Излучатели звука необратимые

Внешние изображения
<img onError="this.style.display='none'" alt="" src="//xn--b1aeclack5b4j.su/save/png/wikipedia/commons/c/c0/Images.png" decoding="async" width="16" height="16" data-file-width="16" data-file-height="16"> Внешние изображения
<img onError="this.style.display='none'" alt="" src="//xn--b1aeclack5b4j.su/save/png/wikipedia/commons/6/65/Image-silk.png" decoding="async" width="16" height="16" data-file-width="16" data-file-height="16">	Советская игрушечная милицейская машина с миниатюрной ручной центробежной воздушной (газодинамической) сиреной

Излучатели звука необратимые — класс устройств-преобразователей, в которых звук образуется в результате модуляции какого-либо вида энергии: потока газа или жидкости, механической энергии вращения.^[1]^:207^[2]^:3 Существует две основных конструкции излучателей звука: с твердым излучающим элементом (например, громкоговорители) и с преобразованием кинетической энергии струи газа или жидкости в энергию акустических колебаний. Такое преобразование энергии возникает при периодическом прерывании струи (сирены), при взаимодействии струи с твердыми препятствиями (газоструйные и гидродинамические излучатели). В духовых музыкальных инструментах звук излучается за счёт автоколебаний столба воздуха в резонансной полости, возбужденных продуванием.^[3] Термин необратимые означает, что данные излучатели (в отличие, например, от громкоговорителей) не могут преобразовывать акустическую энергию в обратном направлении.^[1]^:48

Сирена оповещения гражданской обороны на крыше здания

К необратимым (вентильным) преобразователям относятся музыкальные духовые инструменты, сирены, ревуны, свистки. Исторически необратимые преобразователи появились ранее обратимых. Однако, с развитием радиовещания и звукового кино, технических приложений акустики привело к широкому использованию обратимых электромеханических преобразователей. Увеличение мощности излучателей и расширение диапазона частот, применяемых в технической акустике, привело вновь к использованию вентильных излучателей.^[2]^:3

Газоструйные излучателиПравить

Газостру́йные излуча́тели — генераторы акустических колебаний, создаваемых пульсациями в высокоскоростной газовой струе вблизи препятствий (резонаторов, клиньев или мембран). Пульсирующий режим потока обусловлен возникающими автоколебаниями и приводит к периодическим сжатиям и разрежениям газа, излучаемым в виде акустических волн.

Выделяют несколько типов излучателей:

свистки (свисток Гавро, свисток Гальтона, вихревой свисток, свисток Левавассера);
мембранные излучатели;
генераторы типа генератора Гартмана.

СвистокПравить

Вихревой свисток

Губной свисток

Свисток (газоструйный излучатель) — устройство, преобразующее кинетическую энергию струи в энергию акустических колебаний. Принцип действия свистка основан на возникновении автоколебательных процессов в струе и окружающем пространстве при взаимодействии струи с острыми кромками или с резонирующей полостью. В свистках, в отличие от сирен, нет движущихся частей, поэтому они более просты по конструкции, надёжны и удобны в эксплуатации.

Свистки бывают газовые и жидкостные.

Наиболее распространены три вида свистков — вихревые, свистки Гальтона и несколько разновидностей губных свистков.

Вихревой свисток представляет собой цилиндрическую камеру, в которую рабочее тело подаётся через тангенциально расположенную трубку. Образовавшийся вихревой поток поступает в находящуюся на оси выходную трубку меньшего диаметра, где интенсивность вихря резко возрастает и давление в его центре становится значительно ниже атмосферного. Перепад давлений периодически выравнивается за счёт прорыва газов из атмосферы в выходную трубку и разрушения вихря.

Мощность вихревых свистков в ультразвуковом диапазоне (до 30 кГц) обычно в районе нескольких ватт. Вихревые свистки используются в газовых горелках, для распыления топлива в форсунках или для обработки суспензий. Жидкостные вихревые свистки используются для приготовления эмульсий.

Губной свисток состоит из щелевого сопла и резонансной камеры (чаще всего цилиндрического типа, хотя бывают и другие).

Воздух, подаваемый в сопло, разбивается острым краем резонатора на два потока. Один выходит во внешнюю среду, а второй попадает в камеру резонатора, повышая в ней давление. Через определённые промежутки времени, зависящие от размеров камеры и свойств среды, давление в камере превышает некоторое критическое, и среда из камеры прорывается наружу, разрушая первый поток. В результате возникают периодические сжатия и разрежения, распространяющиеся в среде в виде акустических волн. Обычно губные свистки работают с акустической мощностью порядка одного ватта. Существуют конструкции, позволяющие получить мощность до нескольких кВт.

Из жидкостных свистков наибольшее распространение получили пластинчатый и стержневой типы. (подробнее см. Гидродинамический излучатель)

СиренаПравить

Осевая сирена

Радиальная сирена

Звук сирены гражданской обороны США

Звук сирены гражданской обороны Украины

Сирена — акустический излучатель, действие которого основано на перекрывании потока газа или жидкости. По принципу действия различаются на динамические (вращающиеся) и пульсирующие. В пульсирующих сиренах перекрытие потока осуществляется заслонкой, совершающей возвратно-поступательное движение при помощи магнитного или электродинамического преобразователя.

В русском литературном языке излучатели звуковых волн большой интенсивности, сам этот звук, специальные устройства получения звуков различной частоты называют сиренами.^[4] Сирена как звук характеризуется резким, громким и долгим звучанием,^[5] завыванием.^[6] Воющий звук связан с тем, что ротор сирены набирает скорость постепенно.^[7] В законодательстве ЕАЭС в области гражданской обороны и защиты от чрезвычайных ситуации используется термин: звуковой сигнал оповещения типа "сирена". Данный звуковой сигнал передается оконечным средством оповещения типа "сирена" и является звуком сирены.^[8]

Сирену изобрел Каньяр де Ла-Тур в 1819 году. Свое название она получила потому, что может звучать не только в воздухе, но и в воде.^[9]

Наиболее распространены динамические сирены. Они подразделяются на радиальные и осевые. В первых поток направлен по радиусу перпендикулярно оси, во вторых — поток совпадает с осью вращения. В осевых сиренах диск с отверстиями (ротор) вращается относительно неподвижного диска (статор). В радиальных сиренах ротор и статор представляют собой две коаксиальные поверхности (обычно цилиндрические). Ротор вращается электродвигателем или турбиной. Воздух, поступающий в отверстия ротора и статора, периодически прерывается, создавая во внешней среде периодические сжатия и разрежения. Частота звука определяется частотой расположения отверстий в роторе и статоре и частотой вращения ротора. Частотный диапазон сирен, применяемый на практике, — от 200 Гц до 100 кГц, но известны сирены, работающие на частоте до 600 кГц. Мощность сирены может достигать десятков кВт.

Воздушные динамические сирены применяются для сигнализации и технологических целей (коагуляция мелкодисперсных аэрозолей, разрушение пены, осаждение туманов, ускорение процессов массо- и теплообмена и т. д.).

Жидкостные сирены выполняются обычно радиальными с несколькими коаксиальными роторами, вращающихся между несколькими рядами коаксиальных статоров. Иногда статор вообще отсутствует, а два ротора вращаются в разные стороны. В таких сиренах отверстия имеют вид щелей, располагаемых по образующим цилиндра. Жидкостные сирены применяются для эмульгирования, диспергирования и ускорения процессов перемешивания.

Два центробежных газодинамических излучателя электросирены установленные на вал электродвигателя
Ручная сирена с центробежным газодинамическим излучателем
Электросирена системы оповещения защищена козырьком от осадков, центробежный излучатель защищён сеткой от гнездования птиц

Гидродинамический излучательПравить

Гидродинами́ческий излучатель — устройство, преобразующее кинетическую энергию струи жидкости в энергию акустических колебаний. Эти устройства применяют для ускорения технологических процессов (эмульгирование нерастворимых друг в друге жидкостей: вода-масло, вода-ртуть; диспергирование твердых частиц в жидкостях: графит в масле), для ускорения процессов кристаллизации в растворах, для расщепления молекул полимеров, для очистки стального литья после прокатки и т. д.

См. такжеПравить

ПримечанияПравить

↑ ¹ ² Римский-Корсаков А.В. Электроакустика —М.:Связь, 1973.
↑ ¹ ² Римский-Корсаков А.В., Ямщиков В.С., Жулин В.И., Рехтман В.И. Акустические подводные низкочастотные излучатели —Л.:Судостроение, 1984.
↑ Излучатели звука//Физическая энциклопедия/Гл. ред. А. М. Прохоров. —М.: Сов. энциклопедия. Т. II. Добротность—Магнитооптика. 1990.
↑ Сирена²//Словарь русского языка. Том IV. С — Я. — М.: Русский язык, 1988.
↑ Воздушная тревога (сирена)//Романова Н.Н. Знаки прошлого и настоящего: краткий словарь. — М.: Флинта: Наука, 2007.
↑ Сирена//Ожегов С.И. Толковый словарь русского языка. 26-е издание, переработанное и исправленное —М.: Оникс, 2008.
↑ Харкевич А.А. Автоколебания —М.,1954 с. 106
↑ ТР ЕАЭС 050/2021 Технический регламент Евразийского экономического союза "О безопасности продукции, предназначенной для гражданской обороны и защиты от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера" п.34
↑ Гезехус Н.А. Сирена, акустический аппарат // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.

ЛитератураПравить

Газоструйные излучатели // Большая российская энциклопедия. Том 6. — М., 2006. — С. 272.
Гидродинамический излучатель // Большая российская энциклопедия. Том 7. — М., 2007. — С. 81.

СсылкиПравить

Работа типовой сирены оповещения населения — видеосюжет «Ивантеевка ТВ».
Вариант самодельной электросирены с центробежным газодинамическим излучателем из подручных материалов (видеосюжет).

[Rimskiy_Korsakov1973-1] ¹ ² Римский-Корсаков А.В. Электроакустика —М.:Связь, 1973.

[Underwater-2] ¹ ² Римский-Корсаков А.В., Ямщиков В.С., Жулин В.И., Рехтман В.И. Акустические подводные низкочастотные излучатели —Л.:Судостроение, 1984.

[3] Излучатели звука//Физическая энциклопедия/Гл. ред. А. М. Прохоров. —М.: Сов. энциклопедия. Т. II. Добротность—Магнитооптика. 1990.

[4] Сирена²//Словарь русского языка. Том IV. С — Я. — М.: Русский язык, 1988.

[5] Воздушная тревога (сирена)//Романова Н.Н. Знаки прошлого и настоящего: краткий словарь. — М.: Флинта: Наука, 2007.

[6] Сирена//Ожегов С.И. Толковый словарь русского языка. 26-е издание, переработанное и исправленное —М.: Оникс, 2008.

[7] Харкевич А.А. Автоколебания —М.,1954 с. 106

[8] ТР ЕАЭС 050/2021 Технический регламент Евразийского экономического союза "О безопасности продукции, предназначенной для гражданской обороны и защиты от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера" п.34

[9] Гезехус Н.А. Сирена, акустический аппарат // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]