Ученые из Испании создали 3D-печатную звуковую черную дыру для шумоподавления в трубах

Проблема постороннего шума и эха хорошо знакома каждому, кто сталкивался с работой вентиляционных систем, кондиционеров или выхлопных труб. Звуковые волны легко отражаются от жестких стенок и закрытых концов каналов, из-за чего внутри воздуховодов возникает непрерывный гул. Традиционные методы борьбы с этим недугом требуют встроенных гасителей шума, которые монтируются еще на этапе производства самих труб и эффективно работают лишь в крайне узком диапазоне частот.

Физики из Испании предложили принципиально новое решение проблемы, создав так называемую акустическую черную дыру. Это компактный модуль, представляющий собой набор колец переменного диаметра, закрепленных на центральном стержне. Прототип длиной всего 15 сантиметров состоит из 29 элементов и легко изготавливается на обычном 3D-принтере. В отличие от прошлых аналогов, его можно просто вставить в уже смонтированную магистраль без сложной перестройки всей инженерной системы.

Принцип работы устройства основан на постепенном изменении свойств среды, через которую проходит звук. Пространства между кольцами образуют специальные резонансные полости. Когда звуковая волна попадает внутрь конструкции, ее скорость резко снижается, а основная энергия концентрируется в хвостовой части гасителя. Там акустические колебания превращаются в тепловую энергию за счет естественного трения и теплообмена с поверхностями, благодаря чему назад отражается лишь ничтожная доля входящего шума.

Лабораторные испытания и компьютерное моделирование подтвердили, что новая система превосходит классические шумоглушители. Полости между кольцами создают резонансы на более высоких частотах, что позволяет эффекту «поглощения» сохранять стабильность в широком спектре акустических волн. Это делает изобретение универсальным инструментом для снижения технологического гула в самых разных условиях.

В дальнейшем авторы разработки планируют адаптировать эту технологию не только для длинных труб, но и для объемных помещений. Создание двухмерных и трехмерных звуковых поглотителей позволит улучшить акустику в жилых и рабочих зонах. Однако перед массовым внедрением ученым предстоит проверить работоспособность модулей в реальных эксплуатационных условиях, где на гашение звука влияют сильный поток воздуха, перепады давления и колебания температуры.