Устройство для излучения звуковых колебаний Советский патент 1992 года по МПК G10K7/06 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для воспроизведения мощных звуковых полей при испытаниях изделий на воздействие акустических колебаний.

Известен возбудитель акустических колебаний, в котором акустические колебания генерируются путем модуляции сжатого воздуха. Модуляция осуществляется при открывании и закрывании сопел, выполненных в виде щелевых отверстий в подвижном и неподвижном патрубках, вставленных один в другой. Подвижный патрубок приводится в возвратно-поступательное движение в направлении его оси при помощи электродинамического вибратора. Сжатый воздух, подаваемый в форкамеру, облегающую неподвижный патрубок, модулируется, проходя через щелевые сопла.

Известен также возбудитель акустических колебаний, в котором акустические колебания генерируются путем открывания и закрывания отверстий для прохода воздуха с помощью тарельчатого клапана, приводимого в колебательное движение электродинамическим вибратором.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является возбудитель акустических колебаний, содержащий модулятор в виде аэродинамического профиля на оси, расположенной в. предрупор- ной камере, являющейся одновременно соплом, через которое с большой скоростью истекает сжатый воздух, При продувании сжатого воздуха аэродинамический профиль вступает в автоколебания, модулируя при этом поток и возбуждая акустические колебания.

Цель изобретения - повышение КПД и расширение эксплуатационных возможностей путем обеспечения плавного изменения частоты и амплитуды акустических колебаний.

Поставленная цель достигается тем что в возбудитель акустических колебаний, содержащий предрупорную камеру в виде сверхзвукового сопла, соединенную с рупором, и модулятор акустических колебаний введен вибропривод, жестко связанный с модулятором, шарнирно укрепленным в выполненной в одной из стенок сопла нише под углом 6-8° к оси сопла, причем стенка рупора, расположенная напротив ниши, установлена под углом 70-72° к оси сопла, входная поверхность модулятора расположена от критического сечения сопла на расстоянии (1,5-2,5) Пкр, где hKp - высота критического сечения сопла, а высота модулятора у входной поверхности равна глубине ниши.

На фиг. 1 представлена схема возбудителя акустических колебаний, разрез; на фиг. 2 - график зависимости направления косого скачка от угла отклонения потока.

Предрупорная камера возбудителя выполнена в виде сверхзвукового сопла, состоящего из дозвуковой части 1, критического сечения 2 и сверхзвуковой части 3. В сверхзвуковой части 3 сопла в нише

4 его нижней стенки укреплен на оси осциллятор 5, жестко связанный с электродинамическим вибратором 6. Внутренняя плоскость осциллятора 5 образует относительно оси сопла 3 угол 6-8°. Входная кромка осциллятора 5, т.е. кромка, обращенная к направлению потока воздуха, расположена на уровне внутренней части нижней стенки сопла 3 на- расстоянии 20-30 мм от его критического сечения 2. Ширина осциллятора 5 равна ширине сопла 3 в критическом сечении 2, которое до конца осциллятора 5 имеет неизменную ширину. Верхняя стенка 7 сопла 3, расположенная напротив осциллятора 5, выполнена под углом 70-72° относительно сопла 3. За осциллятором 5 сверхзвуковая часть 3 сопла плав-но переходит в акустический рупор 8.

Устройство работает следующим образом.

При подаче сжатого воздуха от заводской разводки давлением 6 10 Па в дозвуковое сопло 1 вследствие больших расходов, достигающих 0,5-0,7 м3/с, в дозвуковой части сопла давление снижается

до 4,0-5,0-10 Па вследствие потерь в трубопроводах. Воздух проходит критическое сечение 2 сопла 1-3 в точке, отстоящей от критического сечения 2 на 20-30 мм, при угле д раствора сверхзвуковой части сопла,

равном 8°.

В этой точке находится входная кромка осциллятора 5, внутренняя поверхность которого расположена относительно оси сопла 3 и течения воздуха под углом а 6-8°.

Осциллятор 5 размещен в нише 4 нижней стенки сопла 3 для исключения потерь сжатого воздуха. Участки 1 и 3 сопла имеют прямоугольную форму, что диктуется необходимостью достижения равных условий

обтекания осциллятора 5 потоком воздуха. Воздух при скорости 1,5-1,7 м, натекая на осциллятор 5, изменяет направление своего течения, так как осциллятор занимает всю ширину прямоугольного сопла 3, при

этом образуется косой скачок 9 уплотнения. При включении вибратора 6 жестко связанный с ним осциллятор 5 колеблется на оси, изменяя угол а своего поворота относительно оси сопла 3 и потока воздуха. При

изменении угла со отклонения потока изменяется и угол а направления косого скачка 9 относительно оси сопла в пределах угла /8. Отклонение косого скачка 9 от оси потока на угол а, больший70°, невозможен. Поэтому верхняя стенка 7 сопла 3 напротив осциллятора 5 повернута на угол 70-72° так, чтобы скачок 9 свободно проникал в акустический рупор 8.

При включении вибратора 6 жестко связанный с ним осциллятор 5 колеблется на оси, изменяя угол «своего наклона относительно оси сопла 3 с частотой вибратора. С этой же частотой колеблется косой скачок 9 уплотнения в пределах угла /3 , при этом генерируются акустические волны высокой интенсивности и требуемой частоты.

С целью получения максимальных амплитуд колебаний скачка 9 уплотнения и достижения при этом наибольших амплитуд акустических колебаний внутренняя поверхность осциллятора 5 повернута относительно оси потока на угол со 6-8°. Из графика зависимости направления «косого скачка от угла .со отклонения потока (фиг. 2) можно видеть, что наибольшие угловые смещения косого скачка Дач достигаются при наименьших угловых смещениях Асов диапазоне углов а 60-70°, а со -12-17°.

0

5

0

5

0

Поэтому осциллятору придан начальный угол со 6-8° из расчета, что при работе вибратора у голи) изменяется от 0 до 12° при М 1,5 и от 0 до 17° при М 1,7. В результате достигаются наибольшие угловые колебания скачка и максимальные уровни звукового давления.

Формула изобретения Устройство для излучения звуковых колебаний, содержащее предрупорную камеру в виде сверхзвукового сопла, соединенную с рупором, и модулятор акустических колебаний, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД и расширения эксплуатационных возможностей путем обеспечения плавного изменения частоты и амплитуды акустических колебаний, в него введен вибропривод, жестко свя- занный с модулятором, шарнирно укрепленным в выполненной в одной из стенок сопла нише под углом 6-8° к оси сопла, причем стенка рупора, расположенная напротив ниши, установлена под углом 70-72° к оси сопла, входная поверхность модулятора расположена от критического сечения сопла на расстоянии (1,5-2,5) hKp, где hKp - высота критического сечения сопла, а высота модулятора у входной поверхности равна глубине ниши.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для воспроизведения мощных звуковых полей. Цель изобретения - повышение КПД и расширение эксплуатационных возможностей за счет плавного изменения частоты и амплитуды акустических колебаний. Предрупорная камера возбудителя выполнена в виде прямоугольного сверхзвукового сопла, в дозвуковую часть 1 которого поступает сжатый воздух давлением 4-5 105 Па. Осциллятор 5, жестко связанный с электродинамическим вибратором 6, шар- нирно укреплен в нише 4 нижней стенки сверхзвуковой части 3 сопла под углом 6-8° к его оси, причем входная кромка осциллятора расположена на уровне внутренней части нижней стенки сопла на расстоянии 20-30 мм от его критического сечения 2, ширина осциллятора 5 равна ширине сопла в критическом сечении 2, верхняя стенка 7 сопла, расположенная напротив осциллятора 5, выполнена под углом 70-72° относительно оси сопла, при этом за осциллятором 5 сверхзвуковое сопло плавно переходит в акустический рупор. 2 ил. Ё