DE2422025C3

DE2422025C3 - Lärmschutzvorrichtungen an einer Lärmschutzhalle zum Testen von Strahltriebwerken

Info

Publication number: DE2422025C3
Application number: DE2422025A
Authority: DE
Inventors: Oskar Dipl.-Ing. 8033 Krailling Gerber
Original assignee: NYBY BRUKS NYBYBRUK SE AB
Current assignee: NYBY BRUKS NYBYBRUK SE AB
Priority date: 1974-05-07
Filing date: 1974-05-07
Publication date: 1981-11-26
Also published as: JPS50144806A; US3941205A; GB1499500A; AU7049874A; DE2422025B2; DE2422025A1; SE415118B; GB1482431A; SE7505118L; CA1005295A

Description

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Die Erfindung betrifft Lärmschutzvorrichtungen an einer Lärmschutzhalle zum Testen von Strahltriebwerken, bei der die Hallenrückwand mit einem Abgasschalldämpfer versehen ist, über den der Abgasstrahl des Strahltriebwerkes ins Freie geleitet wird und an dessen Eintrittsseite bei angefahrenem Strahltriebwerk ein freier Beimischluft-Eintrittsspalt zwischen dem Austrittsende des Strahltriebwerkes und dem Abgasschalldämpfer vorhanden ist, wobei mindestens ein Teil der übrigen Wände der Lärmsehutzhalle aus schalldämpfenden Kulissen besteht, die derart bewegbar ausgebildet sind, daß die freie Querschnittsfläche für die einströmende Außenluft einstellbar ist.

Bei einer bekannten Lärmsehutzhalle mit Lärmschutzvorrichtungen dieser Gattung ist bei an den Abgasschalldämpfer angefahrenem Strahltriebwerk zwischen dem Austrittsende des Strahltriebwerkes und der Eintrittsöffnung des Abg&sschalldämpfers ein freier ringförmiger Spalt als Beimischluft-Eintrittsspalt vorhanden, über den die kühle Beimisohluft angesaugt wird, deren Beimischung erforderlich ist, damit der heiße Abgasstrahl die Innenflächen des Abgasschalldämpfers nicht beschädigt (DE-AS 12 73 167). Diese Beimischung der Kühlluft zum heißen Abgasstrahl führt jedoch zu einer starken Turbulenzbildung und stellt wiederum eine Ursache der Geräuschbildung dar. Ferner weisen diese bekannten Lärmschutzvorrichtungen den Nachteil auf, daß in der Lärmsehutzhalle ein Unterdruck entsteht der so groß werden kann, daß die Strahltriebwerke nicht mehr einwandfrei arbeiten. Ein zu großer Unterdruck wirkt sich auch ungünstig auf die schalldämpfenden Kulissen, die Tore, Wände und Fenster der Lärmsehutzhalle aus, bei denen Schwingungsbeanspruchungen auftreten können und vor allem muß der Unterdruck auch mit Rücksicht auf das in der Lärmscluitzhalle arbeitende Personal aus physiologischen Gründen begrenzt bleiben.

Weiter ist bereits ein Abgasschalldämpfer für Strahltriebwerke bekannt, bei dem an der Eintrittsseite des Abgasschalldämpfers bei angefahrenem Strahltriebwerk ein freier ringförmiger Beimischluft-Eintrittsspalt vorhanden ist, wobei die Eintrittsöffnung des Abgasschalldämpfers so groß bemessen ist, daß sie das Austrittsende des Strahltriebwerkes mit dem größten Durchmesser aufnehmen kann und dabei noch ein freier ringförmiger Beimischluft-Eintrittsspalt verbleibt und bei Strahltriebwerken mit einem kleineren Durchmesser des Austrittsendes eine Anpassung der Eintrittsöffnung des Schalldämpfers durch Zwischenschalten von auswechselbaren Stauplatten oder eines oder mehrerer perforierter konischer Abschnitte erreicht wird (DE-AS 11 08 515). Bei diesem bekannten Abgasschalldämpfer erstreckt sich von dessen Eintrittsende ein der Durchmischung von Beimischluft und Abgasstrahl dienendes perforiertes Durchströmrohr mit einem sich in Abgasstrahlrichtung verjüngenden Querschnitt in das Innere des Abgasschalldämpfers hinein. Ein derartiges einen sich in Abgasstrahlrichtung verjüngenden Querschnitt aufweisendes Durchströmrohr weist den Nachteil auf, daß es mit den heißen Gasen des Abgasstrahles unmittelbar in Berührung kommt, wodurch die Standzeit des Durchströmrohrs verringert wird.

Aufgabe der Erfindung ist es — ausgehend von Lärmschutzvorrichtungen der eingangs bezeichneten bekannten Art — Möglichkeiten zu schaffen, den Luftdruck in der Lärmsehutzhalle in Abstimmung mit der nötigen Anpassung des Abgasschalldämpfer-Eintritts an die verschiedenen Strahltriebwerke zuverlässiger als bisher zu steuern, im Beimischbereich des Abgasstrahls auf die Turbulenzbildung und die Frequenzspektren des entstehenden Schalls in dämpfender Weise Einfluß zu nehmen und dabei auch die Beimischung der Beimischluft zu verbessern.

Diese Aufgabe wird ausgehend von den eingangs genannten bekannten Lärmschutzvorrichtungen erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst:
a) im Bereich des Eintritts des Abgasstrahls in die öffnung des Abgasschalldämpfers ist der freie Strömungsquerschnitt für die eintretende Beimischluft durch Blenden derart veränderbar vorgesehen, daß in Zusammenwirken mit der Einstellung der freien Querschnittsfläche für die durch die Kulissen strömende Außenluft der Luftdruck in der Lärmsehutzhalle nicht unter ein vorbestimmtes Maß abfällt:

b) die Blenden sind kegelstumpfförmig ausgebildet, mit sich in Abgasstrahlrichtung vergrößerndem Querschnitt angeordnet und weisen in der Mantelfläche Durchtrittsöffnungen für die Beimischluft auf.

Die erfindungsgemäßen Lärmschutzvorrichtungen bieten den Vorteil, daß sowohl die Kühlluft- d, h, Beimischluft-Menge, die dem Schalldämpfer zugeführt wird, wie der Unterdruck in der Lärmschutzhalle so einstellbar sind, daß sowohl der Schalldämpfer wie das zu testende Strahltriebwerk einwandfrei arbeiten und gleichseitig vermieden wird, daß der Unterdruck in der Lärmschutzhalle ein für das Bedienungspersonal schädliches Ausmaß überschreitet Vorteilhafterweise wird die vom Abgasschalldämpfer eingesaugte Kühlluftmenge so geregelt, daß das Mischungsverhältnis von Kühlluftmenge zu Abgasmenge bei sog. »heißen Strahltriebwerken« 1 :1 bis 3 :1 ist, das bedeutet, daß bei derartigen Strahltriebwerken auf einen Anteil Abgas bis zu drei Teile Kühlluft kommen können. Bei sog. »kalten Strahltriebwerken«, die allgemein als »Fan-Strahltriebwerke« bezeichnet werden, kann das Verhältnis von Kühlluftmenge zu Abgasmenge 1 :1 betragen oder aber niedriger sein, bis 0,6 :1, vorzugsweise jedoch etwa 0,8 :1 bis 0,9 :1.

Des weiteren weisen die erfindungsgemäßen Lärmschutzvorrichtungen den Vorteil einer sehr wirksamen Schalldämpfung auf, die in erster Linie dadurch bewirkt wird, daß der sich in Abgasstrahlrichtung vergrößernde Querschnitt der kegelstumpfförmig ausgebildeten Blenden eine Querschnittsvergrößerung des Abgasstrahles zuläßt und daß eine Beimischung der durch die Durchtrittsöffnungen der Blenden zugeführten Beimischluft zum Abgasstrahl ohne wesentliche Turbulenzbildung erreicht wird und ohne daß es erforderlich ist, im Inneren des Abgasschalldämpfers dessen freien Querschnitt einengende perforierte Durchströmrohre oder Gitteranordnungen od. dgl. anzuordnen. Da bei den erfindungsgemäßen Lärmschutzvorrichtungen das Innere des Atgasschalldämpfers nicht durch perforierte Durchströmrohre oder Gitteranordnungen eingeengt wird, auf die die heißen Abgase auftreffen, ist bei den erfindungsgemäßen Lärmschutzvorrichtungen die Standzeit der Abgasschalldämpfer wesentlich erhöht, dies um so mehr als durch die Zuführung der Beimischlufi über die Durchtrittsöffiiungen der kegelstumpfförmigen Blenden eine wirksame Kühlung der Wandungen des Abgasschalldämpfers und ein Schutz dieser Wandungen vor den heißen Gasen des Abgasstrahles erzielt wird.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß ein Satz von austauschbaren Blenden vorgesehen ist, die einen unterschiedlichen freien Strömungsquerschnitt für die Beimischluft und/oder unterschiedliche Konizität aufweisen.

Gemäß einer abgewandelten Ausgestaltung der Erfindung können die Blenden aus zwei oder mehreren gegeneinander verschiebbaren kegelstumpfförmigen Ringteilen bestehen, die mittels in Langscfclitzen geführten Verbindungsbolzen miteinander verbunden sind und die Durchtrittsöffnungen durch Verschieben von Ringteilen ganz oder teilweise verschließbar sein. Hierbei können auch Bohrungen unterschiedlicher Größe durch Verschieben von Blendenteilen ganz oder teilweise verschlossen werden, um den freien Strö- « mungsquerschnitt zu verändern.

Neben der Verändern.^ des freien Strömungsquerschnittes für die Beimischluft mittels der in den vorstehenden Absätzen genannten Blenden wird vor· teilhafterweise auch die freie QuerschnUlsfläehe für die einströmende Außenluft durch Verstellen der schalldämpfenden Kulissen eingestellt, um den Luftdruck in der Lärmschutzhalle nicht unter einen vorbestimmten Unterdruck, vorzugsweise 100 mm Wassersäule, absinken zu lassen.

Durch die Verwendung von kegelstumpfförmigen Blenden unterschiedlicher Lochung und/oder unterschiedlicher Konizität und/oder Größe kann nicht nur die zur Kühlung des Schalldämpfers benötigte Beimischluftmenge auf einen für den Hallenunterdruck und die Geräuschbildung günstigen Wert eingestellt werden, sondern gleichzeitig die Turbulenzbildung und das Frequenzspektrum der Lärmbildung so beeinflußt werden, daß eine Verminderung des Geräuschpegels eintritt

Im folgenden wird die Erfindung an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Lärmschutzhalle mit den erfindungsgemäßen Lärmschutzvorrichtungen in Draufsicht und

F i g. 2 ein Detail der F i g. 1 in vergrößertem Maßstab, teilweise im Schnitt

Die in Fig.2 dargestellte Lärmschutzhalle hat schalldämpfende Kuiissen 3, 4 als Seitenwände sowie ein Tor 5. Die Hallenrückwand 6 enthält eine Auslaßöffnung 7 für den Abgasstrahl 8 eines Strahltriebwerks eines Flugzeugs 10. Der Abgasstrahl 8 tritt durch das Schubrohr 9 aus dem Strahltriebwerk aus. In der Auslaßöffnung 7 der Lärmschutzhalle 1 ist der Abgasschalldämpfer 11 angeordnet Er besteht aus einem Zylinderrohr 12, das konzentrisch zum Abgasstrahl 8 angeordnet ist An das Zylinderrohr 12 ist eine konische Blende 13 so angepaßt und befestigt, daß sie nicht durch den Druck des Abgasstrahls 8 gelockert oder verschoben werden kann. Dies kann z. B. vermittels einer Reihe von im Zylinderrühr 12 vorhandenen Nasen 14 geschehen, auf denen die Blende 13 mit Nasen 15 gelagert und gegebenenfalls durch (nv;ht dargestellte) Befestigungsmittel wie Schrauben befestigt ist. Die Durchtrittsöffnungen der Blende sind mit 16 bezeichnet Die Blende ist leicht auswechselbar und kann — je nach Bedarf — durch eine andere Blende mit anderer Konizität, anderer Länge oder anderen Durchtrittsöffnungen ersetzt werden. In der F i g. 2 wird die Differenzfläche zwischen Eintrittsöffnung des Schalldämpfers U und Abgasstrahlquerschnitt gänzlich von der Querschnittsfläche der Blende 13 eingenommen, weshalb der durch die Injektorwirkung des Abgasstrahls verursachte Kühlluftstrom nur durch die Durchtrittsöffnungen 16 der Blende 13 einströmen kann.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Lärmschutzvorrichtungen ist wie folgt:

Wenn der Abga^trahl 8 des Strahltriebwerks axial in die konische Blende 13 eindringt, entsteht eine Injektorwirkung, die zur Folge hat, daß Kühlluft angesaugt wird. Durch die Durchtrittsöffnungen im Blendenkonus wii d die Eintrittsfläche vergrößert, weil zusätzlich Kühlluft aufgrund von Druckunterschieden durch die Durchtrittsöffnungen einströmt. Die benötigte Kühlluftmenge ist für die verschiedenen Strahltriebwerkstypen unterschiedlich und hängt außer von den Abmessungen des Schubrohres und der Abgasgeschwindigkeit im wesentlichen von der Temperatur des Abgasstrahles ab. Andererseits ist der entstehende Geräuschpegel weitgehend eine Funktion der einströmenden Kühlluftmenee. da sich mit zunehmender

Kühlluftmenge die Turbulenzbildung des Gasgemisches vergrößert. Neben der stärkeren Lärmbildung, insbesondere bei tiefen Frequenzen, werden außerdem bei größerem Kühlluftmengenbedarf die Luftdruckverhältnisse innerhalb der Lärmschutzhalle empfindlich gestört. Die Möglichkeit der Einstellung der benötigten Mindestluftmenge bringt daher zu der angestrebten Aufrechterhaltung des erforderlichen Unterdruckes in der Lärmschutzhalle eine Verminderung des Geräuschpegels mit sich.

Der Kühlluftverbrauch durch den Abgasschalldämpfer wird durch entsprechende Einstellung der Lage der verstellbaren Kulissen 18 in den Seitenwänden der Lärmschutzhalle gedeckt. Der freie Strömungsquerschnitt zwischen den einzelnen Kulissen wird dabei so gewählt, daß im Mittel etwa 100 mm WS Unterdruck in der Lärmschutzhalle entsteht.

Der Winkel, die Länge und der Lochungsgrad der Blende ist für den Luftfluß bestimmend. Durch richtige Wahl dieser Parameter kann die Kühlluftmengenzufuhr zum Schalldämpfer für jedes Strahltriebwerk bestimmt werden.

Wenn der größte Durchmesser der Blende 13 kleiner als der Innendurchmesser des Zylinderrohres 12 ist, kann, wie leicht ersichtlich ist, Luft auch durch den ringförmigen Spalt zwischen Blende 13 und Zylinderrohr 12 in den Abgasschalldämpfer 11 einströmen. Die Blende wird in der Regel aus Stahlblech von 5 bis 15 mm Wandstärke hergestellt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

t, Lärmschutzvorrichtungen an einer Lärmschutzhalle zum Testen von Strahltriebwerken, bei der die Hallenrückwand mit einem Abgasschalldämpfer versehen ist, über den der Abgasstrahl des Strahltriebwerkes ins Freie geleitet wird und an dessen Eintrittsseite bei angefahrenem Strahltriebwerk ein freier Beimischluft-Eintrittsspalt zwischen ι ο dem Austrittsende des Strahltriebwerkes und dem Abgasschalldämpfer vorhanden ist, wobei mindestens ein Teil der übrigen Wände der Lärmschutzhalle aus schalldämpfenden Kulissen besteht, die derart bewegbar ausgebildet sind, daß die freie is Querschnittsfläche für die einströmende Außenluft einstellbar ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) im Bereich des Eintritts des Abgasstrahls (8) in die Öffnung des Abgasschalldämpfers (11) ist der freie Strömungsquerschnitt für die eintretende Beimischluft durch Blenden (13) derart veränderbar vorgesehen, daß in Zusammenwirken mit der Einstellung der freien Querschnittsfläche für die durch die Kulissen (3, 4) strömende Außenluft der Luftdruck in der Lärmschutzhalle nicht unter ein vorbestimmtes Maß abfällt;

b) die Blenden (13) sind kegelstumpfförmig ausgebildet, mit sich in Abgasstrahlrichtung vergrößerndem Querschnitt angeordnet und weisen in de» Mantelfläche Durchtrittsöffnungen (16) für die BeimischUift auf.
2. Lärmschutzvorrichtungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß e^:i Satz von austauschbaren Blenden (13) vorgesehen ist, die einen unterschiedlichen freien Strömungsquerschnitt für die Beimischluft und/oder unterschiedliche Konizität aufweisen.
3. Lärmschutzvorrichtungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blenden (13) aus zwei oder mehreren gegeneinander verschiebbaren kegelstumpfförmigen Ringteilen bestehen, die mittels in Langschlitzen geführten Verbindungsbolzen miteinander verbunden sind und daß die Durchtrittsöffnungen (16) durch Verschieben von Ringteilen ganz oder teilweise verschließbar sind.