Ja esi kādreiz dzirdējis auto ar nolauztu vai cauru izpūtēju, tad noteikti esi arī sapratis, kāda ir rezonatora misija. Bet slāpēt motora atgāžu radīto troksni nav vienīgais veicamais uzdevums - vēl ir arī motora izdalīto gāžu filtrācija un attīrīšana. Bet par visu pēc kārtas.

Rezonatora iekšpusē var atrast maldinoši vienkāršu trubu komplektu ar dažiem caurumiem tajās. Šīs trubas un kambari patiesībā ir ļoti smalki pieskaņoti kā mūzikas instrumenti. Tie ir veidoti tā, lai, reflektējot (atskaņojot) motora radītos skaņas viļņus, praktiski iznīdētu radīto blakus efektu - troksni.

No kurienes rodas skaņa?

Skaņa ir spiediena vilnis, kurš rodas, mainoties augstiem un zemiem gaisa spiedieniem. Šie pulsi pārvietojas pa gaisu ar skaņas ātrumu. Savukārt motorā skaņa rodas, kad atveras izplūdes vārsts un augsta spiediena gaiss ienāk izpūtēja trubās. Gāžu molekulas satiekas ar izpūtēja trubās esošajām gaisa molekulām, liekot tām saspiesties. Bet nākošās atkal spiežas ar izplūdes sistēmā palikušajām, atstājot zemu spiedienu aiz sevis. Šādi skaņa pārvietojas ātrāk nekā pašas gāzes.

Kad šis spiediena vilnis sasniedz Tevi, auss to izprotot kā skaņu. Šīs skaņas lielumu nosaka divas lietas: frekvence un gaisa spiediens. Lielāka frekvence (apgriezieni) padara skaņu spalgāku, garākas frekvences (mazāki apgriezieni) padara skaņu dobjāku. Spiediens nosaka, cik skaļu mēs dzirdam šo skaņu. Lielākas spiediena starpības rada lielāku skaņu.

Taču izrādās, ka ir iespējams sasummēt skaņas viļņus, tādā veidā slāpējot skaļumu.

Kā samazināt skaņu?

Auss dzird to, kas nonāk līdz tai vienā un tajā pašā mirklī. Tātad, kad viļņi tieši sakrīt, tad skaļums palielinās, bet ja abi viļņi ir pretējās fāzēs (kad vienam maksimālais punkts, otram minimālais punkts), tad skaļums ir gandrīz vienāds ar nulli.

Rezonatora iekšpusē esošās trubas pārstrādā ienākošos viļņus tā, lai tie viens otram būtu pretējos punktos, šādi samazinot skaņu līdz minimumam. Katrs rezonators ir veidots noteikta garuma un lieluma skaņu frekvencēm. Taču patiesība ir tāda, ka motors rada dažādu frekvenču viļņus pie dažādiem motora apgriezieniem, un tādēļ lielākā daļa rezonatoru ir radīti, lai samazinātu skaņu tajās vietās, kur tā ir vislielākā. Ir vēl citi dažādi sīki triki, bet tie jau pamazām pārvēršas par inženierijas augstākajiem sasniegumiem.

Pretspiediens un citi rezonatoru tipi

Viens tips, kuru dažreiz sauc par stikla paku vai ķirša bumbu, izmanto tikai absorbciju (uzsūkšanu), lai samazinātu skaņu. Šādā rezonatorā gaiss iet pa taisno cauri rezonatora trubai, kurā ir daudz caurumu. Apkārt šai trubai ir stikla instalācija, kas uzņem daļu no vibrācijām. Rezonatoru aptver dzelzs apvalks. Šādi rezonatori rada daudz mazāk pretspiediena, taču nav tik efektīvi skaņas līmeņa samazināšanā.

Otrs tips izmanto ierobežošanas tehnoloģiju. Ierobežojošie bunduļi ir ļoti efektīvi trokšņa slāpētāji, bet noved pie diezgan lieliem jaudas zudumiem, jo ļoti bremzē motora atgāzes.

Trešais tips izmanto atstarošanas tehnoloģiju. Tā parasti apvieno gan trokšņa absorbējošo, gan atstarojošo metodi, kur mērķis ir padarīt klusāku izplūdes skaņu, bet pie nosacījuma, ka nav pārāk lielu jaudas zudumu. Kā tas tiek panākts? Kad divi vienādi viļņi saskrienas, tie viens otru absorbē jeb anulē. Šeit troksnis tiek slāpēts, skaņas vilni novadot pretim tā radītājam.

Runājot par nākotnes tendencēm, varam pieminēt, ka aktīvie skaņas iznīdošie rezonatori eksperimentāli tiek izmantoti industriālos ģeneratoros. Šīs sistēmas satur mikrofonus un skaļruņus. Skaļrunis ir nolikts rezonatorā, kas iet apkārt izplūdes trubai tā, lai skaņa no skaļruņa ietu tajā pašā virzienā kā skaņa no motora. Mikrofons, kas nolikts pirms skaļruņa, uztver ienākošos signālus, bet kompjuterizēta sistēma ģenerē skaņas viļņus, kas būtu tieši pretēji ienākošajiem. Šāda sistēma ir ļoti efektīva.

Vai es iegūšu jaudu, mainot rezonatoru?

Nē, rezonators var maksimāli tikai nedaudz samazināt pretspiedienu, tādā veidā atvieglojot motora darbību, kā rezultātā tiek iegūts jaudas palielinājums. Bet tas nav nekādi salīdzināms ar jaudu, ko var iegūt, uzstādot automašīnas izplūdes sistēmai zirnekli. Toties standarta rezonatora nomaiņa ar teiksim “ķirša bumbu”, palīdzēs iegūt labāku skaņu.