Основы воздушного охлаждения и подавления шума жесткого диска (страница 4)
реклама
В процессе разработки и монтажа многослойной конструкции также очень важно не допустить, чтобы структурный шум распространялся напрямую от внутренних стенок через элементы крепления к внешним стенкам. Ведь таким образом внешние стенки напрямую начинают переизлучать звук, полученный от внутренней стенки, а звукопоглощающий материал между стенок остается, что называется «не у дел». Поэтому места крепления стенок необходимо изолировать амортизаторами (см. п. 2.4 Виброизоляция (амортизация)). И только тогда конструкция начнет ощутимо гасить шумы.
А как же будут влиять на звукопоглощение отверстия в герметичном кожухе? Ведь к жесткому диску как-то надо подводить питание и IDE или SATA шлейфы. Например, чтобы просунуть сквозь кожух шлейф IDE и разъем питания, минимальная общая площадь отверстий составит около 1/100 площади кожуха при его размерах 50х130х180 мм.
Тогда, даже если пренебречь увеличением звукопроводности отверстия вследствие дифракции и просто считать, что отверстие проводит лишь весь падающий на нее прямой звук от источника, то и тогда через щель пройдет 1/100 часть звуковой энергии. Т.е. на частоте 1200 Гц в 1,5 раза больше, чем через весь рассмотренный выше кожух со стальными стенками толщиной 1 мм. Дифракция же звука приводит к усиленной звукопроводности щелей и отверстий. Чем ниже частота, тем больше коэффициент увеличения эффективной площади отверстия вследствие дифракции. На частоте 1200 Гц он достигает шести, т.е. с учетом дифракции отверстие проводит уже в 9 раз больше звуковой энергии, чем весь кожух. Ну, а с учетом того, что звукопроводность щелей даже несколько больше, чем звукопроводность отверстий равной площади, становится совсем невесело.Как же с этим бороться?
Вспомним старинные рецепты звукозащиты для замочных скважин, например, массивные металлические пластинки на оси над скважиной по обе стороны двери. Аналогично тяжелыми, плотными пластинами, играющими роль отражающих преград и должно, и нужно по возможности плотно, без щелей, лучше “внахлест” прикрывать все отверстия.
реклама
Очень кстати будет применение различного рода герметизирующих прокладок либо герметика (плотного, тяжелого типа пластилина – легко наносится, хорошо держится, легко снимается).
Совсем неплохо подвод осуществлять с помощью переходных разъемов, распаянных с разных сторон пластины, перекрывающей проход звука через щель.
Можно герметично вклеить разъемы в отверстия в кожухе и т.д. и т.п.
Объединяет все способы одно - перекрытие "легких путей" для звука за пределы кожуха. Однако для подавления шума не стоит бездумно заключать винчестеры в герметичные короба, обкладывать диски со всех сторон поролоном, стекловатой, пористой резиной и т.д. Это объясняется тем, что многие модели дисков греются сильно, и в подобном «инкубаторе» могут попросту «свариться» при температуре выше положенных по паспорту (50…60) °С.
Для исключения перегрева необходимо предусмотреть отвод тепла от жесткого диска за пределы звукоизолирующих коробов. Тепло обычно отводят либо за счет теплопроводности с помощью контакта диска с кожухом или тепловых трубок или специальных пластин, либо за счет вынужденной конвекции (обдува воздухом).
реклама
Примером конструкции с использованием специальных пластин является такое устройство как SilentDrive. Эта конструкция представляет собой коробочку со звукоизоляцией и предусмотренным отводом тепла от банки винчестера. Тепло от верхней и нижней плоскости винчестера передается через специальные пластины к внешнему теплоотводящему устройству (например, радиатору).
Устройства типа SilentDrive с отводом тепла с помощью специальных пластин или тепловых трубок, конечно, несколько ослабляют воздушные шумы. Но они обладают целым рядом общих недостатков:
- Непосредственный контакт диска с теплопроводящими пластинами или тепловыми трубками резко ухудшает звукоизоляцию. Структурные шумы через теплопроводящие элементы, прижимаемые к поверхности диска, прекрасно передаются внешнему теплоотводящему устройству, которое их передает на корпус и излучает в воздух.
- Тепло отводится обычно только от банки винчестера, а при использовании тонких пластин еще и весьма посредственно.
- Охлаждения электроники такие устройства, как правило, не обеспечивают вовсе.
При использовании принудительной конвекции в кожухе должны быть отверстия немалой площади, как для подвода холодного воздуха, так и для отвода нагретого. Но ведь отверстия пагубны для звукоизоляции! Правильно. Поэтому отверстия оснащаются глушителями (как в автомобиле), которые должны свободно пропускать через себя поток воздуха и не пропускать звуковые колебания. Вся конструкция превращается в шумозащитный короб-воздуховод или просто глушитель (как у автомобиля).
В конструкциях шумозащитных коробов-воздуховодов используются те же идеи, что и конструкциях звукоизолирующих (шумозащитных) кожухов. Исключением является наличие отверстий для забора холодного воздуха и выхлопа нагретого. Простейший глушитель обычно представляет собой изогнутый воздуховод или воздуховод с перегородками, оклеенный (желательно не только изнутри, но и снаружи) виброизолирующими и шумопоглощающими материалами.
При размещении HDD в шумозащитном коробе-воздуховоде крепление диска лучше осуществлять с помощью подвесов. Такая конструкция может обеспечить не только уменьшение воздушного шума, но и подавление структурного шума, отличное охлаждение как банки, так и электроники диска.
Для организации охлаждающего воздушного потока могут использоваться специально предназначенные для этого вентиляторы, установленные на входе, на выходе или внутри глушителя. Здесь надо отметить, что при установке вентиляторов внутри глушителя их шум так же поглощается в глушителе!
Для установки производительного и малошумящего вентилятора большого диаметра необходимо увеличение размеров глушителя. Однако в этом случае глушитель может применяться для установки в него сразу нескольких HDD. Глушитель может устанавливаться в любом месте внутри корпуса, в том числе и на любой из его стенок, на дне.
При установке на стенку или дно желательно обеспечить доступ к наружному воздуху. В этом случае наличие отверстия в корпусе и вентиляторы учитываются при расчете общей системы охлаждения. Если есть доступ к наружному воздуху, то для организации воздушного потока может использоваться система общего охлаждения системного блока, особенно с пониженным давлением в корпусе системника. Т.е. при наличии выхлопных вентиляторов, например, на задней стенке корпуса и в блоке питания можно обеспечить разность давлений между входом и выходом глушителя, достаточную для организации воздушного потока, охлаждающего винчестер.
В этом случае нет дополнительных вентиляторов и, следовательно, нет создаваемого ими шума. Однако при снятии, например, боковой крышки корпуса воздушный поток внутри короба исчезает, и жесткий диск варится в собственном соку!
В рассмотренных конструкциях уменьшаются не только воздушные шумы. Мягкий подвес обеспечивает прекрасное подавление структурных шумов. А “облизывающий” воздушный поток обеспечивает прекрасное охлаждение как банки, так и электроники винчестера.
А может, чтобы не изобретать велосипед, неплохо познакомиться с идеями, заложенными в конструкции автомобильных глушителей? Дело в том, что и шумозащитный короб-воздуховод и автомобильный глушитель, по сути, выполняют одно и то же. Они должны свободно пропускать через себя поток воздуха (газов) и не пропускать звуковые колебания.
Для заимствования, пожалуй, наиболее подходят идеи автомобильных глушителей трех типов, отличающихся принципами работы. Это ограничители, отражатели и поглотители.
реклама
1. Принцип работы глушителя-ограничителя прост. В корпусе наличествует дроссель (узкая труба, диафрагма), т.е. некое акустическое сопротивление, а за ним сразу большой объем, аналог емкости.
Звуковые колебания, продавливаемые через сопротивление, сглаживаются объемом. Энергия рассеивается в дросселе, нагревая воздух. Чем меньше отверстие диафрагмы, тем эффективней сглаживание. Но тем больше сопротивление потоку. Да, не лучшая конструкция. Однако в качестве одного из последовательно включенных в системе глушителей - довольно распространенная конструкция.
2. В корпусе глушителя-отражателя организуется большое количество акустических зеркал (стенок напротив воздуховодов), от которых звуковые волны отражаются.
Известно, что при каждом отражении часть энергии теряется, тратится на нагрев зеркала. Если устроить для звука целый лабиринт из зеркал, то, в конце концов, можно рассеять почти всю энергию. Наружу выйдет весьма ослабленный звук. Значительно лучшая конструкция, хотя в недрах глушителя поток газа многократно меняет направление, что так же создает некоторое сопротивление потоку газов. Такая несколько упрощенная конструкция в виде шумозащитного воздуховода-змейки используется, пожалуй, чаще других.
3. Принцип работы глушителей-поглотителей заключается в поглощении акустических волн неким пористым материалом. Если звук, например, через отверстия в воздуховоде направить в шумоизолирующий материал, то колебательная энергия волны будет постепенно гаситься, превращаясь в тепловую энергию. А еще лучше весь воздуховод обклеить шумоизолирующим материалом:
Поглотители позволяют построить конструкцию глушителя без уменьшения сечения трубопровода и даже без изгибов. Такой глушитель получает минимально возможное сопротивление потоку, однако и хуже всего снижает шум.
На практике, как правило, используются различные комбинации всех приведенных типов. Различных типов глушителей в системе обычно бывает два и больше.
Следует обратить внимание на одну особенность различных кожухов и глушителей, без которой не достичь эффективного снижения шума. Если на стенках изнутри кожуха или глушителя любого типа нет звуковибропоглощающего материала, то источником звука становятся сами стенки. Иногда звуковибропоглощающий материал располагается и с наружной стороны стенок кожуха или глушителя. Это и есть та мера, которая позволит ограничить излучение звука через стенки кожухов и глушителей.
Есть еще одно обстоятельство, которое тоже нельзя обойти вниманием. Это тембр звука. Практически любой используемый звукопоглощающий материал поглощает в большей степени высокочастотные составляющие, придавая звуку “благородную” мягкость и бархатистость. Это даже при неполном подавлении звука визжащего и трещащего винчестера резко снижает его раздражающее воздействие. Например, треск головок винчестера не только ослабляется, но и превращается в своеобразное побулькивание, которое раздражает гораздо меньше.
Иногда применяются бескорпусные глушители, изготовленные только из шумопоглощающих материалов. Тогда в качестве отражающих преград на пути распространения звука используются стенки корпуса системного блока. Бескорпусные глушители проще в изготовлении, но хуже подавляют шумы.
В качестве своеобразного дополнительного шумозащитного воздуховода можно использовать пространство между передней стенкой корпуса и пластмассовой передней панелью. В этом случае, вся передняя стенка корпуса и вся пластмассовая передняя панель изнутри за исключением необходимых для организации охлаждающих воздушных потоков вентиляционных отверстий оклеиваются виброизолирующим и шумопоглощающим материалами:
Кроме того, чтобы звук не распространялся по прямой линии из корпуса наружу, отверстия в передней стенке корпуса, расположенные напротив воздухозаборника, закрываются металлической или пластиковой преградой, и все это оклеивается виброизолирующим и шумопоглощающим материалами. А чтобы сопротивление воздушному потоку не возрастало, отверстия напротив HDD расширяются. Такая доработка кроме уменьшения шума позволяет резко улучшить охлаждение жесткого диска.
Итак, основные идеи рассмотрены, пути намечены. Пора за дело.
Продолжение следует.
реклама
Лента материалов раздела
Соблюдение Правил конференции строго обязательно!
Флуд, флейм и оффтоп преследуются по всей строгости закона!
Комментарии, содержащие оскорбления, нецензурные выражения (в т.ч. замаскированный мат), экстремистские высказывания, рекламу и спам, удаляются независимо от содержимого, а к их авторам могут применяться меры вплоть до запрета написания комментариев и, в случае написания комментария через социальные сети, жалобы в администрацию данной сети.
Комментарии Правила