Способ изменения затухания механических

 

!

-Ä,Ñ-"Å0;æÇ;;Ì ! %Итти.! °

ИО1! и

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

394260

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АЗТОетСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от BBT. свидетельства Ле—

Заявлся 17.V.1971 (Ле 1658924/18-10) с I I p II 0 0c ä H H å . и и с л 3 а я в к11 Ле

Приоритет—

Опл оликов!1!!о 22.Vl ll.1973. Бюллетень Л: 34

М.К. !. G 05d 19/02

Гасударственный комитет

Савета Мииистрае СССР па делам нзабретений и открытий

УДК 534.17 (088.8) Д:гга опубликоваш!я описания 11.1.1971

Автор изобретения

В. E. Шапиро

Заявнтель Икститут физики им. Л. В. Киреиского Сибирского отделения АН СССР

СПОСОБ ИЗМЕНЕНИЯ ЗАТУХАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ

КОЛ ЕБАНИ й

Изобретение предназначено для управления механическ!гх колебательных систем и может найти применение в устройствах арретироваппя и амортизации, например, для подавления виброшуь!ов, при решении проблем подвеса тел с помощью магнитного илп электрического полей, а также в технике физического эксперимента.

11звестпы способы измепеьп!я затухания мех!1ничсских колебаний как электрические (;IIIпример, с помощью вихревых токов), механические (контакт с вязкой средой), так и другие (например, использование зависимости затухания упругих колебаний тела от температуры).

Однако диапазон регулирования затуха!гпя по известным способам ограничен.

Для расширения диапазона регулирования декремента затухания механических колебаний по предлагаемому способу колеблющееся тело помещают в поле высокочастотной резонансной электромагнитной системы и возбуждают ее вблизи резонанса. При достаточном уровне поступающей электромагнитной мощности в зависимости от величины и знака отклонения частоты возбуждения от резонанса существенно меняется затухание колебаний тела. Способ позволяет как увеличивать декремент механических колебаний, так и уменьшать его (в принцит!е уменьшать

;10 нуля и дел1гь отр;щательным, при этом меха11пческпе колсоанп51 D системс начлн11ют раскачиваться и возникает Нх неустойчиьость).

5 Пример реализации способа показан на чертеже, где 1 — колеблющееся (например, на пружине) тело; 2 — металлическая полость, которая вместе с телом 1 образует электромагнитный резонатор частоты (op, 10 3 — источник электромагнитных колебаний частоты ip.

Предлагаемый способ основан иа следующем эффекте.

Ii:.,;; известно. в теле. пол1ещенпол! в пере15 AIcII!I0< 3. !е! тром агнитное !101e. 803HIIKBI0T токп1 в проводящнх телах -- токи проводимости, в непроводящих — токи электрического смещения). Взаил!одействие этих токов с вызывающим их электромагнитным полем

20 обуславливает наличие сил, действующих на тело (так называемых пондеромоторных сил электромагнитного поля) . Силы электромагнитного поля,,вообще говоря, не велики, однако в условиях резонансных электромагнит25 ных систем они проявляют себя специфическим образом, неожиданно делающим их учст практически важным в широкой области использования резонансных электромагнитных систем различных диапазонов частот, включающих сосредоточенные контуры. обь394760 емные резонаторы СВЧ и открытые оптические резонаторы. Причем нередко пондеромоторные эффекты являются непредвиденным трудно устранимым фактором, наступающим значительно раньше пробоя и перегрева системыы.

При механических перемещениях (или деформациях) тела, помещенного в поле резонансной электромагнитной системы, происходит изменение ее электрических параметров (напРимеР, менЯетсЯ частота Резонанса 03p).

Если электромагнитная система возбуждена на частоте 03, близкой к 030, то при механических колебаниях вследствие колебаний электрических параметров происходит модуляция электромагнитных колебаний и, следовательно, изменение поидеромоторных сил.

В общем случае можно показать, что такая реакция электромагнитного поля эквивалентна при внесении в низкочастотную (в сравнении с частотой ж) механическую систему äîполнительпо жидкости и затухания. Привносимые изменения положительны или отрицательны в зависимости от знака настройки

03 — 030

В простейшем случае, когда электромагнитная система представлена одной модой электрох(агн((тных колебаний собственной частоты 030 и добротности Q))1, которая возбуждается внешним генератором частоты 03, изменения коэффициентов жесткости и затухания механических колебаний х собственно составляют:

4у /д!оо 1 -

1--у-1 Д 1,„0

fI t-- — -.Р

Р (1) (2) 4 Q у !оо лы (1) и (2) получены для малых ппзкочас1 тотных (в сравнении с — ) механических когде Р— электрическая мощность, поступающая от генератора, т — время установления электромагнитных колебаний в ответ на механическое перемещение, Л вЂ” производная пондеромоторной силы F по перемещению х, а коэффицис(п /i определяется так, что велиИх чина fI — представляет силу трения. Формуdf,ЧЕО(!!1!111 Х..Ча.(ОС1 Ь Х 110!111:!1!1ЕТСЯ 13 C!t)t11311! (p о !! (оо

ttl(!(С (!ЕЛ!(ЧИI!Ой - о — - о

q (;;

110 формул (1) и (2) следует, что на правом склоне резонансиои кривой (0)) оо) прпвносю(ая жесткость положительна (т. е. как голько произойдет отклонение х от положения равновесия, возникает изменение по де10 ромоторных сил, как и с((а упругости, которое стремится возвратить систему в исходное состояние), а привносимое затухание отрицательно (противоположно llo знаку механическомУ тРению). На левом склоне (0)(03p)

l5 имеет место обратная картина — привносимая жесткость отрицательна, затухапие положительно (механические колебания дополнительно демпфируются).

Коэффициенты f< и h резко растут с ростом добротности Q (как Q u Q соответственно) и могут возрастать еще сильнее (при неизменной мощности Р), если электромагнитная система возбуждается на кратных или дробных резонансах (например, при параметрическом резонансе !0=2030).

Заметим, что варьируя параметры электромап(итпой системы, можно добиваться, чтобы преобладающим был либо эффект изменения жесткосги, либо изменения затухания механических колебаний. Практически для создания эффективной системы регулирования затухания целесообразен, по-видимому, пере 5 ход к более высокочастотным электромагнитным резонансным системам, поскольку с одной стороны, при этом легче реализовать высокую добротность Q, а с другой — при неизменной добротности Q охватить регулированием более широкий интервал частот мехаI1llческпх колебаний.

Предмет изобретения

Способ изменения затухания мехаьп(ческих колебаний, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования декремента затухания механических колебаний, колеблющееся тело помещают в поле высокочастотной резонансной электромагнитной системы и возбуждают ее вблизи резонанса.

494760

Составитель Ю. Веселовский

Техред Л. Богданова h,оррсктор Л. Царькова

Редактор С. Хейфиц

Обл. тип. Костромского улравления издательств, полиграфии и книжной торговли

Заказ 5803 Изд. № 1886 Тираж 780 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Рауыская .наб., д. 4/5