DE1136161B

DE1136161B - Rueckdruck-Brennkraftturbine mit mindestens einem durch Rueckstossduesen angetriebenen Laufrad

Info

Publication number: DE1136161B
Application number: DEH34573A
Authority: DE
Inventors: Paul Haller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1958-10-20
Filing date: 1958-10-20
Publication date: 1962-09-06
Also published as: US3177660A

Description

Rückdruck-Brennkraftturbine mit mindestens einem durch Rückstoßdüsen angetriebenen Laufrad Die Erfindung betrifft eine Rückdruck-Brennkraftturbine mit einem durch Rückstoßdüsen angetriebenen Laufrad oder mit mehreren solchen Laufrädern. Bekannte Rückdruck-Brennkraftturbinen dieser Art dienen ausschließlich zum Antrieb der Wellen von Generatoren, Arbeitsmaschinen u. dgl. Im Gegensatz dazu hat die Erfindung den Zweck, eine solche Turbine unmittelbar als ein Schubarbeit leistendes Triebwerk auszubilden. Dabei soll der Schub in weiten Grenzen fein regulierbar sein, so daß die Rückdruck-Brennkraftturbine als Triebwerk für Luftfahrzeuge und insbesondere für Hebe- und Schwebeaggregate hervorragend geeignet ist.
Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß jedes Laufrad wenigstens einen auf einer geschlossenen, vorzugsweise kreisförmigen, elliptischen oder ähnlich gestalteten Bahn umlaufender Körper, dessen Abstand von der Rotationsachse des Laufrades sich während eines Umlaufes ändert, bewegt und daß das Laufrad dem umlaufenden Körper in der Nah- und in der Fernstellung von der Rotationsachse des Laufrades ein in bezug auf die Rotationsachse des Laufrades wenigstens annähernd konstante Winkelgeschwindigkeit erteilt.
Durch diese Maßnahme wird erreicht, da,ß der Schub der Rückstoßdüsen nicht nur in Rotationsenergie des Laufrades umgewandelt, sondern über die Zwangskräfte, welche die bewegten Körper an ihre Umlaufbahn binden, auf das Gesamtaggregat übertragen wird und eine nach außen gerichtete Kraft wirksam werden läßt, die der Resultierenden aller an den bewegten Körpern in bezug auf ihr Rotationszentrum auftretenden Fliehkräfte gleich ist. Durch Regelung der Drehzahl des Laufrades bzw. der Laufräder kann infolgedessen der Gesamtschub sehr fein variiert und z. B. bei Anwendung als Schwebeaggregat so eingestellt werden, daß sich ein Schwebezustand ergibt.
Es ist zwar schon bekannt, ein ,Laufrad mit auf einer geschlossenen Umlaufbahn bewegten Körpern zu versehen, deren Abstand sich während eines Umlaufes von der Rotationsachse ändert. Die bewegten Körper dienen jedoch bei der bekannten Anordnung als Gewichte, die das Laufrad in Umdrehung versetzen sollen. Es ist weiterhin ein Triebwerk bekannt, das mit unilaufenden Strahldüsen arbeitet und bei dem die die Strahldüse tragenden Arme zur übertragung der Rückstoßkräfte abgebremst werden. Bei der Abbremsung werden hierbei erhebliche Energien in Wärme umgewandelt, die damit für den Antrieb verlorengehen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können mehrere Laufräder mit auf einer geschlossenen Umlaufbahn bewegten Körpern zu einem Gesamtaggregat vereinigt sein, um eine Drehbewegung des Gesamtaggregates zu verhindern.
Ferner können mehrere Körper um eine Rotationsachse in einer Richtung und eine gleiche Anzahl derartiger Körper um die gleiche Rotationsachse in entgegengesetzter Richtung umlaufend angeordnet sein, und es können Mittel vorhanden sein, durch welche die Rückstoßdüsen der Laufräder jeweils nur dann betrieben werden, wenn sie eine Schubkomponente in Aufwärtsrichtung entwickeln.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen werden, daß die Rückstoßdüsen an Armen des Laufrades angeordnet sind, daß eine zylindrische Laufbahn für die umlaufenden Körper vorhanden ist, deren Mittelachse parallel zur Rotationsachse des Laufrades und oberhalb dieser liegt und daß innerhalb dieser Laufbahn als bewegte Körper Laufrollengewichte vorhanden sind, die durch die Arme des Laufrades zum Umlauf auf dieser Laufbahn gezwungen werden.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung können die Rückstoßdüsen des Laufrades selbst als umlaufende Körper ausgebildet und am Laufrad in radialer Richtung bewegbar aasgelenkt sein, und zwar derart, daß ihr radialer Abstand zur Rotationsachse des Laufrades dann verändert wird, wenn die Rückstoßdüsen in Betrieb sind. Dabei können an dem Laufrad Arme mit festen Kolben angebracht sein, die innerhalb von mit den Rückstoßdüsen verbundenen Zylindern angeordnet sind, und Mittel vorhanden sein, um in den Zylindern wechselweise unter und über den Kolben nach Art eines Explosionsmotors einen Verbrennungsvorgang stattfinden zu lassen, durch den der Abstand der Rückstoßdüsen von der Rotationsachse des Laufrades verändert wird.
In Abwandlung der soeben beschriebenen Ausführungsform können auch elektromagnetische Mittel vorhanden sein, um den Abstand der Rückstoßdüsen des Laufrades zur Rotationsachse zu verändern. Ferner können Mittel vorhanden sein, um in die Rückstoßdüsen zusätzlich Brennstoff einzuspritzen, wenn diese eine Schubkomponente in Aufwärtsrichtung entwickeln. Weiterhin können die Rückstoßdüsen des Laufrades an dem als Haltering ausgebildeten Laufrad um zur Rotationsachse des Laufrades parallele Achsen schwenkbar und verriegelbar angelenkt sein, und zwar derart, daß die in Betrieb stehenden Rückstoßdüsen radial abstehend verriegelt und die nicht in Betrieb stehenden Rückstoßdüsen ganz oder teilweise zur Rotationsachse des Laufrades eingeschwenkt verriegelt sind. Das Einschwenken der nicht in Betrieb stehenden Rückstoßdüsen des Laufrades kann entgegengesetzt zu der Drehrichtung des Laufrades erfolgen.
Es ist ebenfalls möglich, daß das Einschwenken der nicht in Betrieb stehenden Rückstoßdüsen des Laufrades in der Drehrichtung des Laufrades erfolgt. Hierbei kann der Schub der Rückstoßdüsen zum Einschwenken derselben benutzt werden, indem beispielsweise die Rückstoßdüsen derart umgeschaltet werden, daß der Schub in entgegengesetzter Richtung wirkt. Das Einschwenken der Rückstoßdüsen kann auch auf mechanische Weise, beispielsweise durch eine zwangläufige Führung nach rückwärts, erfolgen. Durch Verstellen der Anschläge, die dann unwirksam werden, kann aber auch in einfacher Weise ein Einschwenken der Triebwerke nach vorn zu erreicht werden.
In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt.
Das Triebwerk nach der Fig. 1 besteht aus einer Rückdruck-Brennkraftturbine mit den Rückstoßdüsen 1, die an sternförmig angeordneten Armen 2 eines Laufrades in gleichem radialem Abstand um die Rotationsachse 3 in Pfeilrichtung 4 drehend angeordnet sind. Parallel zur Rotationsachse 3 und versetzt zu dieser um die Strecke 5 liegt die Mittelachse 6 einer zylindrischen Laufbahn 7, die mit Streben 8 mit der Bodenplatte 9 des Triebwerkes verbunden ist und an der Rotation der Arme 2 nicht teilnimmt. Jedem Arm 2 ist ein Laufrollengewicht 10 zugeordnet. Die ; Laufrollengewichte 10 laufen innerhalb der zylindrischen Laufbahn 7 um, wobei sie in Umfangsrichtung durch die Arme 2 geführt werden, während sie in radialer Richtung an den Armen 2 entlang gleiten können. In der Zeichnung nicht dargestellte Mittel sind ; vorhanden, um die Rückstoßdüsen 1 von der Rotationsachse 3 aus durch die Arme 2 mit Brennstoff zu versorgen und jeweils nur dann in Betrieb zu setzen, wenn sie eine Schubkomponente in Aufwärtsrichtung erzeugen. Dabei wird die Brennstoffzufuhr so ge- i steuert, daß die Arme 2 und infolgedessen auch die von den Armen 2 mitgenommenen Laufrollengewichte 10 in bezug auf die Rotationsachse 3 des Laufrades eine konstante Winkelgeschwindigkeit haben. Die von den Rückstoßdüsen 1 über die Arme 2 t angetriebenen Laufrollengewichte 10 werden durch die Laufbahn 7 auf .eine geschlossene Umlaufbahn gezwungen. Dabei üben die Laufrollengewichte 10 auf die Laufbahn 7 Kräfte aus, die den Zentrifugalkräften der Laufrollengewichte 10 entsprechen. Da die Laufrollengewichte 10 in dem Winkelbereich 11 wegen der exzentrischen Anordnung der Laufbahn 7 zu dem Laufrad eine größere Umfangsgeschwindigkeit als in dem Winkelbereich 12 haben, entsteht eine nach oben gerichtete Kraft, die der Resultierenden der Fliehkräfte der Laufrollengewichte 10 gleich ist. Es wird also ein Auftrieb in Pfeilrichtung 13 erreicht, der durch Regeln der Winkelgeschwindigkeit der Laufrollengewichte fein variiert und beispielsweise auf einen solchen Wert eingestellt werden kann, daß sich das Gesamtaggregat im Schwebezustand befindet oder mit einer bestimmten Beschleunigung ansteigt oder sinkt.
Der Laufbahn 7 könnte statt einer zylindrischen Gestalt beispielsweise auch eine ovale Form gegeben werden. Um Schwingungen zu vermeiden, können ferner mehrere Laufräder der beschriebenen Art angewendet werden, die um die gleiche Achse 3, jedoch in entgegengesetzter Richtung, rotieren.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2 sind die Rückstoßdüsen 1 an Armen 2 eines Laufrades angeordnet, die sternförmig zur Rotationsachse 3 stehen. Jeder Arm 2 weist an seinem freien Ende einen Kolben 14 auf, der innerhalb des mit der Rückstoßdüse 1 fest verbundenen Zylinders 15 angeordnet ist. Hier bilden die Rückstoßdüsen 1 mit den Zylindern 15 die beweglichen Körper, die gegenüber den Kolben 14 radial verschiebbar sind. In der Zeichnung nicht dargestellte Mittel sind vorgesehen, um zu den Zylindern 15 von der Rotationsachse 3 aus Brennstoff zuzuführen und diesen entweder in den Zylinderräumen 16 oder in den Zylinderräumen 17 zu zünden, und zwar derart, däß z. B. bei Zündung in den Zylinderräumen 16 die Zylinder 15 mit den Rückstoßdüsen 1 die mit 1' bezeichnete Stellung einnehmen oder bei Zündung in den Zylinderräumen 17 in die mit 1" bezeichnete Stellung gehen. Ferner sind Mittel vorgesehen, um den Rückstoßdüsen 1 in der Stellung 1" zusätzlich Brennstoff zuzuführen, um die Winkelgeschwindigkeit des Laufrades: mit den beweglichen Körpern 1, 15 konstant zu halten. Auch hier wird über die zwischen den Kolben 14 und den Stimwänden der Zylinder 15 wirkenden Zwangskräfte ein Auftrieb in der Pfeilrichtung 13 erzeugt, der der Resultierenden der Fliehkräfte der mit verschiedenem Abstand vön der Rotationsachse 3, aber konstanter Winkelgeschwindigkeit umlaufenden Körper 1, 15 entspricht.
Die Bewegung der Rückstoßdüsen 1 in radialer Richtung der Arme 2 kann gegebenenfalls auch durch elektromagnetische Hilfsmittel vorgenommen werden: Ferner kann auch, wie bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1, ein um die Rotationsachse 3 im entgegengesetzten Drehsinn laufendes Aggregat vorhanden sein.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 3 sind die Rückstoßdüsen 1 mit ihren Armen 2 uni die Achsen 18 teilweise schwenkbar an dem um die Rotationsachse 3 drehenden, als Haltering ausgebildeten Laufrad 19 befestigt. An dem Haltering sind Anschläge 20 angeordnet, um die Arme 2 in radialer Richtung zur Rotationsachse 3 festzuhalten, wenn die Rückstoßdüsen in Betrieb sind. Ferner sind in der Zeichnung nicht dargestellte Mittel vorgesehen, um die nicht in Betrieb befindlichen Rückstoßdüsen samt ihrer Arme in der Pfeilrichtung 21 in Richtung gegen das Rotationszentrum einzuschwenken. Wie bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig.2 wird entsprechend der größeren Fliehkraft aller radial ausgeschwenkten Rückstoßdüsen 1 ein resultierender Auftrieb in der Pfeilrichtung 13 wirksam.
Zur Verhinderung von Schwingungen kann auch bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 3 ebenso wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ein entsprechendes Aggregat vorhanden sein, daß sich um die Rotationsachse 3 in der entgegengesetzten Richtung dreht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Rückdruck-Brennkraftturbine mit einem durch Rückstoßdüsen angetriebenen Laufrad oder mit mehreren solchen Laufrädern, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Laufrad wenigstens einen auf einer geschlossenen, vorzugsweise kreisförmigen, elliptischen oder ähnlich gestalteten Bahn umlaufenden Körper, dessen Abstand von der Rotationsachse des Laufrades sich während eines Umlaufes ändert, bewegt und daß das Laufrad dem umlaufenden Körper in der Nah- und in der Fernstellung von der Rotationsachse (3) des Laufrades eine in bezug auf die Rotationsachse (3) des Laufrades wenigstens annähernd konstante Winkelgeschwindigkeit erteilt.
2. Rückdruck-Brennkraftturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere gegensinnig rotierende Laufräder mit auf einer geschlossenen Umlaufbahn bewegten Körpern zu einem Gesamtaggregat vereinigt sind.
3. Rückdruck-Brennkraftturbine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Körper um eine Rotationsachse in einer Richtung und eine gleiche Anzahl derartiger Körper um die gleiche Rotationsachse in entgegengesetzter Richtung umlaufend angeordnet sind und daß Mittel vorhanden sind, durch welche die Rückstoßdüsen der Laufräder jeweils nur dann betrieben werden, wenn sie eine Schubkomponente in Aufwärtsrichtung entwickeln.
4. Rückdruck-Brennkraftturbine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstoßdüsen an Armen des Laufrades angeordnet sind, daß eine zylindrische Laufbahn für die umlaufenden Körper vorhanden ist, deren Mittelachse parallel zur Rotationsachse des Laufrades und oberhalb dieser liegt, und daß innerhalb dieser zylindrischen Laufbahn als bewegte Körper Laufrollengewichte vorhanden sind, die durch die Arme des Laufrades zum Umlauf auf dieser zylindrischen Laufbahn gezwungen werden.
5. Rückdruck-Brennkraftturbine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstoßdüsen des Laufrades selbst als umlaufende Körper ausgebildet und am Laufrad in radialer Richtung bewegbar angeordnet sind, und zwar derart, daß ihr radialer Abstand zur Rotationsachse des Laufrades dann verändert wird, wenn die Rückstoßdüsen in Betrieb sind.
6. Rückdruck-Brennkraftturbine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Laufrad Arme mit festen Kolben angebracht sind, die innerhalb von mit den Rückstoßdüsen verbundenen Zylindern angeordnet sind, und daß Mittel vorhanden sind, um in den Zylindern wechselweise unter und über den Kolben nach Art eines Explosionsmotors einen Verbrennungsvorgang stattfinden zu lassen, durch den der Abstand der Rückstoßdüsen von der Rotationsachse des Laufrades verändert wird.
7. Rückdruck-Brennkraftturbine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß elektromagnetische Mittel vorgesehen sind, um den Abstand der Rückstoßdüsen des Laufrades zur Rotationsachse zu verändern. B.
Rückdruck-Brennkraftturbine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorhanden sind, um in die Rückstoßdüsen zusätzlich Brennstoff einzuspritzen, wenn diese eine Schubkomponente in Aufwärtsrichtung entwickeln.
9. Rückdruck-Brennkraftturbine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstoßdüsen des Laufrades an dem als Haltering ausgebildeten Laufrad um zur Rotationsachse des Laufrades parallele Achsen schwenkbar und verriegelbar angelenkt sind, und zwar derart, daß die in Betrieb stehenden Rückstoßdüsen radial abstehend verriegelt und die nicht in Betrieb stehenden Rückstoßdüsen ganz oder teilweise zur Rotationsachse des Laufrades hin eingeschwenkt verriegelt sind. 1.0.
Rückdruck-Brennkraftturbine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Einschwenken der nicht in Betrieb stehenden Rückstoßdüsen des Laufrades entgegengesetzt zu der Drehrichtung des Laufrades erfolgt.
11. Rückdruck-Brennkraftturbine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Einschwenken der nicht in Betrieb stehenden Rückstoßdüsen des Laufrades in der Drehrichtung des Laufrades erfolgt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 87 436, 737171; britische Patentschrift Nr. 177 641; USA.-Patentschrift Nr. 2 669 836.