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L'invention est relative à un dispositif pour réduire ou amortir le bruit produit par des courants de fluides déchargés, à une vitesse élevée, par des tuyres ou analogues.
Une application de l'invention est la suppression du bruit produit par le jet des moteurs propulsés par réaction par exemple par des turbo-réacteurs, des stato-réacteurs et des moteurs de fusées, pendant qu'ils sont amenés au régime ou accélérés sur le terrain. L'invention peut également être appliquée à la réduction du bruit produit par l'échappement d'autres machines motrices, par exemple des moteurs à piston, pour lesquelles le courant d'échappe- ment n'est pas destiné à produire un effort propulseur.
L'invention est basée sur la constatation que, pour
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pouvoir réduire le bruit du jet, il est avantageux de diminuer la vitesse de celui-ci. Pour les applications indiquées plus haut, il est désirable, ou bien qu'aucune contre-pression ne soit exercée sur le moteur, ou bien que, dans le cas où une contre-pression uxiste, celle-ci reste inchangée.
Un but de l'invention est donc de réduire le bruit du courant d'un fluide déchargé par une tuyère sans modifier, en substance, les conditions du courant dans la tuyère.
L'invention a pour objet un dispositif pour réduire le bruit produit par le courant d'un fluide déchargé par une tuyère, ce dispositif comprenant un conduit divergent ouvert à ses extréi- tés,la petite extrémité du conduit constituant un entrée pour le courant et plusieurs cloisons écartées axialement les unes des autres et placées transversalement dans le conduit tout en compor- tant des ouvertures pour permettre l'écoulement du courant le long dudit conduit, la distance entre la cloison transversale d'amont et l'entrée du conduit, ainsi que la distance entre chaque cloison transversale subséquente et la cloison qui se trouve immédiatement en amont de celle-ci, étant choisies de manière telle, en fonction de la chute de pression ou perte de charge créée par cette cloison transversale.,
de la .configuration du conduit et de la vitesse du courant, que la vitesse du courant soit réduite, que la séparation de la couche limite d'air de la paroi du conduit soit, en substance, évitée et que le bruit produit par le courant soit diminué.
Suivant une autre disposition, faisant 1'objet de l'inven- tion, la section d'écoulement à travers la cloison transversale d'amont n'est pas inférieure à la section d'écoulement à l'entrée du conduit, car, sans cela, il pourrait se produire une contre- pression donnant lieu à une réduction du débit massique de la tuyère.
Suivant une autre disposition selon l'invention, la chute de pression totale, produite par les cloisons transversales, est telle qu'une relation prédéterminée soit maintenue entre les
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pressions statiques à l'entrée et à la sortie du conduit. Ainsi, quand le courant du fluide doit être déchargé par la tuyère à la o 'pression ambiante, la chute de pression totale, produite par les cloisons transversales, est telle,que la pression statique du courant, à l'entrée du conduit, soit maintenue à une valeur sensi- blement égale à la pression ambiante.
Si, par conséquent, le cou- rant est celui formé par le jet d'un réacteur, il ne se produit pas d'accroissement de la contre-pression agissant sur le moteur,
Si le courant est déchargé par une tuyère à étranglement, c'est-à- dire une tuyère dans laquelle la pression statique du courant déchargé par la tuyère est supérieure à la pression ambiante, la chute de pression totale, créée par les cloisons transversales, est telle que la pression statique à l'entrée du conduit soit maintenue à une valeur sensiblement égale à celle du courant s'il était déchargé librement par la tuyère, c'est-à-dire que la différence existant entre la pression du courant de fluide à la sortie de la tuyère et la pression ambiante reste, en substance, invariable.
Les dessins ci-annexés montrent, à titre d'exemples, plusieurs modes de réalisation de l'invention.
La fig. 1 montre, d'une manière générale et schématique un silencieux déplaçable sur le terrain pour réduire le bruit d'un moteur d'avion pendant qu'il est lancé ou amené au régime.
La fig. 2 montre, en coupe longitudinale, le silencieux de la fig.l.
La fig. 3 montre semblablement, un autre silencieux déplaçable sur le terrain.
La fig. 4. montre, à plus grande échelle, un détail du silencieux de la fig 3.
La fig. 5 montre, en coupe longitudinale, l'extrémité d'amont d'une variante du silencieux de la fig. 3.
La fig. 6 montre, en vue en bout, le silencieux de la fig. 5.
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Les figs. 7 à 9 montrent, schématiquement d'autres for- mes de silencieux déplaçables sur le terrain.
La fig. 10 montre, schématiquement un. moteur d'avion à mouvement alternatif avec un silencieux monté sur le conduit d'échappement.
Comrae montré sur les figs. 1 et 2, le silencieux dépla- çable sur le terrain est constitué essentiellement par un conduit divergent 1 qui, intérieurement, a la forme d'un ronc de cône droit circulaire. Le conduit est monté sur un chariot 2 avec son axe placé horizontalement et il est disposé de manière telle que sa petite extrémité puisse, comme montré sur la fig.l, être poussée cuntre la tuyère à jet 3 d'un avion 4 actionné par un réacteur à turbine à gaz, la petite extrémité du conduit formant., par consé- quent, une entrée pour recevoir le courant débité par la tuyère 3.
Le conduit 1 comporte quatre sections annulaires.tronco- niques 5, 6 7 et 8 qui se succèdent suivant l'axe, la section d'amont 5 comportant une entrée 5a évasée en sens inverse pour former une douille dans laquelle la tuyère à jet 3 peut être enga- gée. Entre ces sections de paroi sont intercalées trois cloisons 9, 10 et 11 écartées axialement les unes des autres et placées transversalement dans le conduit, la cloison d'amont 9 étant écartée du conduit d'entrée. Les sections 5 à 8 de la paroi et les cloisons transversales 9 à 11 sont toutes constituées en une matière réfractaire, par exemple une matière céramique, qui résiste au courant chaud du jet. Les sections 5 à 8 de la paroi sont, en substance, imperméables alors que les cloisons transversales 9, 10 et 11 comportent des ouvertures pour le passage du courant du jet dans le conduit.
Ainsi., les cloisons 9 et 10 sont consituées en une matière poreuse perméable au gaz, alors que la cloison 11 comporte une multiplicité de petites perforations. Chaque cloison a une section découlèrent restreinte pour le courant et présente une résistance à l'écoulement, de sorte que le courant subit une chute
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de pression ou perte de charge en traversant la cloison.
Les sections 5 à 8 de la paroi sont entourées d'une enveloppe extérieure 12 écartée de ces sections, l'intervalle étant rempli d'une matière 13 propre à amortir le bruit.
Quand le courant du jet s'écoule le long du conduit divergent, sa vitesse est réduite et sa pression est accrue et, comme bien connu, la chute de pression antagoniste tend à provoquer un décollage de le couche limite d'avec la paroi du conduit. Ceci doit être évité autant que possible car cette séparation donne lieu à un accroissement du bruit provoqué par le jet.
Par consé- quent, la première cloison 9 ainsi que chacune des cloisons subsé- quentes 10 et 11 occupent une position telle et produisent uns chute de pression elle-même telle, par rapport à la vitesse locale du jet et la configuration du conduit, que le décollage de la couche limite entre l'entrée du conduit et la paroi 9 ou entre la cloison 10 ou 11 et la cloison 9 au 10 qui se trouve immédiatement en amont de la cloison considérée, soit, en substance, supprimé.
Pour un silencieux destiné à être utilisé avec une tuyère à jet fonctionnant à l'état non étranglé, c'est-à-dire déchargeant à la pression atmosphérique ambiante, la chute de pression totale, produite par toutes les cloisons, est telle que la pression statique à l'entrée du conduit soit maintenue à la pression atmosphérique.
Par conséquent, le silencieux n'exerce pas de contre-pression sur le moteur et il est possible de lancer ce moteur. exactement de la même manière que si le.silencieux n'était pas présent.
Pour ce mode de réalisation, la chute de pression à travers chaque cloison transversale 9, 10 ou 11, est de l'ordre de l'accroissement de la pression résultant de l'admission du courant dans l'espace qui se trouve immédiatement en amont de cette cloison, c'est-à-dire dans l'espace compris entre la cloison 9 et l'entrée du conduit dans le cas de la cloison d'amont 9 et dans les intervalles compris entre les cloisons 9, 10 et 11 dans le cas des cloisons 10 et 11 respectivement. Les distances entre chaque
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cloisen et celle qui se trvuve en amont de celle-ci et celle, dans le cas de la cloison d'ament 9, qui sépare celle-ci de 1 ' entrée du conduitdépendent de l'endroit où le décollage de la couche limite a tendance à se faire,
la cloison d'amont 9 étant établie en cet endroit ou en amont de celui-ci. Ainsi, l'écartement des cloisons est déterminé par la vitesse locale du courant et par la configuretion du conduit.
La chute de pression nécessaire peut être obtenue par un choix judicieux des dimensions et de remplacement des ouvertures ménagées dans les cloisons transversales 9, 10 et 11 et de l'épais- peur de celles-ci.
La partie la plus critique du silencieux est celle qui est comprise entre l'entrée et la première cloison 9 car, dans cette partie, la vitesse du courant du jet est la plus élevée.
Pour empêcher un accroissement de la contre-pression dans le con- duit du jet et, par conséquent, un étouffement du moteur il est avantageux que la section d'édcoulement à travers la première cloison 9 ne soit pas inférieure à la section d'écoulement de l'entrée dudit conduit. Cette nécessité limite le rapprochement entre la cloison 9 et l'entrée du conduit. Des moyens spéciaux peuvent, par conséquent, être prévus pour supprimer davantage toute tendance à la production du décollage de la couche limite. A cet effet, le conduit comporte ce ou-on dénomme des "producteurs de tourbillons" entre l'entrée du conduit et la cloison 9.
Ces producteurs de tourbillons comprennent des saillies 14 établies sur la paroi du conduit, ces saillies étant disposées de manière telle qu'elles produisent dans le courant des traînées tourbillonnaires qui ont pour effet de réduire le décollage de la couche limite. D'autres moyens pour la production de tourbillons peuvent être utilisés ou, suivant une variante, des moyens peuvent être prévus pour aspirer
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lp couche li!'1i te, cO:,Le décrit ci-après à l'aide de la fil. 4, ou pour renouveler la couche limite par soufflage. Si nécessaire, des moyens analgues peur éviter le décollage de la couche limite
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peuvent également être prévus pour les intervalles existant entre les cloisons transversales 9 10 et 10, 11.
Si le silencieux est destiné à être utilisé avec un courant de jet déchargé par une tuyère avec étranglement, le moteur fonctionnera normalement sous une contre-pression et il est désirable de s'arranger pour que cette contre-pression ne soit pas augmentée substantiellement. Par conséquent, les cloisons transversales sont telles qu'elles produisent une chute de pression, entre l'entrée et la sortie du conduit, ég.ale à la différence entre la pression régnant à la sortie du jet et la pression ambiante., afin que la pression à l'entrée du conduit soit égale à celle du courant du jet quand il est décha.rgé libre- ment.
En utilisant un silencieux, tel que décrit plus haut, la vitesse du jet peut être réduite à une valeur très grande, sur une longueur axiale très courte, avec une réduction correspondante du bruit du jet. Le conduit peut avoir une divergence rapide, la conicité étant par exemple de 45
Le conduit divergent n'est pas nécessairement rectiligne, de même qu'il n'est pas nécessaire qu'il ait une section transversa- le circulaire ou une divergence constante ,sur toute sa longueur.
La fig. 3 montre un autre mode de réalisation d'un silencieux déplaçable sur,le terrain dans lequel la divergence de la paroi du conduit augmente d'abord depuis l'entrée et va, ensuite, en diminuant, la partie aval du conduit n'étant pas évasée.
Pour ce mode de réalisation, la paroi du conduit comporte une partie tubulaire 21 constituée en un alliage résistant à la chaleur comme ceux couramment utilisés dans les installations avec turbine à gaz. Dans certains cas, cette paroi peut être perforée. Comme pour le mode de réalisation de la fig. 2, la partie 21 de la paroi Est entourée d'une enveloppe extérieure 22, l'espace intermédiaire étant rempli avec une matière 23'propre à absorber le son. En travers du conduit sont établies quatre cloisons transversales 24,
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@ et 27, la cloison d'amont 24 étant établie, vers l'aval, de l'entrée du conduit et la cloison d'aval 27 se trouvant à l'aextrémité d'amoni de la partie non évasée du conduit.
Comme visible sur la fig. 4 les cloisons transversales sont constituées en nid d'abeilles en comprenant des bandes plates 23 et ndulées 29 alternées et en alliage résistant à la chaleur pour former des passages pour l'écoulement du courant du jet Comme pour le mode de réalisation de la fig. 2, ces cloisons opposent des résistances à l'écoulement et une chute de pression ou perte de charge se produit pour le courant chaque fois que celui-ci traverse chacune de ces cloisons. Les cloisons produisent des chutes de pression telles et occupent des emplacements eux-mêmes tels que le courant subisse une décélération, comme déjà décrit, sans qu'il se produise un décollage substantiel de la couche limite d'avec la paroi du conduit, avec réduction conséquente du bruit du jet.
Comme pour le mode de réalisation de la fig. 2, des moyens spéciaux peuvent être nécessaires pour supprimer toute tendance à ce qu'un décollage de la couche limite puisse se produire entre l'entrée du conduit et la première cloison trans- versale 24. A cet effet, la paroi du conduit comprend, entre son entrée et la cloison 24, une section 21a en une matière perméable au gaz. Autour de cette section est établi un canal annulaire 30 relié par un conduit 31 à une pompe d'aspiration 32. De cette manière la couche limite peut être appliquée contre cette section du conduit pour aider à la suppression du décollage de la couche limite.
Une aspiration de la couche limite peut être appliquée, (l'une manière analogue à une autre partie de la paroi du conduit.
Suivant une variante, le décollage de la couche limite peut être évite en ayant recours à des producteurs de tourbillons, comme sur la fig 2 ou l'en peu enouveler la couche limite à des interval- les, en insufflant un courant d'air
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Des nervures longitudinales en une matière propre à absorber le son peuvent, de la matière connue, être établies dans la partie d'aval, non évasée, du conduit.
Pour les modes de réalisation décrits plus haut, la tuyère
3 du jet est emboîtée exactement dans l'entrée 5a du conduit et, au besoin, on peut faire intervenir des moyens d'étanchéité propres à assurer entre elles une liaison étanche au gaz. Pour le mode de réalisation montre sur les figs. 5 et 6, l'entrée 5a comporte troi nervures 5b avec lesquelles la tuyère 3 du jet vient en contact, de sorte qu'il subsiste un intervalle autour de la tuyère par lequel de l'air peut être aspiré hors de l'atmosphère et s'écoule le long des parois du conduit pour les refroidir. L'intervalle doit être assez long pour que l'on soit certain que la pression, à la tuyère, soit maintenue égale à la pression atmosphérique.
Quelques autres configurations du conduit sont montrées sur les fig. 7, 8 et 9. Sur la fig.7, le conduit 40 a une divergence progressivement croissante sur toute sa longueur et a donc la forme d'une trompette. Sur la fig. 8, le conduit 41 est courbé de manière telle que le courant du jet soit, finalement, déchargé vers le haut et, sur la fig. 9, la forme de sa section transversale change dans le sens de sa longueur en passant d'une entrée circulaire à une sortie très longue et étroite en forme de queue de poisson. Dans chaque cas le conduit peut comporter une partie aval non évasée, comme pour le mode de réalisation de la fig. 3.
L'invention peut également être appliquée à la réduction du bruit du courant du gaz d'échappement.d'un moteur pendant son fonctionnement normal, par exemple en vol, du moment que l'on ne désire pas utiliser le courant pour produire une poussée servant à la propulsion. La fig.10 montre un moteur d'avion 50 constitué de la manière usuelle par des cylindres et pistons placés en ligne, ce moteur étant logé dans une carlingue 51 et entraînant une hélice 52. Les gaz sortant du moteur sont évacués par un collecteur 53 et un conduit d'échappement 54, ce dernier comportant un silencieux
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formé par une partie tubulaire divergente 55 dans laquelle sont établies des cloisons transversales perforées, comme décrit plus haut.
Ce silencieux peut, en réalité, 'être constitué, à plus petit format,comme celui, déplaçable sur le terrain, de la fig.2. Par un choix approprié de remplacement des cloisons et de la chute de pression ou perte de charge produite par celles-ci en fonction de la vitesse du gaz d'échappement et de la configuration du conduit (selon les principes expliqués à l'aide de la fig. 2), on peut obtenir qu'aucune contre-pression additionnelle ne soit exercée sur le moteur et que le fonctionnement de celui-ci ne soit pas troublé.
Le silencieux pourrait, bien entendu, avoir une quelconqu des configurations montrées sur les figs. 3, 7, 8 et 9.
L'invention pourrait, d'une manière analogue, être appliquée à la réduction du bruit du courant d'échappement d'un turbo-réacteur au cours du vol. Il est à noter, toutefois, que l'usage de l'invention donnerait lieu, dans ce cas, à une diminution de la poussée produite par le courant d'échappement, sur laquelle on compte généralement pour produire une partie de la poussée vers l'avant obtenue à l'aide du turbo-réacteur.
D'autres moyens spéciaux peuvent être prévus, pour n'importe lequel des modes de réalisation décrits, pour aider à l'empêchement du décollage de la couche limite. Ainsi, la paroi du conduit pourrait comporter des fentes par lesquelles se fait l'aspiration de la couche limite ou celle-ci pourrait être renouve- lée en insufflant des courants d'air sur la paroi du conduit par des fentes convenablement disposées.
Des moyens peuvent également être prévus pour faire varier la chute de pression produite quand le courant traverse une ou plusieurs des cloisons transversales, par exemple en faisant varier la section d'écoulement à travers celle-ci. De cette manière il peut être possible d'utiliser un seul silencieux déplaçable sur le sol pour un réacteur, d'un genre particulier,
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fonctionnant dan? (0;. :?¯'.3.'-.;? ï \fel'.:LH.1Jl(=s.. par exemple aussi bien au-dessous qu.2a-u-dess-L7,z-- de sa conditions ttral1g1ée-, ou pour des réacteurs de types différents. Pour ces Mêmes raisons, on peu prévoir des moyens propres à faire varier la section de l'orifice de sortie.