音響静音化とは、機械の振動を減衰させて観測者に届かないようにすることで、機械の騒音を低減するプロセスです。機械は振動し、空気中では音波、水中では水中音波、固体中では機械的応力を発生させます。静音化は、振動エネルギーを吸収するか、振動源を最小限に抑えることによって実現されます。また、振動を観測者から遠ざけるように方向転換することも可能です。
音響消音技術の開発の主な理由の1つは、潜水艦をソナーで探知しにくくすることであった。20世紀半ばから後半にかけてのこの軍事目標により、この技術はコンピュータ（ハードドライブ技術など）、自動車（モーターマウントなど）、さらにはスポーツ用品（ゴルフクラブ[ 1 ]など）といった多くの産業や製品に応用されるようになった。
音響静音化の側面
音響的な静穏化を目的とする場合、さまざまな側面を考慮する必要がある。音響の各側面は、単独で、あるいは組み合わせて考慮することができ、その結果として、観察者による騒音の知覚を最小限に抑えることができる。
音響対策として考慮すべき事項は以下のとおりです。
音響エンジニアは、音源から観測者までの一連の事象全体を分析することで、機械の騒音を低減するための様々な方法を提案できます。課題は、これを実用的かつ低コストで実現することです。エンジニアは、材料の変更、制振材の使用、機械の遮音、真空中での運転、または運転速度の低減といった対策を検討するかもしれません。
静める方法
機械的な音響静音化
- 遮音：遮音とは、音や振動エネルギーを遮断する吸音材などの遮音材を用いて、騒音が外部に伝わるのを防ぐことです。例：住宅やオフィスの建築では、多くの建築業者が壁に遮音材（グラスファイバー断熱材など）を設置し、壁を通して伝わる騒音を軽減します。
防音室。吸音・防音に使用される吸音タイルが展示されている。- 騒音吸収：建築音響学では、不要な音は、観察者の部屋の中で反射されるのではなく吸収されます。これは、点音源のない騒音や、リスナーが点音源からの音だけを聞き、反響音を聞きたくない場合に有効です。例：レコーディングスタジオでは、防音はベーストラップと無響室によって実現されます。アメリカの物理学者ウォレス・サビンは、1900年に音の残響を研究したことで知られており、カール・アイリングは1930年にベル研究所のために彼の方程式を改訂しました[ 2 ]。別の例としては、天井の高い現代のオフィスビルで広く使用されている吊り天井と吸音タイルが挙げられます。潜水艦の船体には、音を吸収する特殊なコーティングが施されています。
- 音響減衰：振動遮断は、振動がデバイスを超えて他の材料に伝わるのを防ぎます。減衰マウントは業界で進歩し、多くの自由度で振動抵抗を提供します。最近の進歩には、少なくとも 6 自由度で減衰するショックアイソレーターが含まれます。[ 3 ]音響減衰は、建物の地震衝撃保護にも使用されます。モーターや回転軸は、建物や大型機械のシャーシに接触する箇所にこれらのマウントを取り付けるのが一般的です。
- 音響分離：機械の特定の部分は、可動部品からの不要な振動がフレーム、シャーシ、または外部シャフトに伝わらないように設計できます。例：フォルクスワーゲンは、「自動車用音響分離アンダーボディ」の特許を登録しています。 [ 4 ]別の例として、ウェスタンデジタルは、「ディスクドライブピボットベアリングアセンブリ用音響振動デカップラー」の特許を登録しています。[ 5 ]
- 失速の防止：機械が空力失速を起こすと、突然振動します。
- キャビテーションの防止：機械が流体と接触すると、キャビテーションが発生する可能性があります。気泡が崩壊する音が騒音の原因です。キャビテーションを起こすスクリューを備えた船舶や潜水艦は、ソナーによる探知に対して脆弱になります。
- ウォーターハンマーの防止：油圧および配管において、ウォーターハンマーは配管システムの故障の一般的な原因です。また、かなりの騒音も発生させます。ウォーターハンマーの最も一般的な原因は、バルブが急に開閉することです。
- 衝撃吸収：自動車のショックアブソーバーは、機械的な衝撃が車内の乗客に伝わるのを防ぐために使用されるのと同様に、衝撃を和らげるためにも重要です。
- 共振の低減：基本的に、金属やガラスなどのあらゆる物体は、特定の周波数で共振しやすい性質を持っています。共振する機械は、非常に大きな音を発します。共振は、オカリナやパイプオルガンのパイプ内で反響音が響く場合など、密閉された空間でも発生します。
- 材料の選択：非金属部品を選択することで、音や振動の伝達を最小限に抑えることができます。たとえば、硬い真鍮製の継手の代わりに、柔軟なプラスチック製のパイプ継手を使用した機械は、はるかに静かになります。場合によっては、機械から空気を抜き、密閉することで、内部の真空が音の伝達に対する障壁となります。音響用途で多孔質プラスチック材料を使用する場合、プラスチックの多孔性は、特定の波長を減衰させるか、スピーカーグリルカバーでの音の損失を最小限に抑えるように調整されます。[ 6 ]
特定の観察者にとって静寂
- 水中音響：上記すべての音響静粛化手法は潜水艦にも適用されます。さらに、潜水艦は特定の深度で音が聞き手に届かないようにする戦術を用いる場合があります。水中での音速が最も低い音波チャネル軸より深い深度で活動することで、潜水艦は水上艦艇による探知を回避できます。ただし、水上艦艇が曳航式アレイや水中ドローンなどの装置を使用して音波チャネル軸より下にハイドロフォンを設置した場合は除きます。
- 音の屈折：潜水艦が屈折を利用して水上艦艇から音響信号を隠すのと同様に、音の屈折の原理を利用して、特定の観測者が騒音を聞き取れないようにすることができます。例えば、地面に近い屋外の観測者の場合、地面が周囲の空気よりも冷たいときは音波が観測者に向かって屈折し、地面が空気よりも熱いときは観測者から遠ざかるように屈折します。
- 音の方向転換：観測者が受ける音圧レベルを下げる明白な方法の一つは、観測者を最も振幅の大きい音の経路から外すことです。例えば、ジェットエンジンの周囲では、ジェットエンジンの排気口と一直線上の位置で音圧レベルが最大（つまり最も大きい）になると予想されます。排気口に垂直な位置で観測すれば、音ははるかに静かになります。
- 聴覚保護：周囲の騒音レベルが高い場所では、観察者は耳栓の着用を求められる場合があります、屋外射撃場や空港など、騒音公害のひどい場所で利用できる唯一の静音対策となる可能性があります。
参考文献
- ↑米国特許第5,692,968号
- ↑ 「デッドルームとライブワイヤー：ハーバード、ハリウッド、そして建築音響の解体、1900～1930年」エミリー・トンプソン、 Isis、第88巻、第4号（1997年12月）、597～626ページ。JSTOR 237829。
- ↑米国特許第6,386,134号
- ↑米国特許第5,090,774号
- ↑米国特許第5,675,456号
- ↑ 「多孔質音響技術と多孔質音響材料」。www.porex.com。2017年3月24日取得。
