Необычный глушитель из метаматериала отсекает звук, но не блокирует движение воздуха

Команда инженеров-механиков из Бостонского университета разработала устройство для блокировки до 94 % поступающих звуковых волн, но с сохранением воздухопроницаемости. Это напечатанная на 3D-принтере конструкция из метаматериала. Ее внутренняя структура имеет сложное устройство и направлена на отражение акустических колебаний среды. Выглядит она как толстое кольцо, которое размещается возле источника шума на пути движения звуковых волн.

Звук формирует не само движение воздуха, а небольшие гармонические вибрации в нем, которые можно усилить или же погасить при помощи простых механических устройств. Для этого нужно правильно рассчитать, под каким углом волна встретится с преградой и куда она затем отразится. В метаматериале бостонских инженеров множество ячеек, которые отражают волны назад, практически в противофазе, благодаря чему вибрации не распространяются за пределы устройства.

Конструкция кольца-глушителя имеет внутреннюю винтовую форму, поэтому звуковые волны вынуждены двигаться по спирали, от внешней границы к центру кольца, постоянно отражаясь назад. Как следствие, дошедший до выхода поток воздуха уже практически не вибрирует и выходит из кольца с тихим, ровным гулом. Остается только подобрать размеры кольца к источнику звука, чтобы волны не могли огибать глушитель по краям, и надежная шумозащита готова.

Практические эксперименты полностью подтвердили прогнозы, эффективность глушителя отменная. И что важно – он работает в пассивном режиме, без расхода энергии и не имея подверженных износу подвижных частей. Форма кольца тоже не является ограничением, глушитель можно сделать и в виде шестигранника, и более сложной конфигурации. Плюс это легкое изделие — такие глушители можно поставить и на реактивные двигатели самолетов, и на компактные квадрокоптеры.

Источник — Physical Review