Automelun suojauksen teoreettiset perusteet

Jokainen ihminen kohtaa arjessaan melua: kaupunkien kaduilla, stadioneilla, julkisissa tiloissa ja teollisuudessa. Poikkeus ei ole myöskään tavallinen auto, jossa joudutaan viettämään paljon aikaa ja kokemaan koko kirjo ulkopuolisia negatiivisia tekijöitä. Jotta ymmärtäisimme ilmiön fyysisen luonteen, sen vaikutuksen elävään organismiin ja suojajärjestelmän järjestämisen sitä vastaan, yritetään selvittää, mitä melu on ja mikä on sen luonne.

Melun olemus ja sen tyypit

Melu ei ole muuta kuin eritaajuisten ja -intensiteettisten äänien yhdistelmä, joka aiheuttaa lisäkuormitusta psykoemotionaalisesti ja vaikuttaa ihmiseen haitallisesti. Juuri sen ei-toivottu ja vahingollinen vaikutus kohteeseen erottaa sen tavallisesta äänestä. Autossa kohonneen melun olosuhteissa kuljettaja ja matkustajat väsyvät nopeammin, ja tämä voi johtaa vaaratilanteen syntymiseen. Siksi syntyy tarve torjua tätä ei-toivottua ilmiötä. Ja jotta tuntisimme vihollisen, selvitetään, millaista melu voi olla.

Arjessa sitä kuvataan useimmiten sanoilla «voimakas» ja «heikko». Mutta mitä niiden taakse kätkeytyy, ei läheskään kaikki tiedä. Niiden taustalla on kaksi parametria, jotka määrittävät havaitsemisen asteen ja vaikutuksen voimakkuuden: äänitaso (intensiteetti) sekä äänenpainetaso. Juuri näitä muutamme säätämällä äänentoistojärjestelmän äänenvoimakkuutta. Yleisesti hyväksytty asteikko näiden arvojen mittaamiseen on logaritminen asteikko, jonka yksikkö on desibeli (dB). Ihmiselle kriittinen äänitaso on 130 dBA, jolloin se aiheuttaa kipua. Äänenpaineen maksimitason sijainnin perusteella taajuusspektrissä melu voidaan ehdollisesti jakaa:

• matalataajuiseen (LF) – enintään 300 Hz;
• keskitaajuiseen (MF) – 300–800 Hz;
• korkeataajuiseen (HF) – yli 800 Hz.

Ääniaallon amplitudin vaihtelun perusteella ajassa melu jaetaan jatkuvaan, katkonaiseksi ja impulssimeluksi. Jatkuvaa melua luonnehtii amplitudin muutos enintään 5 dBA:n sisällä 8 tunnin aikana. Jatkuvaksi voidaan lukea rakenteellinen melu, joka välittyy moottorista, voimansiirrosta, iskunvaimentimista ja auton pyöristä. Katkonaisessa melussa muutokset ovat diskreettejä, impulssimelu muodostaa noin 1 sekunnin kestoisia piikkejä. Katkonaiseksi voidaan lukea päälle kytketyn lämmitysjärjestelmän humina. Impulssimeluun luetaan muoviosien narinat. Ihmisen kuulo sopeutuu «tausta»-tasoon ja ikään kuin tottuu siihen. Tällöin se ei huomaa tätä tasoa hiljaisempia ääniä, mutta havaitsee herkästi «terävät» äänet, jotka ylittävät «taustan» amplitudiltaan. Mitä «terävämpi» ääni, sitä selvemmin ihmiskorva sen huomaa.

Melukentän muodostumisen reitit autossa

Primäärilähteiden äänivärähtelyt tunkeutuvat ajoneuvon sisätilaan ovien ja ikkuna-aukkojen riittämättömän tiiviyden, ilmakanavien sekä korin teknisten aukkojen kautta. Matkustamon suojaamisessa tällaisten akustisten värähtelyjen vaikutukselta on kaksi päätekijää. Ensimmäinen on melutaustan syntymisen vaimentaminen ja rajoittaminen itse lähteissä, eli parantamalla voimanlähteen toimintaa, alustan rakenteita ja pakoputkistoa. Tässä asiassa suuri merkitys on renkaan kulutuspinnan korkeudella ja tekstuurilla. Toisaalta lasin, verhoilun ja paneelien paksuudesta riippuu suoraan auton äänieristyksen taso.

Rakenteellinen melu leviää melun ja tärinän lähteestä auton runkoa pitkin niihin liittyvien kiinnityselementtien ja pyörimisliikkeen välitysmekanismien avulla, kuten jousitus, voimansiirto ja ohjaus. Tämän seurauksena syntyvät mekaaniset värähtelyt saavat liikkeelle muut korin osat, jotka luovat sekundaarisen melutaustan. Jälkimmäisen muodostumisessa heijastuneet äänet ovat tärkeässä roolissa. Käytön aikana syntyvillä akustisilla aalloilla on ominaisuus sekä kiertää esteitä että heijastua erilaisista pinnoista, mikä aiheuttaa lisäkuormitusta ympäröivään tilaan. Esimerkiksi äänivärähtelyt heijastuvat tienpinnasta ja palaavat auton alaosaa kohti. Lattian lisätärinää aiheuttavat myös energiat, jotka liittyvät pakokaasujen poistoon. Kaikki tämä yhdessä sulautuu yleiseksi äänikakofoniaksi, jonka kuulomme määrittelee meluksi.

Järjestelmän jäykkyys ja miksi sitä tarvitaan

Kuten jo mainittiin, tärinä vaikuttaa merkittävästi melun kokonaisrakenteeseen. Tässä on huomioitava, että kiinteiden kappaleiden hiukkasten jatkuva liike ei ainoastaan aiheuta äänisaatetta, vaan voi johtaa myös merkittävämpiin seurauksiin osuessaan yhteen muiden aaltojen kanssa tietyssä tilan osassa. Harmonisten värähtelyjen yhteydessä värähtelyjärjestelmän jäykkyys määrittää resonanssin mahdollisuuden tietyllä taajuusalueella. Jäykkyyden kasvaessa resonanssin todennäköisyys korkeilla taajuuksilla pienenee samalla sisäänmenovaikutuksen amplitudilla. Lisäksi resonanssiin matalilla taajuuksilla tarvitaan suurempi sisäänmenovaikutus.

Tätä voi havainnollistaa seuraavalla esimerkillä. Ihminen heiluttaa 10 cm halkaisijaltaan olevaa puuta. Tällöin hän löytää helposti resonanssin – ja vieläpä useammankin. Jos hän heiluttaisi 20 cm halkaisijaltaan olevaa puuta, värähtelyjen osumakohdan «etsiminen» veisi enemmän voimaa. Ja nämä voimat eivät riittäisi lainkaan 40 cm halkaisijaltaan olevan puun heiluttamiseen. Tästä nähdään, että samalla sisäänmenovaikutuksen amplitudilla järjestelmän jäykkyyden lisääminen vähentää todennäköisyyttä, että järjestelmä ajautuu resonanssiin. Autossa suuri jäykkyys auttaa ikään kuin «olemaan välittämättä» rakenteellisen ja ilmaäänen pienistä arvoista, koska ne eivät riitä ilmiön syntymiseen auton korin eri osissa.

Korin ja ajoneuvon verhoiluelementtien jäykkyyden lisäämiseksi verkkokauppa DD Tuning tarjoaa erilaisia tiivistys- ja tärinää vaimentavia materiaaleja. Lisäksi valikoimassa on perinteisiä ja innovatiivisia melunsuojausratkaisuja sekä lämpöeristystuotteita.