Что такое акустические стекла и зачем они нужны в автомобиле
Причин появления шума в салоне автомобиля довольно много, напоминает Car.Ru — это работа двигателя, звук от выхлопной системы, шин, подвески, свист ветра и аэродинамический гул. Стекло хорошо пропускает звук, поэтому инженеры занимаются поиском решений, которые помогли бы снизить уровень шума.
Таким решением являются акустические стекла, которые способны снижать уровень шума в салоне на 4-10 децибел, а это уже вполне ощутимо.
Акустические стекла представляют собой двухслойный стеклопакет — внутри триплекса устанавливается полимерная пленка PVB, которая образует акустический барьер без видимого изменения толщины стекла. К тому же акустические стекла отличаются более высокой прочностью.
На некоторых моделях автомобилей акустические стекла устанавливаются только в передней части салона, в машинах представительского класса, как правило, акустическое остекление устанавливается на конвейере — либо в качестве опции.
Мы также писали, можно ли устанавливать шторки на стекла передних дверей и почему фары со временем начинают тускнеть.
Что такое акустическое лобовое стекло
Борьба с шумом — это практически всегда борьба с резонансом. Самый крупный резонатор — это кузов автомобиля. Но резонировать могут и пластиковые панели отделки, и детали подвески, и стекла. Если частота вибраций от источника звука совпадает с частотой собственных колебаний резонатора, звук многократно усиливается и распространяется по всему салону.
В автомобиле несколько основных источников шума. Первый — работающий двигатель. Эти звуковые колебания частотой от 20 до 200 Гц хорошо предсказуемы. Если кузов и салон автомобиля не резонируют в такт с мотором, а современные опоры двигателя надежно изолируют кузов от вибраций, двигателя почти не слышно.
В первую группу можно записать и трансмиссионные шумы. Это звук от взаимного соприкосновения зубцов шестерен в коробке передач и дифференциале, подшипников колесных ступиц. Этот гул за пару километров возвещает о приближении старого КамАЗа, однако для современного авто не характерен и может свидетельствовать лишь об износе и необходимости ремонта некоторых узлов.
Второй инструмент шумового оркестра — шины. Их соприкосновение с дорогой создает широкополосный звуковой фон с основой в районе 200 Гц. Разнообразие дорожных покрытий и рисунков протектора делает его непредсказуемым и сильным противником, бороться с которым приходится с помощью специальных шумоизоляционных материалов в колесных арках ценой увеличения массы и стоимости автомобиля.
Наконец, на скоростях выше 80 км/ч сольную партию начинают играть аэродинамические шумы. Колебания давления воздуха, обусловленные как скоростью движения, так и завихрениями воздуха, образующимися за аэродинамически несовершенными элементами кузова, создают мощный широкополосный шум, варьирующийся от басовитого гула до высокочастотного свиста. Именно аэродинамический шум не позволяет водителю разговаривать с пассажиром, не повышая голоса.
Хлоп в лоб
Лобовое стекло принимает на себя основную часть аэродинамического шума. Оно имеет большую площадь, установлено под большим углом атаки к набегающему потоку и непосредственно контактирует с салоном. Способность стекла поглощать звук определяется массой, жесткостью и демпфирующими свойствами. С массой и жесткостью все понятно: чем толще и инертнее стекло, тем меньше оно будет колебаться под действием набегающих воздушных волн. С демпфирующими свойствами у стекла все плохо — чтобы понять это, достаточно ударить по бокалу и послушать, как долго он звучит. Но главная негативная особенность стекла как материала — это резонансная частота в диапазоне 1500−5000 Гц. Этот диапазон отвечает за разборчивость человеческой речи — эту зону звукового спектра человеческий слух воспринимает наиболее внимательно, и именно такие шумы в наибольшей степени портят нам жизнь.
Раньше я думал, что модная нынче концепция «четырехдверного купе» — это неоправданная жертва комфортом в угоду спортивному стилю. Я ошибался. Жесткость пружин подвески у Passat CC на 15% меньше, чем у обычного Passat, поэтому в движении «купе» воспринимается мягче, плавнее, дороже. И это вовсе не означает, что CC управляется менее остро. Просто кузов с низким центром тяжести сам по себе меньше склонен к кренам, раскачке, нежелательной разгрузке управляемых колес. В результате за уменьшенную площадь остекления и тесноту на задних сиденьях (мужчина ростом выше среднего упрется головой в крышу) получаешь комфорт и ощущение качества, за которые Passat CC так и хочется поставить в один ряд с более дорогими бизнес-седанами Е-класса.
Что касается уровня шума, автомобиль оставляет двоякое впечатление. Акустическое лобовое стекло свое дело делает – это заметно, прежде всего, по отстраненному восприятию скорости. Прицелившись в 80, очень легко случайно разогнаться свыше 120 км/ч – в салоне никакой разницы не ощущается, и это говорит о том, что с аэродинамическими шумами удалось справиться на отлично. Тишина в салоне сильно зависит от качества дорожного полотна, и если на ровном асфальте в машине абсолютно тихо, то даже слегка шершавое покрытие уже запускает внутрь изрядную порцию вредных децибел. Видимо, авто не помешала бы лучшая звукоизоляция колесных арок.
Увеличив толщину стекла, можно улучшить характеристики поглощения звука в районе низких частот. Однако утолщение практически не влияет на поглощение в заветном диапазоне от 1,5 до 5 кГц. Мало того, являясь важным элементом силовой структуры кузова, лобовое стекло способствует распространению не только аэродинамических шумов, но и шумов качения, точнее той их части, которая соответствует резонансной частоте стекла. А значит, найдя решение проблемы резонанса лобового стекла, можно повысить акустический комфорт водителя и пассажиров не только на высоких скоростях, но и на малом ходу.
Проездив пару дней по городу в непогоду, я, наконец, заметил: несмотря на мерзкую слякоть за окном, камера заднего вида на Passat CC всегда чистая. Я вышел из машины, чтобы посмотреть, где прячется камера, и не нашел. Заглянул даже под эмблему, которая по совместительству служит ручкой для открывания багажника, что очень удобно, и там не нашел. Камера выдала себя лишь при включении задней передачи: она действительно живет под эмблемой, но ее скрывает дополнительная крышка, чтобы при открытии багажника владелец не испачкал объектив пальцами. Такими заботливыми придумками Passat CC напичкан под завязку. Багажник можно открыть, махнув ногой под бампером; масштаб карты на навигационной системы переключается вращающейся рукояткой; входящие смски выводятся на дисплей маршрутного компьютера, чтобы водитель не отвлекался от дороги, и автомобиль может даже зачитать их вслух (хотя русский язык синтезатор речи пока не переваривает). Духу креативной рациональности, царящему в салоне, соответствуют и настройки робота DSG – небольшой 1,8-литровый двигатель отдает всю душу, но коробка исправно превращает его титанические усилия в плавный ход, приемистый разгон и 8 секунд до сотни. О нелегкой жизни мотора можно лишь догадываться по его высокооборотным восклицаниям при ускорениях: чтобы тихо и непринужденно тянуть большой седан на моменте, нужен мотор побольше.
Вот уже почти сто лет мы используем в качестве лобового стекла триплекс. В классическом варианте он представляет собой два стекла с прослойкой из прочного полимера (поливинилбутираль). Наиболее распространенные пропорции — стекла толщиной 2,3 мм и полимерная пленка 0,76 мм. В современных стеклах могут содержаться дополнительные слои в виде подогреваемой проволоки, УФ-фильтра или тонировочной пленки. В нашем случае важно то, что тонкая и жесткая полимерная пленка практически не изменяет резонансных свойств стекла.
Акустическое стекло в авто ‒ что это такое?
Во время передвижения на автомобиле водитель и пассажиры могут подвергаться воздействию шума. Звуки на определенных частотах могут негативно воздействовать на человека. На таком фоне начала активно развиваться популярность акустического стекла для машин.
Фото: «CAR.RU»
Возможности. Есть сразу несколько причин появления шума в салоне автомобиля во время движения — работа мотора, звук от выхлопной системы, от покрышек, шумность ходовой части, аэродинамическая составляющая или общий фоновый шум трассы. Справляться с такой проблемой более эффективно способны транспортные средства представительского класса.
Материал, который больше остальных пропускает звук — стекло. Поэтому конструкторы решили развивать доработки в этом направлении. Современное акустическое остекление в автомобиле способно снижать уровень шума в салоне на 4-10 децибел. Если использовать данную возможность с другими средствами шумоизоляции, можно добиться хорошего эффекта.
Особенность конструкции. Когда акустические стекла только начали разрабатывать, специалисты двигались по пути увеличения толщины изделия. Это позволило сократить аэродинамическую вибрацию и проницаемость стекла. Вместе с тем, вес изделия был увеличен, что потребовало вносить изменения в конструкцию транспортного средства.
Современная технология предлагает другой вариант решения проблемы. Это технология производства стекол с 2 слоями. Внутри триплекса устанавливается полимерная пленка PVB, которая формирует акустический барьер без изменения толщины изделия.
Преимущества. У акустического стекла есть и другие преимущества, помимо подавления шума. Так, оно отличается более высокой прочностью, что сокращает риск повреждения поверхности камнями с дорог. Но главное назначение такого приспособления — обеспечение комфорта при движении в автомобиле. В некоторых автомобилях акустическое стекло устанавливается не только в передней части кузова.
Акустические автостекла — тихая революция
Автомобильные инженеры сегодня находятся в бесконечных поисках, чтобы сделать салон автомобиля тише и комфортнее. В целом в автомобильной промышленности это приведет к снижению шума, вибрации и жесткости
Тесты показывают, что шум передается через стекло автомобиля и поступает в салон от нескольких источников:
Одним из возможных способов снижения шума является увеличение толщины стекла, но это лишь обеспечивает предельный уровень снижения шума и к тому же добавляет вес к транспортному средству
Совсем недавно, поставщики пленки ПВБ (PVB) разработали винилы с улучшенными акустическими свойствами затухания звука. Эти новые прослойки особенно эффективны в диапозоне от 1500 Гц до 5000 Гц
Уровень снижения децибел обычно составляет 2-3 дБ в целом. Хотя это и не большое снижение, но все равно это приводит к более спокойной обстановке в салоне автомобиля, которая позволяет людям общаться другом с другом без крика
Применение акустического винила позволяет дизайнерам уменьшить толщину лобового стекла без основного ущерба. Это особенно важно, так как автомобильные инженеры всегда стремятся сбросить вес с транспортного средства, чтобы сделать его более экономичным. Акустические ветровые стекла одобрены федеральными спецификациями по безопасности, точно также как обычные стекла