DE1052821B

DE1052821B - Einrichtung zum Kompensieren der Kreiselmomente von Gasturbinen, insbesondere bei Luftfahrzeugen

Info

Publication number: DE1052821B
Application number: DEC12464A
Authority: DE
Inventors: Georges Caillette
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1955-01-25
Filing date: 1956-01-24
Publication date: 1959-03-12

Description

Einrichtung zum Kompensieren der Kreiselmomente von Gasturbinen, insbesondere bei Luftfahrzeugen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Kompensieren der Kreiselmomente von Gasturbinen, insbesondere bei Luftfahrzeugen, mit mindestens einer Verbrennungskammer, die mit Brennstoff und mit mittels eines von einer Turbine getriebenen Kompressors komprimierter Luft gespeist wird, wobei die Turbine ihrerseits von der kinematischen Energie der aus der Verbrennungskammer ausgestoßenen Gase beaufschlagt ist.
Die Drehgeschwindigkeit der Rotoren des Kompressors und der Turbine solcher Strahltriebwerke erreichen hohe Werte, da die Drehmassen der Rotoren üblicherweise recht groß sind.
Unter diesen Bedingungen ist ein Flugkörper mit einem solchen Turbinenstrahltriebwerk, wenn auf ihn von außen her eine Kraft einwirkt, die die Winkellage der Rotorenachse verändern will, Reaktionskräften unterworfen, die durch die Kreiselwirkungen der Drehmassen verursacht werden und das Bestreben haben, diese Achse in einer Ebene senkrecht zur Ebene des von außen wirkenden Momentes winkelmäßig zu verstellen, dagegen eine Winkelverstellung in der Ebene des von außen wirkenden Momentes zu verhindern. So wird beispielsweise unter der Einwirkung eines Windstoßes oder einer Bö eine Präzessionsbewegung senkrecht zum Moment des Windstoßes erzeugt.
Diese Wirkungen sind relativ betrachtet um so schädlicher, je mehr die Momente der äußeren Kräfte den Kreiselmomenten an Größe gleichkommen, was der Fall ist, wenn die Fluggeschwindigkeit gering ist.
Man hat bereits erkannt, daß die Gegenläufigkeit von Teilen einer Gasturbine die Wirkung hat, daß die Kreiselwirkung auf ein Minimum verringert werden kann, was besonders unter den vorstehend erläuterten Umständen von Wichtigkeit ist, wenn ein Flugzeug rasch die Richtung wechseln muß. Dabei hat man bereits Gebläseräder wie auch Luftschrauben als gegenläufige Teile der Turbine ausgebildet und gegenläufige Massen um parallel zur Turbinenachse liegende Achsen umlaufen lassen.
Durch die Erfindung wird nun eine Antriebseinheit mit Turbinenstrahltriebwerk angegeben, die den bekannten Anordnungen gegenüber den Vorteil aufweist, daß einerseits jedes durch das Turbinentriebwerk hervorgerufene Kreiselmoment ausgeschaltet und andererseits gleichzeitig die Expansion der Gase gefördert wird, da die Einrichtung nach der Erfindung ähnlich wie eine zusätzliche Turbinenstufe wirkt.
Erfindungsgemäß wird die Einrichtung zum Kompensieren der Kreiselmomente von Gasturbinen, insbesondere bei Luftfahrzeugen, zu diesem Zweck in der Weise ausgebildet, daß ein als Turbinenrad ausgebildetes, koaxial zur Turbinenwelle angeordnetes Schwungrad vorgesehen wird, das durch die Treibgase in gegenläufige Drehung versetzt wird.
Die Zeichnung zeigt eine Ausführungsform der Erfindung.
Das Turbinenstrahltriebwerk 2 ist in einen Flugkörper eingebaut. Es ist mit Lufteinlaßöffnungen 5, Verbrennungskammern 3 und einer die Rotoren des Kompressors 6 und der Turbine 7 trabenden Welle 8 versehen.
Zur Beseitigung der von den Rotoren des Kompressors und der Turbine hervorgerufenen Kreiselwirkungen ist ein starr auf einer balligen Welle 26 sitzendes Schwungrad25 vorgesehen, .das koaxial zur Welle 8 des Turbinenstrahltriebwerks in der Bahn der aus den Verbrennungskammern ausgestoßenen Gase liegt. Die Welle 26 des Schwungrades ist in zwei Lagern 27 gelagert, die von zwei starr am Flugkörper sitzenden Verspannungen 28 getragen werden. Die den Umfang des Schwungrades 25 mit der Welle 26 verbindenden Arme oder Speichen 29 haben stromlinienförmigen Querschnitt, der zur Ebene des Schwungrades so geneigt liegt, daß er einen Abschnitt einer schraubenförmigen Fläche bildet, die das Schwungrad unter der Einwirkung des aus der Verbrennungskammer ausgestoßenen und auf die Speichen des Flugrades treffenden Gasstromes antreibt.
Die Abmessungen des Schwungrades und die Schrägstellung seiner Arme bzw. Speichen sind so gewählt, daß das Schwungrad entgegengesetzt zur Drehrichtung der Rotoren der Turbine und des Kompressors umläuft und sein Drall gleich der Summe der Dralle der Rotoren ist. Unter diesen Bedingungen ist jede Kreiselwirkung durch das Turbinenstrahltriebwerk ausgeschaltet.
Es ist zu bemerken, daß das Schwungrad noch die Expansion der Gase fördert, da es ähnlich wie eine zusätzliche Turbinenstufe wirkt.
In der oberen Hälfte der Zeichnung ist der Umfang des Schwungrades 25 mit einem inneren Durchmesser dargestellt, der gleich dem Durchmesser des rohrförmigen Teiles 31 ist, der den Auslaß für die aus den Verbrennungskammern ausgestoßenen Gase bildet. Die Seitenflächen des Umfangs bilden zusammen mit dem rohrförmigen Teil 31 in die gleiche Richtung gerichtete Stauteile 32, 33, die verhüten, daß die Gase in Höhe des Schwungrades entweichen.
In der unteren Hälfte der Zeichnung liegt der Umfang 25' des Schwungrades gänzlich innerhalb des rohrförmigen Teiles 31, der in diesem Falle eine ununterbrochene Fläche bildet. In diesem Falle hat natürlich der Umfang des Schwungrades einen stromlinienförmigen Querschnitt, um den Gasstrom durch das Schwungrad nicht zu stören. In der Zeichnung ist das Schwungrad mit vier Armen bzw. Speichen dargestellt, jedoch kann selbstverständlich auch jede andere geeignete Anzahl von Armen oder Speichen gewählt werden.
Es brauchen die Mittel zum Synchronisieren der Geschwindigkeiten beider Rotoren nicht die Form einer mechanischen Verbindung zu haben. Sie könnten etwa aus einer Vorrichtung zum Regeln der Brennstoffzufuhr und/oder der in die Verbrennungskammern der Strahltriebwerke eingeführten Luft bestehen.

Claims

PATENTANSPRUCH: Einrichtung zum Kompensieren der Kreiselmomente von Gasturbinen, insbesondere bei Luftfahrzeugen, gekennzeichnet durch ein als Turbinenrad ausgebildetes, koaxial zur Turbinenwelle angeordnetes Schwungrad, das durch die Treibgase in gegenläufige Drehung versetzt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschriften Nr. 246 174, 270 351, 271479, 266 474; französische Patentschrift Nr. 998 179; USA.-Patentschrift Nr. 2 619 797.