Sieć szkoleniowa dla badaczy hałasu
Słuchanie radia lub prowadzenie rozmów w samochodzie jest często utrudnione z powodu przenikających do środka drgań i hałasu. Inżynierowie starają się zaprojektować takie samochody, których wnętrza będą skutecznie tłumić hałas, jednak jak dotąd nie mają wystarczającej wiedzy na temat mechanizmów pozwalających osiągnąć ten cel. Zadaniem finansowanej z funduszy UE sieci początkowego kształcenia ENHANCED stworzonej w 2013 roku było wyszkolenie nowej generacji badaczy zajmujących się problemem redukcji hałasu. „Naszym celem było stworzenie sieci złożonej z doktorów pracujących w wyspecjalizowanych instytutach” – wyjaśnia koordynator sieci, prof. Paolo Castellini z University Politecnica delle Marche (UNIVPM), Ancona, Włochy. Do ośrodków akademickich biorących udział w projekcie dołączył duży, międzynarodowy partner z branży inżyniersko-technologicznej – firma Siemens będąca światowym liderem w dziedzinie oprogramowania do symulowania i testowania doświadczalnego zjawisk wibroakustycznych. Innym partnerem projektu została organizacja non-profit AIVELA, zajmująca się organizacją wydarzeń związanych z projektem i rozpowszechnianiem wyników. „W dzisiejszych czasach przemysł motoryzacyjny musi spełniać coraz bardziej restrykcyjne wymagania w zakresie redukcji hałasu i wygody pasażerów” – mówi Castellini. „Międzynarodowe ograniczenia prawne dotyczące hałasu i zanieczyszczenia powietrza oraz rosnące wymagania klientów co do komfortu akustycznego sprawiają, że firmy produkujące samochody muszą poświęcać więcej uwagi adaptacji i izolacji akustycznej”. Konstruktorzy stanęli więc przed naprawdę dużym wyzwaniem, jakim jest opracowanie taniego rozwiązania tego problemu. Jak dotąd najwięcej wysiłku poświęcono numerycznemu modelowaniu hałasu. Tak powstałe modele mogą pomóc dopracować przyszłe konstrukcje samochodów, identyfikować potencjalne źródła hałasu i przewidywać skutki proponowanych modyfikacji konstrukcyjnych, takich jak zmiana rodzaju używanego materiału. Określenie oddziaływania różnych materiałów na parametry akustyczne nie zawsze jest proste. Każdy materiał ma zwykle dwie składowe – stałą i ciekłą, którą może być np. powietrze uwięzione w porach. To właśnie interakcja między tymi dwoma stanami skupienia ma największy wpływ na stopień pochłaniania lub odbijania dźwięku przez materiał. Znalezienie właściwych materiałów pochłaniających dźwięk może znacząco zmniejszyć poziom hałasu w środku samochodu. Jednak do tego potrzebne są doświadczalnie sprawdzone modele. Wg Castelliniego, jak dotąd „odchylenia między pomiarami eksperymentalnymi a przewidywaniami wskazywały na konieczność poprawienia używanych modeli numerycznych”. W tym celu członkowie konsorcjum założyli specjalne forum. „Inny dużym wyzwaniem jest zapewnienie dokładności pomiaru danych eksperymentalnych niezbędnych do opisania akustyki wewnątrz kabiny i charakteryzowania wpływu zewnętrznych źródeł hałasu” – dodaje. W ramach sieci udało się opracować specjalne techniki obrazowania akustycznego pozwalające identyfikować źródła hałasu oraz określać jego rozkład, co umożliwi oszacowanie stopnia oddziaływania poszczególnych składowych hałasu, takich jak odgłosy ruchu drogowego, wiatru czy silnika. Członkowie zespołu skupili się również na odtworzeniu – tzw. „auralizacji” – dźwięków obecnych wewnątrz samochodu. Auralizacja, analogicznie do wizualizacji, polega na generowaniu symulacji, w tym przypadku środowiska dźwiękowego. Dane zgromadzone podczas projektu pozwoliły stworzyć symulator VCS (Virtual Car Sound). Projekt ENHANCED, zakończony w lipcu 2017 roku, pomógł zwiększyć możliwości europejskiego przemysłu w zakresie rozwiązywania technicznych wyzwań związanych z akustyką pojazdów. Firmy UNIVPM i Siemens mają nadzieję kontynuować współpracę z partnerami przemysłowymi i akademickimi przy tworzeniu kolejnych sieci szkoleniowych. Konsorcjum dalej pracuje nad innymi projektami akustycznymi dotyczącymi m.in. zastosowania układu mikrofonów do pomiaru i kwantyfikacji dźwięku oraz pomiaru akustyki maszyn wirujących.
Słowa kluczowe
Projektowanie dźwięku, auralizacja, hałas docierający do kabiny pojazdu, zjawiska wibroakustyczne
