带有开孔的小铝片。在试制品中,可以看到每个小铝片约为1mm厚度;b和c层中的小洞大约为0.1mm宽度;而且它们之间相隔大约2-3毫米。
关于吸油原理,如同第二张图片所示,当声音波浪触及这些材料后,它们会振动空气,使得空气穿过这些微小洞口,从而产生摩擦转化声音能量为热能。此外,当周围空气流速增加并形成旋涡时,即使是原本很弱的声音也会因为这种方式失去部分能量,这就是基本上的吸油原理。
此外,还有一层空气隔离层存在于每个金属片之间,这样做可以利用前后的压力差提高吸油效果,同时也减少了每个洞口大小,使得空气振动速度加快,从而增强摩擦作用,从而进一步提升了整个设备的心灵效果。而未经处理的小铝或钢片则起到了隔绝作用。
通过实施这些措施,该设备能够将原始噪声水平降低至3到5分贝(A),即按照声音能量计算,其效果可达半数到三分之一级别提升。
在确定这种设计结构的时候,对模拟技术非常关键的是神户制钢所拥有的先进技术。试验品以高频声音作为测试对象调整了各项参数,比如孔径和开放率等,以此提高500Hz以上频率区间内的地震系数(见第三张图片)。
如果说改变任何一个条件都可以适应所有类型的声音特性,那么就不难理解为什么根据不同的参数进行模拟分析显示,如果改变每一层空间之间厚度值,就会呈现出如第四张图片描述的情况一样多样的状态表现形式。
与之前使用玻璃棉材料相比,即便是更薄的一个版本,也能够实现与原来相同甚至更好的功能,因此还可能被应用于除了普通听障墙以外的地方,比如新的高速铁路客运机车。如果这样的应用成为现实,无论你是在工作还是旅行,都将享受到更加安静舒适环境。