Корейские учёные разработали звукоизолирующее окно, которое свободно пропускает воздух

Звукоизоляция помещений обычно подразумевает их герметизацию — даже маленькая щель позволяет звуку просачиваться внутрь. В студиях звукозаписи приходится применять специальные малошумные системы вентиляции. Южнокорейским учёным удалось разработать конструкцию, которая свободно пропускает воздух, но при этом ослабляет звук на частотах 400 — 5000 Гц на 30 — 35 дБ. Звуконепроницаемая стена состоит из пустотелых квадратных блоков из оргстекла со сквозным отверстием посередине, которые представляют собой давно использующиеся в архитектурной акустике резонаторы Гельмгольца, специальным образом рассчитанные, чтобы поглощать звук в среднечастотном диапазоне, в котором наш слух наиболее чувствителен.

Резонаторы имеют очень простое устройство — это параллелепипеды 150х150х40 мм с толщиной стенок 5 мм. В центре каждого блока есть сквозное отверстие диаметром 20 или 50 мм. Когда диаметр отверстий 20 мм, звук гасится намного сильнее, но воздухопроницаемость конструкции меньше. При 50 мм — наоборот, при таких размерах эффективность звукоизоляции снижается до 20 — 35 дБ в диапазоне 700 — 2200 Гц, но воздух проходит гораздо свободнее.

Блоки могут иметь внутренние перегородки, разделяющие их на две или четыре части. Отверстия отделены от внутреннего объёма резонаторов демпфирующим воздушным фильтром. Звукопоглощающая прозрачная стена состоит из трёх слоёв таких блоков, каждый слой гасит свой поддиапазон частот. Получившаяся конструкция имеет отрицательный объёмный модуль упругости на некоторых частотах, то есть возникающие в ней резонансы активно гасят вибрации соответствующей частоты, вместо того, чтобы пропускать их. В то же время воздух проходит через отверстия в блоках беспрепятственно.

Подобные окна и стены могут найти широкое применение в архитектуре, предоставляя удобный компромисс между требованиями по звукоизоляции и вентиляции. Их конструкция очень проста и, меняя размеры резонаторов, можно настроить их практически на любой необходимый диапазон частот. Препринт статьи с описанием и характеристиками конструкции можно свободно скачать на сайте arXiv.org.