- Хлоп в лоб
- Від першої особи: Сергій Апресов, головний редактор
- Від першої особи: Дмитро мамонтів, науковий редактор
У сучасному автомобілі унаслідок чого виникає шум можуть тільки два пристрої: клаксон і автомагнітола. Якщо жодне з них не звучить, в салоні повинні панувати тиша і спокій. Мало хто знає, що лобове скло вносить значний вклад в передачу шумів не тільки від набігаючого потоку повітря, але і від двигуна, і від шин автомобіля. Боротися з цим негативним ефектом покликані акустичні лобові стекла нової конструкції.
ТЕМА: Акустичне лобове скло
ПРИКЛАД: Volkswagen Passat СС
Боротьба з шумом - це практично завжди боротьба з резонансом. Найбільший резонатор - це кузов автомобіля. Але резонувати можуть і пластикові панелі обробки, і деталі підвіски, і скла. Якщо частота вібрацій від джерела звуку збігається з частотою власних коливань резонатора, звук багаторазово посилюється і поширюється по всьому салону.
В автомобілі кілька основних джерел шуму. Перший - працюючий двигун. Ці звукові коливання частотою від 20 до 200 Гц добре передбачувані. Якщо кузов і салон автомобіля не резонують в такт з мотором, а сучасні опори двигуна надійно ізолюють кузов від вібрацій, двигуна майже не чути.
В першу групу можна записати і трансмісійні шуми. Це звук від взаємного зіткнення зубців шестерень в коробці передач і диференціалі, підшипників колісних маточин. Цей гул за пару кілометрів сповіщає про наближення старого КамАЗа, однак для сучасного авто не характерний і може свідчити лише про знос і необхідність ремонту деяких вузлів.
Після поновлення Volkswagen Passat CC змінився не тільки зовні, але і внутрішньо. Інженери застосували поліпшені матеріали звукоізоляції моторного відсіку, дверей і багажника, а також днища і підкрилки. В якості опції стали доступні лобове і передні бічні стекла з поліпшеними акустичними властивостями.
Другий інструмент шумового оркестру - шини. Їх зіткнення з дорогою створює широкосмуговий звуковий фон з основою в районі 200 Гц. Різноманітність дорожніх покриттів і малюнків протектора робить його непередбачуваним і сильним противником, боротися з яким доводиться за допомогою спеціальних шумоізоляційних матеріалів в колісних арках ціною збільшення маси і вартості автомобіля.
Нарешті, на швидкостях вище 80 км / ч сольну партію починають грати аеродинамічні шуми. Коливання тиску повітря, зумовлені як швидкістю руху, так і завихреннями повітря, що утворюються за аеродинамічний недосконалими елементами кузова, створюють потужний широкосмуговий шум, що варіюється від басовитого гулу до високочастотного свисту. Саме аеродинамічний шум не дозволяє водієві розмовляти з пасажиром, не підвищуючи голосу.
Графік демонструє поглинання звукових хвиль широкого діапазону трьома видами скла. Зелена лінія відображає поведінку 5-міліметрового монолітного скла, чорна - 5-мм триплекса, а синя - акустичного триплекса з 2,1-мм стекол з 0,76-мм акустичним полімером. По горизонтальній осі - частота звуку (Гц), по вертикальній - поглинання звуку (дБ).
Хлоп в лоб
Лобове скло приймає на себе основну частину аеродинамічного шуму. Воно має велику площу, встановлено під великим кутом атаки до набігаючого потоку і безпосередньо контактує з салоном. Здатність скла поглинати звук визначається масою, жорсткістю і демпфірувальними властивостями. З масою і жорсткістю все зрозуміло: чим товще і інертніші скло, тим менше воно буде коливатися під дією набігаючих повітряних хвиль. З демпфірувальними властивостями у скла все погано - щоб зрозуміти це, достатньо вдарити по келиху і послухати, як довго він звучить. Але головна негативна особливість скла як матеріалу - це резонансна частота в діапазоні 1500-5000 Гц. Цей діапазон відповідає за розбірливість людської мови - цю зону звукового спектра людський слух сприймає найбільш уважно, і саме такі шуми в найбільшою мірою псують нам життя.
Від першої особи: Сергій Апресов, головний редактор
Раніше я думав, що модна нині концепція «чотирьохдверного купе» - це невиправдана жертва комфортом на догоду спортивному стилю. Я помилявся. Жорсткість пружин підвіски у Passat CC на 15% менше, ніж у звичайного Passat, тому в русі «купе» сприймається м'якше, плавніше, дорожче. І це зовсім не означає, що CC управляється менш гостро. Просто кузов з низьким центром ваги сам по собі менше схильний до крену, розгойдування, небажаної розвантаження керованих коліс. В результаті за зменшену площу скління і тісноту на задніх сидіннях (чоловік зростом вище середнього упреться головою в дах) отримуєш комфорт і відчуття якості, за які Passat CC так і хочеться поставити в один ряд з більш дорогими бізнес-седанами Е-класу.
Що стосується рівня шуму, автомобіль залишає двояке враження. Акустичне лобове скло свою справу робить - це помітно, перш за все, по відсторонений сприйняття швидкості. Прицілившись в 80, дуже легко випадково розігнатися понад 120 км / год - в салоні ніякої різниці не відчувається, і це говорить про те, що з аеродинамічними шумами вдалося впоратися на відмінно. Тиша в салоні сильно залежить від якості дорожнього полотна, і якщо на рівному асфальті в машині абсолютно тихо, то навіть злегка шорстке покриття вже запускає всередину неабияку порцію шкідливих децибел. Мабуть, авто не завадила б найкраща звукоізоляція колісних арок.
Збільшивши товщину скла, можна поліпшити характеристики поглинання звуку в районі низьких частот. Однак потовщення практично не впливає на поглинання в заповітному діапазоні від 1,5 до 5 кГц. Мало того, будучи важливим елементом силової структури кузова, лобове скло сприяє поширенню не тільки аеродинамічних шумів, але і шумів кочення, точніше тій їх частині, яка відповідає резонансній частоті скла. А значить, знайшовши вирішення проблеми резонансу лобового скла, можна підвищити акустичний комфорт водія і пасажирів не тільки на високих швидкостях, але і на малому ходу.
Від першої особи: Дмитро мамонтів, науковий редактор
Проїзд пару днів по місту в негоду, я, нарешті, помітив: незважаючи на мерзенну сльота за вікном, камера заднього виду на Passat CC завжди чиста. Я вийшов з машини, щоб подивитися, де ховається камера, і не знайшов. Заглянув навіть під емблему, яка за сумісництвом служить ручкою для відкривання багажника, що дуже зручно, і там не знайшов. Камера видала себе лише при включенні задньої передачі: вона дійсно живе під емблемою, але її приховує додаткова кришка, щоб при відкритті багажника володілець не забруднив об'єктив пальцями. Такими турботливими придумками Passat CC напханий під зав'язку. Багажник можна відкрити, махнувши ногою під бампером; масштаб карти на навігаційної системи перемикається обертається рукояткою; входять смски виводяться на дисплей маршрутного комп'ютера, щоб водій не відволікався від дороги, і автомобіль може навіть зачитати їх вголос (хоча російська мова синтезатор мови поки не переварює). Духу креативної раціональності, який панує в салоні, відповідає дійсності та налаштування робота DSG - невеликий 1,8-літровий двигун віддає всю душу, але коробка справно перетворює його титанічні зусилля в плавний хід, приемистий розгін і 8 секунд до сотні. Про нелегке життя мотора можна лише здогадуватися по його високооборотним вигуків при прискореннях: щоб тихо і невимушено тягнути великий седан на моменті, потрібен мотор побільше.
Ось уже майже сто років ми використовуємо в якості лобового скла триплекс. У класичному варіанті він представляє собою два скла з прошарком з міцного полімеру (полівінілбутіраль). Найбільш поширені пропорції - скла товщиною 2,3 мм і полімерна плівка 0,76 мм. В сучасних стеклах можуть міститися додаткові шари у вигляді підігрівається дроту, УФ-фільтра або тонировочной плівки. У нашому випадку важливо те, що тонка і жорстка полімерна плівка практично не змінює резонансних властивостей скла.
Як пояснили нам фахівці компанії Saflex, одного з найбільших світових виробників полімеру для триплексу (40% автомобілів світу оснащені стеклами з прошарком Saflex), побороти нещасливий резонанс можна, застосувавши полімерну прошарок з поліпшеними демпфірувальними властивостями. Хімічну формулу такого полімеру кожен виробник тримає в секреті, так як сьогодні до даної речовини пред'являються найсуворіші і часом суперечливі вимоги. Його міцність визначається нормативами безпеки і повинна зберігатися в широкому діапазоні робочих температур, від тропічної спеки до скандинавських холодів.
Згідно з дослідженням Saflex, лобове скло з використанням демпфуючого полімеру на швидкостях від 80 до 160 км / год демонструє значно кращі показники поглинання шуму в діапазоні від 500 до 5500 Гц. При цьому ефект резонансу зводиться до мінімуму.
Цікаво, що більш тонкі скла демонструють найкращий результат при використанні акустичного полімеру, так як саме скло дає небажаний резонанс. Використання тонкого скла вносить чималий вклад в економію маси автомобіля, що, в свою чергу, позначається на динаміці, витраті палива і шкідливі викиди в атмосферу.
Стаття «нерезонним резонанс» опублікована в журналі «Популярна механіка» ( №5, травень 2013 ).