Пульс технических систем

По частоте собственных колебаний можно судить — о массе (а. с. № 271051 на способ измерения массы вещества в резервуаре), о жесткости (а. с. №720330 на способ определения жесткости высотных сооружений), о размерах объекта (а. с. № 244690 на способ измерения диаметра движущейся нити) и о многих других параметрах и свойствах, косвенно определяемых по массе, жесткости и геометрическим размерам.

Например, по а. с. 358515 резонанс используют для проверки прочности анкерного соединения — металлического стержня, вбитого в грунт. А. с. 717623 предлагает использовать резонанс для контроля за уплотнением насыпи. В а. с. 315507 изложен резо

нансный способ определения внутренних напряжений в строитель* ных материалах. Почти в каждом номере бюллетеня изобретений можно встретить технические решения, основанные на применении резонанса, порой несколько неожиданном. Например, в а. с. 560563 предложено измерять собственную частоту колебаний вымени коровы — это позволяет контролировать процесс машинного доения. Резонанс позволяет измерять параметры среды, в которой находится объект. Типичный пример — а. с. 347595 на способ измерения низких температур: датчик, погруженный в жидкий гелий, укорачивается, это отражается на резонансной частоте колебаний.

Современная медицина пользуется сложной технической аппаратурой. Но ни один врач не отказался от старейшего способа диагностики — по пульсу больного. Способ этот хорош тем, что организм сам сообщает о своем состоянии.

Ритм против ритма Иногда «отзывчивость» на определенную частоту бывает ненужной или даже вредной, поэтому приходится бороться с резонансом. Например, мембрана микрофона должна одинаково хорошо колебаться в широком диапазоне частот, так, словно у нее нет резонансной частоты. А. с. 794782 предлагает такое решение: с целью улучшения частотной характеристики мембрана снабжена крепежными элементами, каждый из которых имеет свою резонансную частоту. Любопытный прием: объединение элементов с разными резонансными частотами дает систему без резонансной частоты. Поскольку в технике часто приходится бороться с вибрациями, прием этот используется очень хорошо. Типичный пример: парные детали уплотнения торцового типа выполнены с частотами собственных колебаний, неравными и некратными друг другу (а. с. 514141). Машина установлена на фундаменте. Как гарантировать антирезонанс, если масса машины меняется в процессе' работы? Типовой прием: частота собственных колебаний фундамента должна быть неравной и некратной частоте собственных колебаний машины. Но в данном случае масса машины меняется, и, следовательно, меняется частота собственных колебаний. Как же быть? Закон согласования ритмики систем сохраняет силу и в таких случаях. Изменилась частота собственных колебаний машины — надо изменить и частоту собственных колебаний фундамента. По

а.              с. 723038 для этого в фундамент встроена система подачи жидкости. Более сложный случай: дана система из двух элементов, как расстроить резонанс, если нельзя менять размеры и массу элементов? Ответ: надо ввести один из элементов в режим вынужденных колебаний с нерезонансной частотой. Такая идея использована, например, в а.

Условия задачи содержат почти готовую формулу физического противоречия: колеблющиеся частицы должны быть большими,

чтобы хорошо взаимодействовать со звуком, и должны быть маленькими, чтобы хорошо сушиться (суммарная поверхность мелких частиц много больше одной крупной частицы). Порошок менять нельзя. Следовательно, надо изменить внешнюю среду: в кипящий слой необходимо ввести нейтральные частицы, например отрезки полиэтиленовых трубочек, размеры которых выбраны соответственно частоте звуковых колебаний (а. с. 322581). Задачи Обледеневшие провода ЛЭП под воздействием ветра сильно раскачиваются и могут быть порваны. Как избежать этого?

Примечание: провода многожильные.

При изучении океана подводные аппараты, опускаясь на большие глубины, подвергаются колоссальному давлению воды. Воспринимает это давление силовой набор корпуса: шпангоуты («ребра», «обручи») и соединяющие их стрингеры (продольные балки). Хорошо было бы иметь прибор, показывающий напряжение в наиболее нагруженных местах корпуса. Предложите принцип устройства такого прибора. Большая и массивная печь частично загружена обжигаемым материалом. Как с помощью резонанса контролировать количество материала в печи? Трубы химического агрегата очищают с помощью «ерша» — эластичного стержня с «щетиной».

Таблица возможных применений резонанса и антирезонанса

Разделы