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Strahltriebwerk mit schwingender Gassäule
Strahltriebwerke mit schwingender Gassäule sind bereits allgemein bekannt. So beschreibt z. B. Ro- bert H. Goddard ein intermittierend arbeitendes Strahltriebwerk, ähnlich einem Staustrahltriebwerk. Eben- so beschreibt Dipl. Ing. Paul Schmidt eine Rückstosseinrichtung mit'schwingender Gassäule, die an der
Luftansaugseite der Brennkammer sich periodisch öffnende und schliessende Ventile aufweist. Auch Albert
G. Bodine sowie die Franzosen Pierre Servanty, Pierre Le Rouzo, Gaston Bochet, Jacques Legrand, Alain
Bozec und der Schweizer Rutishauser beschreiben verschiedene Ausführungen von Strahltriebwerken mit schwingender Gassäule bzw. Strahltriebwerke mit Druckwellenreflexion.
Alle diese bekannten Triebwerksysteme mit schwingender Gassäule beruhen grundsätzlich auf der
Tatsache, dass nach einer in einem Verbrennungsraum stattgefundenen Gasexplosion ein Unterdruck entsteht, der zu einer selbsttätigen Wiederladung der Brennkammer mit frischem Gas-Luftgemisch führt. Im
Anschluss an die Ladung der Brennkammer tritt durch die zurückflutende Explosionswelle (heisse Gassäule) in der Brennkammer eine Kompression (thermische Kompression) ein und erhöht nun einerseits den Kompressionsdruck in der Brennkammer und führt anderseits zu einer selbsttätigen Zündung des Gasgemisches.
Dieser Vorgang wiederholt sich. Bei Strahltriebwerken mit schwingender Gassäule oder intermittierender
Arbeitsweise strömen die Explosionsgase sowohl durch die Ansaugöffnung als auch durch die Ausstossöffnung aus. Da das Strahltriebwerk einen beträchtlichen Teil seines Schubes verliert, wenn die Ansaugöffnung in Fahrtrichtung weist, weil eben auch durch die Ansaugöffnung das Explosionsgas mit gleichem Druck heraustritt, wie aus dem entgegengesetzten Schubrohr, wurde vielfach eine Verlegung der Ansaugöffnung um 1800 in die gleiche Richtung wie die Ausstossöffnung vorgeschlagen. Dies bringt allerdings den Nachteil mit sich, dass die gleich nach dem Ausstossintervall an der Ansaugöffnung benötigte Verbrennungsluft durch ein dort herrschendes starkes Strömungsmoment (Unterdruck) nicht ausreichend vorhanden ist.
Ing. Paul Schmidt löst das ProDlem in der Form, dass er die Ansaugöffnung wohl in Fahrtrichtung belässt, aber dieselbe mit sich selbsttätig durch den in der Brennkammer entstandenen Unterdruck öffnenden und bei Druckausgleich schliessenden Ventilen versieht.
Zum Unterschied von den bekannten Düsenarten arbeitet die erfindungsgemässe Konstruktion in an sich Gekannter Weise ohne mechanisch bewegte Teile und erzeugt ohne separat zugeführte Verbrennungluft oder ohne sich in einem schnellen Luftstrom (Luftstau) zu befinden, einen wirtschaftlichen Standschub.
Dies geschieht in der Weise, dass die Brennkammer des Strahltriebwerkes von einem, einen Luftstaukanal bildenden Blechmantel umgeben ist, der an der in bezug auf die Fahrtrichtung vorderen Seite eine Lufteinlassöffnung und am Ausstossende des Strahltriebwerkes vor seiner Luftauslassöffnung eine Einschnürung aufweist, wobei die ringförmige Querschnittsfläche der Luftauslassöffnung kleiner ist, als die ringförmige Querschnittsfläche der Einschnürung, so dass zwischen der Luftauslassöffnung und der Einschnürung eine Luftstauung auftritt, die eine schnellere Ladung der Brennkammer ermöglicht.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Strahltriebwerkes schematisch dargestellt.
Das Strahltriebwerk hat zwei in gleiche Richtung weisende Ausstossöffnungen und ist mit einem Luftstaumantel 11 versehen, der die Aufgabe hat, die bei der in Fahrtrichtung weisenden Mantelöffnung 6 eindringende Luft vor der Ausstoss- und Ansaugöffnung 2 anzustauen. Dadurch wird die Brennkammer 1 gleich nach stattgefundener Explosion unter Druck geladen. Die Stauung wird dadurch erzielt, dass der Staumantel 11 vor der Ausstoss- und Ansaugöffnung 2 eine Einschnürung 7 aufweist, deren Ringquerschnittfläche grösser ist als die Ringquerschnittfläche der Ausstossöffnung 12, aber wesentlich kleiner
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als die Ringquerschnittfläche zwischen Staumantel 11 und Brennkammer'1..
Die Ausstossöffnung 12 wiederum ist ein weniges grösser als die Ausstoss-Ansaugöffnung 2.
Der Vorgang läuft nun so ab, dass im Einschnürungsraum 7 und dadurch auch im Raum zwischen
Staumantel 11 und Brennkammermantel 1 während der Explosion durch die von den austretenden Explosionsgasen verursachte Aufheizung ein beträchtlicher Überdruck entsteht, der die im Raum zwischen
Staumantel 11 und Brennkammer l befindliche Luftsäule komprimiert. Sobald nun beim Abklingen der Explosionswelle der Druckausgleich eintritt, strömt die komprimierte Luft aus dem Staubereich zwischen
Staumantel 11 und Brennkammer 1 zum grössten Teil durch die Ansaug-Ausstossöffnung 2 in die Brennkammer ein und bewirkt damit eine schnelle Wiederladung. Bei strömender Luft, d. h. wenn sich das
Strahltriebwerk in Bewegung befindet, wird der Kompressionseffekt durch den vom Fahrtwind herrührenden Luftstau noch beträchtlich erhöht.
Diese Konstruktion hat ausserdem zur Folge, dass die um den Brennkammermantel strömende Luft die vom Brennkammermantel abstrahlende Wärme aufnimmt und sich dabei ausdehnt, wodurch der Schub des Strahltriebwerkes erhöht wird. In der Brennkammer 1 befindet sich das Rohr 3, in dem sich die schwingende Gassäule ausbildet. Dieses Rohr bewirkt durch das Zurücklaufen der Druckwelle die Druckerhöhung in der Brennkammer und gleichzeitig die Zündung des bei ankommender Druckwelle wieder vorhandenen Gasgemisches. Durch die ringförmigen Oberflächenvergaser 4 und 10, mit derTreibstoffzuführung 8'und dem porösen Vergasermanrel. 9 wird der in die Brennkammer einströmenden Luft der nötige Treibstoff in Gasform beigemischt. Die Zündkerze. 5. hat die Aufgabe, die erste Explosion einzuleiten.
Es hat sich herausgestellt, dass die ringförmige Querschnittsfläche an der Ausstossseite 12. nur um ein geringes grösser sein muss als die Querschnittsfläche les Ansaug-Ausstossrohres 2, da es erwünscht ist, dass eine kleine Menge Verbrennungsgase mit in den Luftstaubereich 7 hineingedrückt wird, da dieses Verbrennungsgas vor Einsetzen des Ausgleiches den Staubereich durch die Einschnürung 12 verlässt. Der Vorteil liegt darin, dass die Kompression im Staubereich durch Eindringen einer geringen Menge Verbrennungsgase, verbunden mit der dadurch bedingten stärkeren Aufheizung der Luft wesentlich erhöht wird.