一种消声器及降噪系统技术方案

本发明专利技术涉及火箭发动机燃气降噪技术领域，具体涉及一种消声器及降噪系统。本发明专利技术的消声器包括：本体和截流件，本体呈筒状，具有一端呈开口的消声腔，开口与发动机的排气端相连接，开口的径向尺寸小于消声腔的径向尺寸；本体的壁面上成型有排气部，排气部包括若干排气孔以将喷流噪声从消声腔排向外部环境；截流件与本体固定连接，截流件上成型有通流部以将消声腔分隔为相连通的至少两个腔室，截流件适于阻挡部分喷流噪声沿本体的轴向方向流通。本发明专利技术提供的消声器从本体开口进入的气流在消声器内经历两种衰减而最终排出，极大地增强了降噪效果，且结构精简，不额外增大设备整体长度、体积等，具有良好的经济效益。具有良好的经济效益。具有良好的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种消声器及降噪系统


[0001]本专利技术涉及火箭发动机燃气降噪
，具体涉及一种消声器及降噪系统。

技术介绍

[0002]在氢氧火箭发动机试验领域，大推力火箭发动机通过稳定燃烧将自携的推进剂化学能转化为工质内能，高速排出产生反向推力，并产生巨大的喷流噪声，强大的喷流噪声会对箭上及发射系统薄弱结构件、声敏电器元器件产生破坏性影响，大大降低整个系统的可靠性，对发射场周围环境、实验人员也会造成损伤，在承担载人航天任务时，巨大的噪声会严重损害航天员的健康。因此，大型火箭喷流噪声控制一直是航天技术人员关注并致力解决的问题。
[0003]目前，对于火箭发动机喷流噪声，常见的方法是首先对火箭发动机燃气进行喷水降温降噪，然后通过消声器结构进行进一步降噪，之后再通过降噪塔，完成复合降噪。其中，开孔扩压器以其流阻小，不聚集氢气的优点而被广泛用作火箭发动机的消声器。具体而言，开孔扩压器承接喷流的燃气，并将从大口进入的燃气通过若干小孔排出至降噪塔内，进而改变燃气的流通方向及降低燃气流速，使得燃气在降噪塔内均匀扩散，进而产生降噪效果。但降噪量主要是燃气方向改变和燃气流速降低带来的附加效果，降噪的效果并不显著。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于现有技术中火箭发射的消声器降噪效果不显著的缺陷，从而提供一种消声器及降噪系统。
[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种消声器，包括：
[0006]本体，呈筒状，所述本体具有一端呈开口的消声腔，所述开口适于与发动机的排气端相连接，所述开口的径向尺寸小于所述消声腔的径向尺寸；
[0007]排气部，成型在所述本体的壁面上，所述排气部包括若干排气孔以将喷流噪声从所述消声腔排向外部环境；
[0008]截流件，与所述本体固定连接，所述截流件上成型有通流部以将所述消声腔分隔为相连通的至少两个腔室，所述截流件适于阻挡部分喷流噪声沿所述本体的轴向方向流通。
[0009]可选地，上述的消声器，所述开口截面积为进气面积A
in
，所有所述排气孔的面积之和为总排气面积A
out
，进气面积A
in
与总排气面积A
out
满足如下关系：A
out
＝2A
in
。
[0010]可选地，上述的消声器，任一所述截流件将消声腔分隔为第一腔室和第二腔室，所述第一腔室为消声腔中由开口到所述截流件的部分，所述第二腔室为消声腔中由所述截流件到本体远离开口一侧端部的部分；
[0011]所述第二腔室对应的本体上的所有排气孔的面积之和为局部排气面积A
j
，对应的截流件的通流部的截面积为通流面积A
t
；其中，局部排气面积A
j
与通流面积A
t
之间具有如下关系：A
j
＝2A
t
。
[0012]可选地，上述的消声器，所述排气孔的直径为径向尺寸d，d的取值范围为:10mm≤d≤40mm；相邻的两个所述排气孔的中心距离为间距尺寸l，l的取值范围为4d≤l≤8d。
[0013]可选地，上述的消声器，所述截流件设置为隔板，所述隔板垂直于所述本体的轴向方向设置，且所述隔板的外周与所述本体的内壁面固定连接，所述通流部为沿垂直于所述隔板端面成型的通流孔。
[0014]可选地，上述的消声器，所述本体包括第一筒体和第二筒体，所述截流件设置为由所述本体的部分外壁沿径向由外向内成型的缩径结构，所述缩径结构设置在所述第一筒体与所述第二筒体之间，且所述缩径结构的径向尺寸小于所述本体的径向尺寸。
[0015]可选地，上述的消声器，所述缩径结构包括第一缩径部和第二缩径部，所述第一缩径部与所述第一筒体一体成型，所述第二缩径部与所述第二筒体一体成型，且所述第一缩径部与所述第二缩径部通过连接结构连接。
[0016]可选地，上述的消声器，所述缩径结构为所述本体的部分外壁沿径向由外向内缩径成型的一体结构。
[0017]可选地，上述的消声器，所述截流件一体成型在所述第一腔室远离开口一侧的端面上，且所述第二腔室的径向尺寸与所述截流件的通流部的径向尺寸相等。
[0018]本专利技术还提供了一种降噪系统，包括：上述的消声器以及喷水冷却器和降噪塔。
[0019]本专利技术具有以下优点：
[0020]1.本专利技术提供的消声器，设置本体和截流件，本体壁面上成型有包括若干排气孔的排气部，截流件沿垂直于本体轴向的方向将消声腔分为两个腔室，且截流件的通流部连通两个腔室，开口的径向尺寸小于消声腔的径向尺寸，使得本体具在开口处和截流件处形成两处突变截面，突变截面能够衰减或阻挡到达截流件突变截面的声波，进而产生声能的反射、干涉等，从而降低进入消声腔的声能的能量；
[0021]从本体开口进入的气流在消声器内经历两种衰减最终排出达到增强消声降噪的效果，一种是经过开口及截流件处的突变截面造成声阻抗的变化进行消声，另一种是从大截面开口直接进来的声波流以及经过第一种衰减之后的声波流通过众多小孔径的排气孔排出，能量随出口直径的减少而向高频端移动，高频声波更容易在空气中传播衰减，进一步增强降噪效果，且两种消声在同一消声器内进行，结构精简，不额外增大设备整体长度、体积等，具有良好的经济效益。
[0022]2.本专利技术提供的消声器，喷流噪声从开口处进入到从排气孔排出，出口的总面积为进口面积的2倍，喷流噪声在流动的过程中流阻未增加，喷流噪声中存在的氢气等可燃气体在消声器的消声腔内不产生聚集，安全性能高，增强了消声器的工作可靠性。
[0023]3.本专利技术提供的消声器，截流件可以设置为隔板，在隔板上成型通流孔，成型简单，便于拆卸安装。
[0024]4.本专利技术提供的消声器，消声器可以成型为独立的两段筒体，截流件成型为相互独立的两段缩径部，每一段缩径部与一段筒体固定，将整个消声器分成了独立的两段，再通过法兰连接，便于设备安装运输。
[0025]5.本专利技术提供的降噪系统，包括上述的消声器以及喷水冷却器和降噪塔，具有上述任意一项所述的优点，不改变整体规模的情况下，降噪量得到提高。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本专利技术的实施例1中提供的消声器的外部结构示意图；
[0028]图2为本专利技术的实施例1中提供的消声器的内部结构示意图；
[0029]图3为本专利技术的实施例1中提供的消声器截流件的另一种结构示意图；
[0030]图4为采用现有消声器的试验装置示意图；
[0031]图5为采用本专利技术实施例1中提供的消声器的试验装置示意图；
[0032]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种消声器，其特征在于，包括：本体(1)，呈筒状，所述本体(1)具有一端呈开口(11)的消声腔(12)，所述开口(11)适于与发动机的排气端相连接，所述开口(11)的径向尺寸小于所述消声腔(12)的径向尺寸；排气部，成型在所述本体(1)的壁面上，所述排气部包括若干排气孔(13)以将喷流噪声从所述消声腔(12)排向外部环境；截流件，与所述本体(1)固定连接，所述截流件上成型有通流部以将所述消声腔(12)分隔为相连通的至少两个腔室，所述截流件适于阻挡部分喷流噪声沿所述本体(1)的轴向方向流通。2.根据权利要求1所述的消声器，其特征在于，所述开口(11)截面积为进气面积A
in
，所有所述排气孔(13)的面积之和为总排气面积A
out
，进气面积A
in
与总排气面积A
out
满足如下关系：A
out
＝2A
in
。3.根据权利要求2所述的消声器，其特征在于，任一所述截流件将消声腔(12)分隔为第一腔室(121)和第二腔室(122)，所述第一腔室(121)为消声腔(12)中由开口(11)到所述截流件的部分，所述第二腔室(122)为消声腔(12)中由所述截流件到本体(1)远离开口一侧端部的部分；所述第二腔室(122)对应的本体(1)上的所有排气孔(13)的面积之和为局部排气面积A
j
，对应的截流件的通流部的截面积为通流面积A
t
；其中，局部排气面积A
j
与通流面积A
t
之间具有如下关系：A
j
＝2A
t
...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔凡超，张家仙，吴薇梵，陈珊，刘志华，魏仁敏，范聪聪，朱子勇，王成刚，罗天培，
申请(专利权)人：北京航天试验技术研究所，
类型：发明
国别省市：