CH654263A5 - Protection system for silencing and deflecting large gas flows - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schutzanlage zur Schalldämpfung und Ablenkung grosser Gasströme mit hohen Geschwindigkeiten, bestehend aus einer zwei Seitenwände verbindenden, senkrechten, schallabsorbierenden Mittelwand mit davor angeordnetem Leitelement. The invention relates to a protective system for sound attenuation and deflection of large gas flows at high speeds, consisting of a vertical, sound-absorbing central wall connecting two side walls with a guide element arranged in front of it.

Zur Kontrolle müssen Strahltriebwerke manchmal durch Probelauf geprüft werden. Das führt insbesondere bei Flughäfen, die in der Nähe von Wohngebieten liegen, zu unerträglichen Lärmbelästigungen. Darüber hinaus können die mit grosser Geschwindigkeit austretenden Abgasmengen zu Belästigungen und gar zu Schadensfällen in der unmittelbaren Umgebung führen. Zur Minderung der Umweltbelästigungen sind einige Schutzmassnahmen bekannt. As a check, jet engines sometimes have to be tested by a test run. This leads to intolerable noise pollution, particularly at airports that are close to residential areas. In addition, the exhaust gas quantities escaping at high speed can lead to nuisance and even damage in the immediate vicinity. A number of protective measures are known to reduce environmental pollution.

In einer dreiseitig umschlossenen Box aus Absorptionswänden wird das Flugzeug so aufgestellt, dass die aus den Strahltriebwerken kommenden Gasströme kurz vor der Rückwand nach Passieren eines senkrechten Lochbleches durch nach oben gebogene Leitschaufeln abgeführt werden. The aircraft is set up in a box made of absorption walls on three sides so that the gas flows coming from the jet engines are discharged shortly before the rear wall after passing through a vertical perforated plate through guide vanes bent upwards.

Durch die Lochplatten wird ein Teil der Abgase rezirkuliert und von den Turbinen erneut angesaugt. Als Folge können Triebwerküberhitzungen auftreten, die zwangsläufig dann zu erheblichen Materialschäden führen. Weiter besteht die Gefahr, dass durch Luftpulsation Schwingungen an dem Flugzeug auftreten können, die erfahrungsgemäss besonders bei T-Leitwerken Schäden hervorrufen. Auch hat sich gezeigt, dass durch die Leitschaufeln, die die Luft in gebogenen Kanälen nach oben führen, ein grosser Teil des Lärmes reflektiert wird, wodurch der Wirkungsgrad hinsichtlich ' Schalldämpfung sich verringert. Some of the exhaust gases are recirculated through the perforated plates and sucked in again by the turbines. As a result, engine overheating can occur, which inevitably leads to considerable material damage. There is also the risk that vibrations can occur on the aircraft due to air pulsation, which experience has shown to cause damage, particularly in the case of T-tail units. It has also been shown that a large part of the noise is reflected by the guide vanes, which guide the air upwards in curved channels, as a result of which the efficiency with regard to sound insulation is reduced.

Auch sind nach vorne unter einem Winkel von 45-60° geneigte kleinere, bewegliche Windabweiser bekannt, die im Bereich der Abfertigungsanlagen auf den Flugplätzen entlang häufig befahrener Wege angeordnet werden, um das Flugplatzpersonal vor Steinschlag oder Windstössen bei ankommenden oder abrollenden Flugzeugen zu schützen. Smaller, movable wind deflectors are also known which are inclined forward at an angle of 45-60 ° and are arranged in the area of the handling facilities on the airfields along frequently traveled routes in order to protect the airfield personnel from stone chips or gusts of wind when arriving or taxiing aircraft.

Diese Windabweiser sind bewusst nicht schalltransparent ausgebildet worden, um die dahinter befindlichen Menschen nicht unnötig durch Lärm zu belasten. Weiter wird aus dem gleichen Grunde der Gasstrom nach oben umgelenkt, dabei fliesst ein Teil erfahrungsgemäss zurück, was hier nicht kritisch ist, da sich der Luftstrom und der Schall wegen der kleinen Hindernisse weitgehend frei ausbreiten kann, so dass ausser der Lärmbelästigung normalerweise keine Folgeschäden zu erwarten sind. These wind deflectors are deliberately not designed to be sound-transparent in order not to unnecessarily burden the people behind them with noise. For the same reason, the gas flow is also diverted upwards, and experience has shown that some of it flows back, which is not critical here, since the air flow and sound can spread freely due to the small obstacles, so that, apart from the noise pollution, there is normally no consequential damage are expected.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutzanlage zur Schalldämpfung und Ablenkung grosser Gasströme aus Turbinentriebwerken zu finden, die weitgehend ohne Rückwirkungen auf das Triebwerk bzw. Flugzeug, den Schall absorbiert und den Gasstrom unschädlich ableitet, sowie den Probelauf unterschiedlicher Flugzeug-Typen bei geringem konstruktivem Aufwand erlaubt. The invention has for its object to find a protective system for sound attenuation and deflection of large gas flows from turbine engines, which largely absorbs the sound and harmlessly derives the gas flow without repercussions on the engine or aircraft, as well as the test run of different types of aircraft with little constructive Effort allowed.

Die Aufgabe wird erfmdungsgemäss dadurch gelöst, dass als Leitelement ein schalltransparentes Streckmetall-Gitter unter einem Winkel von 65-80" zur Horizontalen und entgegen der Anströmrichtung des Gasstromes geneigt angeordnet ist. According to the invention, the object is achieved in that a sound-transparent expanded metal grille is arranged as the guide element at an angle of 65-80 "to the horizontal and inclined against the flow direction of the gas stream.

Zweckmässigerweise ist das Streckmetall-Gitter unter einem Winkel von 70-75: zur Horizontalen geneigt angeordnet. The expanded metal grid is expediently arranged at an angle of 70-75: inclined to the horizontal.

Ferner ist es zweckmässig, wenn das Streckmetall-Gitter rhombische Durchflussquerschnitte aufweist, deren maximale lichte Abmessungen 150-200 mm und 50-70 mm betragen, und die Stege des Gitters parallel zur Gasströmung eine Breite von 15-20 mm aufweisen. Furthermore, it is expedient if the expanded metal grid has rhombic flow cross sections, the maximum clear dimensions of which are 150-200 mm and 50-70 mm, and the webs of the grid have a width of 15-20 mm parallel to the gas flow.

Für den Fachmann war es überraschend, dass es mit einem nach vorn geneigten Streckmetall-Gitter möglich ist, den Schall mehr oder minder ungebrochen durch die Leitelemente bis zur Absorption durch die mittlere Wand aus Absorptionsmaterial weiterzuleiten, während die mit grosser Geschwindigkeit strömenden Luftmengen durch die an sich schmalen Stege des Streckmetall-Gitters nach oben abgelenkt werden, wo sie nicht mehr stören. Überraschenderweise hat sich auch ergeben, dass nicht - wie vermutet werden könnte - der Gasstrom durch die schräg nach vorn geneigte Wand am Boden zurückgeführt wird. Schädliche Wirkungen durch Rezirkulation treten daher nicht auf, so dass das zu überprüfende Triebwerk schon im Abstand von 10-15 d aufgestellt werden kann, wobei d der Durchmesser der Austrittsöffnung des Triebwerkes ist. Trotz dieses geringen Abstandes tritt weiter die befürchtete Pulsation nicht auf, wenn die schräg liegenden Öffnungen in der Summe ihrer Flächen mindestens gleich gross wie der Querschnitt des Turbinenstrahles vor dem Leitelement ist. It was surprising for the expert that it is possible with an expanded metal grille that is tilted forward to pass the sound more or less unbroken through the guide elements until it is absorbed by the middle wall made of absorption material, while the air flows at high speed through the air narrow webs of the expanded metal grille are deflected upwards where they no longer interfere. Surprisingly, it has also been found that the gas stream is not - as might be suspected - led back through the wall on the floor, which is inclined forward. There are therefore no harmful effects from recirculation, so that the engine to be checked can be set up at a distance of 10-15 d, where d is the diameter of the outlet opening of the engine. Despite this short distance, the feared pulsation does not occur if the inclined openings in the sum of their areas are at least as large as the cross section of the turbine jet in front of the guide element.

Durch die vielen Öffnungen im Streckmetall-Gitter wird weiter der Gasstrom stark aufgeteilt. Dadurch erhöht sich zwar die Frequenz, bekanntermassen lässt sich aber ein solcher hochfrequenter Schall besser absorbieren. The gas flow is further divided through the many openings in the expanded metal grid. Although this increases the frequency, it is known that such high-frequency sound can be better absorbed.

Die erforderlichen Abmessungen sind gering. Die hohe, mittlere Wandung der Box ist nicht direkt dem Luftstrom ausgesetzt und kann deshalb als leichte Konstruktion erstellt werden. Weiter ist das Streckmetall-Gitter nur im Bereich der Gasströme erforderlich. The required dimensions are small. The high, middle wall of the box is not directly exposed to the air flow and can therefore be constructed as a lightweight construction. Furthermore, the expanded metal grid is only required in the area of the gas flows.

Daher ist eine Auslegung der Schutzanlage auf verschiedene Flugzeug-Typen durch einfache Massnahmen möglich. Therefore, the protection system can be designed for different types of aircraft by simple measures.

In einer besonderen Ausführung besitzt das Streckmetall-Gitter rhombische Durchflussflächen, deren maximale lichte Abmessung 150-200 mm und 50-70 mm betragen und dass die Stegtiefe 15-20 mm ist. In a special version, the expanded metal grille has rhombic flow areas, the maximum clear dimensions of which are 150-200 mm and 50-70 mm and that the web depth is 15-20 mm.

Das Streckmetall ist einfach und kostengünstig herzustellen und zeichnet sich überraschenderweise durch eine gute Luftführung aus. Die statische Festigkeit ist wegen der hinten gekippten Stege verhältnismässig gross, so dass es schon bei wenigen aerodynamisch verkleideten Aussteifungen nicht vibriert. The expanded metal is simple and inexpensive to manufacture and is surprisingly characterized by good air flow. The static strength is relatively high due to the rear-tilted webs, so that it does not vibrate even with a few aerodynamically clad stiffeners.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt An embodiment is shown in the drawing and will be described in more detail below. It shows

Fig. 1 Seitenansicht durch Box. Fig. 1 side view through box.

Hinter einem Flugzeug 1 ist im Abstand von 15 d, mit d = Öffnungsdurchmesser der Turbine, ein Streckmetall-Gitter 2 angeordnet, welches um 70: zur Achse und entgegengesetzt zur Anströmrichtung geneigt ist. Das Streckmetall-Gitter wird über Aussteifungen 3 und durch aerodyna5 An expanded metal grating 2 is arranged behind an aircraft 1 at a distance of 15 d, with d = opening diameter of the turbine, which is inclined by 70: to the axis and opposite to the direction of flow. The expanded metal grid is over stiffeners 3 and aerodyna5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

misch verkleidete Pfosten 4 in seiner Lage gehalten. Die hintere Mittelwand 5 ist im Abstand von 10-20 m angeordnet und wird durch Stützen 6 gehalten. Die Mittelwand ist mit schallabsorbierendem Material 7 - wie Steinwolle usw. - mixed clad posts 4 held in place. The rear middle wall 5 is arranged at a distance of 10-20 m and is held by supports 6. The middle wall is made of sound-absorbing material 7 - such as rock wool etc. -

654 263 654 263

ausgefüllt und zusätzlich als Schutz mit einer schalltransparenten Abdeckung 8 versehen. Die Seitenwände 9 der Schutzanlage sind nicht dargestellt. filled out and additionally provided with a sound-transparent cover 8 as protection. The side walls 9 of the protection system are not shown.

3 3rd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims (3)

654 263654 263 1. Schutzanlage zur Schalldämpfung und Ablenkung grosser Abg'asströme von Flugzeugtriebwerken, bestehend aus einer auf drei Seiten von Wänden aus Absorptionsmaterial umschlossenen Box, vor deren mittlerer Wand ein Leitelement angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Leitelement ein schalltransparentes Streckmetall-Gitter (2) unter einem Winkel von 65-80° zur Horizontalen und entgegen der Anströmrichtung des Gasstromes geneigt angeordnet ist. 1. Protection system for sound attenuation and deflection of large exhaust gas flows from aircraft engines, consisting of a box enclosed on three sides by walls made of absorption material, in front of the middle wall of which a guide element is arranged, characterized in that a sound-transparent expanded metal grille (2) is used as the guide element. is arranged at an angle of 65-80 ° to the horizontal and inclined against the flow direction of the gas stream. 2. Schutzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Streckmetall-Gitter (2) unter einem Winkel von 70-75° zur Horizontalen angeordnet ist. 2. Protection system according to claim 1, characterized in that the expanded metal grid (2) is arranged at an angle of 70-75 ° to the horizontal. 2 2nd PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS 3. Schutzanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Streckmetall-Gitter (2) rhombische Durchflussquerschnitte aufweist, deren maximale lichte Abmessungen 150-200 mm und 50-70 mm betragen, und dass die Stege des Gitters parallel zur Gasströmung eine Breite von 15-20 mm aufweisen. 3. Protection system according to claim 1 or 2, characterized in that the expanded metal grid (2) has rhombic flow cross sections, the maximum clear dimensions of 150-200 mm and 50-70 mm, and that the webs of the grid parallel to the gas flow a width of 15-20 mm.