Origami gitter baner vejen for nye støjdæmpende barrierer på vejen

Håndtering af trafikstøj har irriteret forskere i høj grad på grund af den brede vifte af frekvenser, vi møder på vejen. I øjeblikket, kun tung, væglignende barrierer kan effektivt dæmpe alle disse forskellige lyde.

Forskere ved University of Michigan i Ann Arbor har bragt en ny metode ind i folden, demonstrerer en origami gitterprototype, der potentielt kan reducere akustisk støj på veje. Teknikken giver forskere mulighed for selektivt at dæmpe støj ved forskellige frekvenser ved at justere afstanden mellem støjspredende elementer. De rapporterer deres arbejde i denne uge i Journal of Applied Physics .

"Vores vigtigste bidrag, vi er ved at udvikle, er en adaptiv struktur, der kan ændre dens periodicitet mellem forskellige Bravais-gitre med distinkte symmetriegenskaber, " sagde Kon-Well Wang, en af ​​undersøgelsens forfattere. "Det er kendt, at hvis du omkonfigurerer gitterstrukturen på en sådan måde, du vil ændre bølgeudbredelsesegenskaberne betydeligt."

I origami soniske barrierer, støjspredende cylindre kaldet inklusioner er placeret på en aluminiumsplade bøjet til en Miura-fold, en almindelig origami-foldningsmetode. Når det resulterende gitter folder, indeslutningerne trækkes tættere sammen eller længere fra hinanden, spreder støj i forskellige frekvensområder.

"Gitteret indeholder kun én grad af frihed, gør det særligt nemt at kollapse og udvide, " sagde Manoj Thota, en anden forfatter til avisen.

Manipulering af et gitter af indeslutninger kan give trafikeksperter mulighed for at justere støjdæmpende enheder til bestemte frekvensområder. Tungere køretøjer producerer støj ved lavere frekvenser end lettere køretøjer. Biler, der kører hurtigt i lavsæsonen, skæver mod højere frekvenser end biler, der sidder fast i trafikpropper.

Betonvægge langs vejbanen er effektive på tværs af et bredt spektrum af støjfrekvenser, men vinden, de blokerer, kan tilføje uønsket kraft på deres fundamenter. Da de har flade overflader, Thota sagde, den reflekterede bølge er ikke diffus nok til at reducere lyden på vejen. Med en lige overkant, forekomsten af ​​skrå bølger på disse barrierer fører til højere diffraktion og øger udbredelsen over barrieren.

Forskernes arbejde trækker på periodiske lydbarrierer, hvor en række indeslutninger dæmper lyden ved bestemte frekvenser, mens de tillader vinden at passere igennem. Ulempen, Thota sagde, er, at disse systemer er faste designs. Hvis et system er designet til at dæmpe støj fra trafikpropper, det er ikke så nyttigt, når biler kører hurtigt.

Efterhånden som flere bilister tager ud på vejen, der har været stigende bekymring for, hvilken indvirkning støj har på blodtrykket, høretab, og opmærksomhed på arbejde og skole. I en prototype, Thota og Wang fandt, at deres barriere reducerede det akustiske tryk med 10 decibel, eller 90 pct.

"Trafikstøjen, der ellers kunne høres så langt som en kilometer væk, ville nu kun blive opfattet fra en afstand af 0,3 miles med disse barrierer, " sagde Thota.

Fordelene ved origami-strukturer kan strække sig ud over reduktion af trafikstøj, Wang sagde, med henvisning til dets potentiale for bølgestyring og akustiske dioder.

"Samlet set, origami struktur giver os en effektiv platform til at tilpasse os miljøændringer, " han sagde.