Pierwszenstwo: Opublikowano: 8.IIL1968 54569 KL 42 s, 1/18 MKP B 06 b UKD Twórca wynalazku i Michael Vios, Gdynia (Polska) wlasciciel patentu Syrena ultradzwiekowa do odmglania pól optycznych, szczególnie stosowana na statkach morskich Przedmiotem wynalazku jest syrena ultradzwie¬ kowa do odmglania pól optycznych, szczególnie stosowana na statkach morskich.Znane sa ultradzwiekowe syreny okreslane takze jako generatory fal dzwiekowych lub gwizd¬ ki ultradzwiekowe. Te urzadzenia oparte sa na znanej zasadzie syreny i pozwalaja na wytworze¬ nie skoncentrowanego pola akustycznego. o duzym natezeniu lub na wytworzenie silnych drgan ultradzwiekowych.Znany gwizdek ultradzwiekowy (patent polski nr 38291), przetwarzajacy energie kinetyczna strumienia cieczy na energie ultradzwiekowa, ma sprezyste ostrze zamocowane sztywno naprzeciw szczelinowego wylotu dyszy. Wytworzone drgania ultradzwiekowe sa bardzo silne tuz przy gwizdku, ale bardzo szybko slabna z odlegloscia.Inne znane urzadzenie, oparte na zasadzie dzia¬ lania syreny, generator fal dzwiekowych (patent polski nr 40161), majacy wirnik z rogiem i re¬ flektorem, posiada u podstawy pierscieniowy przelot, przez który przechodzi nadzwiekowione medium np. powietrze. Wirnik jest zaopatrzony w wieniec lopatkowy wentylatora ssaco-tloczacego, umieszczony w czesci przelotowej. W tym wirniku po przeciwleglej stronie podstawy w stosunku do wienca lopatkowego w przelocie znajduje sie dru¬ gi wieniec wentylatora ssacego powietrze chlo¬ dzace sprezarke. I tu wytwarzane drgania ultra¬ dzwiekowe sa bardzo silne, lecz takze bardzo 10 20 25 30 szybko slabna z odlegloscia od zródla drgan.Inny znany mechaniczny generator dzwieków i ultradzwieków (patent polski nr 36658), wytwa¬ rzajacy fale za pomoca medium pod cisnieniem przeplywajacego przez wirnik i stojan, ma jedna lub kilka rur obiegowych, laczacych komore pod stojanem z komora nad wirnikiem. Generator po¬ siada komore pierscieniowa, otaczajaca wlasciwa jego obudowe i laczaca przestrzen pod stojanem.I to urzadzenie jest zdolne do wytwarzania sil¬ nych drgan, które oczywiscie bardzo szybko slab¬ na z odlegloscia od zródla.Znane jest zjawisko koagulacji czastek wody mgly pod wplywem silnych i bardzo silnych drgan, zwlaszcza ultradzwiekowych. Wiadomo równiez, iz drgania szybko maleja z odlegloscia i wytwarzanie drgan jeszcze dostatecznie silnych w znacznym oddaleniu przez znane zródla drgan nie jest praktycznie mozliwe.Urzadzenia radarowe nie zapewniaja pelnego bezpieczenstwa zegludze, bowiem ekrany radaro¬ we sa stosunkowo male, a szybki ruch statku do¬ datkowo utrudnia normalna orientacje, a zatem i nawigacje.Praktyka wykazala, ze bezposrednie, wizualne postrzeganie przeszkód przez zaloge jest bez po¬ równania pewniejsze i na ogól bezbledne.Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji syreny ultradzwiekowej, stanowiacej zródlo drgan o duzym zasiegu, to jest drgan o znacznej ampli- 5456954519 s tudzie takze w znacznym oddaleniu od zródla drgan, która zapewni dostateczna widocznosc w silnej mgle np. statkowi kursujacemu we mgle.Postawione zagadnienie zostalo rozwiazane przez skonstruowanie syreny wytwarzajacej równoczes- 5 nie dwie fale ultradzwiekowe o jednakowej cze¬ stotliwosci, przesuniete wzgledem siebie w fazie o 180°, która ma dwie turbiny osadzone na wspól¬ nej osi, utworzone z walów w postaci rurowych odcinków, na których przeciwleglych koncach za- 10 mocowane sa napedowe tarcze z lopatkami, na przyleglych zas koncach wirniki w ksztalcie wal¬ ców, usytuowane wspólosiowo jeden w drugim, wyposazone kazdy na pobocznicy w dwie grupy roboczych otworów, przy czym otwory jednej 15 grupy sa przesuniete w stosunku do otworów dru¬ giej grupy tak, by przy wzajemnym odslonieciu otworów jednej grupy obu wirników zasloniete byly otwory drugiej grupy, w wyniku czego wy¬ plywajace strugi powietrza wytwarzaja dwie fale 2o ultradzwiekowe o jednakowej czestotliwosci, lecz przesuniete w fazie o 180 , przy czym turbiny osadzone sa w obudowach.Przy uzyciu syreny wedlug wynalazku mozliwe jest odmglenie pól optycznych na pewna, stosun- 25 kowo znaczna odleglosc od syreny, w otoczeniu której natezenie drgan nie jest nadmiernie duze, to jest nie zagraza zyciu ludzkiemu ani nie dziala destrukcyjnie na inne konstrukcje, urzadzenia iprzyrzady. so Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykladowym wykonaniu na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia syrene ultradzwiekowa w prze¬ kroju podluznym, fig. 2 — turbiny rozlozone w rzucie bocznym, fig. 3 — rozmieszczenie otworów 35 na wycinku powierzchni wirników w dwóch gru¬ pach CiD, fig. 4 i 5 — przekroje wirników pro¬ stopadle do osi obydwu wirników wedlug linii A—A i B—B na fig. a, fig. 6 — wykres obu fal ultradzwiekowych, fig. 7 — profil statku z za- M instalowana syrena na dziobowym maszcie, a fig. 8 — przedstawia statek w widoku z góry znajdu¬ jacy sie w „tunelu bez mgly".Syrena ma dwie podobne turbiny, umieszczone na wspólnej osi geometrycznej, napedzane spre- 45 zonym powietrzem.Turbiny sa utworzone z walów w postaci ruro¬ wych odcinków 1 i 2, na których przeciwleglych koncach zamocowane sa napedowe tarcze z lopat¬ kami 5 i 6, a na przyleglych koncach zamocowane *• sa wirniki 3 i 4 za pomoca stozkowych odcinków 7 i 8. Wirniki 3 i 4 sa usytuowane jeden w dru¬ gim, przy czym odstep liczony wzdluz promienia miedzy nimi jest niewielki wynoszacy okolo 0,01 mm. Wirniki 3 i 4 tworza zbiorczy kolektor M 18 dla wylotowego powietrza turbiny. Stosunek grubosci scian zewnetrznego wirnika 3 do we¬ wnetrznego wirnika 4 wynosi od 1:3 do 1:4.Przed napedowymi lopatkami 5 i 6 turbin sa M usytuowane kierownice w postaci okraglych plyt 9 i 10, które maja na obrzezach jako dysze trój¬ katne naciecia. Kierunek naciec tworzy z osia glówna turbin kat y, wynoszacy od 50—60°. Te naciecia w liczbie osmiu na kazdej z plyt 9 i 10, m stanowia dysze kierujace sprezone powietrze na napedowe lopatki 5 i 6, Elementy turbin sa ulozyskowane w znany spo¬ sób w dwóch obudowach 13 zamknietych pokry¬ wami 14 i 15. Obie^ zewnetrzne pokrywy 14 i 15 maja ksztalt wypukly — korzystnie czasz pólko¬ listych — i sa jednoczesnie wyrównawczymi zbiornikami sprezonego powietrza syreny. Po¬ krywy 14 i 15 sa polaczone przewodami — nie uwidocznionymi na rysunku — ze zródlem spre¬ zonego powietrza, doprowadzanego otworami 19 i 20 do wnetrz 17 pokryw 14 i 15 i dalej do tur¬ bin.- Obudowy 13 od strony wirników maja na zewnatrz talerzowe wzmocnienia 11 i 12, które stanowia jednoczesnie rezonujace tuby akustyczne syreny i sa usytuowane w przyblizeniu w ognisku jej parabolicznego zwierciadla 21.Sprezone powietrze przebiega przez ukosne dy¬ sze i naciecia w obrzezach okraglych plyt 9 i 10, które kierujac strugi powietrza na lopatki 6 i 5 powoduja ruch obrotowy turbin, aby nastepnie przejsc do rurowych odcinków 1 i 2 i kolektora 18 utworzonego z wirników 3 i 4, wydostajace sie przez otwory w tych wirnikach 3 i 4. Kierunek ruchu powietrza zaznaczono na fig. 1.Na pobocznicach obu wirników 3 i 4 sa usytu¬ owane robocze otwory syren. Te otwory sa roz¬ mieszczone w dwóch grupach CiD wzdluz obrze¬ zy wirników 3 i 4, przy r czym. otwory obu grup sa przesuniete o wielkosc jednego otworu.Kazda grupa CiD ma dwa lub wiecej szere¬ gów otworów. Srednica otworu wynosi od 1,5 do 3,0 mm. Odleglosc miedzy otworami szeregu jest równa srednicy otworu.Suma powierzchni wylotowych otworów jednej grupy C lub 0 jest równa sumie powierzchni przekrojów rurowych odcinków 1 i 2 doprowa¬ dzajacych sprezone powietrze.W okreslonym momencie ruchu otwory jednej grupy np. C? w obu wirnikach 3 i 4 pokrywaja sie wzajemnie tak ,ze tworza wolna droge prze¬ plywu strug sprezonego powietrza z kolektora 18 na zewnatrz (fig. 4).W tymze momencie otwory drugiej grupy np.D w obu wirnikach 3 i 4 wzajemnie zakrywaja sie (fig. 5), sa one bowiem przesuniete wzgledem siebie o kat co, to jest o odcinek równy srednicy otworu. Wtedy przez te otwory nie moze prze¬ plywac powietrze.W posrednich momentach ruchu otwory jednej grupy np. O sa tylko czesciowo odsloniete, ale w tymze momencie otwory drugiej grupy np. D sa tez tylko czesciowo zasloniete.Podczas ruchu wirników 3 i 4 w przeciwnych kierunkach odslaniane sa otwory jednej grupy np.O i zaslaniane otwory drugiej grupy np. D i od¬ wrotnie. Powietrze wydostaje sie kolejno raz przez otwory grupy C, raz przez otwory grupy D.Takie rozmieszczenie otworów na wirnikach 3 i 4 zapewnia równomierny wylot sprezonego po¬ wietrza niezaleznie od kata obrotu wirników. Pra¬ ca syreny jest ciagla.Wylot sprezonego powietrza na przemian z 0- tworów grup Cip powoduje powstawanie dwóch fal ultradzwiekowych w osrodku otaczajacym sy-5 rene. Obie fale maja te sama czestotliwo$£ pod¬ stawowa, lecz sa przesuniete w fazie o 180°, wiec Wychylenia amplitud fal odbywa sie w przeciw¬ nych kierunkach (fig. 6).Obie fale syreny sa kierowane zwierciadlem 21 5 w Wyznaczona strone (fig. 7). Te dwie fale wyka¬ suja wlasciwosci charakterystyczne^fali stojacej.~~Frzy zastosowaniu czestotliwosci w~ zakresie 16—22 kHz uzyskuje sie dobre stracanie mgly.Uzyskane wyniki ilustruje fig. 8 (podajac roz- 10 klad natezenia dzwieku. Fale 24 wytworzone przez syrene, umieszczona na wysokosci okolo 8 m na maszcie 23 statku 22, sa skupione zwierciadlem 21.W przestrzeni stozkowej przed statkiem 22 wy¬ stepuje zjawisko koagulacji kropel wody. Mgla 1B opada. Przed plynacym statkiem 22 tworzy sie „tunel" 25 bez mgly, w którym to „tunelu" 25 statek stale sie znajduje. PL