JPS5849755B2 - ダクト装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、断面積が小さなダクトからこれにほぼ直角に
又は直角に近い傾斜した角度で接続された断面積が大き
なダクトに流体が流れる際に、流れが乱されることなく
安定した流動状態を保って下流側ダクトに流出するよう
にしたダクト装置に関する。

航空機用ジェットエンジンの調整及び点検を行うため機
体に塔載した状態１たはエンジン単体で地上試運転する
場合、著しい５＠音が発生する。

そのため周辺地域に伝わる騒音を軽減する目的で地上消
装置が用いられる。

その代表例を第１図と第２図に示す。

第１図は機体用消音装置で、エンジン０１を機体０２に
塔載した状態で運転する。

第２図はエンジン単体用消音装置で、エンジン０１をテ
ストスタンド０３に取り付けて運転する。

図中の矢印は空気又は排気ガスの流れの向きを示す。

いずれも排気ダクトは水平ダクト０４と垂直ダクト０５
から構威される。

エンジンの排気ジェットは、これにひきずられて流れ込
む空気と水平ダクト０４内で混合した後、垂直ダクト０
５から上方へ放出される。

水平ダクト０４と垂直ダクト０５との接続部には、垂直
ダクト０５に流出する流れを整流するため、多数の貫通
孔を設けた円筒状ダクト０・６を設けている。

水平ダクト０４および垂直ダクト０５の断面形状は円形
、長円形又は多角形が多く用いられている。

ダクト内面のほとんどには吸音材が取り付けられエンジ
ン騒音を吸収する。

大きな消音能力が要求される場合は、ダクト内に仕切り
０７を設け、その表面にも吸音材を取り付ける。

吸音材はダクト内流速が速いと飛散するため、ダクト内
の最大流速は吸音材の取り付け方法で決筐る許容値以下
にせねばならない。

従って、コストダウンのためにダクトを小型化するには
、流れのかたよりが少ないこと、つまり流速分布が均一
であることが要求される。

また、エンジンが安定に作動し機体の姿勢を一定に保つ
には、消音装置内の流れが安定であり圧力変動が小さく
なければならない。

航空機用ジェットエンジンのなかでも特に騒音の大きな
アフターバーナー付きターボジェットエンジンに対する
消音装置では、水平ダクトは断面が円形で断面積が小さ
く、垂直ダクトは断面が長方形で断面積が大きく、仕切
り０７を上部に数多く設けて消音効果を高めているのが
通常である。

小さな断面積の水平ダクト内の横向きの流れを断面積の
大きな垂直ダクト内の上向きの流れに変える方法として
従来用いられてきたものを第３図〜第６図に示す。

各図のａは縦断立面図、ｂは斜視図を示す。

第３図は、水平ダク｝０４ａの後部を徐々に曲，げて垂
直ダク｝０５ａにつなげたものであるが、垂直ダク｝０
５ａの全高が高くなる欠点がある。

第４図は、円形断面の水平ダク｝０４ｂと長方形断面の
垂直ダク｝０５ｂを直接直角に交わる様に接続したもの
であるが、接続部の角に強い渦ができて流れが強く乱れ
る上、垂直ダクト内の流速分布が均一でない。

第５図は、第４図の装置において、さらに垂直ダク｝０
５ｃの下部に複数のガイドベーン０７ｃを設けたもので
あるが、水平ダク｝０４ｃと垂直ダク｝０５ｃの断面形
状と大きさが異なるため、充分な整流効果が得られない
。

第６図は、第４図の装置において隔壁に多数の貫通孔０
１３ｄを設けた円筒状ダク｝０６ｄを垂直ダク｝０５ｄ
の下部に設けたものであり、航空機用消音装置でしばし
ば用いられる。

ただし、穴の開口率つ１り孔面積合計の円筒全表面積に
対する率を大きくすると垂直ダクト内の流速分布が悪く
なり、孔の開口率を小さくすると圧力損失が大きくなっ
て消音装置全体の圧力変動を引きおこし各種の不具合の
原因となることがある。

孔の直径孔数及び孔の配置を工夫することにより速度分
布と圧力損失（圧力変動）の双方の妥協を図っても充分
な効果は得られない。

本発明は、上記の事情に鑑み、小さな断面積のダクトか
らこれとほぼ直角又は直角に近い軸線をもって接続され
た大きな断面積のダクトに流体が流れる際に、その接続
部にむいて流れが乱されることなく安定した状態で流れ
得るダクト装置を提案するもので、断面積が小さな上流
側ダクトとこれにほぼ直角又は直角に近い傾斜した角度
で接続された断面積が大きな下流側ダクトとの接続部に
おいて、下流側ダクトに流入する流れの流速分布を均一
にすべく隔壁に多数の貫通孔をもつ中空筒状体を上流側
ダクトの接続端開口に連設し同貫通孔を通して流体を下
流側ダクトに流出させるようにしたダクト装置において
、前記中空筒状体を互いに断面積の異なる複数の中空筒
状単体を長手方向に並べて構成し各中空筒状単体の隔壁
間に流体流通用段差を設けたことを特徴とするダクト装
置を提供する。

本発明装置にむいては、各中空筒状単体の隔壁に設けら
れた貫通孔のみならず、前記段差からも流体を下流側ダ
クトに流出させるようにしたものであり、これによって
下流側ダクトに流れる流体の流速分布を流路断面全体に
亘って均一にさせることができる。

即ち前記貫通孔から流れる流体の大部分はやや下流側向
きに流れ、このような流れだけだと下流側ダクトの下流
側内壁付近に偏る傾向にあるが、前記段差から流れる流
体は上流側向きに流れ、この流れが貫通孔から出た流れ
と混合することによって垂直ダクト内に流出した流れの
流速分布を均一化する。

さらに前記段差を設けたことにより、圧力損失は小さく
、従ってダクト系内で圧力変動を引き起す恐れはない。

なお前記段差の数、即ち中空筒状単体の数及び段差の大
きさは、個々の条件に応じて適宜に選定すればよい。

次に本発明装置の一実施例を図面に基づいて説明する。

第７図にむいて、４ａは円形断面を有しかつ断面積が小
さい水平ダクト、５ａは長方形断面を有しかつ水平ダク
ト４より断面積が大きい垂直ダクトで、水平ダク｝４ａ
とほぼ直角に接続されている。

水平ダク｝４ａと垂直ダク｝５ａの接合部には、上流側
円筒単体９ａと下流側円筒単体１０ａとからなる中空円
筒体８ａが設けられている。

上流側円筒単体９ａは水平ダク｝４ａの接続端開口１５
ａとほぼ同じ直径であり、下流側円筒単体１０ａ＆よ上
流側円筒単体９ａより大きな直径を有し、これらの段差
１１ａは開放されて流体が流通できるようになっている
。

１２ａは上流側円筒単体９ａと下流側円筒単体１０ａと
を連結する連結部材で、円周方向に強度上必要な数だけ
設けられるが、強度上余裕があれば省略してよい。

１た上流側円筒単体９ａ及び下流側円筒単体１０ａの隔
壁には多数の貫通孔１３ａが設けらへ水平ダク｝４ａ内
を流れてきた流体はこの貫通孔１３ａを通して垂直ダク
｝５ａ側に均一に流出する。

１４ａは流れの安定性を良くするために設けられた円錐
部材であるが、場合によっては省略してもよい。

このような装置にお・いて、水平ダク｝４ａの流れは、
垂直ダク｝５ａとの接合部にかいて、上流側円筒単体９
ａ及び下流側円筒単体１０ａの隔壁に設けられた多数の
貫通孔１３ａから垂直ダクト５ａ側に流出し、１た同時
に段差１１ａからも流出する。

第７図に示すように、貫通孔１３ａから流出する流れの
大部分は、やや下流側向きであるのに対し、段差１１ａ
から流出する流れはやや上流側向きであり、これら２通
りの流れが混合することによって垂直ダク｝５ａ内の流
速分布がほぼ均一になる。

第６図に示す従来のダクト装置では、円筒状ダク｝０６
ｄの上部貫通孔から出た流れは垂直夕゛クト０５ｄの下
流側内壁付近に偏り、下部貫通孔から流出した流れは垂
直ダクトの上流側内壁付近に偏り、中央部の流速が遅く
なる欠点があったが、本装置では、段差１１ａからも流
出させるようにしたので、このような欠点はない。

また本装置において、貫通孔１３ａ及び段差１１ａから
の流出量は十分大きく圧力損失が小さいので、ダクト系
内全体の圧力変動を引き起す恐れがない。

第６図に示す装置では、垂直ダクト内の速度分布を均一
にするために貫通孔の開口率を小さくすると、圧力損失
が大きくなり、ダクト系内全体の圧力変動が大きくなる
。

これに対し、本装置では、段差１１ａからも流れを流出
させているため、貫通孔の開口率を小さくしても圧力損
失を増大させることはない。

なお、本装置にち・いては、上流側円筒単体９ａと下流
側円筒単体１０ａとの直径差及び円筒単体９ａ ，１
０ａの長手力向の長さを適宜選定することにより、段差
１１ａの開口面積を個々の条件に応じた最適値に設定で
きる。

第８図は本発明装置の別の実施例を示し、前記実施例と
比べて中空円筒体８ｂにち・いて上流側円筒単体９ｂ及
び下流側円筒単体１０ｂの長さを短かくして段差１ｌｂ
の開口面積を大きクシ、かつ上流側円筒単体９ｂの上半
分のみに貫通孔１３ｂを設けた点が異なり、他の構造は
同一である。

な督円筒単体９ｂ及び１０ｂを連結する連結部材は省略
されている。

本実施例装置の整流効果は前記実施例と同一であり、１
た前記実施例に比べて貫通孔１３ｂの穿設作業を軽減で
きる利点がある。

即ち、本装置では、上流側円筒単体９ｂの下半分に貫通
孔が設けられていないので、ここから出て垂直ダク｝５
ｂの上流側内壁付近に向う流れがなくなるが、代わりに
段差１ｌｂの下側から出た流れが上流側に向ってこれを
補う。

従って上側貫通孔１３ｂから出てやや下流側に向う流れ
及び段差１ｌｂの上側から出てやや上流側に向う流れと
相埃って垂直ダクト内の流れを均一にする。

第９図は本発明装置のさらに別の実施例を示し本実施例
にち・いては、互いに直径の異なる３個の円筒単体９ｃ
，１２ｃ及び１０ｃを設けて段差部１１ｃを２箇所設け
、かつ円筒単体１０ｃ及び１２ｃをやや円錐状にしたも
のであり、やはり同様の整流効果を奏する。

なお水平ダクトの断面形状が長方形又は多角形の場合は
、垂直ダクト内に設けられる中空筒状体の断面形状をこ
れに合わせた形状とすることにより、同様の整流効果が
得られる。

１た垂直ダクトの断面形状も任意に選定できる。

１た中空筒状体の隔壁に穿設される貫通孔の形状は丸形
に限定されず、例えば多角形又は細長い形状としてもよ
い。

さらに前記実施例の各中空円筒単体は互いに同心状に設
ける必要はなく、径方向に偏らせて設けてもよい。

以上のように本発明のダクト装置は、流体が小さな断面
積のダクトからこれとほぼ直角又は直角に近い傾斜角度
で接続される大きな断面積のダクトに流れる際にその接
続箇所に流れの乱れを生じることなく、下流側ダクトの
断面において均一な流速分布をもって流れるようにした
もので、例えば航空機用ジェットエンジンの地上試運転
の際の消音装置に適用した場合、消音装置内を流れる空
気又は排気ガスの流速分布を均一にして消音効果を向上
させ、かつ消音装置内の流れを安定にして機体の姿勢を
一定に保ちエンジンを安定に作動させる長所をもつ。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ航空機用ジェットエンジン
の地上運転の際の従来の消音装置を示す縦断立面図、第
３〜６図はそれぞれ水平ダクトと垂直ダクトとが接続す
る箇所の従来の構造を示し、このうちａは縦断立面図、
ｂは斜視図、第７〜９図はそれぞれ本発明装置の各実施
例を示す縦断立面図である。 ４ａ，４ｂ，４ｃ−・−水平ダクト、５ａ，５ｂ，５ｃ
・・・垂直ダクト、８ａ，８ｂ，８ｃ・・・中空円筒体
、９ａ，９ｂ，９ｃ ，１０ａ１０ｂ，１０ｃ ，１
２ ｃ−中空円筒単体、１１ａ，１ｌｂ，１１ｃ・・・
段差、１２ａ一連結部材、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ・・
・貫通孔、１ ５ａ ，１５ｂ ，１５ｃ”・水平ダク
トの接続端開口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 断面積が小さな上流側ダクトとこれにほぼ直角又は
   直角に近い傾斜した角度で接続された断面積が大きな下
   流側ダクトとの接続部において、下流側ダクトに流入す
   る流れの流速分布を均一にすべく隔壁に多数の貫通孔を
   もつ中空筒状体を上流側ダクトの接続端開口に連設し同
   貫通孔を通して流体を下流側ダクトに流出させるように
   したダクト装置において、前記中空筒状体を互いに断面
   積の異なる複数の中空筒状単体を長手力向に並べて構成
   し各中空筒状単体の隔壁間に流体流通用段差を設けたこ
   とを特長とするダクト装置。