Научный коллектив Нижегородского государственного архитектурно-строительного университета (ННГАСУ) совместно с Институтом проблем машиностроения РАН представил работу, посвященную решению проблемы строительной акустики – эффективной изоляции низкочастотного и среднечастотного шума без утяжеления конструкций.
Традиционно защита от шума в зданиях и на производстве подчиняется акустическому «закону массы»: чем тяжелее и толще стена, тем лучше она задерживает звук. Нижегородские ученые смогли обойти это ограничение, применив концепцию акустических метаматериалов с локальными резонансами.
Разработанная авторами конструкция представляет собой тонкую и легкую стальную панель толщиной всего 1 см, на которой закреплена периодическая сетка из миниатюрных тяжелых резонаторов на упругой каучуковой основе. При падении звуковой волны резонаторы начинают колебаться в противофазе со звуком, буквально «запирая» и поглощая его энергию внутри структуры.
В ходе численного моделирования в специализированном программном комплексе и натурных экспериментов ученые зафиксировали феномен акустической запрещенной зоны (bandgap) в диапазоне 1200-1500 Гц. В этой частотной области динамическая масса метаматериала формально становится «отрицательной», обеспечивая колоссальное снижение уровня шума на 30%. Чтобы добиться аналогичного эффекта классическими методами, базовую плиту пришлось бы сделать тяжелее и массивнее в 5-10 раз.
Нам удалось создать математическую модель, которая позволяет проектировать "умные" звукоизоляционные строительные панели под строго определенный тип шума – будь то гул авиационного двигателя, работа вентиляционных систем или промышленное оборудование. Изменяя геометрию резонаторов и жесткость их подвеса, мы можем точечно ликвидировать любые резонансные провалы звукоизоляции,
– отметил один из авторов исследования, заведующий кафедрой архитектуры ННГАСУ Дмитрий Монич.
Источник: Минобрнауки России
