Hidrológiai Közlöny 1971 (51. évfolyam)

2. szám - Dr. Nagy Lajos: Rugalmas nyomáshullámok elektromos modellezése elágazó csővezetékek esetében

Dr. Nagy L.: Rugalmas nyomáshullámok modellezése Hidrológiai Közlöny 1971. 2. sz. 77 araikor tehát a vezeték végét rövidre zárjuk. Ebben az esetben - R

tZ 0-Z _ _ 1 , R

V + ~Z 0+Z Ez az előbbiekkel analógiában az (37) u'

v=-Üv (38) összefüggésnek felel meg. A vezeték végpontjában tehát a beeső és a visszaverődő hullám előjele egymással ellentétes, ami a két feszültség-hullám 180°-os fáziseltolódását jelenti. így a vezeték rövidre zárt végpontjában a feszültség 0, ami a rövidzár természetéből folvóan fizikai szükségszerűség is. c) Most végül a harmadik esetet tárgyaljuk — és ez gyakorlati szempontból egy igen fontos eset — amikor is a vezeték végpontját egy olyan R

v váltóáramú ellenállással zárjuk le, amely éppen a vezeték hullámellenállásával egyenlő, vagyis R

V=Z. (39) Ebben az esetben a visszaverődési ténvező: _ 1U-Z Z-Z v=——— = - - =0. Rv+Z z+z (40) Ez azt jelenti, hogy két vezeték csatlakozási helyén — ha a két vezeték hullámellenállása egymással egyenlő — visszaverődés nincs; a beeső hullám tehát változatlan energiával terjed tovább. Ez akkor valósul meg, ha pl. két olyan csővezeték csatlakozik egymással, melyeknek keresztmetszete egyenlő, melyeket azonos sűrűségű folyadék tölt meg, és amelynél a csőfal is azonos minőségű anyagból készült. Ha két olyan csővezeték csatlakozik egymással, amelyek hullámellenállása nem egyenlő, úgy mind az elektromos, mind a hidraulikus vezetékek csatlakozási helyén illesztést kell alkalmaznunk. Ezt a 7. ábrán a) alatt feltüntetett elektromos vezeték esetében, hol Z^<' Z

2 úgy valósítjuk meg, hogy transzformátor közbeiktatásával a V

1 feszültséget a, b h h<h ( > ( ( > ( A ?< h Vz h 7. ábra. Két különböző hullámellenállású távvezeték illesztése transzformátorral Puc. 7. Conocmaejieiitie deyx jiuhuü nepedai c úey.un pa3HbtMU conpomiieAeininMii eojin c noMOitfbW mpanccfwpMamopa Abb. 7. Anpassung von zivei Fernleitungen verschiedenen Wellenividerstands mit Transformator feltranszformáljuk, a b) alatt feltüntetett esetben pedig, hol Z

1^>Z

2, a V

1 feszültséget letranszformáljuk. Hogy helyes illesztés alkalmazásával a nern kívánt visszaverődések megszűnnek, arra jópéldául szolgál a televíziós vevőkészülékek képernyőjén megjelenő ún. szellemképek eltüntetése. Ezek úgy jönnek létre, hogy vagy a vevőantenna hullámellenállása nem egyenlő a tápvezeték hullámellenállásával, vagy az utóbbi hullámellenállása nem egyenlő a vevőkészülék bemenő impedanciájával. Az ily csatlakozási helyekon többszöri visszaverődések lépnek fel, s így a vevőkészülékbe szukcesszív időkésésokkel beérkező reflexiós hullámok a sorsebességgol vízszintesen végigfutó elektronsugárnyalábot intenzitásvezérléssel a tárgyak képének nem kívánt megismétlésére kényszerítik. A zavaró jelenség azonnal megszűnik, ha az energia továbbítására szolgáló egyes csatornaszakaszokat egymásra való kölcsönös tekintettel, alkalmasan illesztjük.

7 Hogy az elektromos távvezetékek és a hidraulikai csővezetékek fizikájában értelmezett fogalmak mily széles körű vonatkozásba hozhatók egymással, azt a mezőgazdasági esőszerű öntözőberendezések elágazott csőrendszerében fellépő nyomáshullámok elektromos modellezésével foglalkozó későbbi közleményben (kísérleti rész) fogjuk részletesen tárgyalni.

8 í L t C, 8. ábra: Hidraulikus vezetékvégek lezárása és elektromos analógiáik Puc. 8. 3aKpbimue xonyoe zudpaeAuiecKux npoeodoe u ux dAeumpmecKue aiiaAoeitu Abb. 8. Abscliluss von hydraulischen Leitungsenden und elektrische Analogien 1 Érdekes esetét látjuk az illesztésnek a fiziológiai akusztikában az emberi fül esetében. Itt két különböző hullámellenállású közeg között kell reflexiómentes (tehát veszteségmentes) közvetítést létesíteni: A hanghullámokat közvetítő levegő sűrűsége jóval kisebb, mint a belsőfülben elhelyezkedő ún. csigában található, a baziláris membránt körülvevő folyadék sűrűsége. Ezért a légtér hullámellenállása is kisebb, mint a hallószerv ezen részének hullámellenállása. A két egymástól eltérő hullámellenállású csatorna illesztésére a középfülben található, a dobhártyával csatlakozó hallócsontocskák: a kengyel, az üllő és a kalapács szolgálnak. Ezek együttese, mint mozgásközvetítő szerkezet tölti be a 7. ábrán látható transzformátor szerepét. A víziemlősök (cetek, delfinek) hallószerve számára a tengervíz közvetíti a hangenergiát, melynek sűrűsége, s így hullámellenállása is megegyezik ezen élőlények belsőfülében a csigát kitöltő folyadék sűrűségével, s hullámellenállásával. Ezért ezen állatoknak nincs középfülük és dobhártyájuk, mely a vízzel közvetlenül érintkezik, a belsőfül számára visszav erődés- és veszteségmentesen közvetíti a hangenergiát. 8 Ezt egy, a kísérleti eredményekről beszámoló közleményben fogjuk tárgyalni. A jelen tanulmány ennek a második résznek csak az elméleti megalapozását képezi és elsősorban arra szolgál, hogy a hidraulikus és az elektromos rendszer analóg tulajdonságait kellőképpen megvilágítsa.