CH244980A - Rückstossantrieb für Fahrzeuge, insbesondere Flugzeuge. - Google Patents

Description

  Rückstossantrieb für Fahrzeuge, insbesondere Flugzeuge.    Die Erfindung betrifft einen Rückstoss  antrieb für Fahrzeuge,     insbesondere    Flug  zeuge, bei dem aus der     Umgebung    angesaugte  Luft in einem Turbogebläse verdichtet, dann  durch Wärmezufuhr auf höhere Temperatur  gebracht,     das    so erhaltene     Treibmittel    auf den  Umgebungsdruck entspannt und schliesslich  mit grosser Geschwindigkeit wieder in die  Umgebung ausgestossen wird.  



  Bei solchen Rückstossantrieben ergibt sich  die zum Vortrieb des Fahrzeuges zur Ver  fügung stehende Kraft     aus    der Differenz von  Entspannungs- und Verdichtungsarbeit. Folg  lich ist es von ausschlaggebender Bedeutung.  dass das Gebläse bei allen Fahr- bezw. Flug  bedingungen mit möglichst gutem Wirkungs  grad arbeitet, damit die Verdichtungsarbeit  so klein wie möglich ausfällt. Die Leistungs  aufnahme des Turbogebläses hängt bekannt  lich von dem darin zu erzeugenden     Druck-          verhältnis    und dem geförderten Luftgewicht  ab.

   Bei Gebläsen üblicher Bauart mit fest  stehenden Schaufeln lässt sich jedoch sowohl    der gewünschte     Drucksprung    als auch das  erforderliche Fördergewicht bei gegebener  Antriebsleistung nur in einem ganz bestimm  ten Falle, nämlich im Berechnungspunkt des  Gebläses erreichen. Werden daher solche Ge  bläse z. B. in Flugzeuge eingebaut, deren  Flugbedingungen dauernd stark schwanken,  so sind grosse     Einbussen    an     Wirkungsgrad    in  Kauf zu nehmen. Vor allem aus diesem  Grunde sind     Rückstossantriebe    der     eingangs     erwähnten Art     von    der Fachwelt bisher als       unwirtschaftlich    angesehen worden.

   Um jenen  Nachteil zu beheben,     ist    nun bei einem Rück  stossantrieb gemäss der     Erfindung    mindestens       ein    Teil der Laufschaufeln des Turbogebläses  verstellbar ausgebildet, und die betreffenden  Schaufeln     stehen    ferner mit     Mitteln    in Wir  kungsverbindung, die ,sie selbsttätig     in    Ab  hängigkeit von der     Gebläsedrehzahl    verstel  len. Dabei kann der     Verstellbereich    der ver  stellbar angeordneten Schaufeln so gross sein.,  dass sich mit diesen auf die aus der Um  gebung angesaugte Luft und damit auf das  Fahrzeug eine     Bremswirkung    ausüben lässt.

        Ist es auch schon bekannt, die Schaufeln  von Turbogebläsen, insbesondere Axialver  dichtern, verstellbar auszubilden, so ist es  trotzdem noch nie vorgeschlagen worden.  auch Schaufeln des Turbogebläses von Rück  stossantrieben verstellbar anzuordnen. Durch  diese Massnahme lässt sich bei betriebstech  nisch einfacher Bauart - indem keine beson  deren Einrichtungen, wie z. B. Hilfsklappen,  erforderlich sind - über einen sehr grossen  Betriebsbereich ein wirtschaftlicher Betrieb  erreichen. Zudem kann die Regelung des An  triebes praktisch verlustlos sein. Bei Anwen  dung des Erfindungsgegenstandes werden  somit Rückstossantriebe mit andern Antriebs  einrichtungen für Fahrzeuge, insbesondere  Flugzeuge, wettbewerbsfähig.

   Die Verwen  dung von an sich bekannten einstellbaren  Schaufeln bei Gebläsen von Rückstossantrie  ben ebnet somit diesen Antrieben deren all  gemeinere Anwendungsmöglichkeit.  



  Auf der beiliegenden Zeichnung sind zwei       Ausführungsformen    des Erfindungsgegen  standes in vereinfachter Darstellungsweise  veranschaulicht, und zwar zeigt:  Fig.1 einen axialen Längsschnitt durch  einen Rückstossantrieb, bei dem die Entspa     n-          nung    des     Treibstromes    nur in einem als Düse  ausgebildeten Kanal erfolgt, und  Fig. 2 einen entsprechenden Schnitt durch  einen Rückstossantrieb, bei dem ein Teil der  eingeströmten Luft nach der erfolgten Zu  fuhr äusserer Wärme nur einen als Düse aus  gebildeten Kanal und der Rest jener Luft  zuerst eine Turbine und dann einen als Düse  ausgebildeten Kanal durchströmt.  



  In Fig. 1 bezeichnet 1 den Lufteinlass  kanal eines Rückstossantriebes für ein Flug  zeug, das sich in Richtung des Pfeils A  fortbewegt. Ferner bezeichnet 2 verstellbar  angeordnete Laufschaufeln und 21     Leitschau-          feln    eines Turbogebläses. Beim Fliegen strömt  die Luft diesem Gebläse durch den Kanal 1  zu, der als Diffusor ausgebildet ist, so dass  darin ein Teil der kinetischen Energie der  Luft in Druck umgewandelt wird. Im Ge  bläse, welches daher mit verminderter Ge  schwindigkeit durchströmt wird, erfolgt eine    weitere Verdichtung.

   Dem so verdichteten  Luftstrom wird in einer Brennkammer 3 bei  praktisch konstantem Druck dadurch Wärme  zugeführt, dass in denselben durch Vorrich  tungen 4 Brennstoff eingespritzt und das     Ge-          inisch    hierauf in dieser Kammer verbrannt  wird. Der einzuspritzende Brennstoff wird  von einer Pumpe 5 aus einem Speicher 6  angesaugt und durch Leitungen 7 nach den  Einrichtungen 4 gefördert. Die in der     Brenn-          kammer    3 erzeugten     Treibgase    durchströmen  einen als Düse 8 ausgebildeten Kanal, wo der  Gasdruck in eine hohe Geschwindigkeit  umgesetzt wird und dabei auf den Druck der  Umgebung fällt, in welche diese Gase durch  einen Kanal 9 ausströmen.  



  Die Laufschaufeln 2 des Gebläses sind  drehbar in einem Körper 11 gelagert, der  drehfest mit der Welle eines Flugmotors 10  üblicher Bauart verbunden ist. Die Dreh  bewegung des Körpers 11 wird über ein Zahn  getriebe 12, eine Spindel 13 und ein Zahn  radgetriebe l4- auf ein Fliehkraftpendel 15  übertragen. dessen Hülse bei ihrer axialen  Verschiebung einen in einem Gehäuse 16 ge  führten Steuerkolben 17 mitnimmt. Auf den  Steuerkolben 17 wirkt ferner eine Feder 18  ein, die in einem von zwei ineinandergreifen  den, relativ zueinander verschiebbaren Büch  sen 19, 20 begrenzten Raum angeordnet ist.  Die Büchse 20 lässt sich durch einen Hand  hebel 21 und ein von diesem betätigtes     Hebel-          gestange    22 willkürlich verstellen.

   Der Steuer  kolben 17 beherrscht den Zu- und Abfluss  einer vorn einer Pumpe 23 in eine Druck  leitung 24     -eförderten        Druelzflüssigkeit    nach       bez-,v.    aus     den    Räumen     ?5,    26 zu beiden Sei  ten eines     Kolbes:   <B>27,</B> auf dem ein     Verstell-          gehä.use    28     läng#verschiebbar    angeordnet ist.

    Die Verbindung zwischen dem Hohlraum  des Gehäuses 16, in den die erwähnte Druck  leitung 24 mündet, und     dein    Raum 25 links  des     Kolbens    27 wird durch eine Leitung     \?:?     und einen     Kanal        3()    der in einem Ansatz 31  des Kolbens 2 7     vorgesehen    ist. ermöglicht,       ährend    die Verbindung zwischen jenem  w  Hohlraum und dem Raum 26 rechts des Kol  bens 27 durch eine Leitung 32     und    einen      ebenfalls im erwähnten Ansatz 31 vorgesehe  nen Kanal 33 ermöglicht wird.

   An dem rela  tiv zum Kolben 27 längsverschiebbaren Ver  stellgehäuse 28 sind Verstellachsen 341 ange  lenkt, die an Zapfen 34 der Laufschaufeln 2  des Gebläses angreifen.  



  Die     Wirkungsweise    der beschriebenen  Einrichtung zum selbsttätigen Verstellen der  Laufschaufeln 2 ist folgende: Entspricht die  Lage dieser Schaufeln den augenblicklichen  Flugbedingungen, so wird vom Gebläse  gerade die vom Motor 10 erzeugte Leistung  aufgenommen. Die Fliehgewichte des Reglers  15 halten dann der von der Feder 18 ausge  übten Kraft das Gleichgewicht, und der  Steuerkolben 17 nimmt jetzt, wie in Fig. 1  gezeigt, seine Mittellage ein. Das von der  Pumpe 23 geförderte Druckmittel durchläuft  zur Zeit, wie durch den gestrichelten Linien  zug B angedeutet ist, einen kurzgeschlossenen  Kreislauf, so dass kein Druckmittel in einen  der Räume 25, 26 des Verstellgehäuses 28  gelangt.  



  Sobald sieh jedoch aus irgendeinem  Grunde die Geschwindigkeit der den Gebläse  schaufeln 2 zuströmenden Luft ändert. z. B.  weil sich die Bahngeschwindigkeit des Flug  zeuges geändert hat,     dann    wird der Behar  rungszustand gestört und zusammenhängend  damit eine Drehzahlabweichung hervorge  rufen. Dadurch wird auch das Gleichgewicht  zwischen den von der Belastungsfeder 18 und  den Gewichten des Fliehkraftreglers 15 her  rührenden Kräften gestört, so dass der Steuer  kolben 17 aus seiner Mittellage verschoben  wird. Nimmt die Drehzahl des Motors 10  z. B. ab, so nimmt die von den Fliehgewich  ten des Reglers 15 auf den Steuerkolben 17  i itus geübte Kraft auch ab, und die Feder 18  bewegt jetzt den Steuerkolben 17 nach ab  wärts.

   Die von der Pumpe 23 geförderte  Druckflüssigkeit durchläuft nun den durch  die ausgezogenen Pfeile C angedeuteten Weg,  d. h. es gelangt Druckflüssigkeit in den  Baum 26, während aus dem Raum 25 solche  abfliessen kann, so dass das Verstellgehäuse 28  axial nach rechts bewegt wird. Dadurch wer  den die Schaufeln 2 auf einen kleineren    Anstellwinkel eingestellt, so dass das Gebläse  jetzt weniger     Drehmoment        aufnimmt    und die  Drehzahl des Motors 10 infolgedessen steigt,  was zur Folge hat, dass sich erneut ein Gleich  gewichtszustand zwischen den von den Flieh  gewichten des Reglers 15 und der Feder 18  auf den Verstellkolben 17 ausgeübten Kräf  ten einstellt, womit wieder Beharrung herge  stellt ist.  



  Wenn dagegen aus irgendeinem Grunde  die Drehzahl steigt, so spielen sich die Vor  gänge in dem Sinne ab, dass das Gehäuse 28  axial nach links bewegt wird, wobei die  Schaufeln 2 auf einen grösseren Anstell  winkel eingestellt werden und das Gebläse  daher mehr Drehmoment     aufnimmt,    so dass  die Drehzahl des     Motors    10 sinkt, was wieder  zur Herstellung des     Gleichgewichtes.    führt.  



  Diese sich selbsttätig abspielenden Rege.       lungsvorgänge    lassen sieh durch den Hebel  21, der vom     Flugzeugführer    von Hand ver  stellt werden kann, willkürlich beeinflussen.       Mittels    dieses Hebels 21 kann die Büchse 20,  welche zusammen mit der Büchse 19 das  Spiel der Feder 18 begrenzt, so     verstellt     werden, dass dabei der Steuerkolben 17 unab  hängig von den     jeweiligen        Flugbedingungen     verschoben wird. Auf diese Weise lassen sich  die Laufschaufeln 2 bis auf einen     negativen          Anstellwinkel        einstellen    und so mit deren  Hilfe beträchtliche Bremskräfte .erzeugen.

    Durch     ein    weiteres, willkürliches     Einwirken     auf den Hebel 21 im entgegengesetzten     Sinne     können die Schaufeln 2 jederzeit wieder auf  einen normalen, positiven     Anstellwinkel    ein  gestellt werden.  



  Die in     Fig.    2 gezeigte     Ausführungsform     unterscheidet sich von der beschriebenen ein  mal dadurch, dass sich das Gebläse aus einem  zweistufigen     Niederdruckteil    40     und        einem     mehrstufigen Hochdruckteil 41 zusammen  setzt, und sodann auch dadurch, dass dieses  Gebläse 40, 41 von einer Gasturbine 42 ange  trieben wird. Der aussen     liegende    Teil der       Niederdrucklaufschaufeln    40 ist verstellbar       in    einem drehfest     mit    der     Turbinenwelle    43  verbundenen Drehkörper 44 angeordnet.

         Deren        Einstellung    erfolgt, in derselben Weise      wie beim ersten Ausführungsbeispiel, einmal  selbsttätig in Abhängigkeit von der Drehzahl  eines Fliehkraftpendels 151 und ferner will  kürlich durch einen Handhebel 46. Die Lauf  schaufeln des Gebläsehochdruckteils 41 und  der innen liegende Teil der     Niederdrucklauf-          schaufeln    40 sind dagegen nicht verstellbar  am Drehkörper 44 befestigt.

   Im weiteren       unterscheidet    sich die Ausführung nach  Fig.2 von der nach Fig.1 dadurch, dass die  durch den Kanal 47 in den strömungstech  nisch günstig ausgebildeten Mantel 45 ein  strömende Umgebungsluft in zwei Teil  ströme unterteilt wird, von denen der grössere  nur im aussen liegenden Teil des Gebläse  niederdruckteils 40 verdichtet wird, während  auf den andern, kleineren Strom sowohl im  innen liegenden Niederdruckteil 40 als auch  im Hochdruckteil 41 eingewirkt wird, wobei  er auf den am Eintritt in die Turbine 42  gewünschten Druck gebracht wird.

   Zwischen  dem Gehäusehochdruckteil 41 und der Tur  bine 42 wird dem kleineren Teilstrom in einer  Kammer 48 bei praktisch konstantem Druck  dadurch Wärme zugeführt, dass in denselben  durch Vorrichtungen 49 Brennstoff einge  spritzt     und    das Gemisch hierauf in dieser  Kammer verbrannt wird. Die so erzeugten  Treibgase expandieren in der Turbine 42 auf  den Druck der Umgebung, in die sie durch  einen Kanal 50- ausströmen. Die Menge der  in die     Brennkammer    48 eingeführten Luft  ist so bemessen, dass die Turbine 42 bei einem  bestimmten Eintrittsdruck und einer be  stimmten Eintrittstemperatur dieser Luft  lediglich die für den Antrieb des Gebläses  40, 41 benötigte Leistung aufbringt.

   Der  Hauptstrom der Luft, auf den nur der radial  aussen gelegene Teil des     Gebläseniederdruck-          teils    40 einwirkt, gelangt nach einer ver  hältnismässig schwachen Verdichtung als  äusserer, ringförmiger Teilstrom in die Kam  mer 46, wo zwecks Erhitzung dieses Teil  stromes     durch    Vorrichtungen 51 Brennstoff  eingespritzt und das dabei     gebildete    Gemisch  verbrannt wird.

   Auch in der Brennkammer  46 erfolgt die Erhitzung des     Luftstromes    bei       praktisch    konstantem     Druck.    Aus der Kam-         mer    46 gelangen die Treibgase in     einen    als  Düse, 52 ausgebildeten Kanal, in welchem der  Gasdruck in eine hohe Geschwindigkeit um  gesetzt wird; an den     düsenförmigen    Kanal  52 schliesst sich noch ein Kanal 53 an, der in  die Umgebung mündet.  



  Der in radialer Richtung innen gelegene  Teil jeder Laufschaufel des     Niederdruckteils     40 ist so ausgebildet, dass die durch den innen  liegenden Teil hindurchgeführte Verstell  aohse für den aussen liegenden, verstellbaren  Teil bei ihrer Verstellung den innen liegen  den Teil der     Niederdruckschaufel    nicht ver  stellt.  



  Unter Umständen können auch beide  Teile, also sowohl der in radialer Richtung  aussen gelegene Teil als auch der innen gele  gene Teil der Laufschaufeln, verstellbar an  geordnet sein. Ferner kann auch ein Teil der  Leitschaufeln des Gebläses, oder es können  alle Leitschaufeln über ihre ganze radiale  Ausdehnung oder nur über einen Teil dieser  Ausdehnung verstellbar sein.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Rückstossantrieb für Fahrzeuge, insbeson dere Flugzeuge, bei dem aus der Umgebung angesaugte Luft in einem Turbogebläse ver dichtet., dann durch Wärmezufuhr auf höhere Temperatur gebracht, das so erhaltene Treib mittel auf den Umgebungsdruck entspannt und schliesslich mit grosser Geschwindigkeit wieder in die Umgebung ausgestossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens:

   ein Teil der Leitschaufeln des Turbogebläses ver stellbar ausgebildet ist und die betreffenden Schaufeln mit Mitteln in Wirkungsverbin dung stehen, die sie selbsttätig in Abhängig keit von der Gebläsedrehzahl verstellen. UN TERANSPRüCHE 1. Rückstossantrieb nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstell bereich der verstellbar angeordneten Schau feln so gross ist, dass sich mit diesen auf die aus der Umgebung angesaugte Luft und damit auf das Fahrzeug eine Bremswirkung ausüben lässt. 2.

   Rückstossantrieb nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass von Hand willkürlich einstellbare Organe die verstellbar angeordneten Schau feln unabhängig von den jeweiligen Betriebs verhältnissen des Antriebes in die Brems stellung zu bringen gestatten. 3. Rückstossantrieb nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass auch mindestens ein Teil der Gebläseleitschaufeln verstellbar ausgebildet ist. 4. Rückstossantrieb nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufschau- feln nur auf einem Teil ihrer radialen Aus dehnung verstellbar ausgebildet sind. 5.

   Rückstossantrieb nach Patentanspruch und Unteranspruch 4, dadurch gekennzeich- net, dass der in radialer Richtung innen gelle gene Teil jeder Laufschaufel des. Nieder druckteils des, Gebläses so ausgebildet ist, dass die durch den innen liegenden Teil hindurch geführte Verstellachse für den aussen liegen den, verstellbaren Teil bei ihrer Verstellung den innen liegenden Teil der Niederdruck schaufel nicht verstellt.