اره‌های زنجیری (Chainsaws) و دمنده‌های برگ (Blowers) ابزارهای قدرتمندی هستند که معمولاً از موتورهای دو زمانه یا چهار زمانه کوچک بنزینی استفاده می‌کنند. این ابزارآلات به دلیل سرعت بالای موتور و ماهیت کارشان، از نظر آلودگی صوتی در محیط‌های شهری و مسکونی به یک معضل جدی تبدیل شده‌اند. کاهش سر و صدای اگزوز، که جزء اصلی آلودگی صوتی این ابزارها است، نیازمند استفاده از راهکارهای آکوستیک پیشرفته و مواد جاذب صدای کارآمد است.
۱. منشأ اصلی آلودگی صوتی
صدای کلی ابزارهای موتوری از دو منبع اصلی ناشی می‌شود:
- صدای اگزوز (Exhaust Noise): قسمت عمده صدای بلند و کوبنده موتور (به ویژه در موتورهای دو زمانه) ناشی از خروج پرفشار و سریع گازهای داغ از سیلندر است.
- صدای مکانیکی و ورودی هوا: صدای ناشی از چرخش قطعات (زنجیر اره، فن دمنده) و صدای ورودی هوا به فیلتر.
راهکارهای آکوستیک عمدتاً بر کاهش صدای اگزوز تمرکز دارند که بلندترین و آزاردهنده‌ترین بخش صدا است.
۲. طراحی‌های آکوستیک در اگزوز (Muffler Design)
صدا خفه‌کن‌ها (Mufflers) یا اگزوزها در ابزارهای کوچک به دو روش اصلی، انرژی صوت را کاهش می‌دهند: انعکاس (Reactive) و جذب (Absorptive).
الف) خفه‌کننده‌های انعکاسی (Reactive Mufflers)
این روش رایج‌ترین نوع در ابزارآلات موتوری است.
- نحوه کارکرد: این طراحی بر اساس انعکاس و تداخل امواج صوتی عمل می‌کند. اگزوز از چندین محفظه (Chambers) تشکیل شده که هر محفظه دارای حجم متفاوتی است. امواج صوتی ورودی به این محفظه‌ها وارد شده، منعکس می‌شوند و با امواج صوتی خروجی تداخل (Destructive Interference) ایجاد می‌کنند و به این ترتیب، انرژی صوتی یکدیگر را خنثی می‌کنند.
- مزیت: بسیار مؤثر در کاهش فرکانس‌های پایین (صدای بم موتور) و نسبتاً مقاوم در برابر حرارت بالا.
- چالش: این طراحی‌ها می‌توانند باعث فشار برگشتی (Back Pressure) به موتور شوند، که اگر به درستی طراحی نشود، توان موتور را کاهش می‌دهد.
ب) خفه‌کننده‌های جذبی (Absorptive Mufflers)
این روش برای کاهش فرکانس‌های بالا کاربرد دارد و معمولاً به صورت ترکیبی استفاده می‌شود.
- نحوه کارکرد: یک محفظه بزرگ‌تر با لوله‌ای سوراخ‌دار (Perforated Tube) در مرکز آن ایجاد می‌شود. فضای اطراف لوله با مواد جاذب صدا پر می‌شود. امواج صوتی با فرکانس بالا از سوراخ‌های لوله خارج شده و توسط مواد فیبری جذب می‌شوند.
- مواد جاذب: معمولاً از الیاف شیشه (Fiberglass) یا پشم فلزی (Stainless Steel Wool) استفاده می‌شود که قادرند حرارت بالا را تحمل کرده و در برابر فرسایش ناشی از جریان گازهای اگزوز مقاوم باشند.
۳. مواد جاذب صدای پیشرفته و عایق‌ها
توسعه مواد جدید، امکان ساخت اگزوزهایی را فراهم کرده است که هم سبک‌تر هستند و هم آلودگی صوتی کمتری دارند.
- فوم‌های فلزی (Metallic Foams): این مواد دارای ساختار متخلخل و سلول‌های باز هستند که می‌توانند انرژی صوتی را جذب کنند. آنها نسبت به الیاف شیشه، در برابر گرما و ضربه مقاوم‌تر بوده و وزن کمتری دارند.
- مواد کامپوزیتی مقاوم به حرارت: استفاده از مواد کامپوزیتی در پوشش بیرونی اگزوز می‌تواند صدای تابش‌شده از سطح فلزی را کاهش دهد. این مواد باید علاوه بر کاهش صدا، عایق حرارتی مناسبی نیز باشند تا از داغ شدن بیش از حد اگزوز جلوگیری کنند.
- مواد الاستومری و پلیمری: در بخش‌هایی از بدنه ابزار (نه مستقیماً در مسیر گازهای داغ اگزوز)، از مواد پلیمری با خواص میرایی ارتعاش برای جذب صدای مکانیکی و جلوگیری از انتقال لرزش به بدنه استفاده می‌شود.
۴. طراحی آکوستیک در ابزارهای مدرن (رویکرد ترکیبی)
ابزارهای زنجیری و دمنده‌های مدرن از یک رویکرد جامع استفاده می‌کنند:
- تزریق سوخت مستقیم (DFI): همانطور که پیش‌تر ذکر شد، DFI آلایندگی و دود را کاهش می‌دهد، که خود به طور غیرمستقیم نویز اگزوز را (با بهبود احتراق) کاهش می‌دهد.
- طراحی جریان بهینه: اگزوز به گونه‌ای طراحی می‌شود که گازها در طول مسیر خروج، تدریجاً منبسط و سرد شوند. این کار باعث کاهش سرعت خروج گاز در دهانه نهایی اگزوز شده و صدای کوبش اولیه را میرا می‌کند.
- بهره‌گیری از کامپیوتر (ECU): در برخی موتورهای پیشرفته، واحد کنترل الکترونیکی (ECU) می‌تواند زمان‌بندی احتراق و سوپاپ اگزوز (در صورت وجود) را طوری تنظیم کند که تولید نویز در دورهای حساس به حداقل برسد.
هدف نهایی تکنولوژی‌های آکوستیک، دستیابی به یک اگزوز با حداکثر کاهش صدا، حداقل فشار برگشتی و مقاومت در برابر شرایط سخت عملیاتی است تا ابزارهای موتوری بتوانند در ساعات مشخصی از روز، بدون ایجاد مزاحمت جدی، کار کنند.
