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.