Звуковод для передачи механических колебаний

 

Класс 21а, 14«

М 122173

СССР

К АВТОРСКОМУ СВЙДЕТЕЛЬСТВУ

В. А. Бунин, Б. И. Борщов и С. М. Егудов

ЗВУКО ВОД ДЛЯ ПЕРЕДАЧ И МЕХА Н ИЧ ЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ

Заявлено 21 ноября 1938 г. за Ко 612279/26 в Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Опубликовано в «Бюллетене изобретений» No 17 за 1959 г.

Известные звуководы, предназначенные для передачи механических колебаний, обладают недостатком, заключающимся в том, что из-за непрямолинейности участков или иных неоднородностей формы звуковода (изгибы, ступеньки и т. д.) возникают отражения колебаний и появляется обратный поток энергии. При этом уменьшается количество энергии, дошедшей по звуководу до потребляющего устройства.

Описываемый звуковод принципиально полностью свободен от указанного недостатка, так как в нем достигнуто распространение колебаний только в заданном направлении и полное обтекание колебаниями непрямолинейных участков. Таким образом, в отношении параметров, характеризующих прохождение колебаний, непрямолинейный звуковод становится подобным прямолинейному, что получено путем выполнения его неоднородным по структуре, например слоистым, в соответствии с требуемым неоднородным распределением по звуководу параметров, характеризующих скорость распространения по нему колебаний. В силу сходства свойств предлагаемого непрямолинейного звуковода со свойствами обычного прямолинейного звуковода, его можно считать «квазипрямолинейным звуководом».

На фиг. 1 показаны примеры непрямолинейных звуководов, отражения в которых могут быть полностью устранены во всей полосе частот (т. е. в полосе частот, которой обладает вход звуковода для заданного типа колебаний). Здесь: а — изгиб звуковода; б — ступенька в звуководе; в — звуковод с произвольно меняющимся продольным сечением.

При конструировании «квазипрямолинейного звуковода» следует, например, для случая профилей, показанных на чертеже, ввести «конформную» систему координат, т. е. систему координат, которая бы соответствовала конформному отображению прямой полосы на профиль конструируемого узла. Такое конформное отображение производится с помощью известной, в теории функций комплексного переменного фор; мулы Шварца, В частности, для поперечных колебаний твердого звуковода в такой «конформной» системе координат параметры звуковода должны удовлетворять простому соотношению № 122173 р

Р

f ро

Ро где р, Р— плотность материала звуковода и параметр упругости, являющийся функциями координа ; р„1», — параметры на входе звуковода;

7т — метрический коэффициент «êîíôормной» системы координат; а— постоянная с размерностью длины, определяемая из граничных условий.

При выполнении звуководов в соответствии с указанным соотношением из решения волнового уравнения следует, что по звуководам (фиг. 1) распространяются в заданном направлении колебания, для которых отражения полностью отсутствуют во всем диапазоне частот, свойственном входу звуковода.

На фиг. 2 показан изгиб звуковода, для общего случая, когда выходы звуковода имеют разные размеры: выход 1 вдвое шире, чем выход 2. Показана сетка 8 конформных координат и сетка 4, соответствующая линиям постоянного значения. По ходу линий видно, что волна

«притормаживается» в области б и ускоряется в области б, причем это происходит не в смысле геометрической оптики, а в соответствии со строгим решением волнового уравнения. Вдали от изгиба, т. е. на выходах, звуковод становится прямолинейным и там никаких изменении, параметров не требуется. Плавное неоднородное изменение параметров звуковода может быть приближенно заменено слоистым, что удобнее конструктивно.

Предмет изобретения

Звуковод для передачи механических колебаний, о т л ич а ю щи йс я тем, что, с целью обеспечения распространения колебаний только в заданном направлении и обтекания колебаниями непрямолинейных участков (изгибов, сужений, расширений и т. п.) звуковода, он выполнен неоднородным, например слоистым, в соответствии с требуемым распределением по звуководу параметров, характеризующих скорость рас.пространения по нему колебаний.

Раа Z

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Редактор Н. С. Кутафина Гр. 87

Информационно-издательский отдел. Подп. к печ. 14.Х-59 г.

Объем 0,17 и. л. Зак. 8103 Тираж 700 Цена 25 коп.

Типография Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Петровка, 14.