Комфорт «до» и «после», или Что показала дорога
Пришло время продолжить редакционные испытания по борьбе с шумом и вибрацией в автомобиле. Начало экспериментов описано в статьях «Сделаем тише? Сделаем!» («АБС-авто» № 12/2011, с. 26–27) и «Три шумных экзамена» («АБС-авто» № 3/2012, с. 18–21).
Напомним, что для обработки кузова мы выбрали шведскую шумовиброизоляционную мастику на водной основе Noxudol 3100. Наносится она методом распыления и широко применяется за рубежом на заводских конвейерах и в афтемаркете.
Для получения и фиксации результатов применяли цифровой измеритель уровня звука AR-834 (шумомер). Чтобы не возникло сомнений в правомерности его использования, процитируем паспорт: «Данный прибор разработан согласно IEC PUB 651 TYPE2 и ANSI S1.4 для применения в области техники безопасности и здравоохранения с целью контроля уровня шума окружающей среды».
До сих пор эксперименты проводились «в статике» – т.е. в закрытом помещении. Шумы создавал генератор звука на базе персонального компьютера со специальным программным обеспечением, за что большое спасибо консультантам, сотрудникам физического факультета МГУ и прежде всего канд. физ.-мат. наук Владимиру Милову.
Размещая генератор в различных точках кузова, а также на разных расстояниях от него, и закрепляя измерительный прибор в салонах автомобилей, мы отследили снижение шумов от следующих источников и внешних факторов:
• окружающей среды (интегральная характеристика);
• работающих агрегатов, и прежде всего двигателя;
• конструкции автомобиля в целом и кузовных панелей в частности;
• колес (точнее, комплекса возмущений под арками).
Не вдаваясь в подробности (они описаны в указанных статьях), отметим, что разница в показаниях прибора до и после обработки составила 3,1–4,2 дБ. Пересчет данных по логарифмической шкале показывает, что водитель и пассажиры будут ощущать эти цифры как 35–40%-ное снижение шума в салоне. А на некоторых моделях и до 50%.
Наш эксперт г-н Милов прокомментировал эти выводы так: «Испытываемый материал обеспечивает снижение шума примерно на 50%, как и заявлено производителем. Показания измерительного прибора продемонстрировали хорошую корреляцию с органолептическими тестами».
Но это, повторяем, «статика». Теперь предстояли дорожные испытания. Организационно они гораздо сложнее тестов в помещении. Это только на первый взгляд все просто: проехали участок трассы, замерили шум. Потом обработали кузов, проехали, замерили... Но что такое «один и тот же участок трассы»? Сегодня асфальт мокрый, завтра сухой, сегодня рядом с ревом проносятся грузовики, завтра их нет, сегодня в протекторе застряли камешки, завтра они вылетели. Как обеспечить воспроизводимость опыта, отсечь посторонние факторы?
Сразу скажем – отсечь их нельзя. Но минимизировать можно и должно. Признаться, мы немало потрудились, выбирая одинаковые дни – с одной и той же температурой воздуха, без дождя и ветра, а чтобы избавиться от шумных дорожных «соседей», устраивали заезды ранним утром. И вот, наконец, после ряда проб и ошибок появились данные, на основании которых можно строить выводы.
А сейчас сделаем небольшое отступление, чтобы договориться – а против чего мы, собственно, боремся? Ведь шум понятие многоликое. И отношение к его проявлениям у всех разное. Как сказал классик устами своего героя, «тетенька, у всякого свой вкус: один любит арбуз, а другой – свиной хрящик». И не существует однозначной связи между уровнем шума, его приборной оценкой и воздействием на психику. Но некоторые общие закономерности, несомненно, есть.
Так, низкочастотное урчание мотора, чутко отзывающегося на педаль газа, мало кого раздражает – скорее, наоборот. А вот высокие тона, возникающие, в частности, в системе выхлопа, создают дискомфорт.
Аэродинамические звуки, называемые «шумом ветра»... Они тоже разные. Равномерный шелест дает приятное ощущение скорости. А высокочастотный свист и завывания раздражают и утомляют.
Есть свои нежелательные диапазоны у шин, подвески и прочих узлов и деталей. Остановимся на шинах, точнее, на шуме качения. Здесь уместно вспомнить хорошо знакомую картину: при открытых окнах он слышен гораздо сильнее, чем при закрытых. В большей степени это относится к цоканию шипов или застрявших в ламелях камешков; в меньшей – к равномерному гулу протектора.
Выдвигаем гипотезу: при движении автомобиля большинство раздражающих факторов лежит в диапазоне повышенных и высоких частот. И говоря о качестве обработки кузова, надо оценивать не только (и не столько) общую «потерю децибелов», но и то, как стал «звучать» автомобиль после нанесения «противошумки». Будет ли этот звук более благородным – если подходить субъективно? Как перераспределятся частоты – если объективно? Хотя и субъективную оценку принижать не стоит – ведь в конечном счете все водители в той или иной мере субъективны.
Нам поможет одно из важных положений акустики: при прохождении звука через границу двух сред коэффициент ослабления прямо пропорционален квадрату частоты. Значит, шумовиброизоляционная мастика, формирующая ту самую границу, будет прежде всего бороться с высокими частотами, что полностью нас устраивает. А теперь – к практике.
Для дорожных испытаний выбрали популярного в народе «японца» – Mitsubishi Outlander XL 2010 года выпуска. Владелец машиной был доволен, за исключением досадных мелочей: во-первых, раздражал шум шин, что летних, что зимних. Не шибко, конечно, но все же раздражал. Во-вторых, донимали «сверчки» где-то в районе боковых стоек и дверных панелей. «Где-то» сказано не зря: эти шумы то появлялись, то исчезали, «гуляя» в зависимости от скорости и состояния дорожного полотна. В общем, ситуация типичная, тем более для автомобиля среднего ценового диапазона – чай, не Lexus...
Хотя при чем тут Lexus? Outlander тоже денег стоит, и владелец вправе рассчитывать на комфорт, важная составляющая которого – тишина в салоне. И мы взяли эту машину в работу.
Автомобиль испытывался при закрытых окнах и выключенном вентиляторе в следующих режимах:
• работа на холостом ходу;
• режим разгона с 40 до 80 км/ч;
• равномерное движение со скоростью 60 км/ч;
• равномерное движение со скоростью 110 км/ч.
Потом внутренности кузова аккуратно разобрали (см. фото), обработали панели мастикой, высушили ее, всё собрали и после окончательной просушки снова выехали на дорогу. Повторили все замеры. Их результаты приведены в таблице.
Посмотрим на полученные данные. Сначала общие выводы. Интегральное снижение шума получилось меньшим, чем при статических испытаниях, проведенных в помещении. Это легко объяснимо: в движении по дороге невозможно отсечь паразитные шумы. Впрочем, что там отсечь – даже предусмотреть невозможно. Но статистика заездов показала устойчивую качественную картину: снижение есть.
Разгон показал абсолютное снижение шума на 2,4 дБ. Это нормально: низкий звук мотора, тянущего тяжелую машину, мало подвержен «фильтрации», что вполне совпадает с нашими предположениями.
При движении на высокой скорости 110 км/ч шумопоглощающий эффект оказался ощутимее, чем на 60 км/ч – 3,3 дБ против 2,8 дБ. То есть возрастающие со скоростью аэродинамические шумы и шум качения хорошо гасятся защитным материалом.
А теперь очень важное дополнение. Можно сказать, ключевое. Снижение в среднем на 2,5–3 дБ – это много или мало? На первый взгляд, мало. Но если сделать спектральный анализ частот, получается очень интересная картина.
Мы разделили общий шум на четыре диапазона:
• низкочастотный 20–200 Гц;
• среднечастотный 200 Гц – 2 кГц;
• диапазон наилучшей слышимости 2–4 кГц;
• высокочастотный 4–8 кГц.
Компьютер показал, что максимальное уменьшение шума произошло в четвертом, т.е. высокочастотном диапазоне – а именно, в 3–4 раза! А в диапазоне наилучшей слышимости снижение получилось примерно в 2,5–3 раза. То есть наша гипотеза, по крайней мере в первом приближении, подтвердилась. Пусть «по абсолюту» автомобиль выиграл не так уж много, но звучать он стал по-иному, – в более приятных для человеческого уха диапазонах. Кстати, это утверждение полностью совпадает со «статическими» тестами, описанными в предыдущих статьях. И еще раз доказывает: в словосочетании «шумовиброизоляционный материал» основной является характеристика «вибро». Именно высокочастотные вибрации гасятся лучше всего. Да, чуть не забыли: досадные «сверчки» полностью исчезли. Неплохое дополнение к общей картине, не так ли?
В ближайшее время тема защиты автомобильного кузова от шума будет продолжена.
