ДИНАМИЧЕСКАЯ СИРЕНА ДЛЯ ТРЕВОЖНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ

Предлагаемая полезная модель относится к области технической акустики и в случае чрезвычайной ситуации может быть использована для тревожной сигнализации неопределенному кругу лиц, находящихся в зоне ее действия.
Известны сигнальные динамические сирены в виде коаксиальных статора и ротора с расположенными по их сопряженным окружностям окнами. При вращении ротора окна периодически перекрываются, и воздух, находящийся под давлением в полости ротора, периодически поступает через согласующие рупора в озвучиваемую среду, создавая в ней возмущения, воспринимаемые как звук.
В качестве прототипа может рассматриваться сирена, описанная в книге Гладышева В.П. «Динамическая сирена. Теория. Эксперимент. Приложения.» (Новосибирск. Изд-во СО РАН. Филиал «Гео». 2000. 124 с.). Она состоит из статора восьмиугольной в поперечном сечении формы и расположенного внутри статора цилиндрического ротора, вращающегося в двух разнесенных по оси шариковых подшипниках и приводимого во вращение с помощью электродвигателя. В статоре и роторе, образующих модулятор потока воздуха, выполнено по восемь окон. К каждому окну статора примыкает рупор квадратного поперечного сечения. Перекрытие диаграмм направленности рупоров обеспечивает практически равномерное в горизонтальной плоскости излучение по окружности. Частота излучаемого сиреной звука определяется 1
произведением скорости вращения ротора (об./сек) и числа окон в роторе. При вращении ротора с частотой около 3000 об./мин. это составляет около 400 Гц.
Прототип тяжел (порядка 1500 кг), громоздок и довольно сложен конструктивно и технологически.
Целью предлагаемой полезной модели является упрощение конструкции сирены, снижение ее веса, сокращение количества рупоров при сохранении энергетических и частотных параметров прототипа.
Схема модели приведена на рисунках. На рис. 1 в разрезе показаны служащая основанием электродвигателя верхняя крышка 1 (сам двигатель не показан), шарикоподшипники 2 и 8, ротор 3, окна 4, рупоры 5, статор 6, цилиндрический прилив 7 нижнего основания сирены 9 и подводящий воздухопровод 10. На рис. 2 показан модулятор сирены в поперечном сечении. Видны статор 11, ротор 12 окна ротора 13 и статора 14.
Как видно из рисунков, внешняя боковая поверхность статора четырехгранная, квадратная в сечении. В каждой грани выполнена группа окон (четыре группы) произвольной формы, расположенных вдоль оси модулятора. Ротор - полый, цилиндрический. Количество групп окон в роторе должно быть в целое число раз больше, чем в статоре, в данном случае - восемь групп. К окнам каждой грани статора примыкает рупор, входное сечение которого охватывает всю группу. Таким образом, с сохранением частоты излучаемого сигнала количество рупоров не восемь, как у прототипа, а четыре. Размещение окон группами вдоль оси ротора позволяет при сохранении их общей площади, определяющей мощность сирены, уменьшить окружность и диаметр ротора. Следовательно, снижаются общие габариты модулятора сирены и его вес. Если позволяют прочностные характеристики конструкции, окна в группах статора и ротора могут быть слиты, т.е. выполнены в виде единых вытянутых по образующим ротора и статора щелей. Это позволяет либо уменьшить габариты модулятора при сохранении излучаемой мощности, либо увеличить мощность при сохранении габаритов.
Если в нижнем подшипниковом узле прототипа ротор является валом для шарикоподппшннка, то в предлагаемой модели ротор выполняет функцию отверстия, а валом является цилиндрический прилив 7 нижнего основания 9, совпадающий с воздухоподводящей магистралью 10 (рис. 1). Такая конструкция позволяет уменьшить размер шарикоподшипника, всего узла и модулятора в целом.
Используемые в модели четыре рупора должны обеспечить равномерное озвучивание в горизонтальной плоскости, т.е. излучение через каждый рупор в этой плоскости должно охватывать угол около 90 градусов. Этого удается достигнуть, если размер выходного сечения рупора в горизонтальной плоскости составляет порядка длины волны излучаемого звука. (Дрейзен И.Г. Электроакустика и звуковое вещание. М.: ГИЛ по вопросам связи и радио. 1961.). С другой стороны, необходимо сократить расход энергии на озвучивание верхнего полупространства. Для этого необходимо использовать фокусирующие свойства рупора, которые достигают максимума при отношении линейного размера выходного сечения рупора к длине волны излучаемого звука λ порядка 2,8-3. Следовательно, линейный размер выходного сечения рупора должен быть по вертикали порядка (2,8-3)λ, а по горизонтали порядка λ,. Таким образом, будет обеспечено достаточно равномерное круговое излучение в горизонтальной плоскости и излучение в пределах угла ±15 градусов по вертикали.
По сравнению с прототипом предложенные отличия позволили сократить размер модулятора в 2,5-3 раза, снизить его вес на порядок, сократить количество рупоров вдвое.