Голямина И.П. - Ультразвук (маленькая энциклопедия) (1040516), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Возможен и другой механизм излучения Г. и. — за счет пульсации Рис. 2. Схема пластинчатого гидродннамяческого излучателя с кольцевым соплом 1 н распочоженнымн по окружности консольными пластинами 2. кавитационной области, образующейся между соплом и препятствием. Основные элементы такого излучателя — конусно-цилиндрич.
сопло 1 (рис. 3), препятствие — отражатель 8 н резонансная колебательная система в виде стержней 8, расположенных вдоль образующих цилиндра с осью сопло — отражатель. Она может быть изготовлена либо в виде набора скрепленных по краям стергкпей, либо в виде пустотелого цилиндра с профрезерованными вдоль образуюп)их пазамк. Отражающие поверхности могут быть выпуклыми, плоскими и вогнутыми. Лучшим в энергетпч. отношении является вогнутый отражатель в виде лунки, обеспечивающий образование кавнтационной области, содержимое к-рой с определенной частотой (частотой основного тона) выбрасыВавтеа Па ЗОПЫ СОПЛΠ— ОтРан)атвптч Для возбуждения интенсивных колебаний необходимо определенное соотноя)ение между диаметром лунки 1) на Рве. 3. Схема стержневого гидродннамичеокого получат~ля: 1 — сопло; 2 — отражателхс 2 — реаонируюжие стержни.
торце отражателя и диаь)етром со)Ма о при опродсленной форме стра)кающей поверхности. Пульсации навигационной области создают переменные поля скоростей и давлений, к-рые возбуж- ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ИЗЛУЧАТЕЛИ 81 дают в стержнях У изгибиые колебания на их собственной частоте, что дает вклад в излучение, повышая его интенсивность и монохроматичность.
Собственная частота стержней !с опредоляется по той же ф-ле, что и Дщ (козфф. а прп двустороннем эакрейлении стержней равен 1,03, а при консольном — 0,7). Г. и. подобной конструкции наз. стержневыми. Пригщип излучения за счет пульсация навигационной области вовможен в конструкции Г. и., подобной изображенной на рвс. 2, если в дне цилиндрич. препятствия имеется отверстие диаметром е). Кавитационная область тороидальной формы образуется между торцами сопла и отражателя (сопла и цилиндра] при соответствующих геометрич. параметрах, описываемых Г. и., и сяорости истечения жидкости 20 — 35 м!с; необходимые для работы напоры равны примерно 2 — 10 атм. Спектр частот генерируемых колебаний — 0,3 — 25 кГц.
Возможны Г. и,, действие к-рых основано на эффекте Берыулли. Они состоят из кругового сопла ! (рис. 4) Ркс. Ь. Схема гядродкиаикчэского излучателя, основанного нь эффекте Бериуяик: у — сеют; э — излучающая кек- брака. и защемленной по контуру мембраны 2. Струи, вытекая из сопла,периодически меняет давленне в зоне сопло— мембрана, вызывая колебания мембраны. При этом в жидкость излучаются низкочастотные колебания с основным тоном, соответствующим собственной частоте изгибных кодебаний иеыбраны. Кроме перечисленных, существуют роторные излучатели, основными рабочими элементами к-рых являются соосио расположенные цилындры— статор и ротор.
Каягдый из иих на боковых поверхностях снабжен системой прорезей или отверстий. Работа их подобна работе сирен и сводится к периодич. прерыванию струи жидкости, что достигается чередованием прорезей статора и ротора при вращении последнего и приводит к возникновению в рабочей среде пульсаций давления. ь!астота роторных Г. и. определяется количеством прореаей и числом оборотов ротора.
Г. и. способны излучать акустич. колебания в широком частотном диапазоне: от 0,3 до 35 ЕГц с максимальной интенсивностью — 1,5 — 2,5 Вт/смэ. Общими преимуществами Г. и. являются дешевизна получаемой акустич. энергии, простота конструкций и их эксплуатации, а также тот факт, что струя жидкости является в ыих, с одной стороны, генератором колебаний, с другой — объектом озвучивания.
Преимущество пластиычатых Г. и.— возможность работы при относительно низких напорах, начиная примерно с 2 атм; недостатки — частые поломки пластин иа-за усталостных напряженей, трудность расположения опор точно в узловых точках, затруднения при генерировании кодебаний в вязких средах и средах с твердыми примесями. Стержневые Г. и. лишены указанных недостатков, однако они работаеот при повышенных напорах, начиная примерно с 4 атм. 1'оторные Г. и.
существенно сложнее пластинчатых и стержневых кан в конструктивном отношении (необходимость обеспечения высоков соосности ротора и статора, наличие вращающихся элеиентов и т, д.), так и в эксплуатации, но оыи имеют наибольшую по сравнению с другими Г. и. производительность. Г. и. применяются для интенсификации различных техиологич. процессов,таких, как эмульгирование нерастворимых друг в друге яеидкостей (напр., получение высококачественных эмульсий вода — масло, вода— ртуть), диекергираеание твердых частиц в жидкостях (напр., графита в масле), ускорение процессов криеталлиэаяии в растворах, расщепление молекул полимеров, очистка стального литья после прокатки и т.
д. .Титл Б е р г и а к Л., Ультрээьук и егэ применение в науке и техвике, яер. с иеи., 3 изд., М.. 1957; Г е р щ г а л Д. А., Фр иди ан Б. М., Ультразвуковая технологическая аппаратура, 3 вэд., М., 1976; Ноистактиков Б.П., Гйдрэдкытая! ческое ээукеобраэозакке и раскрэстрькекке звука в ограякчекнеи среде, 1!., 1971; А г р а и а т Б. А, к д р., Ультразвуковая технология, М., 1971. А.Ф. На ареккэ. ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ СИЛЫ в звуковом поле — см. Пандератаекэрееме еили в звуковом поле. ГИДРОЛОКАТОР— гидроакустическое устройство, производящее из- 82 ГИДРОЛОКАТОР лучение, прием и обработку авуковых сигналов с целью обнаружения, определения координат и характеристик движения отражающего звук объекта, находящегося в водной морской среде.
Существуют различные принципм действия Г. (см. Гидролокации), но наиболее распространены импульсные Г., производящие излучение имиуаьеа акустического на фиксированной звуковой или УЗ-вой частоте. Рабочая частота Г. выбирается в зависимости г ! Блок-схема гииролокатора. от конкретных требований с учетом того, что эффективность гидроакуети«еекой антенны повышается на высоких частотах, а затухание звука уменьшается на низких. Упрощенная блоксхема иипульсного Г. приведена на рис. В обтекателе 1, прикрепленнои к днищу корабля Я, располагается направленная гидроакустич, приемно- излучающая антенна у, реле приема— передачи 4 и поворотное устройство. Обтекатель предохраняет антенну от разрушения потоком и уменьшает шумы гидродинамич.
происхождения. Поворотное устройство позволяет устанавливать антенну в произвольном положении в гориаовтальной плоскости и производить поиск по азимуту; в нек-рых Г. имеется ограниченная возмои«ность производить поиск «« в вертикальной плоскости. Реле переключает антенну в режим излучения или приема, т. е. поочередно подключает ее к передающему 5 и приемному 6 трактам с целью предохранения приемного тракта от перегруаок в момент излучения. Включение реле приема — передачи управляется блоком формирования импульсов 7.
Видеоимпульс от формирова- теля 7 и непрерывный сигнал звуковой или УЗ-вой частоты от генератора у подаются на модулятор у и затем на усилитель мощности 10. с выхода которого мощный электрвч. иипульс поступает ка злектроакустич. преобразователи антенны У, работающие в режиме излучения. В режиме приема отраженные звуковые сигналы, принятые преобразователями у, усиливаются приймным усилителем 11 и подаются на блок слухового контроля 11. Если Г.
Работает в диаказоие УЗ-вых частот, то в блоке слухового контроля производится также преобразование принятых сигналов в диапазон слышимых частот. Одновременно усиленные сигналы после детектора 1У подаются на электроннолучевой индикатор 14 и регистратор 15. В индикаторе используется электроннолучевая трубка с длительным послесвечением и с разверткой типа А, т е. с линейной по времени развертки по горизонтальной оси и отклонением по вертикали, пропорциональным амплитуде принятого сигнала.
В качестве регистрирующего устройства 1у часто используется химич, рекордер дальности, производящий запись сигналов на спецнальиой электрохимич. бумаге, почернение к-рой пропорционально амплитуде принятого сигнала. Горизонтальная шкала рекордера проградуирована в единицах расстояния до цели. При равномерном движении цели отметки на локте рекордера, соответствующие последовательным отражениям, располагаются на прямолинейной «трассе»; по наклону этой прямой можно определить скорость движения цели.
Определение скорости цели по единичной посылке производится на основе Доилера гу»Яекта. Для этого существует дополнительный тракт 16, к-рый представляет собой набор перекрывающихся узкополосных фильтров с шириной полосы — »(т(т — длительность посылки), настроенных нэ различные частоты. Т. к. вследствие эффекта Доплера отраженный от движущейся цели сигнал имеет частоту (с = 1«(( -)- ()), где 1, — частота»осйлки и б — отношение скорости цели к скорости звука, то, иамеряя частоту (с с помощью гребенки фильтров, можно определить скорость движения цели. Одновременно такая система является эффективным спосо- ГИДРОЛОКв ЦИЯ вз бом подавления специфической для активной гидролокации реверберационной помехи, вызванной рассекниек звука на нерегулярностях среды.
Диапазон амплитуды звукового давления входных сигналов Г., приходящих с различных расстояний, может быть очень велик (около сотни дБ), а динамич. днапааон индикаторов и регистраторов сравнительно мал (20— 30 дБ), поэтому для согласования этих диапазонов имеется блок временнбй регулировки усиления 17, к-рый постепенно увеличиваег коэфф.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
