Устройство для возбуждения звуковых колебаний

 

(72) Авторы изобретения

С.И. Жигач и О.Н. Засухин

Г!!!

Ленинградский ордена Красного Знамени механический .. / институт :--=. / (71) Зая интел ь (5Й) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ ЗВУКОВЫХ

КОЛЕБАНИЙ

Изобретение относится к акустике, а именно к устройствам для возбуждения звуковых колебаний, и может быть использовано в тех областях народного хозяйства, где возникает необходи5 мость в применении регулируемых интенсивных звуковых колебаний.

Известен струйный генератор пульсирующего давления, состоящий из рабочей камеры, связанной с источником сжатого газа, и устройства прерывания потока, выполненного в виде кинематически связанных пластин, закрывающих впускное отверстие в рабочую камеру, и клапана, закрывающего выпускное отверстие из камеры (1 ), Недостатком известного устройства является ограниченность амплитудночастотных параметров звуковых колебаний, определяемая прерывателем потока, ограничивающим эти параметры, а также низкая интенсивность колебаний.

Известно также устройство для возбуждения звуковых колебаний, содержащее соединенные соосно между собой трубу и сверхзвуковое сопло, связанное с источником сжатого газа $2 3.

Недостаток данного устройства заключается в сложности возбуждения и регулирования звуковых колебаний высокой интенсивности.

Цель изобретения — расширение диапазона изменения параметров звуковых колебаний.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее соосно и герметично соединенные между собой трубу и. сопла Лаваля, связанное с источником сжатого газа, введена диафрагма, закрепленная на свободном конце трубы с центральным отверстием, диаметр которого больше диаметра критического сечения сопла Лаваля и меньше диаметра erо выходного сечения, а диаметр трубы больше диаметра выходного сечения сопла Лаваля, при3 94024 чем труба имеет возможность перемещения вместе с диафрагмой отнЬсительно среза сопла Лаваля.

На фиг. 1 показана схема устройства для возбуждения звуковых колебаний; на фиг. 2 - схема течения газа в объеме трубы в режиме срезания пограничного слоя струи; на фиг. 3 в режиме истечения газа из объема трубы. 10

Устройство для возбуждения звуковых колебаний состоит из сопла Лаваля 1, связанного газоходом 2 с источником сжатого газа. Сопло 1 соосно и герметично установлено в одном кон- 15 це трубы 3, а на противоположном ее конце закреплена диафрагма 4 с центральным отверстием 5, диаметр которого больше диаметра критического сечения сопла Лаваля 1 и меньше 20 диаметра его выходного сечения. Для герметизации засопловой области w на сопловом блоке 6 в канавке установлены уплотняющие кольца 7. Сопло 1 установлено в трубе 3 с воэможностью 25 относительíîro продольíîro перемещения для регулирования удаления его среза от диафрагмы.

Устройство работает следующим образом. 30

При подаче сжатого газа в сопловой блок 6 по газоходу 2 иэ сопла Лаваля t истекает сверхзвуковая струя.

Часть пограничного слоя струи натекает на диафрагму 4 и срезается кром- з кой отверстия 5. На диафрагме 4 газ разворачивается, течет в сторону среза сопла Лаваля 1 и наполняет полость трубы 3. Давление газа в полости трубы 3 начинает повышать я, степень не- gp расчетности струи и =, где Рс1а Pn давление на срезе сопла, P1„ — давление в засопловой области w, являющееся наружным давлением для струи, истекающей в трубу, уменьшается за счет возрастания P, C уменьшением степени нерасчетности струи увеличивается угол раскрытия пограничного слоя струи. Увеличение угла раскрытия пограничного слоя приводит к увеличению срезаемой диафрагмой 4 массы газа. Струя отрывается от стенки сопла 1 иэ-за повышенного давления в засопловой области w, а так как давление в полости трубы.3 продолжает рас- s ти, сечение отрыва струи от стенки сопла 1 перемещается вверх по потоку ближе к критическому сечению сопла.

4 4

И хотя угол раскрытия струи увеличивается, уменьшается абсолютный размер струи, ее диаметр в сечении диафрагмы 4, т.е. диаметр струи с пограничным слоем становится равным диаметру отверстия в диафрагме. Происходит раскупорка трубы 3 с образованием удерной волны в окружающем пространстве.

Описанная выше особенность пограничного слоя струи, выполняющей роль положительной ббратной связи, начинает играть роль отрицательной. раскупоркой полости трубы 3 начинается истечение газа,и давление в ней, падает, что приводит к уменьшению угла раскрытия пограничного слоя струи, перемещению сечения отрыва струи к срезу сопла Лаваля 1, увеличению абсолютного диаметра струи в сечении диафрагмы и запиранию пограничным слоем струи отверстия в диафрагме 4.

Начинается наполнение полости трубы

3 газом.

Устройство для возбуждения звуковых колебаний работает в автоколебательном режиме.

Изменение полного давления газа перед соплом приводит к увеличению амплитуды колебаний давления на диафрагме, т.е. давлению раскупорки трубы и уровню звукового давления в окружающем пространстве. В то же время частота колебаний изменяется не так существенно. С помощью привода, вызывающего перемещение диафрагмы 4 относительно среза сопла Лаваля 1,производится управление частотными параметрами звуковых колебаний.

Благодаря особенностям выполнения предлагаемое устройство обеспечивает устойчивое возбуждение колебаний в окружающем пространстве, а также значительное повышение уровня звукового давления, так как существенно возрастает давление раскупорки трубы.

Формула изобретения

Устройство для возбуждения звуковых колебаний, содержащее соосно и герметично соединенные между собой трубу и сопло Лаваля, связанное с источником сжатого газа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона изменения параметров звуковых колебаний, на торце свободного конца трубы закреплена диафрагма с центральным отверстием, диаметр которого больше диаметра кри5 940244 6 тического сечения сопла Лаваля и не Источники информации, превышает диаметра его выходного се- принятые во внимание при экспертизе чения, а диаметр трубы больше диамет- 1. Авторское свидетельство СССР ра выходного сечения сопла Лаваля, 11 302503, кл. F 15 В 21/12, 1971. при этом труба установлена с возмож- s 2. Авторское свидетельство CCCP ностью осевого перемещения относитель- 11 708396, кл. Ci 10 К 7/00, 1979 но сопла. (прототип). б 7

ВНИИПИ Заказ 4678/75 Тираж 390 Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4