Saken er produsert og finansiert av De regionale forskningsfondene - Les mer
Den svarte gummimatta er kanskje ikke mye å se på, men representerer ifølge professor Wang helt ny tenkning når det gjelder fononiske materialer.

Holder motorstøyen på matta

En tynn gummimatte innsatt med små stålskiver tar knekken på mye av motorduren i hurtiggående fartøy.

5.5 2016 04:00

Høy motordur er ikke bare plagsomt, det kan også innebære en helserisiko for dem som tilbringer mye tid om bord i hurtigbåter.

Materialer som tradisjonelt brukes til støydemping er gjerne for tunge for slike båter – eller tar opp for mye av den begrensede plassen om bord – men nå mener norske forskere å ha funnet en god løsning på problemet.

– Vi har utviklet et nytt materiale som er skreddersydd for støydemping i hurtiggående fartøy. Materialet er både lett og tynt, og vi har påvist svært god støydempende effekt, sier Alf Egil Jensen i Fredrikstad-bedriften Fireco. Han har ledet et nylig avsluttet forskingsprosjekt støttet av Oslofjordfondet.

Oppfinnelsen Jensen viser til, er en såkalt fononisk kompositt der flere materialer er kombinert for å gi spesielle støydempende effekter.

– Kort fortalt er nyskapningen en tynn matte av gummi der det er støpt inn flere 1000 små ståldisker – omtrent som bitte små tiøringer – per kvadratmeter, sier han.

Matta er testet ut på et av Sjøforsvarets hurtiggående fartøy, en kystkorvett som kanskje best kan beskrives som en mellomting mellom en katamaran og en luftputebåt.

– Resultatene var svært gode. Matta ble lagt rett på dørken og fjernet 60–70 prosent av den opprinnelige støyen som kommer via dørken på fartøyet, sier Jensen.

Fra lyd til bevegelse og varme

Den som fulgte med i naturfagtimene på skolen, husker kanskje termodynamikkens første lov: Energi kan ikke oppstå eller tilintetgjøres, bare skifte form. Dette såkalte energiprinsippet kan være greit å ha i bakhodet når man skal forstå hvordan matta virker.

Lyd er i fysisk forstand ikke noe annet enn energi som beveger seg i bølger. Når slike lydbølger fra en motor eller et maskinrom treffer matta til Jensen & kompani, fortsetter de ikke igjennom, men setter derimot de små metallskivene i bevegelse. Det skaper friksjon, som skaper varme, og til slutt «forsvinner» lyden rett og slett i form av et varmetap fra matta.

Noen stor temperaturøkning er det for øvrig ikke snakk om: – Du brenner deg definitivt ikke på føttene, forsikrer Jensen.

Representerer ny tenkning på feltet

Hvis du nå tror at det bare er å støpe stål inn i gummi uten noe mer om og men, tar du imidlertid grundig feil.

Å lage effektive fononiske materialer krever stor innsikt i hvordan lydbølger på ulike frekvenser beveger seg og i hvordan de oppfører seg i møte med ulike materialer. Derfor har Fireco samarbeidet tett med Litian Wang, professor i materialteknologi ved Høgskolen i Østfold.

– Utgangspunktet har vært en teoretisk modell og et patent på et nytt fononisk materiale utviklet her hos oss, sier Wang, som mener prosjektet innebærer helt ny tekning i måten man konstruerer lyddempende materialer på:

– Hvis du bruker bare en stålplate eller en gummimatte eller en hønsenetting, oppnår du ingen effekt. Men ved å lage et todimensjonalt gitter av stålelementer i en gummibase, oppnår vi den støydempingen vi er ute etter.

Fanger bølger på bestemte frekvenser


Alf Egil Jensen og Litian Wang har samarbeidet tett i jakten på materialer som gir bedre støydemping i hurtigbåter. (Foto: Fireco)

Wang forteller at det er gjennomført et utall tester, først i form av mindre laboratorieeksperimenter, etter hvert også i tilnærmet industriell skala. Det er nemlig ikke lite som skal klaffe for å holde motorstøyen på matta.

– Både utformingen av metallskivene, vinklingen og den periodiske variasjonen – altså mønsteret eller oppbyggingen vi bruker når vi støper skivene inn i gummien – må være svært presis og innrettet mot å fange opp lydbølger i et bestemt frekvensområde, sier Wang.

Matta vi her snakker om er designet for å fange opp lydbølger i et ganske bredt frekvensspekter – fra 200 Hz til 3 kHz.

– Hadde vi brukt andre metaller eller en annen tykkelse på gummien, kunne vi siktet oss mer presist inn mot et smalere frekvensspekter og fjernet mer av støyen der, men vi ønsket oss et materiale som favnet ganske vidt, sier Jensen.

– Nå fjerner matta mye av det vi opplever som ubehagelig lyd, støy som oppleves forstyrrende i en samtale.

Fleksibelt materiale

Ifølge Jensen gir ikke matta bare optimal støydemping per vektenhet. Den har også mange andre fordeler.

– Det finnes porøse materialer, for eksempel mineralull som er lettere, men disse må legges mye tjukkere og tar derfor mer plass. Dessuten er de så myke at det må legges et stivt slitebelegg oppå, og da går vinninga opp i spinninga. Matta vår er så slitesterk at du kan legge den rett på dørken og gå på den, sier han.

Hardere og stivere materialer vil i del fleste tilfeller være uegnet for hurtiggående fartøy på grunn av vekten, og det å få dem på plass vil også være en omstendelig prosess.

– Siden basen er av gummi, er matta svært fleksibel. Underlaget trenger ikke være plant. Matta kan brukes til å dekke en hvilken som helst geometrisk form. Den kan skjæres til for hånd og den kan brukes både i nybygg og i eksisterende fartøy.

Matta er patentert i Norge og en internasjonal patentsøknad er under behandling.

– I dag tror jeg ikke du finner et annet materiale som har bedre støydemping per vektenhet. Derfor vil denne matta virkelig komme til sin rett i fartøy der det er viktig å holde vekten lav av hensyn til farten og drivstofforbruket, mener Jensen.

I første omgang sikter oppfinnerne mot et norsk marked og hurtiggående båter som passasjerferjer, marinefartøy, daycruisere med utenbords motor og lignende.

– På sikt ligger det i kortene at vi ønsker å satse større. Vi tror også at matta kan anvendes i biler, tog og fly med godt resultat, og vi er svært interessert i å komme i kontakt med miljøer som ser for seg andre bruksområder enn de vi så langt har testet ut, sier Jensen.

forskning.no ønsker en åpen og saklig debatt. Vi forbeholder oss retten til å fjerne innlegg. Du må bruke ditt fulle navn. Vis regler

Regler for leserkommentarer på forskning.no:

  1. Diskuter sak, ikke person. Det er ikke tillatt å trakassere navngitte personer eller andre debattanter.
  2. Rasistiske og andre diskriminerende innlegg vil bli fjernet.
  3. Vi anbefaler at du skriver kort.
  4. forskning.no har redaktøraransvar for alt som publiseres, men den enkelte kommentator er også personlig ansvarlig for innholdet i innlegget.
  5. Publisering av opphavsrettsbeskyttet materiale er ikke tillatt. Du kan sitere korte utdrag av andre tekster eller artikler, men husk kildehenvisning.
  6. Alle innlegg blir kontrollert etter at de er lagt inn.
  7. Du kan selv melde inn innlegg som du mener er upassende.
  8. Du må bruke fullt navn. Anonyme innlegg vil bli slettet.

Annonse

Om prosjektet

Fononiske materialer anvendt på hurtiggående fartøy

Målsetting: Utvikle lette materialer med god støydemping til bruk i blant annet hurtigbåter.

Prosjektleder: FiReCo AS.

Prosjektpartnere: Brødrene Aa AS og Høgskolen i Østfold.

Oslofjordfondet har støttet prosjektet med 1 880 000 kroner.