DE2121485A1

DE2121485A1 - Schalldämpfende Vorrichtung zur Bildung eines Gasstrahles

Info

Publication number: DE2121485A1
Application number: DE19712121485
Authority: DE
Inventors: Jean Henri Neuilly-sur-Seine Bertin (Frankreich)
Original assignee: Bertin et Cie SA
Current assignee: Bertin Technologies SAS
Priority date: 1970-05-04
Filing date: 1971-04-30
Publication date: 1971-11-25
Also published as: CA927614A; US3685612A; GB1345786A; FR2087076A5

Description

Schalldämpfende Vorrichtung zur Bildung eines Gasstrahles

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung mit abgeflachter Düse für die Aussendung heißer Gase, insbesondere der Gase eines Turbo-Strahltriebwerkes oder eines anderen mit Rückstoß arbeitenden Triebwerkes. Abgeflachte Düsen, die die Form eines Karpfenschwanzes haben, sind an sich bekannt. Solche Düsen sind z.B. in den französischen Patentschriften 1 164 692, 1 318 785 und in der deutschen Patentschrift 1 292 153 beschrieben. Aus diesen Patentschriften ist auch zu ersehen, daß sich derartige Düsen gut für die Korabination mit einer abgeflachten Verkleidung eignen, die an beiden Enden offen ist, um so eine Saugstrahlpumpe zu bilden. Weiter ist aus den genannten Patentschriften zu entnehmen, daß solche Düsen geräuscharm arbeiten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der genannten Art in der Hinsicht zu verbessern, daß ihre leistung insbesondere durch Verbesserung des Saug-

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Strahlpumpeneffektes vergrößert wird und daß die Geräuschentwicklung noch weiter herabgesetzt wird. Diese Vorteile sollen erreicht werden, ohne daß Schubverluste auftreten, wie "bei der Anbringung gebräuchlicher schalldämpfender Mittel an Schubdüsen. Solche schalldämpfenden Mittel werden sowohl bei Düsen mit als auch bei Düsen ohne Saugstrahlpumpen angewendet und haben von sich aus einen nur geringen Einfluß auf die Geräuschentwicklung des Strahles.

Bei der Torrichtung zur Erzeugung eines Gasstrahles gemäß der Erfindung ist die abgeflachte Düse in Form eines Karpfenschwanzes, die im Zusammenwirken mit einer abgeflachten Verkleidung einen Saugstrahlpumpeneffekt ausübt, in aufeinanderfolgende Elementardüsen unterteilt, die einen laminierten Strahl aus heißen Gasen erzeugen und die Verkleidung ist ebenfalls in eine gleiche Zahl getrennte nebeneinander angeordnete Elementarkanäle unteateilt, wobei jede Düse einem solchen Elementarkanal zugeordnet ist, um eine Elementar-Saugstrahlpumpe zu bilden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Elementardüsen kreuzförmig ausgebildet, während die Elementarkanäle einen rechteckigen Querschnitt haben. Diese Merkmale begünstigen gleichzeitig den Saugstrahlpumpeneffekt und den Schalldämpfungseffekt. Der Schalldämpfungseffekt kann im übrigen leicht dadurch verbessert werden, daß die abgeflachte

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Verkleidung zur Bildung der Elementarkanäle durch schalldämpfende Wände unterteilt ist.

Eine solche Konstruktion erlaubt infolge der Unterteilung in nebeneinander angeordnete Elementar-Saugstrahlpumpen eine "besonders einfache und wirksame" Anordnung von-Steuerklappen am Austrittsquerschnitt der abgeflachten Verkleidung, wobei die Steuerklappen um Achsen schwenkbar sind, die sich quer zur Strahl— richtung erstrecken. Die Klappen können nur kleine Abmessungen in Längsrichtung der Strömung aufweisen.

Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht nur für den Antrieb von Schwenkflügel-ITugzeugen verwendbar, sondern auch zum Antrieb von Bodenfahrzeugen, wie z.B. Luftkissenfahrzeugen. Sie könnte außerdem mit Vorteil für andere Zwecke als für Vortriebszwecke verwendet werden, so z.B. für Vorrichtungen zur Entnebelung, zur Reinigung verschneiter oder vereister Flächen, zum Versprühen von Aerosolen usw.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Pig. 1 eine Seitenansicht eines Strahltriebwerkes, das mit einer Ausströmungseinrichtung gemäß vorliegender Erfindung ausgerüstet ist, wobei das Gehäuse und die Strahlrohr-Verkleidung zur besseren Klarheit der Zeichnung durchsichtig dargestellt sind,

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Fig. 2 eine Draufsicht, bei der das Gehäuse und die

Strahlrohrverkleidung ebenfalls als durchsichtig angenommen sind,

Fig. 3 und 4 aufgeschnittene perspektivische Darstellungen

des hinteren Endteiles in einem größeren Maßstab und

^ Fig. 5 und 6 entsprechende perspektivische Darstellungen von

zwei variierten Ausführungsbeispielen.

In den Fig. 1 bis 4 ist ein Turbo-Strahltriebwerk 1 dargestellt, dessen lufteintrittsöffnung 2 die Luft durch einen Kanal 3 ansaugt, der vorteilhafterweise schallgedämpft ist, eine vordere Öffnung 4 aufweist und zum vorderen Ende eines Triebwerksgehäuses 5 führt. Die Ausströmungsdüse 6 für heiße Gase hat eine sich erweiternde abgeflachte Form nach Art eines Karpfenschwanzes und endet mit einem Austrittsquerschnitt 7, der in " eine Verkleidung 9 mündet, deren Form im wesentlichen einen Parallelepiped entspricht. Die Verkleidung 9 ist aus einer äußeren Hülle 10 aus dichtem Blech und einer inneren Hülle 11 aus perforiertem Blech zusammengesetzt, das so geformt ist, daß es einen konvergenten-divergenten Kanal begrenzt, wobei die Ebene des Austrittsquerschnittes 7 der Düse 6 an der engsten Stelle dieses Kanales angeordnet ist.

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Der Raum zwischen den Hüllen 10 und 11 kann entweder mit schallschluckendem Material, wie z.B. Mineralwolle, ausgefüllt oder aucli leer sein. Das Volumen spielt im letzteren Fall die Rolle eines Resonators. Der Durchmesser der Löcher im Blech 11 ist entsprechend der Frequenz gewählt, die im Geräusch des ausströmenden Gasstrahles vorherrscht.

Gemäß der vorliegenden Erfindung setzt sich der Austrittsquerschnitt 7 der Ausströmungsdüse 6 aus einer Reihe von kreuzförmigen Elementen 8 zusammen, die geeignet sind, die heißen Gase in Form von dünnen senkrechten Lamellen auszustoßen. Die Verkleidung 9 ist ihrerseits durch schallge-dämpfte Längswände 20 derart unterteilt, daß jedes kreuzförmige Element 8 einzeln in einem Elementarkanal 12 von im wesentlichen rechteckigem Querschnitt angeordnet ist. Die Elementarkanäle 12 "bilden eine Gesamtheit von Saugstrahlpumpen, deren Ansaugquerschnitt AA¹ eine Aufeinanderfolge von Eintrittsquerschnitten 15 für !Frischluft ist, wobei diese Einströmungsquerschnitte stromaufwärts der Austrittsebene der kreuzförmigen Düsen 8 angeordnet sind. Die angesaugte frische Luft ist in Fig. 3 durch Pfeile f angedeutet. Die Anströmungskante AA¹ kann geradlinig sein oder gekrümmt, beispielsweise entsprechend der Darstellung nach den Fig. 2 und 3. Die nicht für den Eintritt von Frischluft zur Verfügung stehende Zone wird durch den Auslaßkanal des Strahltriebwerkes eingenommen. Die Gesamtströmung, die durch die Elementarkanäle austritt, ist in Fig. 3 durch die Pfeile F dargestellt. Das Strömungsmittel ist eine Mischung aus Aus-

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Strömungsgasen des Strahltriebwerkes und aus Frischluft f₀

Man erhält auf diese Art eine "beträchtliche Reduzierung der emittierten Schallenergie dank der Kombination von dünnen Lamellen aus heißen Gasen, voneinander getrennten Elementarkanälen und der schallgedämpften Ausführung dieser Kanäle. Außerdem wird der Saugstrahlpumpeneffekt verbessert.

Die Ausbildung der Ausströmungsvorrichtung derart, daß diese in einzelne Kanäle unterteilt ist, wie es vorstehend beschrieben wurde, gestattet es, der Ausströmungsvorrichtung eine Klappenanordnung zuzuordnen, die sich in der Austrittsebene der Verkleidung 9 befindet, um damit die Richtung des G-eschwindigkeitsvektors des Gases steuern zu können. Eine solche Anordnung ist in 3?ig. 5 dargestellt, in der Klappen 13-13 zu sehen sind, die am Rand des Austrittsquerschnittes der Verkleidung 9 angeordnet und um Querachsen 14-14 schwenkbar sind.

Bei dieser Ausführungsform sind die Klappen 13-13, von der zwei Stück vorgesenen sind, in der Verlängerung der oberen und unteren Flächen der Verkleidung 9 angeordnet. Diese Klappen, die durch Elemente 16 versteift und stabilisiert sind, befinden sich stromabwärts der Längswände 20 und können zum Zwecke ihrer Drehung um ihre Achse 14 steuerbar sein, um die Richtung des Schubvektors des Strahltriebwerkes 1 zu steuern.

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Fig. 6 zeigt eine Variante, gemäß der die Eintrittskante AA¹, die dem Eintritt für die Frischluft entspricht, rechtwinklig zur Achse des Triebwerkes angeordnet ist. Es wird auf diese Weise ein ringförmiger ebener Querschnitt gebildet, wobei die Elementareintrittsöffnungen 15 für die Frischluft in einer gleichen Ebene liegen und einen Kranz um die Ausströmungsdüse für die heißen Gase bilden. Am hinteren Teil der Verkleidung 9 sind zwei Reihen von Einzelklappen 17 vorgesehen, die zwischen den schallge-dämpften Längswänden 20 und in der Verlängerung der oberen und der unteren Ebene der Verkleidung 9 angeordnet sind.

Anstelle der Klappen, die gelenkige Wände darstellen und in Pig. 5 mit 15 und in Fig. 6 mit 17 bezeichnet sind, können äquivalente Organe einer anderen bekannten Art verwendet werden, wie z.B. Jalousien, Ablenker oder Hindernisse, um auf diese Weise einen richtungsgebenden Effekt oder selbst auch die Umkehrung der Strahlrichtung zu erzielen, wie mit Vorrichtungen, die als "Wolfsfalle" bezeichnet werden.

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Claims

Patentansprüche;

Vorrichtung zur Bildung eines Strahles mit einer abgeflachten Düse, die mit einer ebenfalls abgeflachten Verkleidung kombiniert ist, die an beiden Seiten Öffnungen aufweist und eine Saugstrahl-,pumpe bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (6) in aufeinanderfolgende Elementardüsen (8) unterteilt ist, die einen laminierten Strahl aus heißen Gasen erzeugen und daß die Verkleidung (9) ebenfalls in eine gleiche Zahl getrennte nebeneinander angeordnete Elementarkanäle (12) unterteilt ist, wobei jede Düse (8) einem solchen Elementarkanal (12) zugeordnet ist, um eine Elementar-Saugstrahlpumpe zu bilden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elementardüsen (8) kreuzförmig ausgebildet sind und die heißen Gase als dünne senkrechte Lamellen ausstoßen.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ψ gekennzeichnet, daß die Elementarkanäle einen rechteckigen Querschnitt haben.
4. ■ Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche₉ dadurch gekennzeichnet, daß die abgeflachte Verkleidung (10) zur Bildung der Elementarkanäle (12) durch schalldämpfende Wände (20) unter·» teilt ist.

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5. Torrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkleidung (9) eine Doppelwand aufweist, die aus einer äußeren dichten Wand (10) und einer inneren perforierten Wand (11) "besteht, die einen konvergenten-divergenten Kanal definiert, an dessen Engpaß die abgeflachte Düse (6) mündet.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen den beiden Wänden (10, 11) der Verkleidung (9) mit Mineralwolle oder einem anderen schalldämpfenden Material ausgefüllt ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen den beiden Wänden (10, 11) der Verkleidung (9) leer ist und als Resonator wirkt, wobei der Durchmesser der Löcher in der perforierten Wand (11) in Abhängigkeit von der vorherrschenden Frequenz des Geräusches der ausströmenden Gase bestimmt ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch an den Ausgang der abgeflachten Verkleidung (9) angepaßte Steuerklappen (15; 17), wobei die Steuerklappen (13; 17) um Achsen (14) schwenkbar sind, die sich quer zur Strahlrichtung erstrecken.

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9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerklappen in Elementarklappen (17) unterteilt sind, die jeweils einem der verschiedenen Elementarkanäle (12) der abgeflachten Verkleidung (9) zugeordnet sind (Pig. 6).

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