Новый материал может быть использован для повышения бесшумности субмарин

46
Инженеры-механики Бостонского университета создали синтетические звукоизолирующие структуры - акустические материалы, которые могут блокировать 94% звуковых волн. Основное отличие метаматериала - это возможность его использования в ситуациях, когда очень важен воздушный поток. Ученым удалось спроектировать конструкцию, которая может блокировать шум, но при этом сохранять воздушный поток. С помощью технологии 3D-печати, опираясь на математические расчеты, была создана открытая кольцеобразная структура для «вырезания» звуков при сохранении воздушного потока.

Новый материал может быть использован для повышения бесшумности субмарин




Инженеры рассчитали размеры и характеристики метаматериала, который должен мешать передаваемым звуковым волнам без препятствий для прохождения воздуха.

В качестве тестового примера ученые решили создать структуру, которая могла бы заглушить звук из динамика. Основываясь на своих расчетах, они смоделировали физическую модель, которая наиболее эффективно подавляет шумы. Испытывая это в лаборатории, исследователи закрепили громкоговоритель на одном конце трубы из ПВХ, а на другом конце был закреплен изготовленный акустический метаматериал. При воспроизведении звука новая структура полностью заглушала раздражающую высокочастотную ноту. Сравнивая уровни звука с закрепленным на месте метаматериалом и без него, команда обнаружила, что они могут заглушить почти весь шум (точнее 94%), делая звуки, исходящие из громкоговорителя, невоспринимаемыми человеческим слухом.

Также форма материалов акустического глушения полностью настраивается. Внешняя часть может быть спроектирована не только в форме кольца, но и в виде куба, шестиугольника или других различных форм.

Данная технология найдет широкое применение как в промышленной, так и в военной сфере. Например, акустические метаматериалы в системах вентиляции и кондиционирования воздуха делают их бесшумными, но при этом позволяют горячему или холодному воздуху беспрепятственно циркулировать по всей системе; также, заглушая посторонние звуки на подводных лодках, позволяют добиться большей незаметности для средств обнаружения противника. Снижение звуковых параметров субмарин - то, над чем конструкторы работают не один десяток лет.

  • https://www.bu.edu
Наши новостные каналы

Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.

46 комментариев
Информация
Уважаемый читатель, чтобы оставлять комментарии к публикации, необходимо авторизоваться.
  1. +1
    10 марта 2019 13:06
    Я не совсем понял, если датчики стоят между колонкой и фильтром, что они измеряют?
    1. 0
      10 марта 2019 13:26
      Ученым удалось спроектировать конструкцию, которая может блокировать шум, но при этом сохранять воздушный поток.

      Можно только предположить, что эти два датчика, что-то типа расходомера, доказывающие беспрепятственное прохождение воздуха.
      1. +2
        11 марта 2019 01:34
        А как быть с законом сохранения энергии? Звуковые колебания суть транспорт энергии. Метаматериал, который пропускает воздух, но при этом не пропускает энергию - эко очень круто!
        В применении к подводной лодке - звук создает вибрации, которые так или иначе передаются на корпус. Метаматериал - это банальный демпфер? Пористая резина?
        Да и так ли важно подавление звука, как борьба с вибрациями механизмов?
        Как то все мутно, или же желаемое выдается за действительное.
    2. +6
      10 марта 2019 14:12
      Судя по фото похож на скотч. Если так, то на любой скотч у нас есть синяя изолента
  2. +3
    10 марта 2019 13:25
    Т.е я понял так - раньше были акустически прозрачные материалы ( например как декоративные решётки на звуковых колонках (АС).
    А сейчас разработали материал , который не препятствует воздушному потоку , но гасит звуковые колебания. ( утрированно - типа та же декоративная решётка ,но которая будет уже гасить звук )
    Ну , в военной сфере найдёт применение точно.
    1. +3
      10 марта 2019 13:37
      Цитата: lucul
      Ну , в военной сфере найдёт применение точно.

      У меня внизу сосед "изгаляется" с перфоратором...Прямо в воскресенье...Прямо средь бела дня...Думаю, что хорошие изоляционные материалы найдут применение и в быту...
      good
      1. +1
        10 марта 2019 14:17
        Цитата: ROSS 42
        У меня внизу сосед "изгаляется" с перфоратором...Прямо в воскресенье...Прямо средь бела дня...

        Вызовите полицию. Строительные и с повышенным шумом работы можно производить только в рабочее время. Воскресные дни и праздники - это дни отдыха.
        1. 0
          10 марта 2019 18:10
          Цитата: Genry
          Воскресные дни и праздники - это дни отдыха.

          еще бы хозяева , которые держат собак в квартире , объяснили бы своим подопечным эти правила ! А если собака не понимает по человечески , то хозяевам объяснять , так чтоб они понимали . Очень люблю собак и других животных , но когда мешают жить соседям ...
      2. +2
        10 марта 2019 14:57
        ROSS 42.....У меня внизу сосед "изгаляется" с перфоратором...Прямо в воскресенье...Прямо средь бела дня...Думаю, что хорошие изоляционные материалы найдут применение и в быту...

        Конечно ! Пришёл к соседу и связал ему руки этим "изоляционным материалом"! Он будет орать, но его никто не услышит.
        Но ещё дешевле - обычным скотчем. wink hi
      3. +1
        10 марта 2019 16:06
        На самом деле есть лучшее применение в быту: ставишь такую сетку на окно и вуаля! Вентиляция обеспечена и звук с улицы не проходит! good А соседа, можно методом Genry hi глушить
        1. +2
          10 марта 2019 17:11
          У меня есть небольшая студия звукозаписи. Чтобы сделать нормальную звукоизоляцию пришлось вбухать уйму разных звукоизолирующих и звукопоглощающих материалов. Когда сделал, то ахнул - денег ушло куча! А тут появилось такое решение - сказка. 94%
      4. 0
        10 марта 2019 21:08
        У каждого соседа должен быть дятел с перфоратором
  3. -8
    10 марта 2019 13:29
    Можно использовать в туалете для Т-14 "Армата" good
  4. +2
    10 марта 2019 13:33
    Чтобы обесшумить корпус той же подводной лодки нужно просто создать еще одну водную прослойку .Вода сама гармонизирует в своих струях и потоках взаимодействие. Шумы это всегда уровень физических взаимодействий и динамик таких взаимодействий.Поэтому дополнительных сложных устройств удорожающих изделие и не надо
    1. +2
      10 марта 2019 13:37
      Все просто то как. И почему никто до сих пор не реализовал?
      1. +1
        10 марта 2019 13:43
        Не реализовали потому ,что процессы связанные с гидрогазодинамикой являются в большинстве случаев неочевидными в восприятии. Более того люди- многие полагают ,что они самые умные если занимаются той или иной прикладной темой. Многих специалистов надо подбирать не потому ,что они только учились в соответствубщих институтах ,но и которые по индивидуальной способности могут воспринимать те или иные процессы как физические так и иныормационные.Пришло время поиска и разработки комплексных решений .Кстати тут отстает и математика .А ведь решения есть
        1. +2
          10 марта 2019 16:00
          Т.е. вы про давнюю проблему, что ученые уже достигли такой специализации, что шаря в одной области - в принципе не воспринимают другую, ибо там другая логика даже? Известная проблема, например именно поэтому начали выпускать экологов везде - профилирующий - математика, основные - химия/физика/биология/геология. Там и прикол в том, что это выходит неспециализированый УЗКО специалист, который например легко переключается с химической на физическую логики, а они, кстати, крайне разные)
          Физик например вредность чего-либо будет считать по каждому из факторов отдельно, потом суммировать, химик посмотрит по результатам взаимодействия факторов. биолог вообще опыт на мышах проведет - ему важно насколько опасно организму, а не конструкциям, а что именно мышек умертвило - пусть химик с физиком разбираются... И в областях друг друга все трое - ни бум-бум, именно потому, что логика разная.
          1. 0
            10 марта 2019 16:20
            Ну это слишком примитивно сказано. Все глубоко не так .
  5. +3
    10 марта 2019 13:36
    Не знаю , что там реально создали , но на фото некая трубообразная сендвич-панель из пластика и вспененного полиэтилена ( причём не монолитного ), В принципе такие же на пластиковых дверях вместо стеклопакетов ставят - кто сталкивался , тот имеет понятие об их звукоизоляции . Поэтому все заявления могут быть из разряда тех , чья громкость больше практических результатов .
    1. +2
      10 марта 2019 13:56
      Вот тоже подумал, что ничего сверхнового здесь нет, да и особо разница в звуке не существенная, может запись не достаточно передаёт эффект.
  6. +1
    10 марта 2019 14:07
    В данном случае стоит отметить , что основным источником шума ,очевидно является все-таки работа винта.А поэтому необходимо применять совершенно новый вид движителя
    1. +2
      10 марта 2019 15:31
      очевидно является все-таки работа винта


      Проблема шумности на подлодке гораздо более сложная и винт не гоавный источник шумов. На атомоходах это ГТЗА и насосы охлаждающие реактор, в момент пуска любого агрегата высокочастоная составляющая дает такой всплеск, что услышать можно на десятки киоометров. Зависит во многом от гидрологии в данном районе.
      1. +1
        10 марта 2019 15:37
        Извините вы меня не поняли. Работа всех центробежных насосов ,центробежных компрессоров , трубопроводов должны работать на несколько других принципах,который кстати и принципиально меняет работу нового движителя.Вообще вся работа ключевых энергетических устройств должна опираться на.эл.магнитные преобразования ,
        1. +1
          10 марта 2019 15:53
          К сожалению, должны и работают это несколько разные представления. В идеале подлодка аообще должна иметь хвост, как у касатки и плавники и покрыта аналогичной шкурой. Потому как природа самый лучший инженер, но на деле все обстоит несколько иначе. Не все можно повторить в идеале, технологии не дотягивают. И приходится использовать центробежные насосы и так далее.
          1. 0
            10 марта 2019 16:00
            Не совсем так .Многие бионические процессы не масштабируются простым копированием и пропорциональным увеличением.Для этого необходимо знать алгоритмы таких преобразований. Правильно говорите ,что должны и то ,что можем и то ,что есть это очень значительнле отличия.А все потому ,что теоретические и практические методы анализа совершенно не развиты .Перенос технологий вычисления энергетических процессов методами анализа простого счета это же смешно
            1. 0
              10 марта 2019 16:44
              Вот видите, вы все время оперируете представлениями, как должно быть, а не тем, как оно есть. Достаточно давно в «Технике Мололежи» зачитывался подобными статьями о подлодках—дельфинах и прочих мухолетах, Однако с тех пор мало чего изменилось в практике их применения.
              Живой мул и сейчас лучше механической копии. Как оно будет потом, сложно представить.
              1. 0
                10 марта 2019 16:57
                Я с вами полностью согласен. Инертность внедрения новых идей равно как и инертность появления новых изделий обусловлены многими причинами. Технические достижения тех же египетских жрецов и того же Леонардо были не совместимы ни с уровнем рассуждения этих людей и общества, ни с возможностью внедрения их разработок.Почему? Потому ,что всплеск определенных знаний должен соответствовать очень многим аспектам действительности и настоящего момента. Отсюда и параметры такой инертности исчисляются темпами развития проблематик вызывающих потребность в новых знаниях
  7. +2
    10 марта 2019 14:16
    У автора проблемы с переводом через гугл переводчик! Для того что бы корректно произвести перевод нужно быть хотя бы в теме того об чём пишут. Автор к сожалению не один из данной категории.
  8. +1
    10 марта 2019 15:25
    Основное отличие метаматериала - это возможность его использования в ситуациях, когда очень важен воздушный поток. Ученым удалось спроектировать конструкцию, которая может блокировать шум, но при этом сохранять воздушный поток


    Вот тут не очень понятно каким местом это на подлодке применимо? Подлоддка движется в волной среде, а не в воздухе, звук там распространяется немного иначе. Если имеются ввиду звук внутри лодке, ну так и он распространяется наружу не через воздух внутри корабл, а через метериалы корпуса и его конструкций.
    1. 0
      10 марта 2019 15:41
      Вы правы , что сама проблематика озвучена и понимаема ,что создана проблема которую нужно решать.Почему бы сразу не использовать оптимальные процессы без шума
  9. +3
    10 марта 2019 15:39
    Я тут одно время назад столкнулся с необходимостью звукоизоляции двери от человеческого голоса, нетривиальная задача, скажу я вам... Весь день читал статьи на эту тематику, долго экспериментировал с разными звукоизолирующими и звукопоглощающими материалами, такой композиционный сэндвич уже на дверь прилепил, а голоса все равно слышно. lol Так что пусть дальше исследуют, дело нужное.
    В этой разработке самое интересное это открытая архитектура - как удается так сильно снижать шум при большом диаметре открытого внутреннего отверстия и малой площади звукопоглощающего кольца! Вспомните пластиковые окна - через них ничего не слышно только, когда они герметичны. Как только появляется щель (микропроветривание) звук проходит практически не задерживаясь.
    1. 0
      10 марта 2019 16:03
      Важен подход и метод решения задачи . Мы привыкли искать панацею и совершенно не способны к комплексным решениям задач
      1. +1
        10 марта 2019 18:24
        Ну прям уж неспособны. Просто начинаешь всегда с простого и относительно дешевого, если это не помогает, то приходится решать комплексно и задорого. В итоге понимаешь, что достигнутый результат не всегда соответствует затраченным силам и ресурсам.
  10. 0
    10 марта 2019 16:07
    В приточной вентиляции стараются применять металл. Металл - экологически чистый материал для приточной вентиляции. Шумоизоляция - это хорошо, но "гигиенические" свойства нового продукта еще следует проверять и проверять. Это о новом материале общо.
    Роснано создавалось именно для подобных целей в России, но в реальности оказалось "бюджетным деньгососом". Есть предположение, что они сейчас ухватятся за эту идею, и Путин даст команду оплатить. Кто-то кого-то очень крепко держит за что-то.
    1. 0
      10 марта 2019 16:21
      У Роснано 90 инвестиционных производств в России, на их финансирование создали процессор "Байкал"
      1. 0
        10 марта 2019 19:07
        А мультиполярный транзистор не создали. Я удивляюсь ,что столько ресурсов человеческого мозга ,а оторваться от линейных принципов не способны. И неужели не понятно ,что невозможно описать все или даже самое маленькое пространство в каждой его составной части процессором чтобы отобразить машинной технологией.
      2. +2
        10 марта 2019 21:15
        Меня не трольте, пожалуйста, с Вашими потугами за Роснано. Не впечатлили Вы меня "Байкалом".
        https://infago.livejournal.com/20693.html Конечно же, изобрели первый микропроцессор в США. Но в СССР инновации были делом обычным.
        Если Вы такой (поклонник, сотрудник, благополучатель - нужное подчеркнуть) Роснано, то сообщите, пожалуйста, сколько государственных средств с 2006 года было затрачено на Роснано. Только это. Про эффективность даже упоминать не стоит.
        Кстати, есть еще одна тонкость. Создать процессор и запустить процессор в серию - две совершенно разные задачи (и по объему инвестиций тоже). Как работает пиар Роснано, я знаю. И как работает Роснано на примере Лиотеха, я тоже знаю.
        Но, от Вас требуется только сумму полученных от государства средств. Итак, цифры в студию, знаток.
  11. 0
    10 марта 2019 16:31
    Вот интересно, обернут они лодку таким материалом и что? Максимальное время погружения, глубину и скорсть ограничат, и будут их бесшумные лодки по Мексиканскому залив плавать :-)
  12. 0
    10 марта 2019 17:02
    Цитата: ROSS 42
    У меня внизу сосед "изгаляется" с перфоратором

    если с перфоратором - то можно ожидать, что это когда нибудь закончится. У меня же сосед пытается второй год подряд сверлить бетонные стенки простым сверлом на простой бормашине... Периодически постукивая в стенку. Ощущения не передаваемые!
    Прощённое воскресение этому чудаку не поможет.
    1. +2
      10 марта 2019 17:45
      Если с соседом так всё жёстко, дешевле будет подарить ему на день рождения перфоратор и набор свёрл с победитовыми наконечниками. Да, нетривиальное решение. Но, возможно, это будет эффективнее скандала. И совсем не дорого.
  13. -2
    10 марта 2019 19:26
    А как можно "блокировать шум, но при этом сохранять воздушный поток"?-думайте чего несете laughing
    1. 0
      11 марта 2019 10:26
      А глушители ДВС не этим ли занимаются ?
  14. 0
    10 марта 2019 20:53
    Наверное дом можно попробовать звукоизолировать - если живёшь рядом с аэропортом.
  15. +1
    11 марта 2019 03:03
    Перед тем как комменты печатать, кто-то вообще статью читал? Голову включал? Какие подлодки? Шланг обычный описали, для вентиляции, ну пусть он там из материала какого-то супермодного, который шум гасит, и то, зависит как измерялось... Дураку же ясно, что никак это не поможет гасить звуки вокруг объектов и даже через отверстия, типа "дверь" или "окно", не поможет. Ибо звук гасится при прохождении в самой трубе, за счёт структуры материала. Вывод хоть кто-то сделал? Эффект зависит от длины трубы, диаметра, и материала естественно, который поглощает резонанс. Поменять даже диаметр показанной трубы, увеличить например раза в три и всё, никакого поглощения звука. Там же так и написано: для "систем вентиляции и кондиционирования воздуха".
  16. +1
    11 марта 2019 10:20
    Хм...странно считают .. Судя по графикам , уменьшение происходит всего на 80 процентов.. откуда 94 ? это если по размаху и если в процентах . хотя с каких пор стали уровни звука в процентах измерять ? Где дб ? а вот если в дб , то изменение примерно 14 дб . что не так уж и много . Опять же , на видео - на одной частоте , а в статье речь про шум...как эта приблуда будет справляться именно с шумом - не видно . на одной частоте и без этого чуда можно сделать режектор.
  17. 0
    11 марта 2019 19:56
    Возможное применение: в глушителях автомобильного транспорта (если правда, что нет потерь воздушного потока, то улучшится КПД ДВС)

«Правый сектор» (запрещена в России), «Украинская повстанческая армия» (УПА) (запрещена в России), ИГИЛ (запрещена в России), «Джабхат Фатх аш-Шам» бывшая «Джабхат ан-Нусра» (запрещена в России), «Талибан» (запрещена в России), «Аль-Каида» (запрещена в России), «Фонд борьбы с коррупцией» (запрещена в России), «Штабы Навального» (запрещена в России), Facebook (запрещена в России), Instagram (запрещена в России), Meta (запрещена в России), «Misanthropic Division» (запрещена в России), «Азов» (запрещена в России), «Братья-мусульмане» (запрещена в России), «Аум Синрике» (запрещена в России), АУЕ (запрещена в России), УНА-УНСО (запрещена в России), Меджлис крымскотатарского народа (запрещена в России), легион «Свобода России» (вооруженное формирование, признано в РФ террористическим и запрещено), Кирилл Буданов (внесён в перечень террористов и экстремистов Росфинмониторинга)

«Некоммерческие организации, незарегистрированные общественные объединения или физические лица, выполняющие функции иностранного агента», а так же СМИ, выполняющие функции иностранного агента: «Медуза»; «Голос Америки»; «Реалии»; «Настоящее время»; «Радио свободы»; Пономарев Лев; Пономарев Илья; Савицкая; Маркелов; Камалягин; Апахончич; Макаревич; Дудь; Гордон; Жданов; Медведев; Федоров; Михаил Касьянов; «Сова»; «Альянс врачей»; «РКК» «Центр Левады»; «Мемориал»; «Голос»; «Человек и Закон»; «Дождь»; «Медиазона»; «Deutsche Welle»; СМК «Кавказский узел»; «Insider»; «Новая газета»