ИНФРАЗВУКОВОЙ ГЕНЕРАТОР
INFRASOUND GENERATOR

Изобретение относится к технической акустике, в частности к устройствам для воспроизведения низкочастотных звуковых волн с целью исследования их воздействия на прочность и работоспособность конструкций.
Из уровня техники известна установка для обработки деталей, содержащая резонансную камеру с клином, источник сжатого воздуха, ресивер со щелевым соплом, расположенным напротив клина для создания звуковой волны в камере, в которой размещены обрабатываемые детали, щелевое сопло выполнено шириной 0,4-1,3 мм с возможностью ее регулирования, клин выполнен с возможностью его перемещения в процессе обработки деталей, а ресивер - с возможностью регулировки его положения относительно клина (см. RU 31580, опубликован 20.08.2003).
Недостатком известного устройства является отсутствие возможности генерации звуковых волн в инфразвуковом диапазоне. Также данное устройство невозможно использовать для иных целей, кроме как для обработки деталей.
Также из уровня техники известен инфразвуковой генератор на базе волновой лазерно-индуцированной ударной волны, который содержит лазер высокой энергии сверхкоротких импульсов, корпус, в котором установлены система фокусировки, сопло и перегородка с отверстием, с корпусом соединен раструб, имеющий сопло для подачи рабочей среды. Лазер взаимодействует с рабочей средой с образованием плазмы, плазма взрывается, чтобы генерировать ударную волну, ударная волна толкает воздух в раструбе с высокой скоростью вдоль осевого направления, воздух возбуждается ударной волной с возможностью получения инфразвуковых волн с различными частотами. Интенсивность инфразвуковых волн может быть изменена путем изменения энергии импульса лазера или изменения рабочей среды (см. CN 102324228 (А), опубликован 18.01.2012).
Недостатком известного решения является сложность конструкции, наличие сложных устройств, таких как лазер, система фокусировки. Также недостатком устройства является то, что для генерации ударной волны необходимо взаимодействие лазера с рабочей средой для образования плазмы, которая взрывается, что вызывает повышение температуры и тем самым невозможность использования устройства длительное время.
Наиболее близким техническим решением к предложенному является генератор инфразвуковых волн, содержащий воздушный насос, соединенный с патрубком прямого воздушного потока, вакуумный насос, соединенный с патрубком отрицательного воздушного потока, патрубки проходят через роторный блок с отверстиями для открытия и закрытия прямого и отрицательного потоков воздуха и соединены с воздушной камерой, которая соединена с раструбом. Генератор обеспечивает дискретный двухтактный воздушный поток посредством воздушного насоса и вакуумного насоса, которые генерируют положительные и отрицательные возмущения. Инфразвуковые волны различных частот могут быть получены путем регулирования скорости вращения роторного блока (см. CN 203070753 (U), опубликован 17.07.2013).
Недостатком известного решения является сложность конструкции, большие энергозатраты на генерацию возмущения и получения инфразвуковых волн в необходимом диапазоне.
Технической проблемой изобретения является упрощение конструкции генератора, т.к. одновременно используются сложные устройства, такие как вакуумный и воздушный насосы, роторный блок, в случае выхода из строя которых необходим сложный ремонт.
Техническая проблема изобретения решается тем, что инфразвуковой генератор содержит полый корпус с входным кольцевым каналом на одной своей стенке для подачи сжатого газа, при этом противоположная стенка корпуса имеет отверстие, в котором соосно кольцевому каналу установлен модулятор, имеющий форму цилиндрической трубы, один торец которой, расположенный напротив кольцевого канала, имеет внутреннюю фаску, больший диаметр которой равен большему диаметру кольцевого канала.
Кроме того, входной кольцевой канал может быть образован поверхностью патрубка и установленной внутри него вставкой, имеющей цилиндрическую поверхность, образующую кольцевой канал, и коническую поверхность, обращенную от кольцевого канала, при этом внутри патрубка со стороны входного отверстия может быть установлена перегородка со сквозными каналами.
Модулятор может быть установлен в отверстии корпуса посредством резьбового соединения с возможностью перемещения вдоль своей оси.
Кроме того, на другом торце модулятора может быть установлен раструб.
Техническим результатом изобретения является исключение из конструкции таких устройств, как вакуумный насос, роторный блок, и сложной системы подачи потока воздуха благодаря использованию конструкции, содержащей вышеперечисленные элементы.
Изобретение поясняется чертежом, на котором показано предлагаемое устройство.
Звуковой генератор содержит полый корпус 1, образующий внутри камеру 2. Корпус 1 имеет, преимущественно, цилиндрическую форму с двумя торцевыми стенками 3 и 4. На стенке 4 герметично установлен патрубок 5, имеющий, преимущественно, цилиндрическую форму, причем патрубок 5 расположен, преимущественно, в центральной части стенки 4. Патрубок 5 может быть выполнен заодно целое со стенкой 4 корпуса 1 либо может быть закреплен в отверстии стенки 4 любым известным способом (путем посадки с натягом, путем сварки, путем резьбового соединения и т.п.). Внутри патрубка 5 со стороны входного отверстия установлена перегородка 6 (перфорированная стенка) с узкими сквозными каналами 7 (отверстиями). Перегородка 6 имеет, преимущественно, круглую форму, при этом цилиндрическая поверхность перегородки 6 плотно прилегает к внутренней цилиндрической поверхности патрубка 5. Также внутри патрубка 5 между перегородкой 6 и камерой 2 установлена вставка 8, имеющая вдоль своей длины три участка: цилиндрический участок 9 большего диаметра, конический участок 10 и цилиндрический участок 11 меньшего диаметра. Цилиндрический участок 9 с цилиндрической поверхностью патрубка 5 образует входной кольцевой канал 12, конический участок 10 своей конической поверхностью обращен в сторону от канала 12, а цилиндрический участок 11 соединен с перегородкой 6. Участки 9, 10 и 11 вставки 8 с внутренней поверхностью патрубка 5 образуют сопло, т.е. канал 13 переменного поперечного сечения.
Стенка 3 корпуса 1, преимущественно, в своей центральной части имеет кольцевой выступ 14, направленный внутрь корпуса 1 в сторону стенки 4. Внутренняя поверхность выступа 14 образует центральное отверстие в стенке 3 и имеет резьбу. В отверстии, образованном выступом 14, коаксиально корпусу 1 соосно каналу 12 установлен модулятор 15, имеющий форму толстостенной цилиндрической трубы, преимущественно, переменного поперечного сечения. На части внешней поверхности модулятора 15 выполнена резьба. При этом модулятор 15 установлен в отверстии стенки 3 корпуса 1 посредством резьбового соединения путем вкручивания модулятора 15 в кольцевой выступ 14. Модулятор 15 благодаря резьбовому соединению установлен внутри корпуса 1 с возможностью перемещения вдоль своей оси (в сторону канала 12 и обратно).
Модулятор 15 на одном своем конце (торце) имеет внутреннюю фаску 16, т.е. внутреннюю коническую поверхность, сужающуюся в сторону стенки 3. При этом конец модулятора 15 с фаской 16 расположен напротив канала 12, причем больший диаметр фаски 16 равен большему диаметру кольцевого канала 12, а меньший диаметр фаски 16 меньше меньшего диаметра кольцевого канала 12. На противоположном конце модулятора 15 (без фаски 16) установлен раструб 17, предназначенный для устранения рассеивания звукового потока.
Корпус 1 имеет отверстие 18, в котором установлен датчик 19 звукового давления. С датчиком 19 связан прибор 20, показывающий значение давления в камере 2 от датчика 19.
С патрубком 5 связан источник сжатого газа (баллон, компрессор и т.п., не показан).
На корпусе 1 закреплены опорные ножки 21 для установки звукового генератора на любой поверхности.
Звуковой генератор работает следующим образом.
Сжатый воздух среднего давления от источника (баллона, компрессора) поступает во входное отверстие патрубка 5 в турбулентном состоянии. Далее воздух проходит через узкие каналы 7 перегородки 6, становится ламинарным и поступает в сопло 13 и в кольцевой канал 12, пройдя через который в ламинарном состоянии попадает в камеру 2 на фаску 16 модулятора 15. Благодаря наличию фаски 16 (с углом не менее 25°) в камере 2 возникают знакопеременные возмущения, сопровождающиеся выбросом звуковых колебаний через канал модулятора 15 и через раструб 17 наружу из камеры 2.
При приближении модулятора 15 к каналу 12 путем его вкручивания число звуковых колебаний увеличивается, и наоборот, при удалении модулятора 15 от канала 12 число колебаний в секунду уменьшается.
Благодаря такому выполнению звукового генератора он способен работать в инфразвуковом диапазоне частот до 25 Гц. Генератор может применяться для воздействия на конструкции зданий, сооружений с целью исследования их прочности, а также с целью их разрушения в случае необходимости. Также генератор может использоваться для установки на транспортных средствах (корабли, вертолеты, самолеты, автомобили и т.п.) с целью борьбы нелетальным способом с пиратами на море и другими нарушителями границ. Также в связи с хорошим прохождением инфразвука в любой среде звуковой генератор может быть использован для загона в сети рыбы, а также как средство связи.