Сирена акустический аппарат

— Под таким названием в акустике известны приборы, которые можно бы было удачнее назвать звучащими турбинами и которые применяются как для получения тонов различной высоты, так и для измерения числа колебаний какого-либо звучащего тела. Название С. этот прибор, изобретенный Каньяром-Латуром в 1819 г., получил потому, что он может звучать не только в воздухе, но и в воде (см. фиг. 1).

Фиг. 1

Простейшее устройство С. составляет диск с отверстиями, расположенными по кругу, и перпендикулярная к диску трубка, через которую вдувается воздух. При вращении круга воздушная струя, встречая то отверстие, то поверхность диска, будет прерываться и будет вызывать звуковые колебания в окружающем воздухе. Чем быстрее вращение диска и чем больше на нем отверстий, тем высота получаемого тона больше. Если ось диска сообщить с зубчатыми колесами, служащими счетчиками числа оборотов, то можно сосчитать число звуковых колебаний в секунду, соответствующих данному тону (фиг. 2).

Фиг. 2.

На одном и том же диске обыкновенно располагаются отверстия по нескольким концентрическим кругам так, чтобы можно было получить несколько различных тонов (Seebeck, 1843). Диск может приводиться во вращение или прямо рукою (Seebeck), или часовым механизмом (Koenig), или при помощи электродвигателя (Heimholtz, Pellat). Каньяр-Латур (Caignard-Latour) устроил также С., диск которой приводился в вращение самою же струею вдуваемого воздуха (фиг. 3).

Фиг. 3.

Вдувается воздух через трубку в металлический цилиндр (коробку), в крышке которого имеется круговой ряд отверстий или каналов, наклонных относительно оси, как это видно в разрезе на фигуре. В диске, приходящемся над этой крышкой, имеется столько же отверстий, но наклонены они относительно оси в другую сторону. При прохождении струи воздуха через такой двойной ряд отверстий диск станет вращаться, притом тем скорее, чем сильнее вдувается воздух. Достигнув таким образом надлежащей высоты тона, соответствующего, напр., тону какого-либо звучащего тела, число колебаний которого в одну секунду требуется определить, можно поддерживать ее в течение некоторого времени постоянною посредством регулирования притока воздуха из мехов. Тогда, заметив время по часам, приближают к винтовой нарезке оси счетчик; при каждом обороте оси прикасающееся к ней колесо повернется на один зубец; второе же колесо будет поворачиваться на один зубец при каждом обороте первого колеса. Отодвинув затем по прошествии одной или двух минут счетчик, мы можем на нем сосчитать, сколько раз в заданный промежуток времени повернулась ось, а вместе с нею и диск. Найдя же это число оборотов и помножив его на число отверстий в диске, мы получим число прерываний звука в данное число секунд времени, а отсюда вычислим уже и искомое число звуковых колебаний в одну секунду. Сирена Дове. Устраиваются С. часто с несколькими концентрическими рядами отверстий в диске (Дове); большею частью делают при этом в диске последовательно 8, 10, 12 и 16 отверстий, что соответствует мажорному аккорду. Посредством особых пружинных задвижек можно закрыть или открыть тот или другой ряд отверстий в крышке цилиндра, через который впускается струя воздуха. Очевидно, что такое устройство С. Дове представляет некоторые удобства как при определении числа колебаний, так и при демонстрациях на лекциях. Двойная С. Гельмгольца. Другое еще усовершенствование введено Гельмгольцем, устроившим двойную С., посредством которой могут быть воспроизведены очень разнообразные акустические опыты (фиг. 4).

Фиг. 4.

Состоит она из двух С. Дове, расположенных одна над другой, причем диски обращены внутрь и прикреплены к одной и той же оси. На каждом диске имеется по четыре ряда отверстий; на нижнем кружке 8, 10, 12 и 18 отверстий, а на верхнем их 9, 12, 15 и 16. Таким образом, на двойной С. имеется возможность получить различные интервалы и аккорды. Так, открыв на обоих дисках ряды с 12 отверстиями, получим унисон; 8 и 16 или 9 и 18 дадут октаву; можно получить соответственным образом квинту (3:2), кварту (4 3), большую и малую терции (5:4 и 6:5), большую и малую сексты (5:3 и 8:5). Посредством С. Гельмгольца можно получить, между прочим, чистый, однородный тон, лишенный верхних гармонических тонов, обыкновенно сопровождающих всякий звук. Для этого диск прикрывается цилиндрическим медным футляром, состоящим из двух частей, отдельно навинчиваемых на коробку. Тон С., вообще очень резкий, становится приятным и мягким, но вместе с тем и сильным, когда высота его будет соответствовать основному тону футляра. В описываемой С. имеется еще одно приспособление, дозволяющее во время ее звучания немного повышать или понижать тон, издаваемый верхним диском. Оно состоит в том, что при помощи двух зубчатых колес и рукоятки можно отдельно вращать в ту или другую сторону всю верхнюю коробку. Возможно таким образом получить, напр., два тона, отличающиеся между собою на незначительное число колебаний, и воспроизвести так называемые звуковые биения, т. е. периодические изменения силы звука, последовательные, более или менее быстрые чередования усилений и ослаблений звука. Обусловливается это явление тем, что так как числа звуковых колебаний в обеих коробках не вполне одинаковы при поворачивании верхней коробки, то в некоторые моменты сгущения, образуемые обеими сиренами, совпадают и усиливают звук, тогда как в другие моменты сгущение одной волны соответствует разрежению другой, вследствие чего звук ослабляется. — На С. Гельмгольца могут быть обнаружены, кроме того, так называемые разностные тоны. При одновременном звучании двух тонов с числами колебаний N1 и N2 слышится при известных условиях, кроме того, более низкий третий тон с числом колебаний N = N1 — N2. Так, напр., если в С. Гельмгольца открыть ряды с 8 и 12 отверстиями, то получатся два тона с числами колебаний 8 и 12 n (здесь n число оборотов дисков в секунду); при этом можно расслышать при некотором навыке еще третий тон с числом колебаний 12 n — 8n = 4n, т. е. нижнюю октаву тона 8 n. — В последнее время (именно в 1896 г.) Пелла (Pellat) внес новое усовершенствование в устройство С. В его С. отверстия в диске и в крышке коробки прямые, параллельные оси, и вращение диска производится не самим вдуваемым воздухом, а независимо от него, при помощи небольшого электрического двигателя. Регулируя скорость вращения двигателя, мы повышаем или понижаем тон, а изменяя силу вдуваемой струи воздуха, мы изменяем вместе с тем и силу звука. В этом удобстве регулирования отдельной высоты и силы звука и заключается преимущество новой С. перед обыкновенной С. Каньяра-Латура. Электродвигатель, приспособленный к двойной С. (с прямыми отверстиями), показан на фиг. 5.

Фиг. 5.

С. Кенига. Для специальной цели воспроизведения сложных звуков Кениг (Koenig) в Париже устроил особую С., изображенную на фиг. 6.

Фиг. 6.

В этой С. струя воздуха направляется из трубки с узкою вертикальною щелью на конце на зазубренный край одного из четырех металлических колес, приводимых в быстрое вращение. Зубцы различной величины и формы на краях таких колес расположены в некотором определенном порядке. Таким образом, в зависимости от данного рода сложного колебания можно вызвать некоторые сложные звуки. Сверху прибора имеется, кроме того, и обыкновенный Зеебековский диск с четырьмя рядами отверстий для воспроизведения простых тонов. Значение такой С. только педагогическое. — С. Савара. Наконец, упомянем еще, что сиреной называют также и зубчатое колесо Савара (Savart, 1830), звук в котором вызывается колебаниями пластинки, налегающей краем на зубцы.

Фиг. 7.

Прибавим еще, наконец, что С. больших размеров применяются, между прочим, как сигналы в мореходном деле (см.).

Н. А. Гезехус.