JP2003066970A - 音響試験設備及びこれに用いられるジェットノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 音響試験設備において、音響変換器でカバー
できない高周波数域の音を、大パワーでしかも自動制御
して発生させることができるように改善した音響試験設
備及びこれに用いられるジェットノズルを提供する。 【解決手段】 拡散音場が作られ供試体２が置かれる反
響室１と、反響室１に高周波成分の音圧スペクトルを発
生させる音響変換器４と、音響変換器４に圧縮空気を供
給する空気圧発生装置５と、反響室１に噴出する圧縮空
気流量を制御して反響室内１に発生させる高周波成分の
音圧スペクトルを制御する音響制御装置９とより成る音
響試験設備において、空気圧発生装置５から音響変換器
４に供給される圧縮空気を分岐路にて分岐して反響室内
１にジェット流として噴出させる高圧空気噴出装置１９
を設けると共に、高圧空気噴出装置１９への圧縮空気の
分岐路の途中に音響制御装置９の計算機１０からの制御
信号により開度が制御される調圧弁２０を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、航空機、ロケット
等の音響試験設備及びこれに用いられるジェットノズル
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ロケットの打ち上げや飛しょう
時には、エンジンや機体の周囲から強音響が発生し、搭
載されている人工衛星などに影響を与える。そこで、予
め地上で、実際に近い音響環境を作り出し、人工衛星な
どが音響に耐えられるか、どんな振動が起きるかを調べ
る為に、音響試験設備が使用される。

【０００３】音響試験設備の概要を図１４によって説明
すると、１は拡散音場が作られ人工衛星などの供試体２
が置かれる反響室で、この反響室１内に供試体２を載置
したり、棟内移動する搬入台車３が配されている。４は
反響室１内に高周波成分の音圧スペクトルを発生させる
音響変換器、５は音響変換器４へ圧縮空気供給路６を通
して圧縮空気を供給する空気圧発生装置で、電動機７と
それにより駆動される圧縮機８とから成る。９は反響室
１内の音圧スペクトルレベルを制御する音響制御装置
で、計算機１０とそれにより制御される信号発生器１１
とから成り、反響室１内に設置したマイクロフォン１２
から音圧信号を計算機１０に取り入れ、この音圧信号に
基いて信号発生器１１を制御して信号を発生させ、この
信号を増幅器１３で増幅して音響変換器４へ駆動信号と
して送り、音響変換器４の空気室１４からホーン１５へ
噴出する圧縮空気流量を制御し、反響室１内に発生させ
る高周波成分の音圧スペクトルを制御するようになって
いる。

【０００４】前記空気室１４からホーン１５へ噴出する
圧縮空気流量を制御する音響変換器４は、図１５に示す
ようにホーン１５の基端に固定スリット１６が設けら
れ、この固定スリット１６に対向して空気室１４内に可
動スリット１７が上下動可能に設けられ、前記増幅器１
３からの駆動信号としての電気信号により可動スリット
１７が上下動せしめられ、固定スリット１６の開口面積
を変化させ、そのスリット１６から圧縮空気を噴出し、
音響を発生させるものである。図１６は、ｔ₁で電気信
号Ｖ＝Ｖ₁の時、可動スリット１７が最大限上昇して固
定スリット１６と一致し、固定スリット１６が全開して
圧縮空気流量が最大限となった状態を示す。図１７は、
ｔ₂で電気信号Ｖ＝Ｖ₂＝０の時、可動スリット１７が下
降し、固定スリット１６が半分閉じられて圧縮空気流量
が半減した状態を示す。図１８は、ｔ₃ で電気信号Ｖ＝
Ｖ₃ の時、可動スリット１７が最大限下降し、固定スリ
ットが１６が全閉せしめられて圧縮空気流量が僅かな漏
洩だけとなった状態を示す。

【０００５】ところで、前記音響試験設備の音源として
使用されている音響変換器４で制御できる高周波数域は
最大１．２５ＫＨｚであり、音響試験で必要とする１０
ＫＨｚまでの周波数成分は、１．２５ＫＨｚまでの高周
波として発生する音の成り行きに任せるしかなく、高周
波数域の音響スペクトルに対しては目標音圧スペクトル
レベルの許容範囲を広げて試験を実施していた。従っ
て、１０ＫＨｚまでの周波数成分を発生させる必要があ
る音響試験の精度は良好とは言えなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、音響
変換器でカバーできない高周波数域の音を、大パワーで
しかも自動制御して発生させることができるように改善
した音響試験設備及びこれに用いられるジェットノズル
を提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の音響試験設備は、拡散音場が作られ供試体が
置かれる反響室と、該反響室に高周波成分の音圧スペク
トルを発生させる音響変換器と、該音響変換器に圧縮空
気を供給する空気圧発生装置と、反響室の音圧を計算機
に取り入れこれに基いて信号発生器を制御して信号を発
生させ、この信号を増幅して前記音響変換器に駆動信号
として送り、反響室に噴出する圧縮空気流量を制御して
反響室内に発生させる高周波成分の音圧スペクトルを制
御する音響制御装置とより成る音響試験設備において、
前記空気圧発生装置から音響変換器に供給される圧縮空
気を分岐路にて分岐して反響室内にジェット流として噴
出させる高圧空気噴出装置を設けると共に、該高圧空気
噴出装置への圧縮空気の分岐路の途中に前記音響制御装
置の計算機からの制御信号により開度が制御される調圧
弁を設けて成ることを特徴とするものである。

【０００８】本発明のジェットノズルは、上記音響試験
設備における高圧空気噴出装置に用いられるものであっ
て、反響室内にあって圧縮空気が供給される分岐路の先
端に設けられ、圧縮空気を反響室内に噴出する直前に絞
り込むように構成されていることを特徴とするものであ
る。

【０００９】上記本発明のジェットノズルは、クランク
型に２段に曲げられているものと、Ｌ型に曲げられ先端
開口近傍の内側にスポイラーが設けられているものと、
一方に先細のノズル本体を配しこれに対向して他方に制
止板を配して噴出するジェット流の障害となるようにし
たものと、相対向して先細のノズル本体を装着して噴出
するジェット流を衝突させるようにしたものとがある。
先細のノズル本体は、口径が変えられるように、また対
向するものとの間隔を変えられるよう各種サイズのもの
が用意されている。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の音響試験設備及びこれに
用いられるジェットノズルの実施形態について説明す
る。先ず音響試験設備を図１によって説明するが、この
音響試験設備は、図９によって説明した従来の音響試験
設備を改善したもので、図１中の変更しない同一構成部
分には同一符号を付してあるので、その説明は省略す
る。改善した部分について説明すると、空気圧発生装置
５から圧縮空気供給路６を通して音響変換器４に供給さ
れる圧縮空気を分岐路１８にて分岐して反響室１内にジ
ェット流として噴出させる高圧空気噴出装置１９を設け
ると共に、この高圧空気噴出装置１９への圧縮空気の分
岐路１８の途中に音響制御装置９の計算機１０からの制
御信号により開度が制御される調圧弁２０を設けてい
る。

【００１１】上記本発明の音響試験設備における高圧空
気噴出装置１９には、ジェットノズルが用いられるもの
で、このジェットノズルは反響室１内にあって、圧縮空
気が供給される分岐路１８の先端に設けられ、圧縮空気
を反響室１内に噴出する直前に絞り込むように構成され
ていることを特徴とするもので、以下にジェットノズル
の各種の具体例を図によって説明すると、図２のジェッ
トノズル２１は、反響室１内でクランク型に２段に曲げ
られた角パイプ２２より成るものである。図３のジェッ
トノズル２３は、反響室１内でＬ形に曲げられた角パイ
プ２４の先端開口２５の近傍の内側にスポイラー２６が
設けられて成るものである。図４のジェットノズル２７
は、反響室１内で、一方に先細のノズル本体２８を、分
岐路１８の先端に連結したマニホールド２９の一側に接
続せるＵ字管３０の先端に着脱可能に装着し、このノズ
ル本体２８に対向して他方に制止板３１を配して、噴出
するジェット流の障害となるように構成したものであ
る。図５のジェットノズル３２は、反響室１内で、相対
向して先細のノズル本体３３，３３を、分岐路１８の先
端に連結したマニホールド２９の両側に接続せるＵ字管
３０，３０の先端に着脱可能に装着して、噴出するジェ
ット流を衝突させるようにしたものである。前記の先細
のノズル本体２８及びノズル本体３３，３３は夫々口径
が変えられるように、また対向する制止板３１やノズル
本体３３との間隔を変えられるように各種サイズのもの
が用意される。

【００１２】図１に示すように構成した本発明の音響試
験設備は、１．２５ＫＨｚ程度までの高周波数域の音源
は従来と同様音響変換器４で制御して得るが、１．２５
ＫＨｚを超える高周波数域の音源は高圧空気噴出装置１
９のジェットノズルから反響室１内に噴出させたジェッ
ト流により発生する強音響で得る。高圧空気噴出装置１
９における図２のジェットノズル２１、図３のジェット
ノズル２３、図４のジェットノズル２７、図５のジェッ
トノズル３２の性能試験を、実験用反響室で行った結果
を図６のグラフに示す。このグラフで判るように各ジェ
ットノズルは１．２５ＫＨｚを超える高周波数域で１０
０ｄＢを超え、１０ＫＨｚ付近では１２４〜１３４ｄＢ
の強音響を得ることができた。前記音響試験設備の高圧
空気噴出装置１９のジェットノズルによる高周波数域の
音響スペクトラムの制御は、音響変換器４の計算機制御
と連動させることにより、即ち、音響制御装置９の計算
機１０からの予め設定されたバンド周波数に基づく制御
信号により調圧弁２０の開度が制御され、これにより自
動的に音響スペクトラムが調整される。そのジェットノ
ズルによる高周波数域の音響スペクトラムの自動制御の
概要を、図７のフローチャートに示す。

【００１３】然して、音響試験設備の高圧空気噴出装置
１９のジェットノズルが、図４のジェットノズル２７の
場合、口径の異なるノズル本体２８を用いたり、制止板
３１との間隔を変えられる長さの異なるノズル本体２８
を用いたりすることにより、また、図５のジェットノズ
ル３２の場合、口径の異なるノズル本体３３，３３を用
いたり、相対向するノズル本体３３同士の間隔を変えら
れる長さの異なるノズル本体３３，３３を用いたりする
ことにより、必要とする周波数を制御することができ
る。そして、各ジェットノズルへの圧縮空気の供給圧力
を調整することにより、音圧レベルを制御することがで
きる。図８は図５のジェットノズル３２において、圧縮
空気の供給圧力を調整して音圧レベルを制御した時の音
響特性を示すグラフである。

【００１４】尚、図２のジェットノズル２１において、
図９に示すようにノズル出口付近にシャッタ３４を上下
にスライド可能に設け、このシャッタ３４をアクチュエ
ータ３５により上下動させるようにすると、ノズル出口
の断面積を任意に調整できて、必要とする周波数を容易
に制御することができる。また、図３のジェットノズル
２３において、スポイラー２６と背中合せに図１０に示
すようにシャッタ３４を水平にスライド可能に設け、こ
のシャッタ３４をアクチュエータ３５により水平に移動
させるようにすると、ノズル出口の断面積を任意に調整
できて、必要とする周波数を容易に制御できる。さら
に、図４のジェットノズル２７及び図５のジェットノズ
ル３２において、先細のノズル本体２８及びノズル本体
３３，３３の出口付近に、図１１に示すようなカメラに
装備される型式のシャッタ３６を設け、このシャッタ３
６をアクチュエータ（図示省略）により開度調整するよ
うにすると、ノズル本体２８及びノズル本体３３，３３
の出口断面積を任意に調整できて、必要とする周波数を
容易に制御できる。また、図４のジェットノズル２７及
び図５のジェットノズル３２において、先細のノズル本
体２８及び一方のノズル本体３３を図１２に示すように
スライド可能になし、このノズル本体２８及びノズル本
体３３をアクチュエータ３７により進退させてノズル長
さを調整するようにすると、ノズル本体２８は対向する
制止板３１との間隔が任意に変更でき、ノズル本体３３
は対向するノズル本体３３との間隔を任意に調整でき
て、必要とする周波数を容易に制御できる。そしてこの
図１２に示すようにスライド可能になした先細のノズル
本体２８及びノズル本体３３（この場合は対向するノズ
ル本体３３，３３の両方）の出口付近に図１１に示すよ
うなカメラに装備されるシャッタ３６を設け、このシャ
ッタ３６をアクチュエータ（図示省略）により開度調整
するようにすると、ノズル本体２８及びノズル本体３
３，３３の出口断面積を任意に調整できて、対向する制
止板３１との間隔及びノズル本体３３との間隔を任意に
変更できることと相俟って、必要とする周波数をより高
い精度で容易に制御できる。図９に示すシャッタ３４は
１枚であるが、図１３に示すような２枚のＬ型シャッタ
３８でもよく、適宜な形状の３枚以上のシャッタでもよ
い。また図４のジェットノズル２７、図５のジェットノ
ズル３２の場合、断面円形であるため、先細のノズル本
体２８及びノズル本体３３，３３の出口付近に、図１１
に示すようなカメラに装備される型式のシャッタ３６を
設けているが、ジェットノズル２７、ジェットノズル３
２が断面角型の場合は、図９に示すようなシャッタ３４
や図１３に示すようなＬ型シャッタ３８でもよく、また
適宜な形状の３枚以上のシャッタでもよい。

【００１５】

【発明の効果】以上の説明で判るように本発明の音響試
験設備によれば、従来音響変換器でカバーできなかった
１．２５ＫＨｚ以上の高周波数域の音響スペクトルを高
圧空気噴出装置により発生させることができるので、精
度の良い音響試験を実施することができる。また、本発
明の音響試験設備は、音響変換器の計算機制御と連動さ
せて高圧空気噴出装置への圧縮空気の供給量、供給圧力
を制御することにより自動的に高周波数域の音響スペク
トラムが調整されるので、人為的な制御ミスの防止を図
ることができると共に運用性向上を図ることができる。
さらに本発明の音響試験設備は、従来の音響試験設備を
大幅に改造することなく、音響変換器に供給される圧縮
空気を分岐して反響室内にジェット流として噴出させる
高圧空気噴出装置と音響変換器の計算機制御と連動して
開度が制御される圧縮空気の調圧弁を設けるだけで得ら
れるので、低コストで従来の音響試験設備の問題を解決
できる。

【００１６】音響試験設備の高圧空気噴出装置に用いら
れる本発明のジェットノズルは、反響室内で圧縮空気を
噴出する直前に絞り込むように構成されているので、圧
縮空気をジェット流として噴出させ、そのジェット流か
ら強音響を発生させ、高周波数域の音源を得ることがで
きる。とりわけ、一方に先細のノズル本体を配してこれ
に対向して他方に制止板を配して噴出するジェット流の
障害となるようにしたジェットノズルや、相対向して先
細のノズル本体を装着して噴出するジェット流を衝突さ
せるようにしたジェットノズルにあっては、先細のノズ
ル本体の口径を変えたり、対向するものとの間隔を変え
ることにより、必要とする周波数を制御することができ
る。そしてノズル出口の断面積を任意に調整できるよう
にしたものやノズル長さを任意に調整できるようにして
対向するものとの間隔を任意に変更できるようにしたも
のにあっては、必要とする周波数を容易に制御すること
ができ、特にノズル出口の断面積とノズル長さの両方を
任意に調整できるようにしたものにあっては、必要とす
る周波数を精度よく容易に制御できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の音響試験設備の概要を示す図である。

【図２】本発明の音響試験設備の高圧空気噴出装置に用
いられるジェットノズルの一例を示す斜視図である。

【図３】本発明の音響試験設備の高圧空気噴出装置に用
いられるジェットノズルの他の例を示す斜視図である。

【図４】本発明の音響試験設備の高圧空気噴出装置に用
いられるジェットノズルのさらに他の例を示す斜視図で
ある。

【図５】本発明の音響試験設備の高圧空気噴出装置に用
いられるジェットノズルの別の例を示す平面図である。

【図６】図２〜図５に示す各ジェットノズルの性能試験
結果を示すグラフである。

【図７】ジェットノズルによる高周波数域の音響スペク
トラムの自動制御の概要を示すフローチャートである。

【図８】図５のジェットノズルにおいて圧縮空気の供給
圧力を調整して音圧レベルを制御した時の音響特性を示
すグラフである。

【図９】図２のジェットノズルの変更例を示す斜視図で
ある。

【図１０】図３のジェットノズルの変更例を示す斜視図
である。

【図１１】図４，図５のジェットノズルにおける先細の
ノズル本体の出口付近に設けられるシャッタの正面図で
ある。

【図１２】図４，図５のジェットノズルにおける先細の
ノズル本体の変更例を示す平面図である。

【図１３】図９のジェットノズルにおけるシャッタの変
更例を示す正面図である。

【図１４】従来の音響試験設備の概要を示す図である。

【図１５】音響試験設備における音響変換器のシステム
図である。

【図１６】図１０の音響変換器の可動スリットと固定ス
リットが一致して固定スリットが全開して圧縮空気流量
が最大限となった状態を示す概略図である。

【図１７】図１０の音響変換器の可動スリットが下降し
て固定スリットが半分閉じられて圧縮空気流量が半減し
た状態を示す概略図である。

【図１８】図１０の音響変換器の可動スリットが最大限
下降して固定スリットが全閉せしめられて圧縮空気流量
が僅かな漏洩だけとなった状態を示す概略図である。

【符号の説明】

１ 反響室 ２ 供試体 ３ 搬入台車 ４ 音響変換器 ５ 空気圧発生装置 ６ 圧縮空気供給路 ７ 電動機 ８ 圧縮機 ９ 音響制御装置 １０ 計算機 １１ 信号発生器 １２ マイクロフォン １３ 増幅器 １４ 空気室 １５ ホーン １６ 固定スリット １７ 可動スリット １８ 分岐路 １９ 高圧空気噴出装置 ２０ 調圧弁 ２１ ジェットノズル ２２ 角パイプ ２３ ジェットノズル ２４ 角パイプ ２５ 先端開口 ２６ スポイラー ２７ ジェットノズル ２８ 先細のノズル本体 ２９ マニホールド ３０ Ｕ字管 ３１ 制止板 ３２ ジェットノズル ３３ 先細のノズル本体 ３４，３６ シャッタ ３５，３７ アクチュエータ ３８ Ｌ型シャッタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上田 匡 岐阜県各務原市川崎町１番地 川崎重工業 株式会社岐阜工場内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 拡散音場が作られ供試体が置かれる反響
   室と、該反響室に高周波成分の音圧スペクトルを発生さ
   せる音響変換器と、該音響変換器に圧縮空気を供給する
   空気圧発生装置と、反響室の音圧を計算機に取り入れこ
   れに基いて信号発生器を制御して信号を発生させ、この
   信号を増幅して前記音響変換器に駆動信号として送り、
   反響室に噴出する圧縮空気流量を制御して反響室内に発
   生させる高周波成分の音圧スペクトルを制御する音響制
   御装置とより成る音響試験設備において、前記空気発生
   装置から音響変換器に供給される圧縮空気を分岐路にて
   分岐して反響室内にジェット流として噴出させる高圧空
   気噴出装置を設けると共に、該高圧空気噴出装置への圧
   縮空気の分岐路の途中に前記音響制御装置の計算機から
   の制御信号により開度が制御される調圧弁を設けて成る
   ことを特徴とする音響試験設備。
2. 【請求項２】 請求項１記載の音響試験設備における高
   圧空気噴出装置に用いられるものであって、反響室内に
   あって圧縮空気が供給される分岐路の先端に設けられ、
   圧縮空気を反響室内に噴出する直前に絞り込むように構
   成されていることを特徴とするジェットノズル。
3. 【請求項３】 請求項２記載のジェットノズルが、クラ
   ンク型に２段に曲げられていることを特徴とするジェッ
   トノズル。
4. 【請求項４】 請求項２記載のジェットノズルが、Ｌ型
   に曲げられ、先端開口近傍の内側にスポイラーが設けら
   れているものであることを特徴とするジェットノズル。
5. 【請求項５】 請求項２記載のジェットノズルが、一方
   に先細のノズル本体を配し、これに対向して他方に制止
   板を配して噴出するジェット流の障害となるようにした
   ものであることを特徴とするジェットノズル。
6. 【請求項６】 請求項２記載のジェットノズルが、相対
   向して先細のノズル本体を装着して噴出するジェット流
   を衝突させるようにしたものであることを特徴とするジ
   ェットノズル。
7. 【請求項７】 請求項５または６に記載のジェットノズ
   ルにおいて、先細のノズル本体が、口径が変えられるよ
   うに、及び対向するものとの間隔が変えられるように各
   種サイズのものが用意されていることを特徴とするジェ
   ットノズル。
8. 【請求項８】 請求項３記載のジェットノズルにおい
   て、ノズル出口の断面積が、ノズル出口付近に設けられ
   アクチュエータにより動作するシャッタで変更可能にな
   されていることを特徴とするジェットノズル。
9. 【請求項９】 請求項４記載のジェットノズルにおい
   て、ノズル出口の断面積が、スポイラーと背中合せに設
   けられアクチュエータにより動作するシャッタで変更可
   能になされていることを特徴とするジェットノズル。
10. 【請求項１０】 請求項５又は６記載のジェットノズル
    において、ノズル本体の出口の断面積が、ノズル本体出
    口付近に設けられアクチュエータにより動作するシャッ
    タで変更可能になされていることを特徴とするジェット
    ノズル。
11. 【請求項１１】 請求項５又は６のいずれかに記載のジ
    ェットノズルにおいて、先細のノズル本体がスライド可
    能になされ、この先細のノズル本体がアクチュエータに
    より進退せしめられ対向するものとの間隔が変更可能に
    なされていることを特徴とするジェットノズル。
12. 【請求項１２】 請求項１１記載のジェットノズルにお
    いて、ノズル本体の先端部にスライド可能に接続された
    パイプの先細出口の断面積が、アクチュエータにより動
    作するシャッタで変更可能になされていることを特徴と
    するジェットノズル。