Спектрально-частотный анализ звука выстрела

Звук выстрела объясняется высокими давлением и температурой пороховых газов у дульного среза ствола.

Быстрое расширение пороховых газов после вылета пули из ствола, образование ударной волны сопровождается резким и громким звуком. Чем мощней заряд, тем существенней воспринимается звук выстрела. Другими словами это можно описать так: Чем мощней заряд тем больше низких частот (НЧ), следовательно этот звук НЧ слышен дальше по отношению высокочастотного и среднечастотного звука.

       Органы слуха передают в мозг кодированную информацию, позволяющую интерпретировать или идентифицировать звуки. Уши осуществляют также обратную связь, с их помощью мы определяем направление и расстояние до источника звука. Человеческое ухо может слышать звуки в диапазоне от 20Гц до 20кГц

Ухо человека имеет такое строение, что низкие частоты звука воспринимаются более интенсивней чем высокочастотные…..

       На примере сравнения летящей мухи и комара видно, что полёт мухи мы слышим гораздо сильней чем полёт комара. Это обуславливается частотой звука. Или в далеке играющая музыка воспринимается как отдельные низкочастотные, т.е. слышен барабан или бас гитара. Классический пример: Все мы слышали звук свистка арбитра на футбольном поле, но никто не слышит звук свистка, который используют дрессировщики животных – частота звука которого составляет 17-20кГц. 

      Принцип работы ДТК-ЗТ (дульный тормоз компенсатор – закрытого типа) он же “глушитель”, “саунд модератор”, “банка” “УМС (устройство малошумной стрельбы)” и т.п…., заключается в том, что срезаются низкие частоты (НЧ) звука выстрела, которые слышно на большие расстояния относительно средних и высоких частот. 

       Для определения эффективной работы ДТК-ЗТ (глушитель)  были произведены замеры звука выстрела.

На фото виден спектральный анализ звука выстрела в диапазоне частот от 20Гц до 30кГц. Измерения проводились на расстоянии 40м от оружия и в направлении выстрела, чтобы получить более точную картину по частотному диапазону и громкости звука 

Спектрально частотный анализ график
Спектрально частотный анализ график

       На следующем графике приводится сравнение звука  выстрела патроном 7,62х39 скорость пули 720м\с с ДТК-ЗТ (глушитель), с  выстрелом из малокалиберной винтовки ТОЗ-8, патрон 22LR скорость 345м\с. Как видно из графика, громкость и частотный диапазон практически одинаков.

График выстрел с глушителем

Замеры звука делали с помощью микрофоном BEHRINGER ECM8000, который имеет линейную частотную характеристику.

Диаграмма направленности всенаправленный
Частотная характеристика 20—20000 Гц
Тип микрофона конденсаторный
Чувствительность -70 дБ · В
Сопротивление 200 Ом
Фантомное питание от +15В до +48В
Масса 120 г
Подключение XLR

Диаграмма направленности:

Диаграмма направленности
Диаграмма направленности

Амплитудно-частотная характеристика:

Амплитудно-частотная характеристика

  Микрофон был установлен в 2,5 метрах от пульного выхода, на 2 часа. Результат:  

выстрел с УМС, патрон 7,62х39, скорость 720м/с

Зеленый выстрел без ДТК-ЗТ, патрон .22LR, скорость 345м/с
Голубой  выстрел с ДТК-ЗТ, патрон 7,62х39, скорость 720м/с

Выстрел с УМС, патрон 7,62х51, скорость 970м/с

Зеленый Выстрел без ДТК-ЗТ, патрон .22LR, скорость 345м/с
Коричневый Выстрел с ДТК-ЗТ, патрон 7,62х51, скорость 970м/с

Выстрел с УМС, патрон 7,62х54, скорость 820 м/с

Зеленый Выстрел без ДТК-ЗТ, патрон .22LR, скорость 345м/с
Кирпичный Выстрел с ДТК-ЗТ, патрон 7,62х54, скорость 820 м/с

Зеленый Выстрел без ДТК-ЗТ, патрон .22LR, скорость 345м/с
Коричневый Выстрел с ДТК-ЗТ, патрон .338 Lapua Magnum 16.2g/250gr, скорость 865м/с
Кирпичный Выстрел с ДТК-ЗТ, патрон 7,62х54, скорость 830м/с

Выстрел с УМС, патрон .338 Lapua Magnum 16.2g

Зеленый Выстрел без ДТК-ЗТ, патрон .22LR, скорость 345м/с
Коричневый Выстрел с ДТК-ЗТ, патрон .338 Lapua Magnum 16.2g/250gr  скорость 865м/с

“МИФЫ и ДЕЙСТВИТЕЛЬНОСТЬ”: 

Для снижения уровня звука выстрела на 25-35 Дб необходимо произвести расчет параметров ДТК-ЗТ.

Рассмотрим на примере: патрон калибра 22 Lr, который имеет количество пороха 0,1 гр., и патрон калибра 308 который имеет 3,0 гр..

При сгорании пороха они создадут разное количество газа. Считается, что из 1-го грамма пороха получается 1 литр газа.

При расчете и дальнейшем изготовлении ДТК-ЗТ нужно руководствоваться здравым смыслом и исходить из компромисса между эффективностью и габаритами.

Ну кому нужен прибор на оружие с “очень высокой” эффективностью у которого корпус имеет длину 1 метр, диаметр 30 сантиметров и вес в 10 кг? Или наоборот применив корпус прибора рассчитанный под патрон 22Lr с минимальной эффективностю ?

Пример:  выбора ДТК-ЗТ под 308 калибр у которого навеска пороха патрона 3 грамма.

Между эффективностью в 35 Дб и весом в 700 грамм – и – весом в 300 грамм, но эффективностью в 25 Дб.

Поэтому выбор модели ДТК-ЗТ остается за Вами.

Для справки: разница уровня звука на 3 Дб соответствует увеличению в 2раза, на 5 Дб в три раза, на 10 Дб в 10 раз.