|
|
|
| Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии | |
Стартовая страница |
О системе |
Технические требования |
Синтез |
Обучающий модуль |
Справка по системе |
Контакты |
 | Сирены |
 | |
Анимация
Описание
Действие сирен (С) основано на периодическом прерывании струй, вытекающих через отверстия. По типу рабочего тела С делятся на газовые (воздушные) и жидкостные, называемые также ротационными гидродинамическими излучателями, а по принципу работы - на динамические (вращающиеся) и пульсирующие. Как акустический излучатель С представляет собой диполь, создающий две волны, сдвинутые по фазе на 180° и распространяющиеся в противоположных направлениях: одна в направлении истечения газа, а другая - навстречу ему.
В динамических С прерывание струй осуществляется вращающимся ротором с отверстиями или зубцами. Ротор вращается с помощью электромотора или воздушной турбины.
В пульсирующих С перекрытие потока производится заслонкой, совершающей возвратно-поступательное движение при помощи электромагнитного или электродинамического преобразователя. Иногда используются резонансные крутильные колебания подвески ротора.
Наиболее распространены С динамического типа с электроприводом. Конструктивно они подразделяются на осевые (рис. 1, а) и радиальные (рис. 1, б).
Схемы осевой (а) и радиальной (б) сирен
Рис. 1
Обозначения:
1 - ротор;
2 - статор;
3 - электродвигатель;
4 - рупор;
5, 7 - камера высокого давления;
6 - рефлектор.
Направление потока показано стрелками.
В первых ротор 1 и статор 2 выполнены в виде дисков с отверстиями, причем направление воздушного потока совпадает с осью ротора. Вторые имеют ротор и статор в виде коаксиальных цилиндров или конусов, а направление газовой струи у них составляет некоторый угол с осью вращения (обычно 90°).
Давление в камере С обычно колеблется от 0.01 до 0.5 МПа. Частота пульсаций f (Гц)определяется числом отверстий N в роторе или статоре и числом оборотов ротора n за 1 с, т.е.:
f = nN.
Эта частота соответствует основной частоте излучаемого звука. Как правило, верхний предел частот, генерируемых С, не превосходит 50 кГц; лишь единичные экспериментальные образцы С имеют частоту до 500 кГц. Нижний предел f обычно составляет 200 - 300 Гц.
Частотный спектр излучаемого С звука определяется формой импульсов газа, протекающего через отверстия. Для получения синусоидальных колебаний, в частности, используют С с круглыми отверстиями, расстояния между которыми равны их диаметру; кпд таких сирен не превышает 50 %. При отверстиях прямоугольной формы, отстоящих друг от друга на ширину отверстия, форма акустических импульсов треугольная, причем помимо основной частоты f излучается ряд высших гармоник. В промышленных С обычно стремятся получить максимальный кпд, отвечающий трапецеидальной, приближающейся к П-образной форме импульса. Для этого отверстия в роторе и статоре выполняют разной ширины. Теоретически кпд таких сирен на основной частоте достигает 80 %.
Акустическая мощность С определяется давлением в камере и расходом сжатого газа. Для разных конструкций С она колеблется от сотен Вт до десятков кВт. Как правило, мощные С имеют независимое питание сжатым воздухом, а в некоторых конструкциях предусмотрен собственный турбокомпрессор.
Ключевые слова
Области техники и экономики
Используемые естественнонаучные эффекты
| Гидродинамических автоколебаний эффект (Гидродинамических автоколебаний эффект) |
Разделы естественных наук используемых естественнонаучных эффектов
| 1 |  | Дозвуковое обтекание незакрепленных тел жидкостью и газом |
| 1 | | Акустика |
| 1 |  | Механические колебания и волны |
Применение эффекта
Воздушные сирены как наиболее мощные излучатели звуковых и ультразвуковых частот применяются для исследования материалов и конструкций на усталость, для шумовых испытаний электронного оборудования, в целом ряде технологических процессов: акустической коагуляции мелкодисперсных аэрозолей, воздействии на процессы тепломассопереноса в ультразвуковом поле и др. Широко известно применение С для тревожной и оповестительной сигнализации.
Реализации эффекта
Техническая реализация эффекта
Наиболее распространены С динамического типа с электроприводом. Конструктивно они подразделяются на осевые (рис. 1, а) и радиальные (рис. 1, б). В первых ротор 1 и статор 2 выполнены в виде дисков с отверстиями, причем направление воздушного потока совпадает с осью ротора. Вторые имеют ротор и статор в виде коаксиальных цилиндров или конусов, а направление газовой струи у них составляет некоторый угол с осью вращения (обычно 90°).
Литература
1. Ультразвук / Под ред. И.П. Голяминой.- М.: Советская Энциклопедия, 1979.
| Стартовая страница О системе Технические требования Синтез Обучающий модуль Справка по системе Контакты | |
 |
|
| Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина | |