Исследователи из Мичиганского университета в Анн-Арборе представили новый метод, продемонстрировав прототип решетки оригами, который потенциально может снизить акустический шум на дорогах. Этот метод позволяет исследователям выборочно подавлять шум на различных частотах, регулируя расстояние между рассеивающими шум элементами. На этой неделе они сообщают о своей работе в Журнале прикладной физики от AIP Publishing.
«Наш главный вклад, который мы разрабатываем, — это адаптивная структура, которая может изменять свою периодичность между различными решетками Браве с различными свойствами симметрии», — сказал Кон-Велл Ван, один из авторов исследования. «Известно, что если вы переконфигурируете структуру решетки таким образом, вы значительно измените характеристики распространения волн».В звуковых барьерах оригами рассеивающие шум цилиндры, называемые включениями, помещаются на алюминиевый лист, согнутый в складку Миура, что является обычным методом складывания оригами. По мере складывания решетки включения сближаются или отдаляются друг от друга, рассеивая шум в разных частотных диапазонах.
«Решетка имеет только одну степень свободы, что делает ее особенно легкой для сжатия и расширения», — сказал Манодж Тхота, другой автор статьи.Манипулирование решеткой включений может позволить специалистам по дорожному движению настроить устройства для гашения шума на определенные частотные диапазоны. Более тяжелые автомобили производят шум на более низких частотах, чем более легкие.
Автомобили, путешествующие быстро в непиковые часы, склоняются к более высоким частотам, чем автомобили, застрявшие в пробках.Бетонные стены, выстилающие проезжую часть, эффективны в широком спектре частот шума, но ветер, который они блокируют, может добавить нежелательной силы к их основанию.
По словам Тота, поскольку они имеют плоскую поверхность, отраженная волна недостаточно диффузна, чтобы уменьшить шум на дороге. При прямом верхнем крае падение наклонных волн на эти барьеры приводит к более высокой дифракции и увеличивает распространение через барьер.
В своей работе исследователи используют периодические звуковые барьеры, в которых ряд включений ослабляет звук на определенных частотах, позволяя ветру проходить. Недостаток, по словам Тота, заключается в том, что эти системы имеют фиксированную конструкцию.
Если система предназначена для снижения шума от пробок, она не так полезна, когда автомобили едут быстро.По мере того, как все больше водителей выезжают на дорогу, растет беспокойство по поводу воздействия шума на артериальное давление, потерю слуха и внимательность на работе и в школе. В прототипе Тота и Ван обнаружили, что их барьер снижает акустическое давление на 10 децибел, или 90 процентов.«Транспортный шум, который в противном случае можно было бы услышать на расстоянии в милю, теперь будет восприниматься только на расстоянии 0,3 мили с этими барьерами», — сказал Тота.
По словам Ванга, преимущества оригами-структур могут заключаться не только в снижении шума транспорта, но и в использовании их для волноводных и акустических диодов.«В целом структура оригами дает нам эффективную платформу для адаптации к изменениям окружающей среды», — сказал он.