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PANNEAU ACOUSTIQUE ABSORBANT :ET CONDUIT POUR L'AMORTISSEMENT D'ONDES
SONORES
L'invention concerne un silencieux d'une construction convenant pour amortir le bruit d'échappement de moteurs à réaction ou analogues, pen- dant que le moteur ou l'avion qui en est équipé subit des essais au sol; elle concerne spécialement un silencieux convenant pour fonctionner sur la plaine, ou être adjoint à une cellule d'essai d'une usine. L'invention comprend éga- lement un panneau acoustique ou absorbant de sons destiné à absorber des sons s'étendant sur une grande gamme de fréquences mélangées et dans des con- ditions rencontrées aux températures extrêmement élevées.
Le développement de moteurs à réaction tels que turbo-réacteurs et moteurs-fusées, pose un certain nombre de problèmes concernant la cons- truction des silencieux capables de résister aux températures élevées et à amortir les sons produits par le courant d'éjection de tels moteurs,, problè- mes que l'on ne rencontre généralement pas lors de l'établissement de silen- cieux classiques actuellement en usage. Outre que le courant d'éjection de réacteurs et autres moteurs analogues donnent naissance à une gamme étendue de fréquences mélangées, ils se présentent sous des températures sensible- ment plus élevées que celles qui caractérisent des jets d'échappement de mo- teurs alternatifs et d'autres moteurs classiques à essence.
Les silencieux courants, tels qu'utilisés pour amortir l'échappement de moteurs d'automobiles ne sont pas soumis à des températures du même ordre que celles propres au flux d'éjection de moteurs à réactiong de sorte que la construction de principe ap- pliquée généralement aux silencieux du type automobile ne convient pas à ceux destinés aux moteurs à réaction ou analogues
Les dispositifs amortisseurs de sons suivant l'inventions tout en n'y étant pas limités, conviennent particulièrement pour l'absorption des bruits du moteur et de l'échappement de moteurs à réaction et analogues,, au cours d' essais exécutés dans une cellule d'essai ou sur la plaine, et sont prévus pour résister aux températures élevées et aux vitesses extrêmes du courant d'éjec-
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tion.
Partant de là, la présente invention a pour but d'établir un silencieux perfectionné pouvant servir à amortir le bruit de réacteursturbo-réacteurs ou fusées-moteurs pendant que l'avion est soumis à des essais au sol dans une cellule d'essai d'une usine ou sur la plaine; d'établir un panneau acoustique destiné à de tels silencieux et capables d'absorber des sons sur une gamme de fréquence étendue.,ainsi que de fonctionner efficacement et sans perturbations lorsqu'il est disposé dans un courant d'éjection de température relativement élevée; d'établir un conduit de silencieux construit en vue de supporter une série de tels panneaux, de façon à amortir et à dissiper le bruit, tout en étant capable de résister à la température relativement élevée des gaz introduits dans le silencieux;
d'établir, plus spécialement, un tel silencieux capable d'abaisser la température du courant des gaz d'éjection,. par exemple;, introduits dans le silencieux, et de briser les ondes de choc entourant ce courant de gaz d'éjec- tion, de façon à permettre une absorption et une dissipation plus aisée des ondes sonores produites par ces gaz d'éjection; d'établir un conduit de silencieux comportant une partie horizon- tale se terminant par un canal d'échappement orienté verticalement et compor- tant des moyens pouvant être actionnés en vue de modifier la direction d'écou- lement des gaz d'éjection, pour l'amener de la partie horizontale vers le con- duit d'échappement vertical;
de construire le conduit de silencieux de façon qu'il soit mobile ce conduit mobile comprenant en outre des moyens pour l'ancrer efficacement par rapport à la tuyère d'éjection d'un moteur à réaction, de façon à s'opposer à la poussée exercée sur ce conduit par ce jet d'échappement; d'établir -ou silencieux pour amortir les bruits d'échappement d' un moteur à réaction ou analogue pendant les essais, ce silencieux étant ca- pable d'aspirer de l'air atmosphérique depuis un endroit éloigné de l'avions en vue de refroidir les gaz d'échappement et d'éviter des perturbations au cours des opérations d'essais.
D'autres buts de l'invention apparaîtront eux-mêmes ou seront in- diqués d'une façon plus détaillée dans la suite.
Il ressort de ce qui précède que l'invention réside dans les ca- ractéristiques de construction, la combinaison de l'aimant et la disposition d'organes, qui seront exposées à titre d'exemple dans la construction décrite ci-après et dont la portée d'application sera indiquée dans les revendications ci-annexées.
Dans les dessins :
Fig.1 est une coupe transversale d'un panneau acoustique faisant partie de l'invention.
Fig.2 est une vue en plan d'un panneau analogue à celui de la Fig.
1, mais vu d'en dessous,une partie d'une plaque-couvercle de ce panneau étant brisée afin de montrer certains détails du panneau, cette Fige étant dessi- née à une échelle plus petite que la Fig.l.
Fig.3 est une élévation latérale du panneau de la Fig.1, dessi- née à la même échelle que celle de la Fig.2.
Fig.4 est une élévation latérale raccourcie d'un conduit cylindri- que formant un silencieux établi suivant l'invention.
Fig.5 est une vue en bout du conduit de silencieux de la Fig.4.
Figa6 est une coupe fragmentaire, à plus grande échelle, d'une partie du conduit des Fig.4 et 5,cette échelle étant plus grande que celle
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de ces dernières figures de façon a. montrer avec plus de détails certaines des caractéristiques de la construction.
Figo7 est une élévation latérale fragmentaire d'une partie du pan-
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neau acoustique de la Figa39 montrant certains détails de celui-ci,, à plus grande échelle que cette dernière figure.
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Fig.8 est une coupe transversale analogue? à la Figtilg d'une va- riante du panneau acoustique 'suivant l'invention.
Fig.9 est une vue de dessous, à plus petite échelle., du panneau
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de la Fig.8. certains éléments étant brisés afin de montrer les détails de la construction.
FigolO est une élévation latérale du panneau de la Fig.9.
Figoll est une élévation latérale fragmentaire du panneau amortis-
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seur de son de la Fîg.8. montrant un joint d'expansion prévu sur le côté du cadre de panneau,,
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Figo12 est une vue de dessus montrant le conduit de silencieux de la Fig.4. mais à plus petite échelles ce conduit étant mobile et étant placé à proximité de la tuyère d'échappement d'un avion à réaction.
Figo13 est une vue latérale de la disposition de la Fig.12.
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Fige14 est une vue latérale fragmentaire avec certaines parties en coupe verticale, d'un silencieux construit suivant l'invention et présen- tant les caractéristiques de celles-ci visant à une aspiration d'air auxiliaire.
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Figol5 est une coupe verticale du silencieux de la FigaLl,.9 cer- taines parties étant en élévationen substance comme indiqué par les flèches 15-15 de la Fig.14.
Figo16 est une vue perspective d'une coupe pratiquée sur le silen-
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cieux d'aspiration qui entoure le silencieux à gaz d'éjeetion des Figsoll,, et 15.
Comme montré en détail dans ces dessins, 10 indique généralement un mode d'exécution d'un panneau acoustique suivant l'invention, destiné à absorber des ondes sonores dirigées contre ce panneau et comportant une gamme de fréquences 'étendue, à résister à la chaleur aux températures relativement élevées, et à réduire notablement la température d'un courant de gaz dirigé
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contre la surface du panneau.
Comme montré dans les Figes.1 - 69 le panneau la comporte un cadre comprenant un profilé en U latéral 12 et des profilés en ?
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extrêmes l4o Les extrémités des dits 9s latéraux et extrêmes peuvent être fi- xées les unes aux autres d'une manière convenable,par soudure par exemple., les creux de ces U's souvrant de préférence vers l'extérieuro
Une plaque-couvercle perforée-16 s'étend sur une surface ouverte du cadre du panneau la une partie marginale de ce couvercle étant fixée aux ailes des U's latéraux et extrêmes d'une façon appropriée quelconque., par exem- ple au moyen d'une série de points de soudureo
La plaque-couvercle 16 est considérée comme la face active du pan-
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neau 10 vu qU'elle-est disposée de façon à être soumise aux ondes sonores,, en vue d'absorber.
et de dissiper celles-cio Cette plaque-couvercle sera égale- ment soumise àll9aetîon de la chaleur qui accompagne ces ondes sonores et doit donc pouvoir résister à des températures relativement élevées. Donc, lors- qu'il s'agit de températures de l'ordre approchant de 4000 F (2200oG environ) la plaque-couvercle est de préférence établie d'acier inoxydable d'une épais- seur capable de résister aux déformations lorsqu'elle est soumise par exemple à l'action de gaz déjection d'un moteur à réaction. Lorsque le panneau amor- tisseur de son 10 doit être soumis à l'action de gaz d'une température infé-
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rieure à 1000F (550C environ) l'acier galvanisé par exemple peut être utili- sé au lieu d'acier inoxydable, pour former la plaque-couvercle 16.
Lorsqu'on envisage des températures notablement inférieures à 10000F (5500C environ), l'aluminium peut être employé avantageusement pour la plaque-couvercle.Comme
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montré dans les différentes Figurés> Bp'6eament dans les Fïgoile 2 et 6 la plaque-couvercle 16 présente de très cembreuses perforations. afin de permet- tre aisément la transmission de certaines fréquences de son à travers cette
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plaque. 1 .
La face opposée du cadee \1; 10 est également couverte par la plaque-couvercle 18, de préférence perforée' d'une manière identique à celle de la plaque 16 et établie en une matière analogue à celle de cette dernière.
Les bords de la plaque 18 peuvent être fixés aux ailes des U's latéraux et
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extrêmes par soudure ou auttemellt1 tbu% somae pour la fixation de la plaque 16 à ce cadre.
L'espace compris entre les plaques l6 et 18 contient des matériaux
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absorbant ou d'insonorisation sous différentes formes ainsi que un matériau supplémentaire, comme il sera décrit dans la s-qit4- A proximité immédiate de la surface interne de la plaque 16 se trouve une couche de tissu. résistant à la chaleur ou une fine couche de fibres enchevêtrées 20, résistant à la cha- leur. La feuille 20 peut comporter des fibres de verre enchevêtrées ou un tis-
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su de fibre de verre, ou.une feuille de tissu dyamiànteg ou encore consister en une mince feuille de fibres dJ4miante enchevêtrées le tout dans un but qui sera décrit-ei-apres.
A la feuille 20 est juxtaposé un bloc absorbant ou sonorifuge 22 en laine minérale poreuse. Ce bloc est capable de résister à des températures élevées, comme celles qui se présentent dans les gaz d'éjection de moteurs à réaction. Ce bloc 22 est non seulement sensiblement rigide, mais est de préfé- rence non perforé et est formé en laine minérale laquelle offre une imperméa- bilité naturelle-.
Il n'est pas nécessaire que le bloc 22 puisse résister aux températures maxima qui se présentent dans les moteurs à réaction$, vu que les gaz d'éjection de tels moteurs frappent rarement directement contre le panneau
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100 Toutefoîeo le bloc absorbant 22 doit être capable de résister à des tem- pératures relativement élevé-est. par exemple de l'ordre de 2500 F (13550C en- viron). Dans la construction préférée le bloc absorbant 22 exige moins de la moitié de l'espace-compris entre les plaques 16 et 18.
Entre le bloc absorbant 22 et la plaque 18 se trouve une couche 24 de feutre de laine minérale, de préférence constitué par de la laine filée et feutrée, légèrement compressible, cette laine offrant une imperméabilité naturelle à l'humidité. La couche de feutre 24 doit également être capable de résister à des températures relativement élevées, mais ne doit pas nécessai- rement résister à des températures supérieures à celles de l'ordre de 1200 F
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(650 c environ) par exemple, lorsqu'elle est employée dans des panneaux absor- bants soumis à l'action de gaz d'éjection de moteurs à réaction..
Le panneau 10 est muni à proximité du couvercle 18 d'une chambre de réspnance 26 formée par une feuille métallique 28 courbée transversalement, cette feuille étant réunie par ses bords latéraux aux bords latéraux de la plaque 18. Dans la construction préférée, le- panneau 10 présente une forme rectangulaire et la feuille 28 est courbée transversalement au panneau rectan- gulaire 10. Comme la feuille courbée 28 n'est reliée que par ses bords latéraux à la plaque 18, le reste de la superficie de cette feuille est écarté de la
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plaque 18 en vue de former la chastre de résonance 26 précitée.
L'écartement entre la feuille cintrée 28 et la plaque 18 peut en outre être assuré par la prévision, en un point intermédiaire des bords latéraux de la feuille et de la plaqued'une entretoise 30 sous la forme d'un profilé en ? ou autre, fixée
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par ses bords à la surface 3aas-rure de la feuille 28 et à la surface exté- rieure de la plaque 18.
Entre les membrures latérales 12 du cadre du panneau 10 s'étendent plusieurs éléments de support 32, qui peuvent être des profilés en U semblables
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aux membrures d'extrémité 140 Les D's de support sont fixés par leurs extrémi- tés par exemple aux surfaces intérieures des membrures latérales 12 par soudu- re ou autrement. La plaque 16 est fixée aux supports 32 par une série de points de soudure espacés, en vue d'ancrer cette glaque- rigidement aux dits supports.
Dans la réalisation préférée de 1-'invention, la plaque 18 est fixée de la mê-
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me façoni) aux supports 320 Ainsi, les plaques 16 et 18 sont divisées en une série de zones contigües qui constituent des diaphragmes capables de vibrer transversalement au plan du panneau 10.
Afin d'empêcher un bossellement ou un déjettement du panneau 10 lorsque celui-ci est monté en position de service et soumis à l'action de gaz à haute températurela membrure latérale 12 du panneau est sectionnée en un point situé entre ses extrémités par des entailles transversales 34, lesquelles sectionnent de préférence complètement ces membrures ou U's laté-
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raux i29 cependant que la continuité des plaques 16 18p lesquelles sont réu- nies rigidement aux U's latéraux, agit pour maintenir les tronçons séparés
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des Us latéraux en alignement longitudinale comme montré dans la Fige3o Les Ula latéraux 12 peuvent éventuellement être munis de plus d'une entaille 34 en des points situés entre leurs extrémitésoLë 'rôle des entailles 34 sera ex- posé d'une façon plus détaillée dans la suite.
Lorsqu'il s'agit d'employer les panneaux 10 en vue de l'amortis- sement et de la dissipation du bruit produit par les gaz d'éjection d'un mo- teur à réaction par exemple, on monte une série de panneaux 10 bord à bord dans un conduit cylindrique 36. Ce dernier est suffisamment long pour être à même de dissiper au moins la majeure partie du bruit qui accompagne le flux d'éjection d'un moteur à réaction, ce conduit pouvant être formé en réunis- sant bout à bout une série de tronçons cylindriques 38 dont les extrémités sont réunies par exemple par soudure ou à l'aide de brides d'extrémité annu- laires 40 réunies entre elles et fixées aux extrémités opposées de chaque tronçon de conduit 38.
Partant depuis la surface intérieure du conduit 36, une série d' éléments oblongs 42 en T, en forme de poutres s'étendent radialement vers 1' intérieur,le bord 44 de l'âme des T's 42 étant fixée au conduit 36 par un moyen convenable quelconque- par soudure par exemple. Les parties latérales des ailes 46 des T's 42 s'étendent dans des directions opposées et sont orien-
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tées sous angle l'une par rapport à l'autre comme montré dans la Figo6a pour pouvoir s'engager sur les faces internes des ailes latérales près d'un bord du profilé latéral 12 des panneaux adjacents 10 lorsque ceux-ci sont dispo- sés dans le conduit 360
Une plaque de fixation 48 qui comporte deux côtés formant angle
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comme montré dans la Figez peut être réunie à l'aile 46 de chaque T /.,,9 en permanence ou amoviblement,
et à une certaine distance de cette aile, en vue de maintenir les bords latéraux des plaques 16 des panneaux adjacents 10 lorsque ceux-ci sont montés dans le conduit 360 De- préférence? l'engage- ment des ailes des U's latéraux 12 entre chaque aile 46 et la plaque de fixation 48 est de nature à permettre un glissement limité des panneaux 10
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les uns par rapport aux autres et par rapport aux T's 1.,.o Le conduit 36 com- porte un T 42 entre chaque paire de panneaux adjacents 10les espaces entre
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les éléments 42 et les 'J's latéraux 12 des panneaux 10 étant de préférence remplis de laine minérale, afin d.9 empêcher une transmission aisée de la cha- leur à travers ces espaces.
La feuille cintrée 28 de chaque panneau,laquelle délimite la chambre de résonance 26,présente de préférence un contour.confor- me à celui de la surface interne du conduit 36 et est montée à coulissement par rapport à cette surface coopérant ainsi avec les T's 42 en vue dassujet-
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tir les panneaux 10 à lylutérieur du conduit 36.
Gomme la plaque 16 sera le premier élément de chaque panneau à entrer en contact avec les gas chauds, ces plaques se dilatent et leur dila- tation se produit avant toute dilatation appréciable des plaques 18 des mêmes panneaux. Donc,à défaut de moyens appropriés destinés à empêcher le gauchis- sement des panneaux 10 par suite d'une dilatation initiale de leurs plaques 16p ces panneaux se gauchiraient dans le sens longitudinalo Toutefois,les U's latéraux 12 de ces panneaux sont munis d'entailles 34 orientées dans le sens transversal des U's, comme décrit ci-dessus, de sorte que la dilatation des âmes des U's latéraux 12 fixés à la plaque 16 est empêchée ou entravée dans
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une grande mesure.
De plusp la, disposition des dites ailes des U's latéraux 12 et des bords des plaques 16 connectées à ces ailes entre les ailes 46 et
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les plaques de fixation 48 des T's 42,empêche ou contrecarre également toute tendance des panneaux 10 au bossellement ou au gauchissement longitudinal.lors- que ces panneaux sont léchés par les gaz chauds du flux d'éjection 52.
Vu le montage à coulissement des panneaux dans le conduit 36 à l'aide des T's 42,ces panneaux peuvent se dilater longitudinalement d'une quantité limitée à- l'intérieur du conduit 36. Un tel montage des panneaux fa- cilite également leur introduction dans le conduite laquelle se fait par glis- sement des panneaux dans ce conduit depuis l'entrée 50 et entre les T's de sup- port 42. Afin d'achever convenablement l'entrée 50 du conduit 36 et le débou- ché 60 du conduit de sortie 58 après le montage des panneaux 10 ou de segments de panneaux dans ces conduitsdes plaques d'extrémité 68 formées suivant le. gabarit des extrémités des panneaux 10,y compris les chambres de résonance 26, sont fixées par soudage ou autrement aux bouts extrêmes des panneaux 10 prévus à l'intérieur des conduits 36 et 58.
Lorsque dans un but quelconque,, on désire enlever des panneaux 10 du silencieux 56 après qu'ils y ont été mon- tés de la manière susindiquée, on peut y parvenir aisément si l'on prévoit que les T's 42 seront montés amoviblement dans l'intérieur du silencieux., en les fixant amoviblement à la coquille du silencieux à l'aide de boulons en acier inoxydable traversant les éléments 42 et cette enveloppe.
La description ci-dessus se réfère aux plaques 16 et 18 assujet- ties par soudage ou autrement,par leurs bords aux T's latéraux et extrêmes des panneaux 10; elle se réfère également à des supports 32 s'étendant entre les U's latéraux de chaque panneau, de façon à diviser les plaques en plu- sieurs zones contigûes en forme de diaphragmes, qui sont susceptibles de vi- brer d'une façon indépendante lorsqu'elles sont soumises à l'action d'ondes sonores.
Le silencieux suivant la présente invention devra être établi en quelque sorte ['sur mesure" en vue de s'adapter à chaque- situation individuel- le dans laquelle un tel silencieux est nécessaire dans le but d'offrir des surfaces en forme de diaphragmes, susceptibles de vibrer dans les plaques 16 et 18, ces surfaces présentant des dimensions convenables de façon à pou- voir être mises en vibration aisément par les ondes sonores ou les ondes de choc qui les entourent, ces vibrations étant ensuite transmises aux blocs ab- sorbants 22 et aux couches 24 en feutre de laine minérale qui se trouvent der- rière les différentes plaques 16.
Les dimensions des surfaces en question va- rient suivant la fréquence et la longueur d'onde des ondes sonores, la vitesse des gaz ainsi que 1-'épaisseur des plaques 16 et 18.
Les ondes sonores produites par un courant d'éjection d'un moteur à réaction se composent d'un certain nombre de fréquences et de longueurs d'on- des différentes. Les ondes relativement courtes des fréquences élevées sont chassées contre les zones-diaphragmes à vibration en lesquelles les plaques 16 sont divisées, et sont refoulées à travers les perforations de ces plaques jusque dans l'intérieur des blocs absorbants 22, et les couches 24 en feutre de laine, lesquels absorbent ces ondes de haute fréquencep relativement cour- tes.
Les ondes sonores et les ondes de choc de fréquence plus basse et donc de plus grande longueur d'onde attaquent directement les zones diaphrag- mes des plaques contigües 16 et amènent la vibration de ces zones. Cette vi- bration est absorbée par les blocs absorbants 22 et les couches 24 de feutre de laine disposées derrière ces blocs,, Des ondes sonores qui pourraient tra- verser complètement toute l'épaisseur des panneaux entre les plaques 16 et 18 provoqueraient la vibration des zones-diaphragmes à vibration des plaques 18 ou passeraient à travers les perforations de ces dernières, pour se dissiper ensuite dans les chambres de résonance 26 des panneaux 10.
La construction essentiellement rigide de chaque panneau et le montage relativement rigide des panneaux dans les conduits ont pour effet que les zones à vibration des plaques 16 et 18 se prêtent aisément à une vi- bration efficace en vue de dissiper les ondes sonores, en plus du fait que certaines de ces ondes traversent les perforations des plaques 16,de telle sorte que les vibrations de ces dernières, ainsi que les ondes sonores qui traversent celles-cip sont aisément absorbées par les blocs dinsonorisation
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22 et les couches 24 de feutre de laine minérale prévus derrière les plaques 16. En outre, toute la construction est telle qu'elle résiste aisément aux tem- pératures relativement élevées auxquelles le silencieux est soumis.
Les feuilles 20 de tissu résistant à la chaleur ou de fibres en- chevêtrées,, feuilles disposées directement derrière les plaques 16, servent à empêcher que des particules détachées des blocs absorbants 22 ou des cou- ches 24 de feutre de laine minérale ne passent de l'intérieur des panneaux 10 vers le couloir constituant le silencieux 56 au cas où ces blocs ou cou- ches de feutre seraient plus ou moins fragmentés par suite des vibrations des zones précitées des plaques 16, vibrations agissant contre ces blocs et couches de feutre.
Les gaz du courant d'éjection 52 qui pénètrent dans l'embouchure du conduit 36 sont refroidis dans une certaine mesure par l'effet de tirage de l'air atmosphérique s'engouffrant dans le conduit 36. Cet effet de refroi- dissement est encore amélioré par la prévision d'un système d'arrosage consti- tué par plusieurs tubes annulaires 70, de préférence en acier inoxydable., per- forés à intervalles réguliers sur toute leur longueur,, ces perforations étant orientées radialement par rapport à chaque tube et en direction du centre de l'anneau formé par celui-cio Une série danneaux 70 sont disposés à interval- les réguliers dans l'intérieur du conduit 36,
comme montré clairement dans les Fig.4 et 5.Les anneaux 70 sont reliés par des tubes 72,l'extrémité ex- térieure du tube extrême 72 pouvant être reliée à une source convenable d'a- limentation en eau, de préférence sous pressions
Lorsque l'eau arrive des tubes 72 aux perforations des tubes annu- laires 70,une série de jets d'eau 74 se dirigent l'un vers l'autre de façon à couper le courant de gaz d'éjection pénétrant dans le conduites jets rem- plissant ainsi le double rôle de refroidissement de gaz et, simultanément de fractionnement des ondes sonores entourant le courant déjection.
Les jets d'eau seront pour une large part instantanément vaporisés par suite des tem- pératures relativement élevées du courant d'éjection et l'atmosphère de va- peur ainsi produite aura tendance à amortir les ondes sonores du courant d' éjections, en agissant en outre de façon à briser les ondes de choc entourant ce courante
Le courant d'éjection d'un moteur à réaction a en outre tendance à tourner en vrille.
Si un tel courant en vrille venait frapper une surface interne cylindrique dans le conduit 36,ce courant aurait tendance à effleu- rer cette surface interne et aurait à un degré moindre la possibilité de diri- gel' les gaz et les ondes sonores en vue de leur absorption et de leur dissipa- tion par les panneaux 10.Cependant,, la forme de la surface interne du conduit 36 est polygonale en coupe transversale, ceci grâce à la disposition bord à bord de la série de panneaux 10 essentiellement plans,
disposés longitudina- lement à l'intérieur de l'enveloppe du conduit 36.L'angle dièdre entre cha- que paire de rangées contigues de panneaux 10 détermine des renfoncements dans lesquels les gaz d'éjection en vrille sont en quelque sorte emprisonnés et ralentis dans leur mouvement en vrille,, de sorte que les gaz en vrille frap- pent une surface quelque peu irrégulière.
Le contact des courants de gaz en vrille avec les surfaces qui définissent les angles dièdres tend donc à re- tarder et à briser le mouvement en vrille des gaz, de sorte que ceux-ci se déplacent dans l'intérieur du conduit 36 à une vitesse suffisamment faible pour permettre leur dissipation ou absorption aisées par les panneaux 10 sui- vant les différentes manières décrites ci-dessus.
Les Figso8 et 11 montrent une variante du panneau 10 représenté, dans les Figs. précédentes. Dans cette variante, le panneau 10 est formé? comme précédemment, de façon à présenter des membrures de cadre latérales 12,des plaques-couvercles perforées 16 et 18 et une feuille cintrée 28 qui détermine une chambre de résonance 26 derrière la plaque 18.
Dans l'intérieur, partant de la plaque 16, ce panneau comporte,, tout comme la première varian- te,une couche ou feuille 20 de tissu ou de fibres d'aminante ou de fibres de verre ou une autre matière appropriée analogue, résistant à la chaleur. Le but principal de la feuille 20 consiste,tout comme dans la première variante,
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à réduire la température d'un courant de gaz se dirigeant vers l'intérieur à travers la plaque 16 et à constituer une couche de recouvrement pour main- tenir les autres éléments de remplissage en place.
Au contact immédiat de l'autre surface de la feuille 20 se trouve un remplissage 23 de paillettes métalliques relativement dense. Ces paillet- teslesquelles peuvent être formées en un métal tel que cuivre,acier inoxy-
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dable., métal monel ou laiton ou cuivre, ou analogue-99servent à absorber les vibrations de la plaque 18 et à amortir les vibrations de translation d'ondes sonoresen dissipant les sons par une résistance frictionnelle. Le remplis- sage 23 de paillettes métalliques résiste à la chaleur et coopère avec la feuille 20 en vue de réduire davantage la température d'un courant de gaz di- rigé contre la plaque 16.
Une plaque métallique perforée intermédiaire 25 est disposée à côté du remplissage 23 sur la face opposée de la feuille 200 La plaque 25 est fixée à sa périphérie aux membrures latérales 12 et aux membrures d'extrémité 14,et est disposée entre des traverses superposées 13 et peut être soudée ou rivée à celles-ci. La plaque 25 est perforée pour les mêmes raisons que la plaque 16 et son épaisseur, ses dimensions et le nombre de ses perforations déterminent les qualités de résonance et d'absorption acoustique de la plaque.
La plaque 25 n'est pas soumise aux températures extrêmes auxquelles est sujet- te la plaque 16 et peut donc être formée en tôle galvanisée ou une autre ma- tière présentant des caractéristiques analogues de résistance à la chaleur.
Un remplissage absorbant 27 de laine minérale., ou analogue., moins fortement tassée que les paillettes métalliques,est disposé à proximité de la surface de la plaque 25 située à l'opposé du remplissage 23.La laine mi- nérale 27 résiste à la chaleur, mais son but principal consiste à dissiper et à absorber les ondes sonores. Grâce à la nature poreuse de la laine miné- rale le remplissage 27, agissant par contact frictionnel, transforme une gran- de partie de l'énergie cinétique des ondes sonores en énergie thermique. Le remplissage 27 absorbe également les vibrations de la plaque 25 causées par les ondes sonores et le choc qui frappent cette plaque.
On voit donc que, dans la variante du panneau 10 montrée dans les Figs.8 à 11, on prévoit trois unités de résonateurs multiples,, chaque uni- té comprenant une plaque perforée et l'espace résonnant fermé situé derrière celle-cio Chaque plaque présente une grande superficie ouverte constituée
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par les perforations9 et permet donc le passage des ondes sonores de haute fréquence en vue de leur absorption par le bourrage associé. Toutes les on- des sonores traversant le premier bourrage ne sont pas absorbées par celui-ci, mais certaines d'entre elles viennent frapper la plaque perforée suivante de façon à la faire vibrer, certaines ondes passant à travers les perforations de cette plaque.
Les bourrages offrent également des parois de choc aux plaques, lesquelles sont frappées et amenées à vibrer par les ondes sonores de fréquen-
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ces moins élevées. La bande de fréquences que chaque ensemble ou un3téeonst. tuée par une plaque et son résonateur associée pourra absorber, est limitée par les dimensions et le nombre des perforations, l'épaisseur de la plaque., la profondeur du résonateur et le type du bourrage absorbant qu'il contient.
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En faisant varier les facteurs ci-2essus qui déterminent l'efflea- cité et la largeur de la bande de fréquences pour chaque unité ou ensemble dont se compose le panneau 10,on peut déterminer en substance la bande d'on- des totale du panneau 10.
Gomme exemple typique dune construction qui s'est avérée apte à dissiper le son sur une bande de fréquences relativement large,
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on a appliqué les dimensions suivantes ( 1 ss 1 iaaah = 254 cm) Plaque 16 -acier inoxydable, jauge américaine 14" écartée de 2" de la plaque 24 munie de perforations de O1L,.Qfl distance entre centres 0)218n" Plaque 25 - acier galvanisée jauge américaine 22, écartée de 3"$1 perforations de 0,09011, distance entre axes Os,125"t.
Plaque 18 - acier galvanisé,, jauge américaine 20,écartée de 3"
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de l'axe de Isolément de recouvrement 28 perforations de 0,rl08n,9 distance en-
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tre axes 0,1875".
Plaque de recouvrement 28 - acier galvanisée jauge américaine 16.
Superficie du panneau - 8 ft. x 3ft. ( 1 ft.= 0,3048m)
La bande de fréquences du panneau 10 présente une largeur à peu près triple de celle de chaque unité, vu que ces unités sont couplées d'une manière analogue à celle pratiquée dans le couplage des filtres passe-bande utilisés dans d'autres dispositifs acoustiques.
Le panneau de variante 10 qui)) dans le mode d'exécution préférée comprend la feuille 20 résistant à la chaleur, peut être utilisé dans des installations soumises à des températures relativement élevées)) comme cela a été exposé à propos du panneau 10 qui vient d'être décrit et comme montré dans les Fige .5 et 60
Il est évidemment nécessaire que les panneaux demeurent en posi- tion fixe et ne se déforment pas lorsqu'ils sont soumis à la chaleur; par con- séquente et comme décrit plus haut,, des joints de dilatation 34 sont prévus à intervalles le long des membrures latérales 12. Les joints 34 consistent en des entailles pratiquées dans les membrures d'encadrement 12 pour permet- tre la dilatation de celles-ci.
Dans la réalisation de-la Fig.11, les extré- mités écartées des tronçons des membrures 12 sont supportées à proximité des joints 34 à l'aide de plaques 39 soudées à la face inférieure de l'aile su- périeure 12a d'un tronçon du profilé en U. La plaque 39 s'étend dans l'autre tronçon)) où elle s'engage à glissement sur la face inférieure de l'aile supé- rieure de ceini-cio Ainsi)) le cadre demeure rigide et ne peut pas se déformer en un quelconque des joints de dilatation 34.
Un exemple préféré de silencieux,, désigné généralement par 56 et utilisant un conduit 36, est montré dans les Figs.12 et 13. Le conduit 36 pré- sente une embouchure 50 par laquelle le jet d'éjection 52 d'un avion à réacti- on 54 est introduit dans le silencieux 56 comprenant un conduit horizontal 36 et un conduit de' sortie 58 réuni à celui-ci. Le conduit de sortie s'étend de préférence à angle droit par rapport au conduit 36, le conduit de sortie ver- tical 58 se terminant par un débouché 60.Un coude 62 relie le conduit 36 au conduit de sortie 58.
Le conduit 36, le coude 62 et le conduit de sortie 58 sont garnis intérieurement de panneaux ou segments de panneaux 10 disposés bord à bord et bout à bout9tandis que l'ensemble du silencieux 56 est garni intérieurement de panneaux absorbants capables d'absorber et de dissiper les sons produits par le courant d'éjection 52 d'un moteur à réaction d'un avion à réaction 54.
Pour faciliter le passage des gaz d'éjection 52 de la direction horizontale qu'ils suivent dans le conduit 36 à la direction verticale qu'ils suivent dans le conduit de sortie 589 on prévoit une série de déflecteurs es- pacés 64 montés dans le coude 62 de façon à s'étendre transversalement dans celui-ci,, parallèlement les uns aux. autres et écartés les uns des autresLes déflecteurs 64 sont disposés Je façon à coopérer entre eux et à faire dévier le courant de gaz,, de façon qu'il passe de la direction entièrement horizonta- le en substance qu'il suit dans le conduit 369 à la direction verticale,et à déterminer l'échappement de ce courant à l'atmosphère par le débouché 60 du conduit vertical 58.
Afin de faciliter davantage l'action d'amortissement du silencieux 58. le conduit de sortie 58 est muni d'une série de panneaux d'insonorisation ou absorbant 66 qui s'étendent transversalement au conduit de sortie 58 et sont fixés par leurs extrémités aux parois latérales de ce conduit de sortie de toute manière convenable. Les différents panneaux 66 sont analogues dans leur structure aux panneaux 10 et sont écartés les uns des autres, comme montré clairement dans la, Fig.12.
La cavité longitudinale déterminée par les plaques 16 des panneaux assemblés dans le conduit 36 présente un diamètre au moins plusieurs fois su- périeur à celui du flux d'éjection 52 qui pénètre par 1-'embouchure 50 dans le conduit 36. Cette embouchure est de préférence située concentriquement à ce
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flux. Le flux pénètre dans le conduit 36 avec une grande vitesse et, par con- séquent exerce un effet de tirage très prononcé en aspirant de l'air atmos- phérique dans l'embouchure 50 du conduit, lequel air entoure le flux 52 et sert donc dans une grande mesure comme tampon ou enveloppe isolante entre le jet 52 et les plaques 16 des panneaux 10, au moins en ce qui concerne les panneaux proches de l'embouchure 50.
Le contact de l'air atmosphérique re- lativement froid avec les gaz d'éjection 52 à haute température réduit immé- diatement dans une grande mesure la température de ces gaz sur une distance relativement courte à l'intérieur du conduit 36. Néanmoins, les panneaux 10 sont soumis à des températures relativement élevées.9 nonobstant l'effet de refroidissement produit par l'aspiration d'air atmosphérique autour des gaz d'éjection 52.
Les dispositifs tels que le silencieux 56 décrit ci-dessus peu- vent être utilisés dans de nombreuses installations différentes qui nécessi- tent l'amortissement des sons accompagnés par des températures relativement élevées. Par exemplede tels silencieux peuvent être employés avec des résul- tats extrêmement satisfaisants lors d'essais de moteurs à réaction montés sur un poste d'essai fixe et qui fonctionnent aux fins d'essais. Les silencieux 56 peuvent être montés fixes., de telle sorte que leur embouchure 50 se trouve à proximité du flux d'éjection d'un moteur à réaction et concentriquement à ce flux., de façon à amortir d'une manière satisfaisante le bruit de l'éjecti- on., et à réduire les températures de ce flux avant que celui-ci ne soit éva- cué à l'atmosphère.
Un silencieux du type décrit ci-dessus peut également être em- ployé pour amortir le bruit de moteurs à réaction d'avions, par exemple sur un aérodrome, préalablement à leur décollage cu immédiatement après leur at- terrissage, afin d'amortir le vrombissement intense produit par de tels mo- teurs. A cette fine l'invention prévoit le montage de roues 76 et 78 à proxi- mité des extrémités opposées du silencieux 36, comme montré dans les Figs. 12 et 13. Les roues 78 peuvent être montées à pivotement, pour permettre de di- riger le silencieux lors du transport et de le placer convenablement par rap- port à un avion à réaction 54.
Un silencieux mobile de ce type peut être mis en place aisément à l'aide d'un petit châssis-moteur ou tracteur et être ain- si amené aisément dans la position de service voulue par rapport au flux d'é- jection d'un avion à réaction.
Afin d'étayer le silencieux 56, de façon qu'il résiste à la pous- sée exercée sur lui par le jet d'éjection 52, ce silencieux est munie sur deux cotés opposés, d'une paire d'états ou jambes 80 articulés par une ex- trémité aux cotés opposés du coude 62 par exempleo Lors du transport du si- lencieux les jambes 80 sont pliées contre les cotés du conduit 36, comme in- diqué en pointillé dans la Fig.12.
Lorsqu'elles agissent comme étaisles jambes 80 occupent la position en traits pleins montrés dans les Fige. 8 et 9, ces jambes pouvant être maintenues dans cette position par un moyen con- venable quelconque,, par exemple une paire de contre-fiches 82 pouvant être fixées par une extrémité aux extrémités extérieures des jambes 80 et., par exem- ple à l'élément 84 s'étendant depuis le coude 62 et supportant les roues 78,
Les extrémités extérieures des jambes 80 peuvent également être munies de béquilles de friction 86,
qui peuvent se caler sur le sol ou'toute autre surface de support sur laquelle le silencieux peut être disposée Les béquilles 86 sont reliées aux extrémités extérieures des jambes 80 par des tiges filetées ou tous autres moyens convenables permettant de rapprocher et d'éloigner ces béquilles par rapport à la surface du sol 88.
Les Fig. 14, 15 et 16 montrent une autre variante préférée d'un silencieux utilisant les panneaux 10 de la présente invention et convenant particulièrement pour les essais de moteurs à réaction et analogues,notam- ment lorsqu'il s'agit de vaincre la turbulence de l'air.
Comme montré en dé- tail dans les Figs.14-16 des dessins le chiffre de référence 110 indique gé- néralement un silencieux construit suivant l'invention et dont les éléments de construction principaux sont constitués par un silencieux à gaz d'éjection ou à haute température 11 et un silencieux 112 qui entoure le premier et for-
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me une chambre d'admission d'air généralement annulaire.Le silencieux d'ad- mission d'air 112 présente généralement la forme d'une cuvette et reçoit de manière concentrique une extrémité du silencieux à gaz 111,généralement tubu- laire. De préférence,,
l'écartement est tel que la distance entre la paroi d'extrémité 112a du silencieux 112 et l'extrémité intérieure du silencieux 111 est égale à la distance qui sépare les parois latérales de ces silencieux.
La paroi en bout du silencieux d'aspiration 112 présente un orifi- ce central 113 qui regoit un conduit d'adaptation 114 qui s'étend vers l'in- térieur dans l'ouverture- du silencieux à gaz 111 et qui s'étend vers l'ex- térieur pour être relié à la tuyère d'éjection d'un moteur à réaction ou ana- logue. L'adaptateur 114 peut recevoir la tuyère d'éjection directement ou être réuni à celle-ci par un conduit (non montré) lequel peut varier pour les dif- férents types et dimensions de tuyères d'éjection.
Un dispositif de refroidis- sement 115, qui ne fait pas partie de la présente invention,, enclave le pro- longement d'adaptation 114 à proximité de la surface externe de la paroi en bout du silencieux 112, et peut consister en une chemise d'eau annulaire pré- sentant sur sa face interne des perforations convenables pour projeter de l' eau dans les gaz d'éjection.
Le silencieux à gaz ou à haute température 111 présente une @ paroi extérieure tubulaire 116 qui peut être facilement formée en tôle. La paroi interne du silencieux de haute température 111 comporte une série de panneaux acoustiques absorbants 10 formant des angles entre eux et disposés d'une manière analogue à celle montrée dans les Figso 5 et 60
L'enveloppe 116 du silencieux de haute température s'étend au- delà des panneaux 118 vers la paroi en bout du silencieux 112 en forme de bo- cal,une ouverture d'extrémité évasée pour le silencieux 111 étant constituée par une série de plaques 124 disposées d'une manière périphérique et fixées à l'extrémité de l'enveloppe 116 et aux extrémités des panneaux 10 par soudu- re.
L'extrémité intérieure évasée du silencieux s'étend au-delà de l'extrrémi- té intérieure de-l'adaptateur 114, de sorte que les gaz venant du tube 114 sont introduits directement dans le silencieux de haute température 111.
Le silencieux d'aspiration 112 est fixé rigidement au silencieux 111 par une série de panneaux acoustiques 125 orientés longitudinalement et répartis dans le sens périphérique. Chacun des panneaux 125 est formé d'une manière analogue aux panneaux-10,, "sauf que les chambres de résonance 26 sont supprimées if et présente une structure rectangulaire' comprenant des profilés en U 126 complétés par des plaques perforées 125 entre lesquelles est dispo- sé un bourrage absorbant 128.
Le profilé en ? 126,orienté vers l'intérieur, de chaque panneau, est soudé à l'enveloppe 116 du silencieux 111, tandis que le U 126 disposé à 1'extérieur de ce panneau est monté à coulissement dans un U plus grand 129 soudé lui-même à la paroi 130 du silencieux 112, !fin- térieur" et "extérieur" s'entendant dans le sens radial par rapport à l'axe de l'enveloppe 116.
La paroi interne 130 du silencieux 112 est formée en une tôle perforée écartée vers l'intérieur par rapport à la paroi externe ou enveloppe 131. L'espace entre les parois 131 et 130 est rempli d'un bourrage absorbant ou d'insonorisation 132.On voit donc que les parois 130 et 131 et le bourra- ge 132 forment un ensemble d'absorption et de dissipation de son analogue aux panneaux 10.
A 1?extrémité ouverte du silencieux d'aspiration 112 en forme de bocal, la paroi externe 131 s'étend au-delà de la paroi interne 130,et un anneau tronconique en tôle 134 est soudé aux extrémités extérieures des pa- rois 130 et 1319 de façon à constituer une ouverture d'extrémité évaséeLe diamètre externe de- l'anneau 134 est plus grand que le diamètre externe du silencieux, afin de constituer un pavillon en vue de 11-aspiration de l'air, et il a été constaté qu'il était avantageux que la superficie délimitée par ce pavillon soit à peu près égale au double de la section comprise entre les silencieux 111 et 112,,
En considérant la description ci-dessus des éléments de construc-
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tion de l'invention et de leurs rapports réciproques, on verra qu'un effet d'aspiration est fourni par le courant de gaz d'éjection pénétrant dans le silencieux de haute température 111 par le tuyau d'adaptation 114, sous près- sion et à une vitesse relativement élevée. Ceci aura naturellement pour effet de former une zone de basse pression dans le silencieux d'aspiration 112, et l'air atmosphérique sera aspiré dans ce dernier à travers l'ouverture d'extré= mité évasée et l'anneau 134.
L'air se déplacera dans le silencieux d'aspirati- on 112 vers l'entrée du silencieux de haute température 111, où il se mélan- gera avec les gaz d'éjection,en refroidissant ceux-ci. Le courant d'air pé- nétrant dans le silencieux d'aspiration 112 est accompagné de bruits, mais ceux-ci sont dissipés par le système acoustique absorbant du silencieux 112 et les panneaux de support 125. Les bruits qui accompagnent le courant d'éjec- tion sont dissipés dans l'intérieur du silencieux de haute température 111.
Ce dernier peut présenter un coude (non montré ) en vue d'éjecter les gaz d'une manière ou dans une direction voulue quelconque l'ensemble 110 pouvant être monté sur une plate-forme transportable (non montrée)., de façon à pouvoir être transporté comme un tout d'un endroit à un autre. Par exemple, il peut être avantageux de soumettre un avion ou ses,moteurs à des essais au sol pendant que cet avion est garé sur une piste d'envol ou espace analogue, et l'ensemble 110 peut être amené vers l'avion de façon que l'adaptateur 114 soit relié à la tuyère d'éjection du moteur.
En établissant le projet du silencieux pour diverses installations, on devra faire varier certaines dimensions critiques suivant le genre d'ins- tallation et le moteur auquel le silencieux doit être rattaché. Une construc- tion de silencieux., que l'on peut considérer comme typique, comporte un silen- cieux de haute température 111 ayant un diamètre extérieur de 7 ft., un silen- cieux d'aspiration 112 d'un diamètre extérieur de 11 ft., sauf à l'ouverture évasée 134, où le diamètre est de 12 ft. On a constaté que le tube adaptateur 114 doit être inséré dans le silencieux de haute température 111 d'une distan- ce égale à un cinquième du diamètre interne du silencieux de haute températu- re,
Considérant ce qui précède, on peut affirmer que la présente in- vention permet d'établir un silencieux comprenant une série de nouveaux pan- neaux acoustiques disposés de façon à constituer une garniture interne pour un conduit dans lequel sont insuflés des gaz chauds ces gaz étant non seule- ment rendus silencieux, mais étant en outre sensiblement refroidis avant de s'échapper à l'atmosphère Un silencieux de ce type convient pour amortir le bruit produit par un courant de gaz de diverses espèces, notamment de ceux provenant du courant d'éjection d'un moteur à réaction.
Les panneaux absor- bants du silencieux sont à même d'absorber et de dissiper des bruits s'éten- dant sur une gamme relativement étendue- de fréquences et de longueurs d'onde.
Les matériaux entrant dans la construction du silencieux peuvent aisément résister aux températures relativement élevées développées dans le flux d'éjection de moteurs à réaction,, l'absorption et la dissipation du bruit produit par ce flux étant facilitées par la prévision de dispositifs d'arrosa- ge en vue de briser les ondes de choc entourant le flux d'éjection, de sorte que les ondes sonores peuvent être plus aisément absorbées et dissipées par le silencieux.. Ce dernier est en outre construit de manière à réduire le mou- vement en vrille, et donc la vitesse de gaz provenant du flux d'éjection de moteurs à réaction, et de façon que les ondes. sonores produites par ce flux soient en quelque sorte emprisonnéesde telle manière quelles soient plus aisément absorbées et dissipées par le silencieux.
Bien que l'invention ait été représentée et décrite sous sa for- me préférée et avec certains détails définis, il va de soi que cette inven- tion n'est pas limitée aux détails précis représentés et décrits ici, vu qu' elle peut être réalisée de plusieurs autres manières comprises dans le cadre de l'invention telle que revendiquée,, REVENDICATIONS.
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