DE1074981B - Reaktions antriebsvorrichtung - Google Patents

Description

1,

Gegenstand des Hauptpatentes 867 497 ist eine Reaktionsantriebsvorrichtung mit einer Düse, die mit Einrichtungen zum Ablenken des aus der Düse austretenden Reaktionsstrahles und mit einer tangentialen Verlängerung versehen ist, welche nach außen in der Richtung gekrümmt ist, in welche die Ablenkung erfolgen soll, wobei die Düse in der Nähe der Querebene, in der die tangentiale Übergangsstelle dieser Verlängerung liegt, geeignete Mittel aufweist, durch die aus dem Strahl ein Teil der Stromfäden, die in einem Abstand von dieser Übergangsstelle strömen, aufgefangen werden, und ferner Ablenkschaufeln aufweist, die im Weg des abgelenkten Strahles liegen und deren Krümmung derart ist, daß die Ablenkung den gewünschten Endwert erhält.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist eine Verbesserung der Ablenkeinrichtung der Reaktionsantriebsvorrichtunggemäß dem Hauptpatent.

Gemäß der Erfindung sind das oder die Schaufelwerke mit zweckentsprechenden Mitteln versehen, durch welche die Schaufeln außer Wirkung gebracht werden können, beispielsweise durch Verschieben und Einziehen der S chaufel werke oder durch Abdecken bzw. Versperren der Gesamtheit oder eines Teiles der Schaufeln bzw. der zwischen ihnen vorhandenen Kanäle oder durch irgendeine andere Maßnahme. Es können so die Schaufeln in der Lage angeordnet werden, in welcher sie die Ablenkung bewirken, ohne daß ein Einfluß auf die Gasströmung, welchen die Schaufeln sonst außerhalb der Ablenkperioden ausüben könnten, oder ein Verlust an Vorschub, der sich daraus bei einem Strahltriebwerk ergeben würde, oder gegebenenfalls eine Vergrößerung der Spur des Luftfahrzeuges entsteht, während feste Schaufeln nur auf Kosten von Komplikationen in der Wirkung des Fahrtwindes unwirksam gemacht werden könnten.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung an verschiedenen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Abb. 1 eine Seitenansicht (teilweise weggebrochen) des Ausstoßendes einer Düse, die mit Schaufelgittern versehen ist, welche durch Verschwenken zum Verschwinden gebracht werden können,

Abb. 2 einen Schnitt nach der Linie H-II der Abb. 1,

Abb. 3 einen axialen Schnitt durch eine Düse, die mit Schaufelgittern ausgerüstet ist, welche durch Verschieben zum Verschwinden gebrächt werden können,

Abb. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV von Abb. 3;

Abb. 5 stellt im axialen Schnitt eine dritte Ausführungsform dar;

Reaktions antriebe vorrichtung

Zusatz zum Patent 867 497

Anmelder:
Societe Nationale d'Etude

et de Construction de Moteurs d* Aviation, Paris

Vertreter: Dr. E. Wiegand, München 15,

und Dipl.-Ing. W. Niemann,
Hamburg 1, Ballindamm 26, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 16. Februar 1952

Raymond Hippolyte Marchai,
Francois Marie Louis Maunoury, Henri Turinetti,

Marcel Kadosch, Paris,

und Jean Bertin, Neuüly-sur-Seine, Seine (Prankreich), sind als Erfinder genannt worden

Abb. 6 zeigt eine Seitenansicht einer vierten Ausführungsform,

Abb. 7 eine Endansicht der Ausführungsform gemäß Abb. 6;

Abb. 8 zeigt in Seitenansicht eine fünfte Ausführungsform der Erfindung,

Abb. 9 eine Endansicht der Ausfübrungsform gemaß Abb. 8.

Bei der in Abb. 1 und 2 wiedergegebenen Ausführungsform ist eine Düse t dargestellt, die z. B. die Düse eines Strahltriebwerkes bildet und die durch ihre frei offene öffnung 0 einen Gasstrahl in die Atmo-Sphäre ausstößt, dessen Achse im normalen Betrieb mit der Achse x-x' der Düse zusammenfällt. Diese Düse weist in ihrem stromaufwärts, d. h. in ihrem in Abb. 1 links liegenden Teil einen kreisförmigen Querschnitt auf, wie dies der Kreis c in Abb. 2 erkennen läßt. Die Form der Düse ändert sich in Richtung· des Stromes allmählich in solcher Weise, daß die Auslaßöffnung ο zu einem Viereck wird, das in Abb. 2 durch seine Eckpunkte 1/2, 3, 4 bezeichnet ist. Im Inneren der Düse ist in der Nähe der die öffnung 0 enthaltenden Quer-

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ebene ein Körper d angeordnet, der, wenn er zur Wirkung gebracht wird, imstande ist, einen Teil der durch die Düse strömenden Gase aufzufangen und dadurch die Ablenkung des aus der Düse austretenden Strahles unter dem Einfluß von Querströmungen zu bewirken, wie dies in der Pateritschrift zum Hauptpatent näher auseinandergesetzt ist.

Bei dem in Abb. 1 und 2 dargestellten Beispiel wird diese Ablenkvorrichtung von einem Rohr d mit spitz zulaufendem Profil gebildet, das sich parallel zu den großen Seiten 1-2 und 3-4 - der Düsenaustrittsöffnung in der parallel zu diesen großen Seiten liegenden Mittelebene der Düse erstreckt. Dieses Rohr, das durch eine Leitung O₁ mit Preßluft (die z. B. dem Luftverdichter eines Strahltriebwerkes entnommen wird) versorgt werden kann, wenn die Ablenkung des Strahles bewirkt werden soll, weist auf seiner Länge zwei symmetrisch liegende Schlitze f_i und /₂ auf, die sich gleichfalls parallel zu den großen Seiten 1-2 und 3-4 der Düsenaustrittsöffnung erstrecken.

Außerhalb der Düse und parallel zu den genannten großen Seiten ihrer Austrittsöffnung sind zwei Wellen 7 und 8 angeordnet, die in Lagern 9, 10 bzw. 11, 12 schwenkbar gelagert sind. Diese Wellen tragen je mittels Stangen la bzw. 8a ein Gitter von Schaufeln 5 bzw. 6. Die Schaufeln 5 und 6 können durch Verschwenken der Wellen entweder in die wirksame Stellung (in Abb. 1 durch ausgezogene Linien wiedergegeben) oder in die unwirksame oder Ruhestellung (durch punktierte Linien wiedergegeben) gebracht werden. Die Schaufeln jedes Gitters haben eine solche Krümmung, daß sie in der wirksamen Stellung die zwischen sie gelangenden Gase unter einem gewünschten Winkel ablenken. Iu jedem Gitter hat die der Austrittsöffnung der Düse am nächsten liegende Schaufel 5 α bzw. 6 a überdies eine solche Länge und eine solche Krümmung, daß, wenn sich die Schaufelgitter in wirksamer Stellung befinden, die Schaufeln 5 a und 6 a sich an die großen Seiten der Austrittsöffnung der Düse anschließen, so daß sie die diesen großen Seiten benachbarten Wände der Düse tangential verlängern.

Wenn das Rohr d nicht mit Preßluft gespeist wird und wenn sich die Schaufeln in der durch punktierte Linien wiedergegebenen Rühestellung befinden, dann setzt sich dem Reaktionsstrahl nichts entgegen, längs der Achse der Düse zu strömen. Das Rohr d läuft in bekannter Weise spitz zn, Um dem Strom einen kleinsten Widerstand zu bieten. Die Schaufeln 5, 6 liegen vollkommen außerhalb des Weges der Gase, wodurch jeder Verlust an Vorschub vermieden wird, was bei einem Luftfahrzeug von hoher Vollkommenheit von Wichtigkeit ist. Wenn dagegen, nachdem die Schaufelgitter in ihre wirksame Stellung gebracht worden sind, das Rohr d mit Preßluft gespeist wird, fangen die Preßluftstrahlen, welche durch die Schlitze Z₁, f₂ des Rohres d entweichen (die Schlitze sind dabei vorzugsweise etwas schräg gegen den Strom gerichtet), in der Nähe der Düsenmittelebene aus dem Strahl Stromfäden auf, wodurch auf Grund' der Querströmungen der Strahl sich an die die Düse verlängernden ersten Schaufeln 5 a und 6 a anzuschmiegen sucht und so zu beiden Seiten der die Achse des Rohres d enthaltenden Mittelebene der Düse abgelenkt wird. Die Gitter der Schaufeln 5 und 6 erweitern diese Ablenkung noch mehr. Dadurch, daß den Schaufeln eine geeignete Krümmung gegeben wird, kann jeder gewünschte Winkel'für "die Ablenkung erhalten werden, beispielsweise ein Winkel von 180°, so daß z. B. bei einem Strahltriebwerk der Strahl vollkommen umgekehrt werden und dadurch eine außerordentlich wirksame Bremswirkung erzeugt werden kann, ohne daß es erforderlich ist, die Leistung des Strahltriebwerkes zu vermindern, was für eine schnelle Wiederherstellung des Vorschubs nach dem Bremsen, wenn diese erforderlich ist, günstig ist.

Es ist nicht notwendig, daß die Strömungshindernisse, die von den aus den Rohrschlitzen f_v f_s entweichenden Hilfsstrahlen gebildet werden, einen wesentliehen Teil der dem Strom in der Düse dargebotenen Querschnittsfläche ausmachen. Im allgemeinen beträgt die durch diese Hilfsstrahlen oder Hindernisse bewirkte Verengung des Querschnittes 30% (oder weniger).

Das Verschwenken der Wellen 7 und 8 kann auf irgendeine geeignete Weise durchgeführt werden. In den Abb. 1 und 2 sind Zahnräder 14 und 15 wiedergegeben, die an dem einen Ende der Wellen 7 bzw. 8 befestigt sind und mit Zwischenzahnrädern 16 und 17 kämmen, die mit einer mittleren Zahnstange 18 im Eingriff stehen. Diese Zahnstange 18 kann mittels eines hydraulischen Antriebs verschoben werden, der einen in einem Zylinder 20 hin- und herbewegbaren, doppelseitig wirkenden Kolben 19 aufweist,

Es sei bemerkt, daß die Schaufeln in ihrer wirksamen Stellung außerhalb des divergierenden Kegels liegen, welchen der Strahl bildet, wenn er nicht durch Strömungshindernisse abgelenkt ist. Dadurch wird der Stoß der Gase auf die Schaufeln, wenn sie eingestellt werden sollen, vermieden, da es genügt, die Schaufeln in die wirksame Stellung zu bringen, bevor das Rohr d zur Einleitung der Ablenkung gespeist wird, und es umgekehrt genügt, die Beseitigung des Hindernisses für die Ablenkung des Strahles vorangehen zu lassen, indem der Zutritt von Luft zu dem Rohr d unterbrochen wird.

Soll z. B. die Einrichtung zum Bremsen eines Luftfahrzeuges mit Strahltriebwerk bei den der Landung vorangehenden Manövern benutzt werden, dann bringt der Pilot, sobald er die Bremswirkung ausnutzen will,

" die Schaufelgitter in die Arbeitsstellung. Von diesem Augenblick an kann er die Ablenkung des Düsenstrahles durch Speisen des Rohres ei bewirken^ sobald er wünscht, den Abstiegwinkel oder die Geschwindigkeit des Luftfahrzeuges augenblicklich zu regeln. Wenn er bemerkt, daß das Landemanöver versagt und daß die Gefahr besteht, über die Grenzen des Landeplatzes hinauszugelangen, dann kann er, indem er die Speisung des Rohres d unterbricht, augenblicklich wieder einen Vorschub herstellen, der nur wenig von dem maximalen Vorschub abweicht, so daß ihm eine größte Sichefheit gegeben wird. Überdies kann er die Schaufelgitter unmittelbar nach Aufheben der Ablenkung zum Verschwinden bringen, um den vollen Vorschub wiederherzustellen.

Um die Schaufeln außerhalb der Ablenkperioden der Wirkung des Fahrtwindes zu entziehen, können auf dem Rumpf des Luftfahrzeuges bewegliche Flächen s (Abb. 1) vorgesehen sein, welche die eingezogenen Schaufeln abdecken.

Bei der in den Abb. 3 und 4 wiedergegebenen Ausführungsform wird das Einziehen der Schaufelgitter durch Verschieben bewirkt.
Die Düse t welche eine Kreisform mit der Achse x-x' hat und durch einen konvexen und sich tangential anschließenden Ablenkrand t_x begrenzt wird, ist mit einem Gitterwerk von kreisförmigen Schaufeln 5 mit derselben Achse x-x' verbunden, die von vier Stangen 21 getragen werden. Diese Stangen weisen einen mit Gewinde versehenen Teil 21 α auf, der mit Mut-

tern 22 zusammenwirkt. Diese Muttern werden in einer genau festgelegten Lage längs ihrer Achse mit Hilfe von Lagern 23 derart gehalten, daß bei ihrer Drehung eine Verschiebung der Stangen 21 längs ihrer Achse erhalten wird. Die vier Muttern tragen auf ihrem Umfang eine Zahnung und werden durch einen Zahnkranz 24 mit der Achse x-x' synchron angetrieben. Dieser Zahnkranz 24 kann mittels eines Ritzels 25 gedreht werden, welches durch eine beliebige Vorrichtung angetrieben wird.

Außerhalb der Strahlablenkperioden sind die Schaufeln in das Innere des Rumpfes J des Luftfahrzeuges in die in Abb. 3 durch punktierte Linien wiedergegebene Lage eingezogen, während dem Ablenkkörper d keine Luft zugeführt wird. Wenn der Reaktionsstrahl abgelenkt werden soll, wird durch Drehen des Ritzels 25 das Schaufelgitter in die durch ausgezogene Linien wiedergegebene vollständig ausgefahrene Stellung oder in eine Zwischenstellung gebracht und danach dem Ablenkkörper d Luft zugeführt, so daß eine mehr oder weniger große Gasmenge abgelenkt wird und zwischen die Schaufeln strömt, was zur Wirkung hat, daß der Vorschub der Reaktionsvorrichtung gegebenenfalls bis zur Umkehrung geändert wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel bildet der Ablenker d einen hohlen Umdrehungskörper um die Achse x-x'. Er hat einen kreisförmigen Schlitz f und kann über die Leitung Ci₁ mit Luft gespeist werden.

Die in Abb. 5 wiedergegebene Ausführungsform unterscheidet sich von der vorhergehend beschriebenen lediglich dadurch, daß nur ein Teil der Schaufeln verschiebbar ist. Ein Gitter von Schaufeln 5 kann auf die vorstehend beschriebene Weise verschoben werden, während ein Gitter von Schaufeln 26, das unmittelbar an der Mündung der Düse liegt, ortsfest angeordnet ist.

Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform ist identisch mit derjenigen der vorhergehend beschriebenen Ausführungsform, jedoch kann bei ihr eine sehr rasche Ablenkung des Strahles (und damit eine sehr rasche Bremsung des durch die Reaktionsvorrichtung angetriebenen Fahrzeuges) teilweise sofort an den festen Schaufeln 26 erhalten werden, da diese Ablenkung an keine mechanische Verschiebung gebunden ist.

Im normalen Betrieb läßt sich ein Verlust an Vorschub auf Grund einer von den festen Schaufeln 26 auf den divergierenden Strahl ausgeübten Reibwirkung ganz vermeiden, weil die ersten festen Schaufeln 26 außerhalb des Strahles, aber noch genügend nahe an seiner Einschnürstelle angeordnet werden können. Die weiter entfernt liegenden beweglichen Schaufeln 5 haben vorzugsweise einen größeren Innendurchmesser, um mit dem Strahl, wenn er von dem Körper d nicht abgelenkt ist, nicht in Berührung zu kommen, wodurch, das Einziehen der Schaufeln erleichtert wird, wenn zunächst die Strahlablenkung durch Unterbrechung der Luftzufuhr zum Ablenkkörper c£ aufgehoben wird.

Bei der in Abb. 6 und 7 wiedergegebenen Ausführungsform erfolgt das Verschieben der Schaufeln mittels eines Gelenkparallelogramms.

Wie bei der Ausführungsform nach Abb. 1 und 2 läuft auch hier die Düse t nach hinten in eine rechteckige Öffnung 1, 2, 3, 4 mit freien Rändern aus. An der Außenseite der Düse und parallel zu den beiden großen Seiten ihter Öffnung sind zwei Schaufelgitter symmetrisch angeordnet. Die Schaufeln 5 bzw. 6 dieser Gitter sind untereinander durch Stangen 30 bzw. 31 verbunden, die parallel zur Achse x-x' der Düse verlaufen und durch Zapfen 32, 33 bzw. 34, 35 gelenkig mit parallelen Hebeln 36, 37 bzw. 38, 39 verbunden sind, die ihrerseits um feste Zapfen 40, 41 zu beiden Seiten der Düse schwenkbar sind. Es ist ersichtlich, daß bei dieser Ausführungsform das Verschwenken der Hebel 36, 37 einerseits und der Hebel 38, 39 andererseits um die festen Schwenkzapfen 40, 41 gestattet, die Schaufeln aus der durch punktierte Linien wiedergegebenen eingezogenen Stellung ίο "in die durch ausgezogene Linien wiedergegebene Arbeitsstellung zu verschieben. Das Verschwenken der Hebel auf beiden Seiten der Düse wird mit Hilfe von Lenkern 42, 43 bewirkt, die einerseits mit den Hebeln 37, 39 und andererseits mit der Stange 44 eines Steuerkolbens 45 gelenkig verbunden sind, der in einem Zylinder 46 verschiebbar angeordnet ist, in welchen ein Druckmittel an dem einen oder anderen Ende eingeführt werden kann.

Jedes der Schauf elgitter umfaßt eine Fläche 5 α bzw. 6 a, die sich bei in Arbeitsstellung befindlichen Gittern tangential an die entsprechende Wand der Düse anschließt und an der der abgelenkte Strahl anliegt.

Bei der in Abb. 8 und 9 wiedergegebenen Ausführungsform sind die zwischen den Schaufeln vorhandenen Kanäle durch Verschwenken der Schaufeln versperrbar, die einzeln beweglich ausgebildet sind.

Die Düse t läuft .in eine rechteckige Öffnung 1, 2, 3, 4 aus·, deren große Seiten 1-2, 3-4 mit konvexen Rändern t_± versehen sind, welche die an die großen Seiten der Öffnung angrenzenden Wände der Düse tangential verlängern. Parallel zu diesen großen Seiten sind zwei Systeme von Schaufeln 5 bzw. 6 angeordnet.

Jede dieser Schaufeln weist auf ihrer dem durch die Düse hindurchgehenden Strahl zugekehrten großen Seite zwei sich gegenüberliegende Schwenkzapfen 57 bzw. 58 auf, durch welche die Schaufeln auf feststehenden Armen 59 bzw. 60 schwenkbar gelagert sind, die mit der Düse fest verbunden sind. Die Schaufeln sind außerdem auf ihrer vom Strahl abgewandten Seite mittels Zapfen 61 bzw. 62 mit Lenkern 63 bzw. 64 gelenkig verbunden. Die Schwenkpunkte sind derart angeordnet, daß jedes System, das von zwei benachbarten Schaufeln sowie dem zwischen diesen Schaufeln liegenden Teil der Arme 59 bzw. 60 und dem zwischen diesen Schaufeln liegenden Teil der Lenker 63 bzw. 64 gebildet wird, ein Gelenkparallelogramm darstellt. Die Lenker 63, 64 sind durch Lenker 65, 66 mit Hebeln 67, 68 verbunden, die um feste Punkte 69, 70 schwenkbar sind und mit Hilfe von Lenkern 71, 72 über Kolben 73 betätigt werden können, die in hydraulischen Zylindern 74 geführt sind.

Es ist ersichtlich, daß durch Verschieben der KoI-ben 73 entweder die Schaufeln in die in Abb. 8 durch ausgezogene Linien wiedergegebene Stellung gebracht werden können, in welcher sich die Schaufeln voneinander entfernen und dadurch die zwischen ihnen vorhandenen Gasdurchgangskanäle öffnen, oder die Schaufeln aufeinandergelegt werden können (punktiert wiedergegebene Stellung), so daß die Gase zwischen den Schaufeln nicht hindurchtreten können.

Die Schaufeln können auch gegeneinander verschiebbar auf geeigneten Führungen angeordnet sein, so daß sie einander genähert werden können, um die Zwischenräume zu verkleinern oder aufzuheben.

Es sei bemerkt, daß die in den Abb. 3 bis 7 wiedergegebenen Ausfuhrungsformen gestatten, entweder die Gesamtheit der Schaufeln oder nur einen Teil der Schaufeln in Wirkung zu bringen, um die Ablenkein-

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richtung den jeweiligen Arbeitsbedingungen anzupassen-

Bei der Ausführungsform gemäß Abb. 8 und 9 ist eine entsprechende Anpassung durch ein mehr oder weniger starkes Verschwenken der Schaufeln möglieh, wodurch die Dvtrchlafiqtierschnittsfläche der Kanäle zwischen dea Schaufeln geändert wird.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Reaktionsantriebs vorrichtung gemäß Patent 867 497, deren Düse mit einer zum Ablenken des Strahles dienenden Einrichtung versehen ist, welche einerseits ein Gitter von Umlenksehaufeln, die hinter der Düse seitlich von der normalen Strömungsbahn des Strahles angeordnet und. in Richtung der gewünschten Ablenkung gekrümmt sind, ond andererseits Mittel zum Inwirkungbringen eines Hindernisses umfaßt, welches aus dem in einem Abstand von dem Schaufelgitter strömenden Gasstrahl einen Teil der Stromfäden abfängt und dadurch den zwischen dem Hindernis und dem Schaufelgitter strömenden Teil des Gasstrahles, gegen das Schaufelgitter hin abbiegt, da- dmdk gekennzeichnet, daß das Schaufelgitter (5, 7«; 6> 8a) ganz oder zum Teil derart bewegbar aus- 25· gebildet ist, daß es entweder in eine unwirksame Stellung innerhalb einer Verkleidung ($)· einziehbar bzw. aus dieser ausfahrbar ist und durch einen Drehmechanismus (14 bis 18 in Abb. 1) oder ein Zahnradgetriebe (21 bis 24 in Abb. 3 und 5) oder ein Hebelsystem (36 bis 46 in Abb. 6) in seine wirksame Stellung hinter der Düse und auf deren Außenseite einstellbar ist, oder daß das Schaufelgitter allein durch Änderung der Lage der Schaufeln (5) mittels eines Hebelsystems (57 bis 74 in Abb. 8) in die Wirkstellung gebracht wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaufelgitter aus zwei Abschnitten besteht, nämlich einem ortsfesten Abschnitt mit den dem Düsenende näherliegenden, dem Fahrwind niemals ausgesetzten Schaufeln (26) und einem bewegbaren Abschnitt mit den vom Düsenende weiter entfernt liegenden Schaufeln (5).

3. Vorrichtung nach Anspruch I₁ bei der das Schaufelgitter allein durch Änderung der Lage der Schaufeln in die Wirkstettung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet» daß die Schaufein (5) an hinter der Düse und auf deren Außenseite Hegenden ortsfesten Armen (59, 60) drehbeweglich: angebracht und in ihrer unwirksamen Stellung so aufeinanderlegbar sind, daß sie der Außenstromung einen aerpdynamischen Umriß darbieten.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Schweizerische Patentschrift Nr. 258 51 &

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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