Введение.
Разработанный фирмой и предлагаемый автолюбителям комплект предназначен для улучшения качества звучания аудиоаппаратуры в пространстве салона легкового автомобиля, преимущественно малолитражного.
Для чего необходима обработка салона акустическими материалами комплекта NOISEBUSTER AUDIO PLUS?
Традиционно сложилось, что автомобили, даже самого высокого класса и самых авторитетных мировых производителей, доводятся по внутреннему шуму с точки зрения максимально возможного снижения шума, передаваемого в салон от двигателя, трансмиссии, дорожного покрытия, аэродинамического шума.
С учетом ранжирования этих источников по весомости их количественного вклада в общую шумовую энергию, излучаемую в замкнутое пространство салона, производители автомобилей применяют те или иные конструктивные меры, позволяющие обеспечить требуемый (в зависимости от класса автомобиля) шумовой комфорт в зонах ушей водителя и пассажиров.
Так, практически все автомобили имеют специальную шумопонижающую обработку перегородки между моторным отсеком и салоном. Она, как правило, состоит из многослойных звукоизолирующих и вибродемпфирующих материалов. Пол и тоннель обрабатываются в несколько меньшей степени, их обработка также включает применение аналогичных вибропоглощающих и шумоизоляционных материалов.
Существенно меньше, с точки зрения акустики, обрабатываются двери и крыша кузова, как наименее шумовибронагруженные элементы. Облицовка крыши является основным пассивным элементом для поглощения звука в салоне отдельных моделей автомобилей (на отдельных моделях - обивка крыши является неакустической). В тоже время она предназначена для частичного поглощения звука, прошедшего в салон не только из моторного отсека, но и от зоны дорожного покрытия и аэродинамического шума кузова.
Данные шумы проявляются преимущественно в пределах 400...2500 Гц, в которых чувствительность человеческого уха является максимальной. С другой стороны, именно в этой области высокой чувствительности человеческого уха создаются максимальные помехи разговору, которые характеризуются такой общепризнанной объективной характеристикой, как "индекс артикуляции". Поэтому конструкторы автомобилей, в большинстве случаев, стараются придать конструкции облицовки крыши наибольший звукопоглощающий эффект именно в этой частотной области.
Панели дверей и панели, ограждающие багажник автомобиля, практически исключены из тракта передачи в салон вышеназванных шумов (двигатель, шасси, дорога, аэродинамика), поэтому как правило их антишумовая обработка минимальна.
В то же время, оборудование легкового автомобиля современными аудиосистемами влечет за собой внедрение во внутреннюю структуру салона дополнительных многоканальных источников как воздушного и структурного акустического, возбуждения замкнутой оболочки, формирующей полезное пространство салона автомобиля (стальных панелей и пластмассовых облицовок), так и непосредственно воздушного объема салона, как своеобразной упруго-массовой колебательной системы.
В результате такого внедрения дополнительных источников могут наблюдаться два неприятных последствия: во-первых, происходит дополнительное излучение звука в салон панелями и облицовками кузова на их собственных резонансных частотах1, что приводит к повышению шумового фона в салоне и искажению "натурального" музыкального сигнала шумовыми "дополнениями" от этих панелей; во-вторых - возбуждаются низшие резонансные моды2 воздушного объема салона (как правило - первая и вторая продольные и первая поперечная моды) в виде стоячих волн с ярко выраженными неравномерностями распределения уровней звука по пространству салона. Касаясь практического решения первого последствия, необходимо дорабатывать конструкцию всех панелей, ограждающих салон (крыша, двери, багажник).
Акустические системы, как правило, монтируются в штатных специально предусмотренных зонах панели приборов, а также непосредственно внутренних облицовок дверей, на полке багажника и/или в стенках багажного отделения. Внутренние облицовки дверей малолитражных автомобилей класса ВАЗ, изготовленные из жесткой тонкостенной пластмассы имеют "густой" спектр собственных частот изгибных колебаний в звуковом диапазоне и в серийном недоработанном виде всегда вносят на своих резонансах дополнительный нежелательный шум, "откликаясь" на акустическое возбуждение, передаваемое как жестким структурным путем (преимущественно), так и воздушным путем.
Облицовка панели крыши необходима для внесения дополнительного поглощения звука в "чувствительной" частотной области, 400-2500 Гц. В то же время, серийная панель обивки крыши переднеприводных автомобилей ВАЗ, выполненная из жесткого неакустического (звукоотражающего) материала типа "байнат" горячего формования, практически не поглощает энергии звуковых волн. Более того, являясь жесткой, достаточно гибкой и вибровозбудимой диафрагмой, при движении автомобиля на дорогах с несовершенным покрытием, такая панель становится существенным дополнительным излучателем звука.
Поэтому предлагаемый комплект NOISEBUSTER AUDIO PLUS включает специальные материалы для дополнительной акустической обработки панелей крыши, дверей и багажника. Кроме того, если комплект NOISEBUSTER AUDIO PLUS устанавливается на автомобили отечественного производства (ВАЗ-2108...2110) настоятельно рекомендуется предварительно (дополнительно) для улучшения акустического комфорта устанавливать комплект NOISEBUSTER3, а для других отечественных и недорогих иностранных автомобилях применять пакет NOISEBUSTER UNIVERSAL3.
Практическое решение второй проблемы (подавления возбуждения низших резонансных мод воздушного объема салона) существенно затруднено в связи с невозможностью существенного влияния на изменение геометрии свободного пространства салона. Частично, хотя возможности весьма ограничены, эта проблема решается за счет выбора оптимального месторасположения громкоговорителей в пространстве салоне, позволяющего избегать интенсивного возбуждения отдельных собственных мод объема.
В отдельных случаях для подавления низкочастотного дефектного резонанса обьема салона не исключается применение пакета (батареи) низкочастотных 1/4 волновых резонаторов или резонаторов Гельмгольца, компонуемых за спинкой заднего сидения или в пространстве багажника. Однако, данный конструктивный прием является труднореализуемым на практике ввиду существенных габаритов резонаторной батареи, проблем ее компоновки, уменьшения полезного объема багажного отделения и т.п.
При разработке комплекта NOISEBUSTER AUDIO PLUS и выборе оптимального состава материалов была проведена серия испытаний как по исследованию акустических свойств салонов легковых малолитражных автомобилей отечественного и зарубежного производства, так и по исследованию серийно применяемых и предлагаемых отдельными фирмами-производителями звукопоглощающих и вибродемпфирующих материалов, доступных для приобретения на российском рынке (отечественных и зарубежных производителей). В комплект включены те материалы, которые по своим акустическим и эксплуатационным свойствам являются лучшими для решения поставленных задач. В то же время, из гаммы материалов с близкими акустическими характеристиками, выбирался материал, имеющий наименьшую цену.
Состав комплекта.
Тип 1 8. Вибродемпфирующий битумный материал для обработки внутренних поверхностей облицовок дверей и боковин салона.
Рекомендации по установке.
1. Установка данного комплекта предусматривает разборку и последующую сборку:
а) облицовок дверей автомобиля;2. После установки комплекта все штатные детали и материалы возвращаются в исходное состояния.
б) облицовок боковин автомобиля (для кузовов типа купе, хэтчбек);
в) потолок крыши;
г) облицовок багажника;
д) ковра багажника.
3. Для устранения возможных затираний и скрипов пластиковых облицовок в комплект входит вспомогательный материал тип 5.
4. Все материалы являются самоклеющимися. Для их установки поверхности должны быть тщательно обезжирены, материалы наклеиваются после удаления с них защитной бумаги.
Дополнительные рекомендации по применению.
Внутренние облицовочные панели дверей
Для снижения уровня "паразитного" излучения облицовочных панелей на собственных резонансах, возбуждаемых диффузородержателями громкоговорителей через элементы крепежа, они должны быть обработаны соответствующим шумовибродемпфирующим материалом. В этом случае, дополнительно ослабляется динамическая взаимосвязь излучений лицевой и тыльной сторон диффузора, исключаются процессы "короткого акустического замыкания" через периферийные зоны диффузора, увеличивается звукоизоляция пассивной стенки звукоизлучательной системы и увеличивается акустический КПД излучения непосредственно громкоговорителем.
Рассматривая замкнутою оболочку лицевой и внутренних панелей дверей как стенок "звукоизлучательного бокса" с встроенным громкоговорителем необходимо учитывать факторы:
Одно из предъявляемых требований к акустической звукоизлучательной системе - время реверберации5 излучаемого сигнала стенками корпуса (бокса), которое должно быть существенно меньше времени реверберации полезного сигнала громкоговорителя (непосредственно диффузора). Кроме того, резонансные частоты воздушного объема звукоизлучательного бокса (внутреннее пространство двери) представляют собой негармонический ряд, и, возбуждаясь, будут придавать особо неприятную окраску звучанию акустической системы.
Для устранения указанного дефекта необходима установка за панелью двери в свободном пространстве звукопоглощающего открытоячеистого пенистого материала, что позволит уменьшить добротность такой колебательной системы, устранить возможность образования стоячих волн в пространстве, ограниченном жесткими стенками. Предлагаемый для этих целей самоклеющийся, пористый, открытоячеистый звукопоглощающий материал тип 3 фирмы (ТЭКНИКАЛ КОНСАЛТИНГ) позволит улучшить поглощение звука в средне- и высокочастотной области, разрушив нежелательное возбуждение воздушных мод в указанном замкнутом пространстве.
На рисунке 2 показан коэффициент звукопоглощения6 этого материала. Данные исследования также проводились на специальном лабораторном измерительном оборудовании фирмы "Брюль и Къер". Коэффициент звукопоглощения определялся методом акустического интерферометра на установке "Труба Кундта".
Предлагаемые конструктивные схемы установки материалов на лицевую металлическую панель двери и ее внутреннюю облицовку двери показана на рисунке 3. Материал тип 3 должен устанавливаться дополнительно поверх вибродемпфирующих прокладок (серийных и дополнительных прокладок NOISEBUSTER или NOISEBUSTER UNIVERSAL , установка которых нами настоятельно рекомендуется) на всю доступную свободную поверхность лицевой панели двери. С помощью вибродемпфирующего материала тип 1 необходимо покрыть максимально возможную поверхность панели внутренней облицовки.
Перед установкой шумовибродемпфирующих материалов дорабатываемые поверхности должны быть очищены от пыли и грязи и обезжирены.
Панель и обивка панели крыши.
Особенностью проблемы является относительно больший воздушный объем полости и традиционно используемый монтаж к стенке полки багажника низкочастотных излучателей акустических систем. Для облицовки панелей багажника предлагается применять материалы тип 3 и тип 4 (ТЭКНИКАЛ КОНСАЛТИНГ). Схема их установки на примере багажника автомобиля ВАЗ-2110 показана на рисунке 6.
Условные обозначения, примечания, информация.
1)собственная резонансная частота - число колебаний в секунду механоакустической системы, характеристика виброакустических свойств механической или акустической (воздушный объем) конструкции. Это частота, при которой амплитуда колебаний резко и многократно возрастает.
2)резонансная мода - характеристика виброакустических свойств механической или акустической системы, напрямую связанная с собственной резонансной частотой. Мода показывает тип (форму) колебания системы на собственной частот. Например, распределение звукового давления по длине салона на первой резонансной моде воздушного объема салона имеет следующий вид:
Мода колебаний - это характерное распределение смещений колебательной системы, когда смещение каждого участка ее поверхности - простое гармоническое колебание с одной и той же частотой. В системе со многими степенями свободы могут существовать одновременно несколько мод.
3) NOISEBUSTER и NOISEBUSTER UNIVERSAL - это комплекты шумовибродемпфирующих материалов, разработанных и поставляемых клиентам фирмой "ТЭКНИКАЛ КОНСАЛТИНГ" и предназначенных для улучшения акустического комфорта в салоне переднеприводных автомобилей ВАЗ (NOISEBUSTER) или других автомобилей ВАЗ и иномарок "NOISEBUSTER UNIVERSAL". По оценке журнала "АТОРЕВЮ" (№16 (154) 1997 г, стр. 24-25) применение данного комплекта позволяет снизить общие уровни внутреннего шума автомобиля на 4 дБА.
4)способность к звукоизоляции - акустическая характеристика материала или конструкции, определяемая как отношение падающей звуковой энергии к прошедшей, измеряется в децибелах
5)время реверберации Т -это время, в течение которого средняя плотность звуковой энергии в помещении, накопленная в помещении при работе постоянного источника звука, падает в миллион раз при внезапном его выключении. По другому, время реверберации означает промежуток времени, в течение которого уровень звукового давления после выключения источника звука падает на 60 дБ (стандарт DIN 52212).
6)коэффициент звукопоглощения материала - характеристика поглощать звуковые волны, изменяется от 0 до 1 (или иногда измеряется в процентах от 0 до 100%). Коэффициент звукопоглощения равный 0 - это вся звуковая энергия отражена поверхностью материала, 1 - означает, что вся звуковая энергия поглощена материалом, например открытое окно имеет коэффициент звукопоглощения, равный 1.