Ses ve akustik

Ses ve akustik konuları, araç kullanıcılarının hemen hepsinin değerlendirebildikleri konuların başında gelir. Üstelik bu konuda söz söyleyebilmek için uzman olmaya da gerek yoktur. “Bu arabanın torpidosu çok sesli, sağından solundan ses geliyor” şikâyetlerini hemen her araç kullanıcısından duyarız.

Akustik kelimesi Türkçemize Fransızca’dan gelmiş yerleşmiş. İngilizce’de akustik yerine “Noise Vibration Harshness” kısaca NVH deniliyor. Bir sesin oluşabilmesi için bir yerlerde bir şeyin titremesi gerekir. Titreşim yoksa ses de oluşmaz.

Eski evlerde çok karşılaştığımız bir olay vardır. Evin yanından bir kamyon geçince pencere camları zırıldamaya başlardı. Peki neden? Gelin şu konuya biraz yakından bakalım.

Doğal Frekans:  Etrafımızda gördüğümüz her cismin bir doğal frekansı vardır ve cisimler doğal frekanslarını görünce kendi kendine titremeye başlarlar. Evin yanından geçen kamyonun motorunun titreşimleri hava yoluyla camımıza çarpar, tam camın doğal frekansına denk geldiği zamanda cam kendi kendine titremeye başlar ve pencerenin iskeletine vurarak zırıldar.

Doğal frekans parçanın şekline ve ağırlığına bağlıdır. Yani ağırlığını veya şeklini değiştirerek kendi kendine titrediği frekansı değiştirebiliriz.

Ramazan davulu: Ramazan ayının vazgeçilmezi

davulun zarının üstüne tokmakla vurduğumuz zaman, zar titreyerek ileri geri hareket yapar ve önündeki havayı dalgalar halinde harekete geçir. Bu titreşimler bizim kulak zarımıza basınç uygular ve biz bunu uğultu şeklinde duyarız. Davulun sesinin uzaktan hoş gelmesinin sebebi titreşimlerin hepsinin kulağımıza ulaşmadan havada yok olmasıdır.

Pencere camını, davulu ve doğal ve frekansı açıkladıktan sonra otomobillere gelelim.

Otomobildeki titreşim kaynağı, motor ve yoldan gelen titreşimlerdir. Motorumuz rölantiden en üst devire kadar aracı değişik frekanslarda titretir. Titreşimler motordan çıkıp motor beşiğine oradan da aracın tüm parçalarına etki eder. Bu sırada doğal frekansı denk gelen parçalar kendi kendine titremeye başlarlar. Aynı davulda olduğu gibi bu parçaların titremesiyle önlerindeki havayı harekete geçirir ve biz onu kulaklarımızda uğultu olarak hissederiz.

Otomobilde titremesini istemediğimiz parçalar genellikle büyük olan parçalardır. Çünkü onlar titreyince davul etkisi yaparlar. Örneğin tavan, bagaj kapağı, kapılar camlar titremesini istemediğimiz parçalardır.

Peki, ne yapalım? Doğal frekans parçanın ağırlığına ve şekline bağlıdır demiştik. O halde en kolay çözüm parçaları girintili çıkıntılı yapmak. Ancak şekil veremeyeceğimiz parçalar da var. Örneğin tavan sacına ya da kaputa sekil veremeyiz. Özellikle otomobillerde tavanı şekilli olanı hemen hemen hiç yoktur.

Çözüm tavanın ağırlığını arttırmak. Sac kalınlığıyla oynayabiliriz daha kalın ya da daha ince sac kullanabiliriz. Ancak bu çözümün maliyeti oldukça yüksektir. İşte bu gibi durumlarda parçanın ağırlığını arttırmak için bitümlü yapışkan zift parçalar kullanılır.

Aracın gövdesi imal edilirken tavan, kaput gibi büyük yüzeyli parçalara bitümlü parçalar yapıştırılır, boya fırınından geçerken de yapışarak o parça ile bütünleşir.

Peki, bu parçamızın da bir doğal frekansı yok mu? O da  titremeyecek mi? Tabii ki var ve titreyecek. Ancak eski haliyle 2000 d/d titreyen bir tavan sacı zift ilavesiyle ya 500 d/d titreyecek hale ya da 9000 d/d titreyecek hale getirilir. Aracın motoru hiç bir zaman o devirlerde dönmeyeceği için problemi çözmüş oluruz.

Bugüne kadar sadece iki aracın tavan sacında şekil gördüm. Tempra SW ve Clio4 SW. O araçlar tasarlanırken büyük tavan sacının titrememesi için şekilli tasarlanmışlar.

Dikkat edin minibüslerin tavanları titremeye engel olmak için olukludur.

Akustik mühendislerin çözmek için uğraştıkları en önemli akustik problemlerden birisidir bu uğultu (booming noise). Eski Amerikan araçlarının üstüne dizel motor takmak modası vardı bir zamanlar. Mehmet Ali Sade üstadımız çok iyi hatırlayacaktır, bu araçlarla seyahat etmek bir ıstırap olurdu. Sebebi benzinli ve en küçüğü 6 silindirli benzinli sakin motorlar için tasarlanmış araca 4 silindirli ve sarsıntılı dizel motor koyunca aracın her yeri tabii ki tavanları da titrer çok yüksek bir uğultu oluşurdu.

Günümüzde araçlar tasarlanırken akustik olarak kritik noktaları tespit edilip önlemleri alınır. Ancak yine de çözümlerin gerçekte nasıl görev yaptığını görebilmek için ilk araçlar üzerinde doğrulama denemeleri yapılır.