Пневмоакустические устройства

Развитие пневматических вычис­лительных и управляющих устройств направлено к снижению диапазона рабочих давлений и увеличению рабочих частот. Наблюдается тенденция к снижению уровня мощности, необходимой на переработку и передачу информации, по сравнению с мощно­стью, затрачиваемой на приведение в действие исполнительных механизмов. И как важный шаг в этом направлении явился переход к низкому (до 100 мм вод. ст.) диапазону рабочих давлений ииспользование переменных токов в пневмоавтома­тике.

Дальнейшее снижение амплитуд и увеличение частоты и скорости распространения рабочих сигналов связано с перехо­дом в область звуковых амплитуд и частот, качественно отличающуюся от области переменных токов, так как звуковые колебания — это упругие колебания.

В области переменных токов происходит перетекание материальной среды — воздуха, в области акустики — упругие колебания частичек воздуха относительно среднего положения. В акустике условно различают три диапазона частот: инфразвуковые частоты (ниже 20 Гц), звуковые (от 20 до 20 000 Гц) и ультразвуковые (свы­ше 20000 Гц).

Направление, развивающееся на стыке струйной техники и акустики, получило название пневмоакустика.

Генерато­рами звуковых колебаний служат различного рода свистки. Наибольшее распространение в пневмоакустике получили свистки Гартмана и свистки с цилиндрическим резона­тором.

Классический генератор Гартмана изображен на рис. 7.28.

Рис. 7.28. Генератор Гартмана

1 – сопло, 2 - дер­жатель, 3 – резонатор, 4 – поршень

Генератор состоит из сопла со штуцером для подвода сжатого воздуха и цилиндрического резонатора, объем которого можно регулировать с помощью поршня. Кольцевой дер­жательобеспечивает соосность сопла и резонатора и возможность переме­щения сопла относительно резона­тора. Передвижной поршень служит для настройки свистка на оптимальный режим.

Когда перепад давлений на сопле свистка Гартмана ниже критического, т.е., , то на срезе сопла устанавливается скорость потока, равная скорости звука. Любое уменьшение отношения ниже критического не влияет в дальнейшем на скорость газа на срезе сопла. Однако при выходе из сопла струя расширяется и приобретает сверх­звуковую скорость, что связано с опережением темпа уменьше­ния плотности по сравнению с темпом роста сечения струи S. В струе возникает система скачков уплотнения, представляю­щих собой поверхности разрыва, которые чередуются через определенные промежутки, т. е. возникают волны простран­ственной осцилляции струи.