Ανοίγεις το πίσω παράθυρο και αρχίζει το «ντουπ-ντουπ»; Γιατί γίνεται

Το πρώτο που πρέπει να ξεκαθαρίσουμε είναι ότι δεν χτυπά κάτι μέσα στο αυτοκίνητο.

Ο χαρακτηριστικός θόρυβος δημιουργείται από τον τρόπο με τον οποίο κινείται ο αέρας γύρω από το ανοιχτό παράθυρο και από τις μεταβολές πίεσης που προκαλούνται μέσα στην καμπίνα.

Καθώς το αυτοκίνητο κινείται, ο αέρας περνά με ταχύτητα πάνω από το άνοιγμα του παραθύρου. Στο χείλος του ανοίγματος δημιουργούνται δίνες, οι οποίες δεν είναι σταθερές αλλά αποκόπτονται περιοδικά. Αυτή η διαδικασία μπορεί να αρχίσει να «συνεργάζεται» με τον αέρα που βρίσκεται μέσα στην καμπίνα και να δημιουργήσει έναν επαναλαμβανόμενο παλμό πίεσης.

Ο οδηγός και οι επιβάτες τον αντιλαμβάνονται περισσότερο στα αυτιά παρά σαν έναν απλό εξωτερικό θόρυβο. Μπορεί να μοιάζει με δυνατό «ντουπ-ντουπ», με τον ήχο ενός ελικοπτέρου ή ακόμη και με την αίσθηση ότι κάποιος πιέζει και αφήνει συνεχώς τα τύμπανα.

Το πιο απλό παράδειγμα είναι αυτό ενός μπουκαλιού. Αν φυσήξεις πάνω από το στόμιό του, ο αέρας στο εσωτερικό του μπορεί να αρχίσει να πάλλεται σε μια συγκεκριμένη συχνότητα. Η καμπίνα του αυτοκινήτου μπορεί, υπό συγκεκριμένες συνθήκες, να λειτουργήσει με παρόμοια λογική.

Στη φυσική το φαινόμενο συνδέεται με αυτό που ονομάζεται συντονισμός Helmholtz. Δεν χρειάζεται όμως να θυμάσαι τον όρο. Αυτό που έχει σημασία είναι ότι έχεις μια μεγάλη σχετικά κλειστή κοιλότητα (την καμπίνα) και ένα άνοιγμα (το παράθυρο) μέσα από το οποίο ο αέρας δημιουργεί επαναλαμβανόμενες μεταβολές πίεσης.

Γι' αυτό και το «ντουπ-ντουπ» συνήθως δεν εμφανίζεται με την ίδια ένταση σε όλες τις ταχύτητες. Μπορεί στα 40 χλμ./ώρα να είναι μικρό, λίγο αργότερα να γίνει πολύ έντονο και σε μεγαλύτερη ταχύτητα να αλλάξει ξανά χαρακτήρα. Ήδη από παλαιότερες τεχνικές μελέτες έχει καταγραφεί ότι ο παλμός παρουσιάζει ιδιαίτερα έντονη κορύφωση σε συγκεκριμένες ταχύτητες.

Εδώ βρίσκεται και η απορία των περισσότερων οδηγών. Γιατί το φαινόμενο γίνεται τόσο ενοχλητικό όταν κάποιος ανοίξει ένα πίσω παράθυρο;

Μελέτες έχουν καταγράψει ότι το άνοιγμα ενός πίσω παραθύρου σε τετράθυρα αυτοκίνητα μπορεί να δημιουργήσει χαμηλής συχνότητας παλμούς μεγάλης έντασης, ενώ σε συγκριτικές δοκιμές ο θόρυβος από το πίσω παράθυρο έχει βρεθεί ισχυρότερος από εκείνον του εμπρός. Η εξήγηση δεν είναι ότι το πίσω τζάμι έχει κάποιο «πρόβλημα». Έχει να κάνει με τη ροή του αέρα γύρω από το αμάξωμα.

Μπροστά, ο αέρας έχει ήδη περάσει από το παρμπρίζ, την μπροστινή κολόνα του αυτοκινήτου και τον εξωτερικό καθρέφτη πριν φτάσει στο άνοιγμα του παραθύρου. Όλα αυτά αλλάζουν τη μορφή της ροής και τις δίνες που δημιουργούνται.

Ο εξωτερικός καθρέφτης ειδικά είναι ένα μεγάλο αεροδυναμικό εμπόδιο. Δημιουργεί τη δική του ροή πριν ο αέρας φτάσει στο παράθυρο. Οι μηχανικοί μπορούν μάλιστα να αξιοποιήσουν αλλαγές στη μορφή της επιφάνειας γύρω από τα εμπρός παράθυρα ώστε να περιορίσουν το buffeting. Σε σχετική μελέτη της SAE, μεταβολές στη γεωμετρία γύρω από τον καθρέφτη μείωσαν αισθητά την ηχητική πίεση του φαινομένου στο εμπρός παράθυρο.

Στο πίσω μέρος όμως η κατάσταση είναι διαφορετική. Δεν υπάρχει εξωτερικός καθρέφτης ακριβώς πριν από το παράθυρο για να αλλάξει τη ροή, ενώ η θέση της πίσω κολόνας και το σχήμα ολόκληρου του αμαξώματος επηρεάζουν το πώς περνά ο αέρας πάνω από το άνοιγμα.

Δεν υπάρχει επίσης μία ταχύτητα ή ένα ποσοστό ανοίγματος που προκαλεί το ίδιο αποτέλεσμα σε όλα τα αυτοκίνητα. Παίζουν ρόλο το μήκος και το ύψος της καμπίνας, το μέγεθος του παραθύρου, το πόσο έχει κατέβει το τζάμι, η ταχύτητα του αυτοκινήτου, οι κολόνες του αμαξώματος και ο τρόπος με τον οποίο φεύγει ο αέρας από αυτές.

Γι' αυτό μπορεί σε ένα αυτοκίνητο να κατεβάζεις το πίσω παράθυρο και να ακούς μόνο έναν συνηθισμένο αεροδυναμικό θόρυβο, ενώ σε κάποιο άλλο να αισθάνεσαι αμέσως έντονη πίεση στα αυτιά. Ακόμη και στο ίδιο αυτοκίνητο, λίγα εκατοστά μεγαλύτερο ή μικρότερο άνοιγμα του παραθύρου μπορούν να αλλάξουν αισθητά το αποτέλεσμα.

Το περίεργο είναι ότι η λύση στο πρόβλημα είναι πολύ απλή. Έχεις έντονο «ντουπ-ντουπ» από το πίσω παράθυρο; Άνοιξε λίγο ένα ακόμη παράθυρο. Στις περισσότερες περιπτώσεις το φαινόμενο σίγουρα θα μειωθεί αμέσως ή ακόμα και θα εξαφανιστεί.

Ο λόγος είναι ότι μέχρι εκείνη τη στιγμή η καμπίνα συμπεριφερόταν περίπου σαν μια κοιλότητα με ένα μόνο μεγάλο άνοιγμα. Ο αέρας έμπαινε και έβγαινε μέσα από αυτό με συγκεκριμένο ρυθμό και οι μεταβολές της πίεσης μπορούσαν να συντονιστούν. Μόλις ανοίξεις και δεύτερο παράθυρο, δημιουργείς άλλη μία διαδρομή για τον αέρα και την πίεση.

Ο αέρας δεν χρειάζεται πλέον να μπαίνει και να εκτονώνεται μόνο από το ίδιο άνοιγμα. Έτσι αλλάζουν οι συνθήκες μέσα στην καμπίνα και ο «ρυθμός» που δημιουργούσε τον έντονο παλμό διαταράσσεται.

Το αποτέλεσμα έχει μετρηθεί και εργαστηριακά. Σε μελέτη που εξέτασε ειδικά το θόρυβο από πίσω παράθυρο, το άνοιγμα και του εμπρός παραθύρου μείωσε κατά 25 dB την ένταση του «χτυπήματος» και κατά 4 dB τη συνολική ένταση του θορύβου, στη συγκεκριμένη δοκιμή. Αυτό δεν σημαίνει ότι κάθε αυτοκίνητο θα παρουσιάσει ακριβώς την ίδια μείωση, δείχνει όμως πόσο μπορεί να βοηθήσει σε αυτό ένα δεύτερο άνοιγμα παραθύρου.

Μάλιστα δεν πρόκειται απλώς για ένα «κόλπο» που ανακάλυψαν οι οδηγοί. Η ίδια η Ford αναφέρει σε εγχειρίδια χρήσης ότι, όταν εμφανίζεται αυτός ο θόρυβος με ένα παράθυρο ανοιχτό, πρέπει να ανοίξει ελαφρά και το απέναντι παράθυρο. Δεν χρειάζεται καν να κατεβάσεις πολύ το άλλο τζάμι. Συχνά ένα σχετικά μικρό άνοιγμα αρκεί ώστε να αλλάξει η ροή του αέρα και να σταματήσει το ενοχλητικό φαινόμενο.

Αν λοιπόν κάθεσαι μπροστά και ο πίσω επιβάτης έχει κατεβάσει το παράθυρό του, πριν του φωνάξεις «κλείσ' το», δοκίμασε να κατεβάσεις λίγο το απέναντι ή ένα εμπρός παράθυρο.

Κάποιος που έχει αλλάξει το παλαιότερο αυτοκίνητό του με ένα καινούργιο, μπορεί να κάνει ακόμη μία παρατήρηση. «Το παλιό μου αμάξι δεν το έκανε τόσο έντονα». Αυτό μπορεί πράγματι να συμβαίνει, δεν σημαίνει όμως ότι όλα τα καινούργια αυτοκίνητα έχουν περισσότερο buffeting.

Τα σύγχρονα αυτοκίνητα έχουν πολύ καλύτερη στεγανοποίηση της καμπίνας. Οι πόρτες, τα λάστιχα και οι ενώσεις έχουν σχεδιαστεί ώστε να περιορίζουν όσο γίνεται τον αέρα και τον εξωτερικό θόρυβο όταν όλα τα παράθυρα είναι κλειστά. Παράλληλα, η αεροδυναμική των αυτοκινήτων έχει εξελιχθεί σημαντικά. Οι κατασκευαστές θέλουν ο αέρας να περνά όσο γίνεται πιο ομαλά γύρω από το αμάξωμα, ώστε να μειώνονται ο αεροδυναμικός θόρυβος και η αντίσταση. Όλα αυτά είναι θετικά στην καθημερινή οδήγηση.

Υπάρχει όμως και η άλλη πλευρά. Όταν έχεις μια καλά στεγανοποιημένη καμπίνα και ανοίξεις ξαφνικά ένα μόνο παράθυρο, το συγκεκριμένο άνοιγμα αποκτά ακόμη μεγαλύτερη σημασία για το πώς θα αλλάζει η πίεση στο εσωτερικό. Επιπλέον, η πιο ομαλή ροή του αέρα γύρω από ένα σύγχρονο αμάξωμα μπορεί, υπό συγκεκριμένες συνθήκες, να δημιουργεί μια πιο σταθερή διέγερση στο άνοιγμα του παραθύρου.

Αυτός είναι και ο λόγος που οι μηχανικοί αντιμετωπίζουν το buffeting ήδη από τη φάση εξέλιξης του αυτοκινήτου. Μελετούν τη μορφή των καθρεφτών, των κολόνων, των παραθύρων και τις δίνες που δημιουργούνται γύρω από το αμάξωμα, προσπαθώντας να αποφύγουν τον συντονισμό. Η τεχνική βιβλιογραφία δείχνει ότι ακόμη και σχετικά μικρές αλλαγές σε αυτές τις επιφάνειες μπορούν να μειώσουν σημαντικά το φαινόμενο.

Άρα, αν το καινούργιο σου αυτοκίνητο κάνει δυνατότερο «ντουπ-ντουπ» με ένα πίσω παράθυρο ανοιχτό, δεν σημαίνει ότι είναι χειρότερα κατασκευασμένο. Μπορεί απλώς η συγκεκριμένη αεροδυναμική και ο όγκος της καμπίνας του να ευνοούν περισσότερο αυτόν τον συντονισμό σε μια συγκεκριμένη ταχύτητα και με ένα συγκεκριμένο άνοιγμα παραθύρου.

Φυσικά η λύση παραμένει η ίδια. Αλλάζεις λίγο το άνοιγμα ή κατεβάζεις ελάχιστα και ένα δεύτερο τζάμι.