Глушитель шума газовой струи

Союз СоветскихСоциалистическихреспублик 1 и 81 ВТОРСКОМ ИДИТИ ЛЬСТЯ Дополнительное к авт. свнд-ву ено 18.05 3. Кл,01 М 1 6 21) 2767697 10 с п нсоеднненнем заявки аударстввнний квинт СССР(23)Приори публнковано 07,04 по делан изобретенн н открытий(54) ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА ГАЗОВОЙ СТРУ Целью нзобретевышенне эффектнвнния путем разделетока. Ъявляется по н шумоглушеового по Указанная цель д .тигается фтем,что глушитель снабжен двухступенчатым ажектором, размещенным концентрично внутри корпуса и обращенным ступеньто с меньшим диаметром в сторону сопла, тО причем относительные размеры элементов глушителя выполнены в соответствии со слецующнми соотношениями; точноухкон 8,0,1 с -0(Ф Ои 4 с 3 8 н.с внутренние первой и в эжектора; диаМетрыорой ступе Изобретение относится к области ма шииостроения, а именно к глушителям шума газовой струи преимущественно дляцвухконтурных турбореактивных цвигателеИзвестен глушитель шума газовой струи для двухконтурного турбореактивного двигателя с наружным и внутренним контурами и с выхлопными соплами, содержащий цилиндрический корпус со зву копоглотителями, закрепленными на его внутренней поверхности Я ,Однако такой глушитель недоста эффективен для снижения шума дв турных двигателей. наметр сопла внутрен- его контура цвяга45 Габариты первой ступени эжектора , определены из требований газодинамики, т.е. исходя из условий раскрытия струи внутреннего контура двигателя, входящей 381.93- длина первой и второйступеней эжектора;- расстояние от соплаовнутреннего контура двигателя до корпуса глушитеЛЯ;3 - толщина звукоцоглощающего материала первойступениэжектора;3 - толщина звукопоглощаю 2щего материала второйступени эжектора6 З - толщина звукопоглотителя корпуса;- площадь свободного сечения между корпусом ивторой ступенью;Рн с - площадь сопла наружногоконтура двигателя,Кроме того, эжектор выполнен из звукопоглощающего материала,. который облицован с двух сторон звукопрозрачной ободочкой.ГЗвукопоглощающий материал второй ступени эжектора разделен звуконепроницаемой25Перегородкой на два слоя в соответствиисо следующими соотношениями:О,1 ( - ( 0,4 01 ( - (0,2,3 51) гВ2где 5 4 - толщина внутреннего слоязвукопоглощающего мате 30риала5- толщина наружного слОязвукопоглощающего материала.На входе в корпус и перед первой, ступенью эжектора установлены диафрагмы, з 5На фиг., 1 изображен глушитель шумагазовой струи в разрезе; на фиг. 2 звукопоглощающий материал 2-й ступениэжектора в разрезе.Глушитель состоит из цилиндрическо-40го металлического корпуса 1 со звукойоглотителями 2, защищенными от выдувания акустически прозрачной и конструктивно-прочной оболочкой 3. Корпус. переходит в . поворотное колено 4,Внутри корпуса 1 соосно с ним установлен двухступенчатьгй эжектор 5, который состоит из силовых металлическихкаркасов 6 и 7, заполненных звукопоглощающим материалом 8 и защищенных50,лакустически прозрачной и конструктивнопрочной оболочкой 9. Ступени эжекторазакреплены на опорах 10 и 11, которыемогут быть выполнены в виде двутавровыхбалок, Для уменьшения гицравлическогосопротивления на первой и второй ступеняхэжектора и в корпусе 1 установлены обтекатели 3.2 14. 74 4Глушитель проходит сквозь стенуиспытательного блока 15 и укрепляется соосно с, сопловым аппаратом 16 двухконтурного турбореактивного двигателя,На входе в корпус и перед первой ступенью эжектора могут быть установлены диафрагмы 17 и 18.Звукопоглощаюший материал эжектора может быть разделен . звуконепроницаемой металлической перегородкой 19.Глушитель работает следующим образом.Газы, выходящие из сопла внутреннего контура двигателя, смешиваются счастью холодных газов наружного контура, охлаждаются и поступают в первуюступень эжектора, где за счет вытянутого профиля скорости происходит активное затухание звука, возбуждаемогоструей газа внутреннего контура. На выходе из первой ступени эжектора газысмешиваются с частью газов наружного контура, проходящих по щелимежду корпусом и эжектором глушителя.За счет того же эффекта вытянутого профиля скорости происходит активное затухание звука во второй ступени эжектора.По мере удаления акустическая эффективность эжектора падает.Звук, возбуждаемый струей газа наружного контура двигателя, попадает вщель между корпусом глушителя и эжектором, За счет звукопоглощаюшей обпицовки корпуса и эжектора, выполненныхв указанных выше соотношениях, звукзатухает до требуемого уровня.Было установлено, что эффективностьглушителя при установке его на расстоянии 2-8 дзначительно повышается(5-103 ,) в области низких частот с незначительным уменьшением в областивысоких частот,В глушителе высокая акустическаяэффективность по снижению шума внутреннего (горячего) контура двигателя достигается за счет двукратного охлаждения выхлопной струи и большого градиентаскорости потока в поперечном сечении(вытянутого профиля скорости). На границесмешения горячего и холодного потоковвозникает отклонение звуковых волн всторону звукопоглотителя, что и является причиной высокой эффективности внутреннего эжектора,810374 5 0 5 ъ 4 5 5в первую ступень зжектора. В нормальных условиях струя раскрывается с центральным углом 26-30 . В условиях двухконтурного двигателя с учетом влияния струи наружного контура центральный . угол раскрытия струи равен 10-12о откуда минимальный диаметр первой ступени эжектора равен:О = ( 4-8) 2 д в 1 р с/2 3.,7-2,7 д вУчитывая дополнительную з жекцию холодного контура, О принято равным 2-3 д .Длина первой ступени- зжектора выбрана из условий выравнивания потока, Известно, что для выравнивания потока отношение длины к диаметру должно быть Г /О= 5-6. Учитывая начальный участок смешения длиной 4-8 с 8 длина первой ступени зжекторе будет равная =2,5- 3-5 О;Дпя повышения эффективности эжектора предлагается использовать облицовку с толщиной звукопоглощающего слоя, равной 3./4 длины звуковой волны в материале на средней частоте 125 Гц. Длина звуковой волны в материале =С /1, где См - скорость звука в материале;1 - частота звуке, Дпя отечественныхматериалов, которые могут применятьсяв глушителях газовых струй, С = 160200 м/сек. Тогда Я,ц = 1,2-1,6 м, а/4 = 0,32 - 0,4 м. Принимая толщину облицовки 400 мм и отнеся ее к оптимальным размерам диаметро глушителя - эжектора, получено 0,14 у" = - (0,4хСнижение шума наружного контура достигается за счет применения кольцевого шепевого глушителя, Отличительная скорость газа в свободном сечении щелевого глушителя лежит в пределах 50- 70 м/сек. В этом случае акустическая эффективность незначительно снижается по сравнению с эксплуатацией при скорости газа 30-40 м/сек ( в 1,1-1,2 раза) а нагрузка при этих скоростях позволяет выполнить конструкцию более простой, а следовательно, более экономичной. Учитывая, что температура газа наружного контура равна 50-70 С, т,е. скорость газа в критическом сечении будет 270340 м/сек, необходимо, чтобы плошадь кольцевого шелевого глушителябыла в 4-6 раз больше площади сопланаружного контура, т.е. 4 сГ Г с 6.наОтносительное свободное сечениеопределяется по соотношению: 6Наилучшей широкопопостной характеристикой обладают шелевые глушители с толщиной звукопоглощающего слоя 200 мм. Так квк габариты конструкции определяют выбор внутреннего диаметра второй ступени эжектора, то получаем следующее соотношение;зПри прохождении шума с двух сторон звукопоглощающей конс трукции, напримеро пластинчатых глушителей, рабочей толщиной является половина звукопоглощающего слоя. А так как рабочая толщина звукопоглощающего споц для эжектора и щелевого глушителя разная, то для получения заданных параметров заглушениязвуконепроницаемой перегородкой на двечасти в соответствии с рассчитаннымиранее оптимальными соотношениями:О, с 3 (Р О, ; О, 16 -/О о,гДля снижения эжекции в наружномконтуре может быть установлена диафрагме, перекрывающая часть площадищелевого глушителя. Внутренний диаметр 2 З диафрагмы рассчитывается, исходя иэусловий раскрытия струи и требующегосякоэффициента эжекции для вентиляциибокса при испытаниях,Для перераспределения потока внутри 30глушителя для наружного и внутреннегоконтуров на внутреннем контуре можетбыть установлена диафрагма перекрывающая часть площади внутреннего контурагглушителя.Выполнение элементов конструкцииглушителя в соответствии с предлагаемы ми выше соотношениями позволяет получить экономичное шумоглущащее устройство для снижения шума выхлопной струидвухконтурных турбореактивных двигатефв лей с высокой акустической эффективно-стью во всем нормируемом диапазонечастот 30-40 дБ на низких частотахи 45-60 дБ на средних и высоких.Ф о р" м у л а и з о б р е т е н и я15 1. Глушитель шума газовой струипреимущественно для двухконтурных турбореактивных двигателей с наружным ивнутренним контурами и с выхлопными соплами, содержащий цилиндрический ког пус со эвукопоглотителями, эакреплвннь ми на его в.утренней поверхности, о тл и ч в ю щ и й с я тем, что, с целью"пВышения эффективности шумоглушения путем разделения газового потока, он снабжен двухступенчатым эжектором размещенным концентрично внутри корпу,а и обращенным етупенью с меньшим иаметром в сторону сопле, причем отноительиые размеры элементов глушителя. д аП01 иэ звукопоглошаюшего материала,52Бг3. Глушитель по пп. 1 и 2, о т л и -Ф; ,Л О 0,4;щаюший материал эжектора облицован с4-Ь; 0,1-О,2 й 43 с Р с ВДдвух сторон звукопрозрачной оболочкой..С 2 . 10 4, Глушитель по пп, 1-3, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что звукопоглог е. О.,О - внутренние диаметры первой ч а ю щи второй ступеней эжектора; щающий материал второй ступени эжек 3 - диаме сопла внутреннего тора разделен звуконепроницаемой перегородкой на два слоя в соответствии соконтура двигателя;В,е2- длины перво й и второй сту-следующими соотношениямио 4 . 0,2,пеней эжектора; 0,1 г. - - 0;4; 0,1- - 4- расстояние от сопл нутрено р4него койтура двигателя докопоглошающего материала,корпуса глушителя:, . 6 - толщине наружного слоя звукотолщина звукопоглощающего 20 поглощающего материала,материала первой ступени 5. Глушитель по пп. 1-4, о т л ивэжектора; ч а ю ш и й с я тем, что на входе втолщина звукопоглошаюше корпус и перед первой ступенью эжек 2го материала второй сту- тора установлены диафрагмы.пени эжектора.8толщина звукопоглотите- Источники информации,а топринятые во внимание при экспертизеля корпуса;,Г бодного сече. Авторское с видетельство СССРй,"- площадь сво дния между корпусом и вто.рпусом и вто. 3 Ф 539461, кл Г 01 М 1/10, опублик.рой ступенью;зо 1976,, Шекмар За илиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул, Проектная,239/7ВНИИПИ по дела 3035, Москв ираж 553 Подписноерственного комитета СССРтений и открытий