SE465870B

SE465870B - PROPELLER DEVICE AND WAY TO DRIVE THIS BEFORE NOISE REDUCTION

Info

Publication number: SE465870B
Application number: SE8603347A
Authority: SE
Inventors: A P Adamson
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 1985-08-09
Filing date: 1986-08-07
Publication date: 1991-11-11
Also published as: SE8603347D0; FR2586130B1; GB2179706B; IT8621463A0; IT8621463A1; GB2179706A; CN86105565A; GB8613547D0; IT1198021B; FR2586130A1; CN1010205B; DE3626192A1; SE8603347L; JPS6271800A

Description

465 870 2 Fig. 8 ett diagram av moduleringsfrekvensen i motroterande propellerpar såsom en funktion av bladantal. 465 870 2 Fig. 8 is a diagram of the modulation frequency in counter-rotating propeller pairs as a function of leaf number.

Fig. 9 visar ett motroterande flygplanspropellerpar.Fig. 9 shows a counter-rotating pair of aircraft propellers.

Fig. 10 och 11 visar bullerspektra.Figs. 10 and 11 show noise spectra.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen Nedan beskrivs en modelleringsteknik, som utvecklats för att approximera det buller som alstras av kölvattenväxelverkningarna vid propellerbladen i motroterande propellergrupp. Tekniken ger en grundval för propellerkonstruktion.Detailed description of the invention A modeling technique is described below, which was developed to approximate the noise generated by the wake interactions at the propeller blades in counter-rotating propeller group. The technology provides a basis for propeller design.

Först behandlas en enkel, motroterande modell av en främre propeller med åtta blad och en bakre propeller med ett enda blad. Därnäst behandlas en modell, i vilken propellrarna har bladantal, som skiljer sig med ett (exempelvis 8 och 9). Sedan analyseras det fall i vilket bladantalen skiljer sig med två (exempelvis 9 och 11), följt av en diskussion av andra bladantal.First, a simple, counter-rotating model of a front propeller is treated with eight blades and a rear propeller with a single blade. Next, a model is treated, in which the propellers have a number of blades which differ by one (for example 8 and 9). Then the case in which the number of leaves differs by two is analyzed (e.g. 9 and 11), followed by a discussion of other leaf numbers.

Uttrycket motroterande, som används i det följande, hänför sig till de motsatta rotationsriktningarna hos två flygplanspropellrar, som delar en gemen- sam axel, såsom propellrarna 1A och IF på axeln 1 i fig. 1A och 9.The term counter-rotating, as used hereinafter, refers to the opposite directions of rotation of two aircraft propellers, which share a common same shaft, such as the propellers 1A and IF on the shaft 1 in Figs. 1A and 9.

För den första modellen visar fig.1 schematiskt de två propellrarna. Den enbladiga bakre propellern antyds genom blocket 2A och förpropellern antyds genom åtta cirklar 2F1-8, representerande åtta blad, med cirkeln 2F7 skuggad.For the first model, Fig. 1 schematically shows the two propellers. The the single-blade rear propeller is indicated by block 2A and the pre-propeller is indicated through eight circles 2F1-8, representing eight leaves, with circle 2F7 shaded.

Propellrarna roterar i motsatta riktningar, såsom visas med pilar 4 ooh 6.The propellers rotate in opposite directions, as shown by arrows 4 ooh 6.

Beträffande bullret gäller att, om den bakre propellern 2A är stationär och endast de förliga bladen 2F roterar, en bullerpuls (visad av vågorna 8 i fig. 2A) kommer att alstras inom den streckade cirkeln 11, varje gång ett rörligt förblad 2F passerar det enda stationära bakre bladet 2A, nämligen med hastigheten NfSf per sekund. Nf är antalet blad på förpropellern (åtta i detta fall) och Sf är förpropellerns rotationshastighet i varv per sekund. I detta exempel, med hastigheten 10 varv per sekund, kommer 80 bullerpulser att alstras vid den streckade cirkeln 11 varje sekund.Regarding the noise, if the rear propeller 2A is stationary and only the leading blades 2F rotate, a noise pulse (shown by the waves 8 in Fig. 2A) will be generated within the dashed circle 11, each time one movable front blade 2F passes the only stationary rear blade 2A, namely with the speed NfSf per second. Nf is the number of blades on the propeller (eight in this case) and Sf is the rotational speed of the propeller in revolutions per second. IN this example, at a speed of 10 revolutions per second, 80 noise pulses will be generated at the dashed circle 11 every second.

Bullerpulserna antas ha en sinusformig grundton plus högre övertoner.The noise pulses are assumed to have a sinusoidal fundamental tone plus higher harmonics.

Detta med andra ord antas tryckfördelningen såsom funktion av avståndet vara en sinusform plus högre övertoner, såsom bestäms av bullerpulsens verkliga fysiska form. Sinusvågbeteende antas genom huvuddelen av denna diskussion även om de belysta principerna är lika väl tillämpliga på de högre övertonerna som på grund av (d v s sinus)-tonen. En sinusform 14 visas i den övre vänstra delen av fig. 2. Koordinater för tryck och avstånd är införda i fig. 2. Sinusvågen rör sig i pilens 16 riktning bort från den streckade cirkeln ll, med ljudets hastighet i det omgivande mediet, nämligen luft.In other words, the pressure distribution as a function of the distance is assumed to be one sinusoidal form plus higher harmonics, as determined by the actual physical of the noise pulse form. Sinusoidal behavior is assumed through the bulk of this discussion even if they The illuminated principles are just as applicable to the higher harmonics as to the ground of (i.e. sine) tone. A sinusoidal shape 14 is shown in the upper left part of FIG. 2. Coordinates for pressure and distance are entered in Fig. 2. The sine wave moves in the direction of the arrow 16 away from the dashed circle ll, with the speed of sound in the surrounding medium, namely air.

Användning av en sinusform för beskrivningsändamål måste anses rimligt. 3 465 870 Sinusformen antas emellertid endast för beskrivningsändamål och i varje praktisk situation bör högre övertoner beaktas och bearbetas enligt principerna för före- liggande uppfinning. För diskussion är den enkla, sinusformiga tonen relevant, emedan en valfri, slumpartad tryckfördelning kan uttryckas såsom en Fourierserie av sinusformer.The use of a sine shape for descriptive purposes must be considered reasonable. 3 465 870 However, the sinusoidal shape is assumed for descriptive purposes only and in any practice situation, higher harmonics should be considered and processed according to the principles of the present invention. For discussion, the simple, sinusoidal tone is relevant, since an optional, random pressure distribution can be expressed as a Fourier series of sine shapes.

Sedan det visats att frekvensen är Nfsf, när endast förpropellern 2F roterar, kommer nu frekvensen, när båda propellrarna roterar, att behandlas.Since it is shown that the frequency is Nfsf, when only the propeller 2F rotates, now the frequency, when both propellers rotate, will be processed.

Fig. 2A till 2I visar propellrarna i fig. 1 längs pilen 2. Dessa figurer 2A-21 visar en följd av bladkorsningar. Liksom tidigare är förpropellerns hastighet 10 r/s och nu antas bakre propellerns hastighet vara identiskt lika. Sålunda är den tid som förflyter mellan situationerna enligt fig. 2A och B lika med 1/160 s, liksom den tid som förflyter mellan situationerna 2B och C, o s v för hela fig. 2. Den totala tid som förflyter mellan situationerna i fig. 2A och 2I är 8/160 s.Figs. 2A to 2I show the propellers of Fig. 1 along the arrow 2. These Figs. 2A-21 shows a sequence of leaf crosses. As before, the propeller speed is 10 r / s and now the speed of the rear propeller is assumed to be identical. Thus is the time elapsing between the situations of Figs. 2A and B is equal to 1/160 s, as well as the time that elapses between situations 2B and C, etc. for the whole Fig. 2. The total time that elapses between the situations in Figs. 2A and 2I is 8/160 s.

Läget för bladkorsningen roterar nu, såsom visas av den streckade cirkelns 11 rörelse kring centrum 20. Frekvensen för bladkorsningar (d v s bullerpulser) FC = (Sf + Samf-'Na (1) där Fc betecknar en bärfrekvens (senare beskriven i detalj), Sa är akter- propellerns hastighet (10 r/S), Na är antalet blad på akterpropellern 2A (ett) och de andra variablerna är såsom definierats ovan. I detta exempel är FC = 160 pulser/s (d v s 160 = 8 x 1 x (10+10)). Uttryckt på annat sätt kommer för varje varv av båda bladen, av vilka hälften visas av följden i fig. 2A-I, totalt 16 bladkorsningar att finnas. Sekvensen uppträder tio gånger varje sekund, vilket alstrar 160 pulser per sekund.The position of the leaf crossing now rotates, as shown by the dashed circle 11 movement around the center 20. The frequency of leaf crossings (ie noise pulses) FC = (Sf + Samf-'Na (1) where Fc denotes a carrier frequency (later described in detail), Sa is aft propeller speed (10 r / S), Na is the number of blades on the stern propeller 2A (one) and the other variables are as defined above. In this example, FC = 160 pulses / s (i.e. 160 = 8 x 1 x (10 + 10)). Expressed in another way comes for each turn of both blades, half of which are shown by the sequence in Figs. 2A-I, in total 16 leaf crosses to be found. The sequence occurs ten times every second, which generates 160 pulses per second.

Situationen är likartad med den i fig. 3 visade. Där roterar en buller- källa 23 (likartad med den streckade cirkeln 11 i fig. 2A-I) kring ett centrum 25, såsom visas av pilen 28. Bullerkällan 23 alstrar en bullerpuls med den ovan beskrivna frekvensen, som i detta exempel är 160 pulser per sekund eller 16 pulser per varv. Pulserna anges av cirklarna 30A-P. Cirkeln 30A är större än cirkeln 30P, angivande att vid den tid då pulsen 30P alstras har pulsen 30A expanderat.The situation is similar to that shown in Fig. 3. There, a noise rotates source 23 (similar to the dashed circle 11 in Figs. 2A-I) around a center 25, as shown by the arrow 28. The noise source 23 generates a noise pulse with the one above described frequency, which in this example is 160 pulses per second or 16 pulses per revolution. The pulses are indicated by the circles 30A-P. Circle 30A is larger than circle 30P, indicating that at the time the pulse 30P is generated, the pulse 30A expanded.

En observatör 33 är placerad i rotationsplanet. Denna diskussion är nu begränsad till rotationsplanet, emedan det är där som bulleremissionsintensitet- en är störst, med snabbt fall av bullret för och akter om rotationsplanet. De angivna principerna gäller i mindre grad, när lyssnaren förflyttas ut ur rotationsplanet, men behovet av bullerreduktion minskas även i ett sådant fall. 465 870 4 Avståndet 35 kan approximeras såsom summan av avstånden 38 och R. Om exempelvis radien R är 6 fot och om avståndet 38 är 994 fot, är enligt Pytagoras sats av- ståndet 35 1.000.018 fot. Felet, nämligen 0,018 fot, representerar en felprocent av omkring 0,0D18%, som införs genom approximationen, vilket betraktas såsom försumbart. Avståndet 35 antas sålunda vara lika med summan av avstånden 38 och R. f Det bör framhållas att detta antagande har den verkan att rörelsen åt vänster och höger (d v s rörelse i pilarnas 40 och 43 riktningar) av buller- källan 23, avlägsnas såvitt avser observatören 33. Observatören uppfattar nu bullerkällan 23 såsom i rörelse mot och bort från denne längs linjen 38, såsom visas av pilarna 46 och 49, med en hastighet, som ändras sinusformigt. Denna rörelse av bullerkällan 23 alstrar ett sinusformigt förskjutet pulståg 52, visat i fig. 4C, såsom nu kommer att förklaras.An observer 33 is placed in the plane of rotation. This discussion is now limited to the plane of rotation, because that is where the noise emission intensity one is largest, with rapid fall of the noise for and aft of the plane of rotation. The stated principles apply to a lesser extent, when the listener is moved out of the plane of rotation, but the need for noise reduction is also reduced in such a case. 465 870 4 The distance 35 can be approximated as the sum of the distances 38 and R. If, for example radius R is 6 feet and if the distance 38 is 994 feet, according to Pythagoras' theorem stand 35 1,000,018 feet. The error, namely 0.018 feet, represents an error rate of about 0.0D18%, which is introduced by the approximation, which is considered as negligible. The distance 35 is thus assumed to be equal to the sum of the distances 38 and R. f It should be emphasized that this assumption has the effect that the movement ate left and right (i.e. movement in the directions of arrows 40 and 43) of noise source 23, is removed as far as the observer 33 is concerned. The observer now perceives the noise source 23 as in movement towards and away from it along the line 38, as is indicated by arrows 46 and 49, at a rate which changes sinusoidally. This movement of the noise source 23 generates a sinusoidally displaced pulse train 52, shown in Fig. 4C, as will now be explained.

Fyra förenklande antaganden görs nu. Ett, bullerkällan 23 roterar med ett r/s. Två, pulsfrekvensen är 16 pulser/s. Tre, ljudhastigheten är 1100 fot/s.Four simplifying assumptions are now being made. One, the noise source 23 rotates by one r / s. Two, the pulse rate is 16 pulses / s. Three, the speed of sound is 1100 ft / s.

Fyra, radien R är 10 fot. Under dessa antaganden representerar fig. 4A-B en ögonblicksbild av vågfronterna ( d v s cirklarna 30A-P i fig. 3) efter ett varv, d v s efter en sekund.Four, the radius R is 10 feet. Under these assumptions, Figures 4A-B represent a snapshot of the wavefronts (i.e. circles 30A-P in Fig. 3) after one revolution, i.e. after one second.

Den allra första vågfronten 30A (utgående vid punkten 56A i fig. 3 och 4A vid t = 0 s) förflyttades 1100 fot under den förflutna tiden av en sekund. Den första vågfronten 30A anges av pilen 57A i fig. 4C. Den andra vågfronten 308 (utgående vid punkten 568 i fig. 3 och 4A vid tiden t = 1/16 s) förflyttades 1031 fot inom 15/16 s, en sträcka, som är 69 fot mindre än den första våg- fronten. Emellertid hade bullerkällan 23 förskjutits bort från observatören 33 i fig. 3 med en sträcka 58, som är lika med 10 sin 2¶ /16 fot före pulsalstring (10 är radien R och 21T/16 är den vinkel i radianer, som passeras av buller- källan mellan de första och andra pulserna). Sålunda är pilen 578, som represen- terar den andra pulsen i fig. 40, icke 1031 fot från centrum 25 utan (1031- 10/sin 2 H /16) fot. Vågfronterna 3DC-30P för resten av pulserna beräknas på likartat sätt upp till den 16:e pulsen, som alstras vid punkten 56P i fig. 3 och 4B vid t = 1,0 s. Pilen 57P, som representerar denna vågfront, är belägen omkring 68 + 10 sin 2 n/16 fot från centrum 25. Sålunda alstrar den roterande bullerkällan det förskjutna pulståget 52 i fig. 4C.The very first wavefront 30A (starting at point 56A in Figs. 3 and 4A) at t = 0 s) 1100 feet were moved during the elapsed time of one second. The the first wavefront 30A is indicated by the arrow 57A in Fig. 4C. The second wavefront 308 (starting at point 568 in Figs. 3 and 4A at time t = 1/16 s) was moved 1031 feet within 15/16 s, a distance which is 69 feet less than the first wave the front. However, the noise source 23 had been displaced away from the observer 33 in Fig. 3 with a distance 58 which is equal to 10 2/16 feet before pulse generation (10 is the radius R and 21T / 16 is the angle in radians which is passed by the noise the source between the first and second pulses). Thus, arrow 578, which represents the second pulse in Fig. 40, not 1031 feet from the center 25 but (1031- 10 / sin 2 H / 16) ft. The wavefronts 3DC-30P for the rest of the pulses are calculated on similarly up to the 16th pulse generated at point 56P in Fig. 3 and 4B at t = 1.0 s. Arrow 57P, which represents this wavefront, is located about 68 + 10 its 2 n / 16 feet from the center 25. Thus it generates rotating the noise source the offset pulse train 52 in Fig. 4C.

Det bör framhållas att ett sådant pulståg 52 i själva verket är en fas- eller frekvensmodulerad bärvåg. En kvantitativ beskrivning av denna bärvåg kommer nu att ges.It should be noted that such a pulse train 52 is in fact a phased or frequency modulated carrier. A quantitative description of this carrier will now be given.

Först en observation. Rotationshastigheten för den pulserande bullerkällan 23 i fig. 3 (som är lika med rotationshastigheten för den streckade cirkeln 11 i fig. 2A-I) är bestämd av och lika med hastigheten för den enkla akterpropellern 465 870 2A i fig. 1. Ett skäl härför är att förekomsten av det enda bladet är ett nöd- vändigt villkor för uppträdande av en bullerpuls. Denna rotationshastighet kommer att betecknas såsom en moduleringsfrekvens, Fm, av Skäl som framgår senare. Denna moduleringsfrekvens skall skiljas från frekvensen för bladkors- níngäfﬂä (FC i ekvation 1 ovan), som är en funktion av bladantalen liksom av propellerhastigheterna.First an observation. The rotational speed of the pulsating noise source 23 in Fig. 3 (which is equal to the rotational speed of the dashed circle 11 in Figs. 2A-I) is determined by and equal to the speed of the single stern thruster 465 870 2A in Fig. 1. One reason for this is that the presence of the single blade is a necessary necessary condition for the occurrence of a noise pulse. This rotational speed will be referred to as a modulation frequency, Fm, for reasons shown later. This modulation frequency shall be distinguished from the frequency of the níngäf ﬂ ä (FC in equation 1 above), which is a function of the number of leaves as well of the propeller speeds.

För att återgå till den kvantitativa beskrivningen, kommer nu i detalj att anges den modifikation som sinuskurvan 14 i fig. 2 undergår såsom resultat av den streckade cirkelns 11 rotation. Såsom visas i fig. 5 alstras sinuskurvan 14 i fig. 2 styckevis såsom följer. Antag att delen 61A i fig. 5 av sinuskurvan 14 alstras vid punkten 64A av bullergeneratorn 23. Delen 61B alstras vid punkten 64B o s v till delen 61E, som alstras vid punkten 64E. Den tid to som åtgår för någon av delarna att passera propellerns radie R är lika med R/VS, där VS är ljudhastigheten. De successiva vågdelarna 61A-E måste passera olika sträckor 68A-D mot observatören 33 och sålunda ankommer vågdelarna vid olika tider. Varje vågdel har en olika tidsfördröjning. Dessa respektive tidsfördröj- ningarna beräknas ur ekvationen tn = to siníš (IA) där vinkeln {+(visad i fig. 5) är lika med den pulserande bullerkällans 23 rotationshastighet gånger den förflutna tiden, eller Fmt, och to är den tid som erfordras för ljudet att passera radien, en tid av R/V$- Om ingen tidsfördröjning infördes av bullerkällans 23 rotation i fig. 3, såsom när det enda bladet 2A var stationärt, vilket behandlats ovan, skulle alla sinuskurvorna alstras vid ett enda ställe i fig. 5, såsom punkten 64A. Denna "stationära" sinuskurva kan beskrivas av ekvationen P =.k sin (zfzfFctl (2) där P är lika med trycket (eller ljudintensiteten) och K är en valfri konstant.To return to the quantitative description, will now go into detail indicates the modification that the sine curve 14 in Fig. 2 undergoes as a result of the rotation of the dashed circle 11. As shown in Fig. 5, the sine curve 14 is generated in Fig. 2 piecemeal as follows. Assume that the part 61A in Fig. 5 of the sine curve 14 generated at point 64A by the noise generator 23. Part 61B is generated at point 64B and so on to the part 61E, which is generated at point 64E. The time two required for any of the parts to pass the radius R of the propeller is equal to R / VS, there VS is the speed of sound. The successive wave portions 61A-E must pass differently distances 68A-D towards the observer 33 and thus the wave portions arrive at different times. Each part of the scale has a different time delay. These respective time delays the calculations are calculated from the equation tn = to sine (IA) where the angle {+ (shown in Fig. 5) is equal to the pulsating noise source 23 rotational speed times the past tense, or Fmt, and to is the time required for the sound to pass the radius, a time of R / V $ - If no time delay was introduced by the rotation of the noise source 23 in Fig. 3, as when the single blade 2A was stationary, as discussed above, all would the sine curves are generated at a single location in Fig. 5, such as point 64A. This "Stationary" sine curve can be described by the equation P = .k sin (zfzfFctl (2) where P is equal to the pressure (or sound intensity) and K is an optional constant.

Med försummande av dämpningen på grund av avståndet, vilken påverkar K, kommer observatören 33 att uppfatta samma våg, beskriven av samma ekvation och visad såsom sinuskurvan 14.With neglect of the attenuation due to the distance, which affects K, comes the observer 33 to perceive the same wave, described by the same equation and shown such as the sine curve 14.

När emellertid bullerkällan 23 roterar, införs en fasändring, såsom beskrivits ovan, och observatören uppfattar nu en våg, som beskrivs av följande ekvation P = K sin (2 if Fc(t + tn)) (3) där tn är fasändringen och definieras ovan.However, when the noise source 23 rotates, a phase change is introduced, such as described above, and the observer now perceives a wave, which is described by the following equation P = K sin (2 if Fc (t + tn)) (3) where tn is the phase change and is defined above.

Härur erhålls t" = R/vs sin Fmzift (4) 4e5 870 6 Z I - 2n Fc R/VS, sålunda (5) P K sin (21rFct + M sin Fm2n t) (6) Det bör frahållas att denna sista ekvation (6) innehåller en vinkelterm, 2 Fct, och en fasterm M x sin Fm21rt. Vidare ändras fastermen såsom en funktion av tiden. Denna ekvation har formen P = sin (Het + M sin Hmt) (7) där Hc = 2n Fc och Hm = 21rFm.Hereby obtained t "= R / vs sin Fmzift (4) 4e5 870 6 Z IN - 2n Fc R / VS, thus (5) P K sin (21rFct + M sin Fm2n t) (6) It should be omitted that this last equation (6) contains an angular term, 2 Fct, and a fasterm M x sin Fm21rt. Furthermore, the aunt term changes as one function of time. This equation has the form P = sin (Het + M sin Hmt) (7) where Hc = 2n Fc and Hm = 21rFm.

Denna ekvation (7) är en klassisk ekvation, som används inom fas- eller frekvensmodulerad radioteknik. Den kan utvecklas i följande serie: Ps = JO(M) sin Wct + (3) J1(M) sin (Wc+Wm)t - J1(M) sin (WC-Wm)t + J2(M) sin (Wc+2Hm)t - J2(M) sin (WC-2Wm)t + J3(M§ sin (wc+swm)i - J¿(M) sin (wc-swm)i ers D I serien avser termerna Jn(M) Besselfaktorer av första slaget och n-te ordningen. Tabell 1 vid slutet av denna beskrivning är en sammanställning av några Besselfaktorer.This equation (7) is a classical equation, which is used in phase or frequency modulated radio technology. It can be developed in the following series: Ps = JO (M) sin Wct + (3) J1 (M) sin (Wc + Wm) t - J1 (M) sin (WC-Wm) t + J2 (M) sin (Wc + 2Hm) t - J2 (M) sin (WC-2Wm) t + J3 (M§ sin (wc + swm) i - J¿ (M) sin (wc-swm) i ers D In the series, the terms Jn (M) refer to Bessel factors of the first kind and n-th the scheme. Table 1 at the end of this description is a summary of some Bessel factors.

Besselfunktionens utveckling innehåller en grundfrekvens MC med en amplitud J°(M) och en serie av sidoband. Sidobanden skiljer sig i frekvens från grundfrekvensen med multiplar av Hc och har amplituderna hos de respektive termerna J1(M), J2(M), etc. Ekvationen 8 visar att den roterande, pulserande bullerkällan 23 i fig. 3 i verkligheten alstrar ett bullerspektrum med spektralkomponenter av Jn(M)- Såsom ett exempel på tillämpmningen av tabell 1 antas en bärfrekvens av 1000 Hz, (d v s Hc = Zﬂ' x 1000), en moduleringsfrekvens av 100 Hz (Hm = 2 W x 100) och ett moduleringsindex, M, av 10. Då blir från tabell 1 ekvation 8 följande.The development of the Bessel function contains a fundamental frequency MC with a amplitude J ° (M) and a series of sidebands. The sideband differs in frequency from the fundamental frequency with multiples of Hc and has the amplitudes of those respectively the terms J1 (M), J2 (M), etc. Equation 8 shows that the rotating, the pulsating noise source 23 in Fig. 3 actually generates a noise spectrum with spectral components of Jn (M) - As an example of the application of Table 1, a carrier frequency of is assumed 1000 Hz, (i.e. Hc = Z ﬂ 'x 1000), a modulation frequency of 100 Hz (Hm = 2 W x 100) and a modulation index, M, of 10. Then from table 1 equation 8 following.

Ps - -o.z4s9 sin wc: (9) + o.o4ss sin (w + wm)r - o.o4as sin (Hc - Hmlt + 0.2S46 sin (W + 2Wm)t - 0.2S46 sin (WC - 2Wm)t + O O 0.0584 sin (HC + 3Wm)t - 0.0584 sin (Hc - 3Wm)t - o.z196 sin (wc + 4wm): + o.z19e sin (wc -f4wm)t - 0.234l sin (WC + 5Hm)t + 0.2341 sin (WC - SWm)t - 0.014S sin (WC + 6Wm)t + 0.0l45 sin (WC - 6Wm)t + 0.2167 sin (WC + 7Wm)t - 0.2167 sin (WC - 7Wm)t + 0.3179 sin (WC + 8Wm)t - 0.3179 sin (WC - 8Wm)t 0.2919 sin (WC + 9Wm)t - 0.29l9 sin (WC - 9Wm)t + + 000 0.207S sin (WC l0Wm)t - O.207S sin (WC - l0Wm)t + + 465 870 ÅmP7ltUde*"a ( d V S teVm@""a Jn(10) från tabell 1) för mittfrekvensen och sidobanden avbildas i fig. 10. Man ser hur energispektrum blir utspritt från bärfrekvensen (100 Hz) på grund av frekvensmodulering. När M ökas ytterligare, närmar sig situationen i fig. 11: många sidoband med mycket liten amplitud.Ps - -o.z4s9 sin wc: (9) + o.o4ss sin (w + wm) r - o.o4as sin (Hc - Hmlt + 0.2S46 sin (W + 2Wm) t - 0.2S46 sin (WC - 2Wm) t + O O 0.0584 sin (HC + 3Wm) t - 0.0584 sin (Hc - 3Wm) t - o.z196 sin (wc + 4wm): + o.z19e sin (wc -f4wm) t - 0.234l sin (WC + 5Hm) t + 0.2341 sin (WC - SWm) t - 0.014S sin (WC + 6Wm) t + 0.0l45 sin (WC - 6Wm) t + 0.2167 sin (WC + 7Wm) t - 0.2167 sin (WC - 7Wm) t + 0.3179 sin (WC + 8Wm) t - 0.3179 sin (WC - 8Wm) t 0.2919 sin (WC + 9Wm) t - 0.29l9 sin (WC - 9Wm) t + + 000 0.207S sin (WC l0Wm) t - O.207S sin (WC - l0Wm) t + + 465 870 ÅmP7ltUde * "a (i.e. V teVm @" "a Jn (10) from Table 1) for the center frequency and the sidebands are depicted in Fig. 10. You can see how the energy spectrum is spread from the carrier frequency (100 Hz) due to frequency modulation. When M is further increased, approaching the situation in Fig. 11: many side bands with very small amplitude.

Föreliggande uppfinning kan utnyttja Besselfunktionsutvecklingen av ekvation 8 enligt följande. Förutsatt att hälften av sidobanden är över bär- frekvensen och hälften är under, kommer placering av bärfrekvensen vid eller nära den övre frekvensgränsen för mänsklig hörsel att göra halva antalet av sidobanden ohörbara. En mer komplicerad lösning är att placera bärfrekvensen inom det hörbara området men välja en hög moduleringsfrekvens Nm, så att sidobanden (d v s termerna Jn) är vitt åtskilda, så att de över bärfrekvensen belägna snabbt lämnar det hörbara området och de under bärfrekvensen belägna snabbt lämnar det hörbara området via den negativa frekvensbanan. De som återstår i det hörbara området bör vidare ha små amplituder, d v s små termer dn, så att det mesta av energin kommer att vara förbundet med de många termerna utanför det hörbara området. Denna senare, mer komplicerade lösning kommer sannolikt att erfordras, när motorn är stor, emedan konstruktionsbegräns- ningar (exempelvis propellerhastighet och diameter) sannolikt icke medger att Fc är nära frekvensgränsen för mänsklig hörsel.The present invention can utilize the Bessel function development of Equation 8 as follows. Provided that half of the side straps are above the frequency and half is below, placement of the carrier frequency will be at or close to the upper frequency limit for human hearing to make half the number of sidebands inaudible. A more complicated solution is to place the carrier frequency within the audible range but select a high modulation frequency Nm, so that the side bands (i.e. the terms Jn) are widely spaced, so that they exceed the carrier frequency located quickly leaves the audible range and those below the carrier frequency quickly leaves the audible range via the negative frequency path. Those who remains in the audible range should further have small amplitudes, i.e. small terms dn, so that most of the energy will be connected to the many terms outside the audible range. This later, more complicated solution will probably be required when the engine is large, because design limitation (eg propeller speed and diameter) are unlikely to allow Fc is close to the frequency limit for human hearing.

Från en annan synpunkt styr moduleringsfrekvensen Fm avståndet mellan och sålunda spridningen av sidobanden: en hög Fm medför en Större spännvidd (i Hz) mellan angränsande sidoband och medger följaktligen att det mesta av energin förskjuts utanför det hörbara området (d v s endast några få, vitt åtskilda sidobandsfrekvenser återstår inom det hörbara området). Modulerings- index M styr amplitudfördelningen av sidobanden enligt tabell 1, och givetvis enligt mer utförligt beräknade Besselfunktionstabeller. Moduleringsfrekvensen Fm är bullerkällans 23 i fig. 3 rotationshastighet, vilken är lika med rotationshastigheten för den streckade cirkeln ll i fig. 2, såsom ovan beskrivits. Moduleringsindex M styrs av den tid som åtgår för ljudet att passera propellerns radie, ävensom av bärfrekvensen Fc, såsom visas i ekvation 5.From another point of view, the modulation frequency Fm controls the distance between and thus the spread of the side bands: a high Fm results in a Greater span (in Hz) between adjacent sidebands and consequently allow most of the energy is shifted outside the audible range (i.e. only a few, white separated sideband frequencies remain within the audible range). Modulation index M controls the amplitude distribution of the sidebands according to Table 1, and of course according to more detailed Bessel function tables. The modulation frequency Fm is the rotational speed of the noise source 23 in Fig. 3, which is equal to the rotational speed of the dashed circle 11 in Fig. 2, as above described. Modulation index M is controlled by the time required for the sound to pass the radius of the propeller, also of the carrier frequency Fc, as shown in Equation 5.

Denna analys kommer nu att utsträckas från den förenklade åttablads/ett- bladsmodellen till en modell, vid vilken antalet blad skiljer sig med ett, såsom åtta och nio, visade i fig. 6, (diametrarna i fig. 6 är olika för att underlätta illustrationen). I ett sådant fall är bladkorsningarna sekvensiella på följande sätt: blad 1A korsar 1F, sedan korsar 2A, ZF o s v tills 1A korsar 9F (icke IF).This analysis will now be extended from the simplified eight-page / one-page the blade model to a model in which the number of blades differs by one, such as eight and nine, shown in Fig. 6, (the diameters in Fig. 6 are different to facilitate the illustration). In such a case, the leaf crossings are sequential to the following method: blade 1A crosses 1F, then crosses 2A, ZF, etc. until 1A crosses 9F (not IF).

Vinkelavståndet 72 i radianer mellan angränsande blad på en propeller är den totala vinkeln kring omkretsen, 27T, dividerad med antalet blad, eller 2 n/N (10) där N är antalet blad. 465 870 För förenkling kan termen 2 Ãfi täljaren i ekvationen (10) ersättas av termen i varv. Sålunda kan avståndet från blad till blad uttryckas såsom 1/N varv/blad (11) Såsom visas i fig. 6, är förbladet lF och akterbladet 1A i färd med att korsa varandra och alstrar därmed en bullerpuls. En efterföljande puls kommer att alstras av en korsning av bladen 2F och 2A vid omkring läget klockan 1.30, som visas med en streckad cirkel ll. Den hastighet med vilken bladen 2A och 2F närmar sig varandra är summan av deras individuella hastigheter, Sf + Sa.The angular distance 72 in radians between adjacent blades on a propeller is that total circumference angle, 27T, divided by the number of blades, or 2 n / N (10) where N is the number of leaves. 465 870 For simplification, the term 2 Ãfi the numerator in equation (10) can be replaced by the term in laps. Thus, the distance from blade to blade can be expressed as 1 / N rpm / blade (11) As shown in Fig. 6, the front blade 1F and the stern blade 1A are in the process of cross each other and thus generate a noise pulse. A subsequent pulse comes to be generated by a crossing of the blades 2F and 2A at about the position at 1.30, which is indicated by a dashed circle ll. The speed at which blades 2A and 2F approaching each other is the sum of their individual velocities, Sf + Sa.

Den sträcka 74 som de måste täcka före korsningen är skillnaden mellan deras vinkelavstånd, 1/Na - 1/Nf.The distance 74 that they have to cover before the intersection is the difference between theirs angular distance, 1 / Na - 1 / Nf.

Den tid T som behövs för bladen att täcka denna sträcka är avståndet 74 dividerat med hastigheten, eller T = (JNB-1N¿) varv/blad (12) (sf + Sa) varv/s De särskilda enheterna sekunder/blad som uppkommer, innebär i själva verket sekunder-per-blad-korsning. Sålunda är tidsintervallet mellan successiva bladkorsningar T, såsom definieras i ekvation 12. Frekvensen för korsningar är reciprokvärdet av T: Fc = 1/T (13) Detta är den bärfrekvens som är användbar för Besselutvecklingen enligt ovan. Moduleringsfrekvensen för åttablads/niobladspropellrarna kommer nu att behandlas. Såsom angetts ovan i åttablads/ettbladsmodellen, var Fm rotations- hastigheten för den streckade cirkeln 11 i fig. 2. Den föreliggande Fm för den analoga streckade cirkeln 11 i fig. 6 beräknas såsom följer. I fallet med lika propellerhastigheter kommer korsningspunkten 76 att vara mitt emellan bladen 2A och ZF. Sålunda komer den sträcka som passerats av den streckade cirkeln 11 mellan korsningspunkterna 75 och 76 att vara sträckan 79 (= 1/Na) plus sträck- an 77 (= 1/Nf dividerad med 2, eller 1/2 (1/Na + 1/Nf)- Den tid S0m den streckade cirkeln ll behöver för att förflyttas denna sträcka är T sekunder, såsom beräknats ovan i ekvation 12. Sålunda har den streckade cirkeln (d v s moduleringsfenomenet) en rotationshastighet (d v s avstånd/tid) av 1/2(1/Na + 1/Nf) (14) m " (1/Na -1/Nfl/(sf + sa) F Emedan Sf = Sa, och genom multiplikation med NfNa erhålles NfNa ( N) 465 870 M-sf Nf* a (Nf _ Na: Det faktum att nämnaren i ekvation (15) kan vara negativ, om Nf är mindre än Na, saknar betydelse, emedan det negativa tillståndet endast uppkommer genom konstruktion av propellern med det större antalet blad Na.The time T required for the blades to cover this distance is the distance 74 divided by the speed, or T = (JNB-1N¿) rpm / blade (12) (sf + Sa) rpm The special units seconds / leaves that arise, means in themselves the work seconds-per-leaf crossing. Thus, the time interval between successive leaf intersections T, as defined in Equation 12. The frequency of intersections is the reciprocal of T: Fc = 1 / T (13) This is the carrier frequency that is useful for the Bessel development according to above. The modulation frequency of the eight-blade / nine-blade propellers will now be treated. As indicated above in the eight-blade / single-blade model, the Fm the velocity of the dashed circle 11 in Fig. 2. The present Fm for it analog dashed circle 11 in Fig. 6 is calculated as follows. In the case of equal propeller speeds, the intersection 76 will be midway between the blades 2A and ZF. Thus comes the distance passed by the dashed circle 11 between the intersections 75 and 76 to be the distance 79 (= 1 / Na) plus the distance an 77 (= 1 / Nf divided by 2, or 1/2 (1 / Na + 1 / Nf) - The time S0m the the dashed circle ll need to move this distance is T seconds, as calculated above in Equation 12. Thus, the dashed circle (i.e., p the modulation phenomenon) a rotational speed (i.e. distance / time) of 1/2 (1 / Na + 1 / Nf) (14) m "(1 / Na -1 / Nfl / (sf + sa) F Since Sf = Sa, and by multiplication with NfNa is obtained NfNa (N) 465 870 M-sf Nf * a (Nf _ Na: The fact that the denominator in equation (15) can be negative, if Nf is less than Na, is irrelevant because the negative state only arises from the construction of the propeller with the larger number of blades Na.

Betydelsen av FM i ekvation 15 blir uppenbar vid jämförelse med ett annat Fm, som härleds nedan.The significance of FM in Equation 15 becomes apparent when compared to another Fm, which is derived below.

I det följande behandlas det fall när bladantalen skiljer sig med 2, såsom när Nf = 5 och Na = 7. En sådan propellergrupp visas schematiskt i fig. 7.In the following, the case where the number of leaves differs by 2, such as when Nf = 5 and Na = 7. Such a propeller group is shown schematically in Fig. 7.

Det bör framhållas att för att den föreliggande analysen skall vara tillämplig, ett ytterligare villkor måste vara uppfyllt, nämligen att bladantalen icke inne- håller några gemensamma faktorer. Uttrycket “inga gemensamma faktorer" innebär att intet heltal finns, som är jämnt delbart i båda bladantalen. Exempelvis skiljer sig Na = 8 och Nf = 10 med två. De har ändå den gemensamma faktorn 2. Den gemensamma faktorn 2 i detta exempel medför i själva verket att blad- grupperna fungerar såsom två grupper i följd med Na = 4 och Nf = 5. I ett sådant exempel skulle en analys, liknande den som ges för fig. 6, vara till- lämplig för varje grupp.It should be emphasized that in order for the present analysis to be applicable, an additional condition must be met, namely that the number of leaves does not holds some common factors. The expression "no common factors" means that there is no integer, which is evenly divisible in both leaf numbers. For example Na = 8 and Nf = 10 differ by two. They still have the common factor 2. The common factor 2 in this example in fact means that the the groups function as two groups in sequence with Na = 4 and Nf = 5. In one such an example, an analysis, similar to that given for Fig. 6, would be suitable for each group.

I fallet med en bladskillnad av två och inga gemensamma faktorer inträffar en bladkorsning (bladen 1A och IF) inom den streckade cirkeln 11A i fig. 7.In the case of a leaf difference of two and no common factors occur a leaf cross (leaves 1A and IF) within the dashed circle 11A in Fig. 7.

Nästföljande korsning inträffar inom den streckade cirkeln 1lB, halvvägs mellan bladen 3A och 4F under lika propellerhastigheter. Korsningarna är icke i följd SåS0m l fl9- 7- Sträckan 89 är 3/Nf och sträckan 91 är 2/Na. Mittpunkts- avståndet 92 är halva deras summa eller D = (3/Nf + 2/Na) x 1/2 (16) I det allmänna fallet är täljarna (3 och 2 i detta exempel) i verkligheten (Nf-1)/2 respektive Na-1)/2. Detta beror på att varje successiv bladkorsning inträffar så nära som möjligt den diametrala motpunkten mot den föregående korsningen. Följaktligen är det (N-1)/2-dra bladet involverat. Ekvationen för beräkning av FC är densamma som i fallet med åtta-blad/ett-blad-fallet, nämligen (15) Fc = (Sf + SamfNa (l) Detta innebär att Fc avser det totala antalet kölvattenskärningar per sekund men nu justerat för det olika antalet bakre blad. Vidare är den streckade cirkelns rotationshastighet vid rörelse från punkten 84 till punkten 86 sträckan D i ekvation 16 dividerad med den förflutna tiden, som är det inverterade värdet av Fc' 465 870 10 Algebraiskt gäller 86 is the distance D of equation 16 divided by the time elapsed, which is the inverse of Fc. Algebraically, . a- (a 41:24 -ai-ï-“i a fsf+sﬂ><~f~ﬂ> m» ~ F., - â_ [Nauf-uamzauf-Nf](espsa) (19) Fm = å, [NaNf-(g%~¿>] (arsa) m) Diskussionen ovan är åter begränsad till en bladskillnad av två.The next intersection occurs within the dashed circle 11b, halfway between blades 3A and 4F at equal propeller speeds. The intersections are not in a row SåS0m l fl9- 7- Section 89 is 3 / Nf and section 91 is 2 / Na. Center point the distance 92 is half their sum or D = (3 / Nf + 2 / Na) x 1/2 (16) In the general case, the numerators (3 and 2 in this example) are in reality (Nf-1) / 2 and Na-1) / 2, respectively. This is due to each successive leaf crossing occurs as close as possible to the diametrical counterpoint to the previous one the intersection. Consequently, the (N-1) / 2-pull blade is involved. The equation for calculation of FC is the same as in the case of the eight-blade / one-blade case, namely (15) Fc = (Sf + SamfNa (l) This means that Fc refers to the total number of wake cuts per second but now adjusted for the different number of rear leaves. Furthermore, it is dashed the rotational speed of the circle on movement from point 84 to point 86 distance D in equation 16 divided by the past tense, which is the inverse value by Fc ' 465 870 10 Algebraically applies 86 is the distance D of equation 16 divided by the time elapsed, which is the inverse of Fc. Algebraically,. a- (a 41:24 -ai-ï- “i a fsf + s ﬂ> <~ f ~ ﬂ> m» ~ F., - â_ [Nauf-uamzauf-Nf] (espsa) (19) Fm = å, [NaNf- (g% ~ ¿>] (arsa) m) The discussion above is again limited to a page difference of two.

Fm har beräknats för ett flertal bladformer (med användning av ekvationerna ovan för bladskillnader av 1 och 2 och andra approximativa formler för andra värden av bladskillnad) och några resultat anges i fig. 8. Det bör framhållas att en annan ekvation används för formerna av linjerna B (ekv. 15) än för linjen C (ekv. 29). Vidare finns inga värden för linjen A, representerande lika bladantal. Ett skäl härför är att i ett sådant fall ingen rotation finns av något som liknar den streckade cirkeln 11 i fig. 3: alla bladkorsningar inträffar samtidigt. Ingen ekvivalent finns till den roterande bullerkällan 23.Fm has been calculated for a number of leaf shapes (using the above equations for blade differences of 1 and 2 and other approximate formulas for other values of leaf difference) and some results are given in Fig. 8. It should it is pointed out that a different equation is used for the shapes of the lines B (equ. 15) than for line C (eq. 29). Furthermore, there are no values for line A, representative equal number of leaves. One reason for this is that in such a case there is no rotation something similar to the dashed circle 11 in Fig. 3: all leaf crossings occurs simultaneously. There is no equivalent to the rotating noise source 23.

Såsom visas i fig. 8, erhålls en relativt hög Fm för följäﬂdê situationer (1) Na = Nf + 2, med inga gemensamma faktorer (2) Na Nf = 12 (3) Na = 8, Nf = 11 eller 13 (4) En propeller med 5 blad, den andra med 7, 8, 11, 12, 13 eller 14 (5) En propeller med 6 blad, den andra med 11 eller 13 (6) En propeller med 7 blad, den andra med 9, 10, 11, 12, 13 eller 15 (7) En propeller med 8 blad, den andra med 11, 13 eller 14 (8) En propeller med 9 blad, den andra med 11, 13 eller 14 (9) En propeller med 10 blad, den andra med 13 eller 14 (10) En propeller med 11 blad, den andra med 13, 14 eller 15 (11) En propeller med 13 blad, den andra med 14 eller 15 (12) En propeller med 14 blad, den andra med 15 Dessa bladkombinationer illustrerar ett flertal utföringsformer av före- H 465 870 liggande uppfinning. Den höga Fm medför en vid spridning i sidobanden i ekvation 8 och medför sålunda att sidobanden av högre ordning (exempelvis är sidobandet J2 av lägre ordning än J3) blir ohörbara.As shown in Fig. 8, a relatively high Fm is obtained for the sequence ﬂ dê situations (1) Na = Nf + 2, with no common factors (2) Na Nf = 12 (3) Na = 8, Nf = 11 or 13 (4) One propeller with 5 blades, the other with 7, 8, 11, 12, 13 or 14 (5) One propeller with 6 blades, the other with 11 or 13 (6) One propeller with 7 blades, the other with 9, 10, 11, 12, 13 or 15 (7) One propeller with 8 blades, the other with 11, 13 or 14 (8) One propeller with 9 blades, the other with 11, 13 or 14 (9) One propeller with 10 blades, the other with 13 or 14 (10) One propeller with 11 blades, the other with 13, 14 or 15 (11) One propeller with 13 blades, the other with 14 or 15 (12) One propeller with 14 blades, the other with 15 These blade combinations illustrate a variety of embodiments of the present invention. H 465 870 the present invention. The high Fm causes a wide spread in the side bands in equation 8 and thus causes the sidebands of higher order (e.g. is the side band J2 of lower order than J3) becomes inaudible.

Ett flertal väsentliga aspekter av föreliggande uppfinning kommer nu att behandlas. För det första uppkommer moduleringen av bärvågen (vilken möjliggör manipulering av bullerspektrum i ekvation 8) ur den fram- och återgående rörel- sen av den pulserande bullerkällan 23 i fig. 3. Denna rörelse uppkommer av rotationen av den pulserande bullerkällan kring centrum 25. Uppfinningen ökar moduleringsfrekvensen Fm över den som gäller för lika bladantal (Fm = noll för lika bladantal, såsom visas av linjen A i fig. 8) och vidare över fallet med bladantal, som skiljer sig med ett (visat av linjerna B i fig. 8). Ur en syn- punkt uppkommer denna ökning av Fm av en syntetiskt inducerad rymdövehoppning av korsningssställen (de streckade cirklarna 11 är korsningsställena), såsom nu kommer att förklaras.A number of essential aspects of the present invention will now become apparent treated. First, the modulation of the carrier occurs (which enables manipulation of noise spectrum in Equation 8) from the reciprocating motion of the pulsating noise source 23 in Fig. 3. This movement arises from the rotation of the pulsating noise source around the center 25. The invention is increasing the modulation frequency Fm over that which applies to equal number of leaves (Fm = zero for equal number of leaves, as shown by line A in Fig. 8) and further over the case of number of leaves, which differs by one (shown by lines B in Fig. 8). Ur en syn- point, this increase in Fm arises from a synthetically induced space jump of intersections (the dashed circles 11 are the intersections), as now will be explained.

I fig. 6 inträffar en korsning vid punkten 75 och den nästföljande kors- ningen i tid inträffar vid punkten 76. Dessa korsningar är angränsande i rymden i den mening att det blad som är involverat i den första korsningen (d v s bladet 1A med korsning vid punkten 75) gränsar till det blad på samma propeller som är involverat i den nästföljande korsningen (d v s bladet 2A, och kors- ningen vid punkten 76 i detta exempel). Det finns inget mellankommande blad mellan bladen 1A och 2A. (Ett mellankommande blad är exempelvis bladet 2A, som ligger mellan bladen 1A och 3A. Dessa sistnämnda två blad är sålunda icke an- gränsande). Därför är de bladkorsningar i fig. 6 som följer på varandra tids- mässigt (exempelvis vid punkterna 75 och 76) icke angränsande i rymden.In Fig. 6, an intersection occurs at point 75 and the next intersection the time occurs at point 76. These intersections are adjacent in space in the sense that the blade involved in the first crossing (i.e. the blade 1A with crossing at point 75) is adjacent to the blade on the same propeller involved in the next intersection (i.e. sheet 2A, and the intersection point 76 of this example). There are no intervening leaves between blades 1A and 2A. (An intermediate blade is, for example, the blade 2A, which lies between blades 1A and 3A. These latter two leaves are thus not used. bordering). Therefore, the leaf crossings in Fig. 6 which follow each other are moderately (for example at points 75 and 76) not contiguous in space.

Situationen är annan i fig. 7. I denna figur inträffar en korsning vid punkten 84, medan den nästföljande korsningen inträffar vid punkten 86. Dessa två korsningar är icke angränsande i rymden: bladet 1A är involverat i den första korsningen, medan bladet 3A är involverat i den nästföljande korsningen och bladet 2A ligger mellan dessa och gör dem icke-angränsande.The situation is different in Fig. 7. In this figure, an intersection occurs at point 84, while the next intersection occurs at point 86. These two intersections are non-adjacent in space: the blade 1A is involved in it the first junction, while the blade 3A is involved in the next junction and the blade 2A lies between them and makes them non-adjacent.

Därför är i fig. 7 de korsningspunkter som följer på varandra tidsmässigt (exempelvis punkterna 84 och 86) icke-angränsande i rymden. Korsningspunkterna är icke-angränsande av åtminstone det skälet att en annan korsningspunkt (nämligen punkten 86A i den streckade cirkeln 11C, innefattande bladen 2A och 3F) ligger mellan punkterna 84 och 86 men ändå inträffar dess korsning senare än båda korsningarna vid punkterna 84 och 86.Therefore, in Fig. 7, the intersection points that follow each other are temporal (eg points 84 and 86) non-adjacent in space. The intersections is non-adjacent for at least that reason to another intersection point (namely, point 86A of the dashed circle 11C, including the blades 2A and 3F) lies between points 84 and 86 but its intersection occurs later than both intersections at points 84 and 86.

Till följd av denna icke-närhet är rymdavståndet mellan på varandra följ- ande korsningar ökat i fig. 7 jämfört med fig. 6. Avståndet mellan de streckade cirklarna 11A och B i fig. 7 är ökat, så att den sträcka som passeras mellan på 465 870 12 varandra följande korsningar är större, vilket sålunda effektivt ökar rotations- frekvensen hos den pulserande bullerkällan 23 i fig. 3. Den föregående diskussionen ger ett sätt att förklara den stora skillnad i Fm som inträffar vid ändring från exempelvis nioblad-tioblad (Fm = 425 i fig. 8) till nio-blad- elva-blad (Fm = 2225). Detta hopp i Fm ger propellerkonstruktören större flexibilitet vid manipulering av bullerspektrum i ekvation 8 genom att, såsom ovan nämnts, förskjuta det mesta av bullerenergin utanför det hörbara området.As a result of this non-proximity, the space distance between each other is increased intersections in Fig. 7 compared to Fig. 6. The distance between the dashed lines the circles 11A and B in Fig. 7 are increased, so that the distance passed between on 465 870 12 successive crossings are larger, thus effectively increasing the rotational the frequency of the pulsating noise source 23 in Fig. 3. The previous one the discussion provides a way to explain the big difference in Fm that occurs when changing from, for example, nine-leaf ten-leaf (Fm = 425 in Fig. 8) to nine-leaf eleven-leaf (Fm = 2225). This jump in Fm gives the propeller designer bigger flexibility in manipulating the noise spectrum in Equation 8 by, e.g. mentioned above, displace most of the noise energy outside the audible range.

Icke-närheten hos på varandra följande korsningspunkter kan betraktas på ett annat sätt. Såsom framhållits ovan, är avståndet D mellan korsningspunkterna 75 och 76 i fig. 6 1/2(1/Na + 1/Nf). Detta innebär att D är medelvärdet av bladavstånden. Såsom ett matematiskt faktum måste D vara lika med eller mindre än den större av 1/Na eller 1/Nf. Det erinras om att 1/N är avståndet mellan blad. Sålunda är i fig. 6 avståndet mellan på varandra följande korsningspunkter (exempelvis punkterna 75 och 76) lika med eller mindre än det större bladav- ståndet (exempelvis avståndet ellan bladen IA och 2A i detta exempel).The non-proximity of successive intersections can be viewed at another way. As pointed out above, the distance D is between the intersection points 75 and 76 in Fig. 6 1/2 (1 / Na + 1 / Nf). This means that D is the mean of leaf distances. As a mathematical fact, D must be equal to or less than the greater of 1 / Na or 1 / Nf. It is recalled that 1 / N is the distance between leaf. Thus, in Fig. 6, the distance between successive intersection points is (for example, points 75 and 76) equal to or less than the larger leaf stand (for example, the distance between blades IA and 2A in this example).

I motsats härtill är avståndet mellan på varandra följande korsningar (exempelvis punkterna 84 och 86) i fig. 7 större än bladavståndet på endera propellern, 1/Na och 1/Nf är bladavstånden, men avståndet mellan på varandra följande korsningar är D, beräknat enligt ekvation 16 ovan. Uppenbarligen måste D i detta fall vara större än endera bladavståndet. Därför är en annan syn på uppfinningen att avståndet mellan på varandra följande korsningar är större än bladavståndet på endera propellern. Denna skillnad bringar moduleringsfenomenet (d v s de streckade cirklarna 11, representerande den roterande, pulserande bullerkällan 23 i fig. 3) att förflyttas längre mellan pulserna i fig. 7 jämfört med fig. 6.In contrast, the distance between successive intersections is (e.g., points 84 and 86) in Fig. 7 greater than the blade spacing of either the propeller, 1 / Na and 1 / Nf are the blade distances, but the distance between them the following intersections are D, calculated according to Equation 16 above. Obviously must D in this case be greater than either blade distance. Therefore, another view is on the invention that the distance between successive intersections is greater than blade spacing on either propeller. This difference brings the modulation phenomenon (i.e. the dashed circles 11, representing the rotating, pulsating the noise source 23 in Fig. 3) to be moved further between the pulses in Fig. 7 compared with Fig. 6.

En andra väsentlig aspekt av uppfinningen förklaras med hänvisning till fig. 9.A second essential aspect of the invention is explained with reference to Fig. 9.

Uttrycket "radieförhållande" kommer först att definieras. Radieförhållan- det hänför sig till förhållandet mellan radien vid bladroten (radien Rr) till radien vid bladspetsen (radien Rt). Givetvis kommer radieförhållandet alltid att vara mindre än ett. I diskussionen ovan antogs att bullerpulsen uppträdde i ett diskret område, såsom i de streckade cirklarna 11 i fig. 2 och 9. De streck- ade cirklarna 11 är belägna nära propellerns omkrets. Emellertid alstras det verkliga korsningsbullret hela vägen längs propellrarna, längs hela området 102 i fig. 9. Med högt radieförhållande närmar man sig emellertid den förenklade situationen i fig. 2: ingen bladkorsning finns i området 104 i fig. 9 och sålunda alstras där intet buller av intresse för den föreliggande diskussionen.The term "radius ratio" will first be defined. Radius ratio it refers to the ratio of the radius at the leaf root (radius Rr) to the radius at the blade tip (radius Rt). Of course, the radius ratio always comes to be less than one. In the discussion above, it was assumed that the noise pulse occurred in a discrete area, as in the dashed circles 11 in Figs. 2 and 9. The dashed lines The circles 11 are located close to the circumference of the propeller. However, it is generated actual crossing noise all the way along the propellers, along the entire area 102 in Fig. 9. With a high radius ratio, however, one approaches the simplified one the situation in Fig. 2: no leaf crossing is present in the area 104 in Fig. 9 and thus, no noise of interest to the present discussion is generated there.

Bulleralstringen blir alltmer lokaliserad till den streckade cirkeln 11, när radieförhållandet ökas. 465 870 13 Sökanden har analyserat motroterande propellergrupper med ett radie- förhållande av 0,4 och antar att deras bladkorsningspulser liknar den roterande bullerkällan 23 i fig. 3.The noise generation becomes increasingly localized to the dashed circle 11, when the radius ratio is increased. 465 870 13 The applicant has analyzed counter-rotating propeller groups with a radius ratio of 0.4 and assumes that their blade crossing pulses are similar to the rotating one the noise source 23 in Fig. 3.

Beträffande en tredje aspekt av uppfinningen har diskussionen ovan icke behandlat huruvida det större antalet blad bör uppträda på förpropellern eller akterpropellern. Ett mindre blad alstrar i allmänhet ett mindre kölvatten. När ett akterblad skär det mindre kölvattnet, uppkommer mindre buller. Om sålunda förpropellern och akterpropellern är lika belastade (d v s alstrar lika driv- kraft), kommer belastningen per blad att vara mindre på den propeller som har fler blad. Därför är ett större antal mindre blad på förpropellern önskvärt, emedan många små kölvattenskärningar (d v s bullerpulser) är att föredra fram- för få stora.Regarding a third aspect of the invention, the above discussion has not treated whether the larger number of blades should appear on the propeller or the stern propeller. A smaller blade generally produces a smaller wake. When a stern blade cuts the smaller wake, less noise arises. If so the front propeller and the stern propeller are equally loaded (i.e. generate equal propulsion power), the load per blade will be less on the propeller that has more leaves. Therefore, a larger number of smaller blades on the propeller is desirable. because many small wake-up cuts (i.e. noise pulses) are preferable too few large.

Dessutom rör sig den inkommande luftströmmen till akterpropellern snabbare än den som inkommer till förpropellern, emedan förpropellern accelererar den luftström som matas till akterpropellern. Den ökade lufthastigheten försämrar strypningsegenskaperna hos akterpropellern. Ett minskat antal blad på akter- propellern förbättrar emellertid sådana egenskaper. Därför är ett lägre antal blad på akterpropellern önskvärt av strypningsskäl. Strypningsproblemet blir särskilt viktigt vid drift ed hög hastighet och överljudsdrift. Följaktligen visar buller och strypning att det högre antalet blad bör vara på förpropel- lern.In addition, the incoming air flow to the stern propeller moves faster than that which enters the propeller, because the propeller accelerates it air flow fed to the stern propeller. The increased air velocity deteriorates the throttling properties of the stern propeller. A reduced number of leaves on the stern however, the propeller improves such properties. Therefore, a lower number blades on the stern propeller desirable for throttling reasons. The choke problem becomes especially important in high speed and supersonic operation. Consequently noise and throttling show that the higher number of blades should be lern.

Beträffande en fjärde aspekt av uppfinningen har diskussionen ovan endast behandlat buller i radialplanet i fig. 3, i vilket observatören befinner sig.Regarding a fourth aspect of the invention, the discussion above has only treated noise in the radial plane of Fig. 3, in which the observer is located.

Sådant buller frekvensmoduleras av olika bladantal, såsom behandlats ovan.Such noise is frequency modulated by different blade numbers, as discussed above.

Ett annat buller kommer nu att behandlas, nämligen det som uppfattas av en observatör (ej visad), som är placerad på axeln 1 i fig. 1A och 9. Detta buller på axeln är icke frekvensmodulerat, emedan avståndet mellan observatören och korsningsställena icke ändras. Emellertid ger föreliggande uppfinning en ökning av frekvensen hos sådant buller på axeln, såsom nu kommer att visas.Another noise will now be addressed, namely that perceived by one observer (not shown), which is located on the shaft 1 in Figs. 1A and 9. This noise on the axis is not frequency modulated, because the distance between the observer and the intersections do not change. However, the present invention provides an increase of the frequency of such noise on the shaft, as will now be shown.

I såväl åtta-blads/åtta-blads fallet och ett elva-blads/fem-blads fall be- räknas korsningsfrekvensen genom ekvation 1. Den verkligen uppfattade frekvensen kommer emellertid att vara olika i de tvâ fallen. I 8/8-blads-fallet är den upp- fattade frekvensen en åttondel av den beräknade korsningsfrekvensen, emedan korsningarna uppträder samtidigt i grupper av åtta. I 11/5-fallet är den uppfattade frekvensen lika med korsningsfrekvensen, emedan korsningarna följer på varandra i tidsföljd: inga är samtidiga. Därför har det buller på axeln som alstras av föreliggande uppfinning väsentligt högre frekvens än det buller på axeln som alstras av motroterande par med lika bladantal. Denna högre frekvens 14 465 870 , kan vara fördelaktig, först emedan högre frekvenser dämpas snabbare med avstand- et,för det andra att högre frekvenser ibland är mer tolerabla för åhörare än låga frekvenser och för det tredje att vissa höga frekvenser ibland är tillåtna enligt bestämmelserna, medan vissa lägre frekvenser icke är detta. Därför kan föreliggande uppfinning åstadkomma ett buller med högre frekvens på axeln, till- sammans med ett frekvens- eller fasmodulerat buller i propellerns plan, med ett sammansatt buller, som är summan av de två i områdena mellan axeln och radial- planet.In both the eight-leaf / eight-leaf case and the eleven-leaf / five-leaf case, the crossover frequency is calculated by equation 1. The really perceived frequency will, however, be different in the two cases. In the 8/8-leaf case, the the frequency took one-eighth of the calculated crossover frequency, because the intersections occur simultaneously in groups of eight. In the 11/5 case, it is perceived the frequency equal to the crossover frequency, since the crossovers follow on each other in chronological order: none are simultaneous. Therefore, it has noise on the shoulder that generated by the present invention substantially higher frequency than the noise at the axis generated by counter-rotating pairs with equal number of blades. This higher frequency 14 465 870, may be advantageous, first because higher frequencies are attenuated more rapidly with distance et, secondly, that higher frequencies are sometimes more tolerable to listeners than low frequencies and thirdly that certain high frequencies are sometimes allowed according to the regulations, while some lower frequencies are not. Therefore can the present invention provide a higher frequency noise on the shaft, provided together with a frequency or phase modulated noise in the plane of the propeller, with a compound noise, which is the sum of the two in the areas between the axis and the radial planet.

Uttrycket "avstånd" har använts i diskussionen ovan, såsom exempelvis av- stånden 77 och 79. Ett mått på avståndet är vinkelavståndet: vinkeln 77 definieras geometriskt såsom förhållandet mellan längden av bågen 77 och omkretsen av den cirkel av vilken bågen 77 bildar en del. Sålunda finns ingen väsentlig skillnad i det föreliggande sammahanget mellan vinkelavstånd och verklig båglängd. Om båglängd skall användas, måste givetvis bågarna tas från cirklar med jämförbar diameter: bågen 77 skulle kunna vara längre än bågen 79, även om den senare bågen representerar en större vinkel, på grund av de olika radier vid vilka dessa bågar visas. En uppfinning är sålunda en grupp av mot- roterande flygplanspropellrar anordnad så att korsningarna mellan för- och akterblad alstrar en fas- eller frekvensmodulerad bärvåg. Denna bärvåg har ett akustiskt frekvensspektrum, som kan manipuleras genom ändring av variabler, såsom bladantal och bladhastigheter, för att alstra ett önskat bullerspektrum.The term "distance" has been used in the discussion above, such as, for example, stands 77 and 79. A measure of the distance is the angular distance: the angle 77 is defined geometrically as the ratio of the length of the arc 77 to the circumference of the circle of which the arc 77 forms a part. Thus, there is none significant difference in the present context between angular distance and actual arc length. If the frame length is to be used, the frames must of course be removed circles of comparable diameter: the arc 77 could be longer than the arc 79, although the latter arc represents a larger angle, due to the different radii at which these arcs are displayed. An invention is thus a group of counter- rotating aircraft propellers arranged so that the intersections between the front and rear stern blade generates a phase or frequency modulated carrier. This carrier has one acoustic frequency spectrum, which can be manipulated by changing variables, such as number of blades and blade speeds, to generate a desired noise spectrum.

Ett önskvärt spektrum är ett, hos vilket mycket av den akustiska energin före- kommer vid frekvenser, som är ohörbara för människor. I förenklad mening upp- delar uppfinningen en given mängd av bullerenergi i många komponenter med olika frekvenser, så att energin i ett utvalt frekvensområde (exempelvis i det hörbara området) reduceras. _ Även om i denna diskussion förutsatts lika rotationshastigheter vid för de främre och bakre bladen, är detta icke väsentligt. Olika hastigheter kan användas utan väsentlig minskning av uppfinningens effektivitet. En roterande referensram (i vilken de relativa rotationshastigheterna utjämnas) kan använd- as. I detta fall adderar eller subtraherar referenshastigheten helt enkelt ett mindre belopp från värde på FM (som är mycket stort jämfört med rotations- hastigheterna i verkligheten). 3.3 15 Tabell 1 Besselfaktorer upp till det femtonde sidoströmsparet och för ett moduleringsindex/6 upp till 12. /_ 465 879 ß m6) 1103) M0) ma) Mß). Mß) J-(ß) J1(ﬁ)_ 1 0.7662 04401 01140 o.0106 00026 0.00026 0021 00~16 2 02230 06767 03623 0.1230 0.034 0.00704 0.0012 001175 3 -0.2601 0.3301 04361 0.3001 0.1320 0.04303 0.0114 003266 4-0.3071-0.066 0.3641 0.4302 0.2311 0.1321 0.0401 0.0162 6-0.1776-0.3276 00466 0.3643 0.3012 0.2611 0.131 0.0634 6 0.1606-0.2767-02420 0.1143 0.3676 0.3621 o.2463 _0.1206 7 0.3001-0.0047-0.3014-0.1676 01673 0.3470 0.3302 0.2336 3 0.1717 _0.2346-0.133 -02011-01064 0.1363 0.3376 0.3206 0 -0.0003 0.2463 01443-01300-02666-0.06604 0.2043 03276 10 -0.2460 00436] 02646 0.0634-0.2106|-0.2341|-0.0146[ 02167 11 -01712-01763 0130 02273 -0-016 -02333 -0.2016 00134 12 0.0477-0.2234--0.036 01061 01326-00736 0244-01703 ß Jam) JÅÛ) Jxøß) Jußß) 11:09) -fu(ß)' Juæ) 11003) '1100104 001626 0.0'26310.01°12 0o1=6 200222 00=26 00-26 00123 00~10 3 0.0=403 001344 0011203 001170 001223 4 00=403 0004 00=106 0037' 001624 6 001341 0o=662 001463 00361' 001763 6 006663 00212 _00=606 0.0=206 0o=646 _ 70.123 00630 002364 0.0=333 00266 302236 01263 00603 00266 00006 00033 003061 02140 01247 00622 0.0274 00103 00030 10103170 |o.2010 02076 01231 00634 |0.0207 |0.012 000461 11 0226 03030 02304 0.201 0121600643 00304 0.013 _12 00461 0.2304 03006 02704 01063 01201 0.066 0.032 Dessa faktorer amplituderna. multiplicerade med Im ger de olika spektrum-A desirable spectrum is one in which much of the acoustic energy is present comes at frequencies that are inaudible to humans. In a simplified sense, the invention divides a given amount of noise energy into many components with different frequencies, so that the energy in a selected frequency range (for example in the audible area) is reduced. _ Although in this discussion, equal rotational speeds are assumed at for those front and rear leaves, this is not essential. Different speeds can be used without significantly reducing the effectiveness of the invention. A rotating reference frame (in which the relative rotational speeds are equalized) can be used as. In this case, the reference rate simply adds or subtracts one smaller amount from the value of FM (which is very large compared to the speeds in reality). 3.3 15 Table 1 Bessel factors up to the fifteenth side current pair and for a modulation index / 6 up to 12. / _ 465 879 ß m6) 1103) M0) ma) Mß). Mß) J- (ß) J1 (ﬁ) _ 1 0.7662 04401 01140 o.0106 00026 0.00026 0021 00 ~ 16 2 02230 06767 03623 0.1230 0.034 0.00704 0.0012 001175 3 -0.2601 0.3301 04361 0.3001 0.1320 0.04303 0.0114 003266 4-0.3071-0.066 0.3641 0.4302 0.2311 0.1321 0.0401 0.0162 6-0.1776-0.3276 00466 0.3643 0.3012 0.2611 0.131 0.0634 6 0.1606-0.2767-02420 0.1143 0.3676 0.3621 o.2463 _0.1206 7 0.3001-0.0047-0.3014-0.1676 01673 0.3470 0.3302 0.2336 3 0.1717 _0.2346-0.133 -02011-01064 0.1363 0.3376 0.3206 0 -0.0003 0.2463 01443-01300-02666-0.06604 0.2043 03276 10 -0.2460 00436] 02646 0.0634-0.2106 | -0.2341 | -0.0146 [02167 11 -01712-01763 0130 02273 -0-016 -02333 -0.2016 00134 12 0.0477-0.2234--0.036 01061 01326-00736 0244-01703 ß Jam) JÅÛ) Jxøß) Jußß) 11:09) -fu (ß) 'Juæ) 11003) '1100104 001626 0.0'26310.01 ° 12 0o1 = 6 200222 00 = 26 00-26 00123 00 ~ 10 3 0.0 = 403 001344 0011203 001170 001223 4 00 = 403 0004 00 = 106 0037 '001624 6 001341 0o = 662 001463 00361 '001763 6 006663 00212 _00 = 606 0.0 = 206 0o = 646 _ 70.123 00630 002364 0.0 = 333 00266 302236 01263 00603 00266 00006 00033 003061 02140 01247 00622 0.0274 00103 00030 10103170 | o.2010 02076 01231 00634 | 0.0207 | 0.012 000461 11 0226 03030 02304 0.201 0121600643 00304 0.013 _12 00461 0.2304 03006 02704 01063 01201 0.066 0.032 These factors the amplitudes. multiplied by Im gives the different spectral

Claims

465 870 m PATENT REQUIREMENTS

A propeller device with counter-rotating aircraft propellers, comprising first and second propellers with a plurality of blades each, characterized in that blade crossings following one another in time are not contiguous in space. IN

Device according to claim 1, characterized in that the distance between successive blade crossings is greater than the blade distance on any propeller viewed in the circumferential direction.

Device according to claim 1, in which noise is generated when the propellers rotate and a rear blade crosses a front blade, characterized in that at least one propeller blade is located between the places of successive crossings.

Device according to claim 1, in which noise is generated when a rear blade crosses a front blade, characterized in that the crossings are caused to rotate about the axis at a higher speed than: 1 1 1 _ l__ e tal / rf + a » where Na and Nf are the number of blades on the stern and propellers and Sa and Sf the rotational speeds of the stern and propellers, respectively.

The device of claim 1, wherein the first and second propellers have N1 ropes. N2 leaves, characterized in that N1 and N2 are selected from the number group 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15 and 17 and the difference between N1 and N2 is 2.

Device according to claim 1, characterized by a first propeller with 8 blades and a second propeller with 11 blades.

7. A method of driving a propeller device with a front and a rear propeller with a plurality of blades each, characterized in that the propellers are rotated in the opposite direction, so that the blades of the two propellers intersect at periodic time intervals, blade crossings following on each other in time is not contiguous in space.

A method according to claim 7 in a propeller device with counter-rotating aircraft propellers, which when a pre-propeller blade crosses a stern propeller blade, produces a modulation phenomenon, which occurs rotating about an axis, characterized in that the rotation about the axis takes place at a higher speed than 465,870 where Na and Nf are the antaïen bïad on the stern and propellers and Sa and Sf are the rotational speeds of the stern and propellers, respectively.