DE1136581B

DE1136581B - Device for deflecting a propulsion jet

Info

Publication number: DE1136581B
Application number: DEF25987A
Authority: DE
Inventors: Marie Paul Rene De La Fou Marc; Robert Charles Marie Guetet
Original assignee: ROBERT CHARLES MARIE GUETET
Current assignee: ROBERT CHARLES MARIE GUETET
Priority date: 1957-06-21
Filing date: 1958-06-19
Publication date: 1962-09-13

Description

Einrichtung zur Umlenkung eines Treibstrahles Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Umlenkung eines Treibstrahles.Device for deflecting a propulsion jet The invention relates to a device for deflecting a propulsion jet.

Bei bekannten Strahlantrieben erfolgt eine Änderung der Austrittsrichtung des Treibstrahles dadurch, daß das Strahltriebwerk insgesamt verschwenkt wird. Solch eine Einrichtung besitzt jedoch wegen des hohen Gewichtes und der sperrigen Größe des Strahltriebwerkes erhebliche Nachteile. Außerdem ändert sich damit auch die Eintrittsrichtung des Treibstrahles in das Triebwerk, was ebenfalls nachteilig ist. Es ist somit praktisch unmöglich, eine solche Einrichtung um 1801 zu verdrehen, um die, ganze Antriebskraft des Treibstrahles zum Abbremsen der angetriebenen Maschine auszunutzen.In known jet propulsion systems, the exit direction of the propulsion jet is changed in that the jet engine is pivoted as a whole. However, such a device has considerable disadvantages because of the high weight and the bulky size of the jet engine. In addition, this also changes the direction of entry of the propulsion jet into the engine, which is also disadvantageous. It is therefore practically impossible to turn such a device by 1801 in order to utilize the entire driving force of the propulsion jet to brake the driven machine.

Es ist eine weitere Einrichtung bekannt, bei welcher mit einem Strahltriebwerk ein zusätzlicher, von einem besonderen Motor angetriebener Zentrifugalverdichter verbunden ist, der einen Luftstrom ansaugt und verdichtet. Durch Verschwenken des ganzen Verdichters um seine Achse kann man die Richtung des tangentialen Austritts des verdichteten Luftstromes verändern. und somit zur Kraftkomponente des Strahlantriebes eine weitere Kraftkomponente, nämlich dieses Luftstromes auf die angetriebene Vorrichtung, z. B. ein Flugzeug, einwirken lassen.Another device is known in which with a jet engine an additional centrifugal compressor driven by a special motor is connected, which sucks in a stream of air and compresses it. By swiveling the whole compressor around its axis you can see the direction of the tangential exit of the compressed air flow. and thus to the force component of the jet propulsion another force component, namely this air flow on the driven device, z. B. an airplane.

Eine derartige Einrichtung ist schwerlich in einem Raum mit verdünnter Luft anzuwenden und ist für Raketen überhaupt nicht brauchbar. Außerdem ist die Einrichtung recht sperrig, teuer und schwer und bringt einen beträchtlichen. Energievorlust infolge der oft mittelmäßigen Nutzleistung eines Verdichters und seines Antriebsmotors mit sich.Such a device is difficult to find in a room with dilute To apply air and is not at all useful for missiles. Besides, the Furniture quite bulky, expensive and heavy and brings a considerable amount. Pre-lust for energy as a result of the often mediocre useful power of a compressor and its drive motor with himself.

Bei einer weiteren bekannten Einrichtung verwendet man am Austrittsrohr des Triebwerkes angebrachte Ablenkschaufeln. Derartige Ablenkschaufeln sind jedoch außerordentlich schlecht zu steuern und erweisen sich bei einer Treibstrahlumlenkung um 180' als unbrauchbar.Another known device uses deflector blades attached to the exhaust pipe of the engine. However, such deflection blades are extremely difficult to control and prove to be unusable if the propulsion jet is deflected by 180 '.

Diese Nachteile werden gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß in an sich bekannter Weise zwei spiralförmige Leitgehäuse axial hintereinander angeordnet und durch koaxiale, kreisrunde Öffnungen unmittelbar oder über eine Rohrleitung miteinander verbunden sind, wobei jedes Leitgehäuse so gestaltet ist, daß ein geradlinig in das Gehäuse tangential eingeführter Treibstrahl in eine kreisende Strömung und umgekehrt verwandelt wird, deren Umlaufdurchmesser kontinuierlich bis auf den Durchmesser der Öffnungen zwischen den Leitgehäusen verringert wird und umgekehrt, und daß das stromabwärtige Leitgehäuse mit tangentialem Auslaß so gelagert ist, daß es unter der Wirkung von Steuermitteln, als Ganzes um die Achse der kreisenden Strömung geschwenkt werden kann.These disadvantages are avoided according to the invention in that in a manner known per se, two spiral-shaped guide housings are arranged axially one behind the other and through coaxial, circular openings directly or via a pipeline are interconnected, each guide housing is designed so that a rectilinear propulsion jet introduced tangentially into the housing in a circular flow and conversely, the circumferential diameter of which is continuously converted down to the diameter the openings between the guide housings is reduced and vice versa, and that the downstream baffle with tangential outlet is mounted so that it is under the action of control means, pivoted as a whole around the axis of the circular flow can be.

Diese Anordnung der Leitgehäuse ist leicht im Gewicht und nimmt einen verhältnismäßig geringen Raum ein. Sie erlaubt auf einfache Weise eine Umlenkung des Treibstrahles um mehr als 180' sowie die Ausnutzung der gesamten Treibenergie dieses Treibstrahles sowohl zum Antrieb als auch zur Erhaltung des Gleichgewichtes oder auch zum Bremsen. Sie eignet sich vor allem vortrefflich im luftarrnen Raum für heiße Treibgase, insbesondere für die Anwendung bei Raketen. Darüber hinaus bewirkt sie auch eine erhebliche Schalldämpfung.This arrangement of the guide housing is light in weight and takes up a relatively small space. It allows the propulsion jet to be deflected by more than 180 ' in a simple manner and to utilize the entire propulsion energy of this propulsion jet both for propulsion and for maintaining equilibrium or for braking. It is particularly suitable for hot propellant gases in the airless room, especially for use in rockets. In addition, it also causes a considerable amount of sound attenuation.

Beim Durchströmen der Leitgehäuse nach der Erfindung tritt nur ein sehr geringer Ladungs- oder Energieverlust des Treibstrahles ein. Er kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dadurch noch vermindert werden, daß beide Leitgehäuse einen Umriß in Gestalt einer logarithmischen Spirale aufweisen. Auf diese Weise wird, abgesehen von den vernachlässigbaren Wandreibungsverlusten, die gesamte Treibstrahlenergie aufrechterhalten.When flowing through the guide housing according to the invention only occurs very low charge or energy loss of the propulsion jet. He can according to an advantageous embodiment of the invention can thereby be further reduced, that both guide housings have an outline in the form of a logarithmic spiral. In this way, apart from the negligible wall friction losses, maintain all of the propulsion jet energy.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung wiedergegeben. Darin bedeutet Fig. 1 eine teilweise abgebrochene Außenansicht der Einrichtung, Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie 11-11 in Fig. 1, Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie III-III in Fig. 1. In the drawing, an embodiment of the device according to the invention is shown. 1 shows a partially broken-away external view of the device, FIG. 2 shows a cross section along line 11-11 in FIG. 1, FIG. 3 shows a cross section along line III-III in FIG. 1.

Bei diesem Ausführungsbeispiel besitzt die Einrichtung ein stromaufwärts liegendes Leitgehäuse, das in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichnet ist und dessen Mantelwand 2 einen Umriß in Gestalt einer logarithmischen Spirale aufweist. Diese Mantelwand umhüllt eine in der Boden- oder Stirnwand des Leitgehäuses vorgesehene öffnung 3, deren Mitte im wesentlichen mit dem Pol der Spirale zusammenfällt.In this exemplary embodiment, the device has an upstream guide housing which is designated in its entirety by 1 and the jacket wall 2 of which has an outline in the form of a logarithmic spiral. This jacket wall surrounds an opening 3 provided in the bottom or end wall of the guide housing, the center of which essentially coincides with the pole of the spiral.

Der spiralförmig verlaufende Teil der Mantelwand 2 endet in geringem Abstand vom kreisfönnigen Umriß der öffnung, zweckmäßig hinter der Schnittlinie mit der letzteren. Dieses Ende des spiralförmigen Umrisses der Mantelwand bildet einen Wendepunkt der Mantelwand, die sich in einem Teil 4 fortsetzt, der in der Nähe des Wendepunktes so gerichtet ist, daß seine gedachte Verlängerung in bezug auf den Pol auf diejenige Seite zu liegen kommt, die der Seite, wo die Mantelwand 2 vom Wende- oder Knickpunkt ab 1801 umschreibt, gegenüberhegt. Zweckmäßig ist diese Richtung so gewählt, daß sie im Wendepunkt tangential zur Spirale verläuft. Das andere Ende der spiralförmigen Mantelwand setzt sich in einem Teil 3 fort, und die Teile 4 und 5 der Mantelwand gehen derart ineinander über, daß sie einen Stutzen 6 bilden, mit welchem der Innenraum des spiralförmig gewundenen Leitgehäuses mit der Außenluft in Verbindung stehen kann, während die andere Verbindung über die Öffnung 3 erfolgt. Die öffnung 3 setzt sich in einem geraden Außenrohr 7 fort.The spiral-shaped part of the jacket wall 2 ends at a short distance from the circular outline of the opening, expediently behind the line of intersection with the latter. This end of the spiral contour of the jacket wall forms a turning point of the jacket wall, which continues in a part 4 which is directed in the vicinity of the turning point so that its imaginary extension comes to lie with respect to the pole on the side that is the side , where the jacket wall 2 circumscribes from the turning point or inflection point from 1801 , opposite. This direction is expediently chosen so that it runs tangentially to the spiral at the turning point. The other end of the spiral-shaped jacket wall continues in a part 3 , and the parts 4 and 5 of the jacket wall merge into one another in such a way that they form a nozzle 6 with which the interior of the spiral-shaped guide housing can be in communication with the outside air, while the other connection takes place via the opening 3. The opening 3 continues in a straight outer tube 7 .

Das stromabwärts liegende Leitgehäuse ist ähnlich wie das stromaufwärtige Leitgehäuse ausgebildet. In Fig. 3 sind die einzelnen Bauteile mit den gleichen Bezugsziffern wie die entsprechenden Teile des stromaufwärtigen Leitgehäuses bezeichnet und unterscheiden sich nur durch den Index a. Die spiralförmige Mantelwand dieses stromabwärtigen Leitgehäuses ist jedoch, wie die Fig. 2 *und 3 veranschaulichen, im entgegengesetzten Sinne der Spirale des stromaufwärtigen Leitgehäuses gewunden.The downstream guide housing is designed similarly to the upstream guide housing. In Fig. 3 , the individual components are denoted by the same reference numerals as the corresponding parts of the upstream guide housing and differ only by the index a. However, as FIGS. 2 * and 3 illustrate, the spiral-shaped jacket wall of this downstream guide housing is wound in the opposite sense of the spiral of the upstream guide housing.

Der stromaufwärtige Rohrschuß 7 besitzt in einem gewissen Abstand von seinem Ende einen Flansch 1.2, und dieses Ende ist in einen entsprechenden Sitz 13 einer am Ende des stromabwärtigen Schusses 7 a vorgesehenen Muffe 14 eingeschoben. Die letztere be- sitzt noch einen zweiten, etwas größer gehaltenen Sitz 15, der den Außenring eines Kugellagers 16 aufnimmt. Dieses Kugellager hat eine tiefe Rille, die die axialen Beanspruchungen aufnehmen kann, während der Innenring auf das Ende des stromaufwärtigen Schusses 7 aufgeschoben ist. In der axialen Richtung ist dieses Kugellager 16 einerseits am Boden des Sitzes 15 und andererseits am Flansch 12 abgestützt. Im Kreise verteilte Klemmen 17 liegen mit dem einen Schenkel an der stromaufwärtigen Seite des Flansches 12 und mit dem anderen Schenkel unter Zwischenschaltung eines Kugeldrucklagers 18 an der stromabwärtigen Seite der Muffe 14 derart an, daß die beiden Rohrschüsse 7 und 7a auf diese Weise aufeinander ausgerichtet zusammengehalten bleiben, während der stroniabwärtige Schuß 7 a sich ungehindert um sich selbst drehen kann.The upstream pipe section 7 has a flange 1.2 at a certain distance from its end, and this end is pushed into a corresponding seat 13 of a sleeve 14 provided at the end of the downstream section 7 a. The latter loading sitting still a second, slightly larger held seat 15 which receives the outer ring of a ball bearing sixteenth This ball bearing has a deep groove that can absorb the axial loads while the inner ring is pushed onto the end of the upstream section 7. In the axial direction, this ball bearing 16 is supported on the one hand on the bottom of the seat 15 and on the other hand on the flange 12. Clamps 17 distributed in a circle rest with one leg on the upstream side of the flange 12 and with the other leg with the interposition of a ball thrust bearing 18 on the downstream side of the sleeve 14 in such a way that the two pipe sections 7 and 7a are held together aligned in this way stay, while the stroniabwärts shot 7 a can rotate freely around itself.

Diese drehbare Verbindung zwischen den beiden mit je einem der Leitgehäuse drehfest vereinigten Leitungsschüssen kann im Rahmen der Erfindung auch in jeder anderen geeigneten Weise vorgesehen sein.This rotatable connection between the two line sections, which are each connected non-rotatably to one of the guide housings, can also be provided in any other suitable manner within the scope of the invention.

Das stromabwärtige Leitgehäuse kann gegebenenfalls noch an der stromabwärtigen Seite einen äußeren Lagerzapfen aufweisen, mit dem es auf einem zweiten Stützpunkt, z. B. einem Stütz- oder Lauflager aufruhen kann.The downstream guide housing can optionally also be attached to the downstream one Side have an outer bearing pin, with which it is on a second support point, z. B. can rest a support or bearing.

Außerdem trägt der stromabwärtige Rohrschuß 7 a einen Außenzabnkranz 21, der mit einem Ritzel 22 kämmt. Dieses Ritzel 22 ist auf die Welle eines von einem festen Auflager getragenen Elektromotors 23 aufgekeilt. Das Schalten dieses Motors 23 kann in jeder Weise erfolgen, die für den durch die Änderung der Austrittsrichtung des in der Umlenkeinrichtung sich drehenden Treibstrahles verfolgten Zweck geeignet ist, insbesondere mit Hilfe einer Vorrichtung, deren Wirkungsweise von der Stellung eines Handhebels od. dgl. abhängig ist.In addition, the downstream pipe section 7 a carries an outer gear rim 21 which meshes with a pinion 22. This pinion 22 is keyed onto the shaft of an electric motor 23 carried by a fixed support. This motor 23 can be switched in any way that is suitable for the purpose pursued by changing the exit direction of the propulsion jet rotating in the deflection device, in particular with the aid of a device whose mode of operation is dependent on the position of a hand lever or the like .

. Wenn also unter diesen Verhältnissen der in Bewegung befindliche Gasstrom durch den Stutzen 6 in die auf diese Weise aufgebaute Umlenkeinrichtung eintritt, dann verläßt er das stromaufwärtige Leitgehäuse durch die öffnung 3 in Gestalt eines Wirbels, strömt in dieser Form durch die Rohre 7 und 7 a und rollt sich in dem stromabwärtigen Leitgehäuse wieder ab, das er durch den Stutzen 6a in ähnlicher Form verläßt, wie er in die Umlenkeinrichtung eingeströmt ist, dessen Strömungsrichtung jedoch durch die ursprüngliche Winkleinstellung der beiden Leitgebäuse eine Änderung erfahren hat. . If, under these conditions, the moving gas flow enters the deflecting device constructed in this way through the nozzle 6 , then it leaves the upstream guide housing through the opening 3 in the form of a vortex and flows in this form through the pipes 7 and 7 a and unrolls again in the downstream guide housing, which it leaves through the nozzle 6a in a similar form to that which it flowed into the deflection device, but whose direction of flow has been changed by the original angular setting of the two guide housings.

Im Rahmen der Erfindung kann die die beiden Leitgehäuse miteinander verbindende Rohrleitung 7, 7a auch gekrümmt anstatt gradlinig verlaufen. Diese Verbindungsleitung kann aus mehreren Schüssen zusammengesetzt oder einteilig ausgeführt sein. Die oben beschriebene Urnlenkeinrichtung kann einen zusammenhängenden Block bilden, der sich infolge der lösbaren drehbaren Flanschverbindung in zwei Teile zerlegen läßt oder aber unzerlegbar ist. Die beiden Leitgehäuse könnten auch in einem gewissen Abstand von einander liegen und auf einem gemeinsamen Traggerippe oder je auf einem eigenen Unterbau aufruhen oder auch noch eine Stirnwand gemeinsam haben.In the context of the invention, the pipeline 7, 7a connecting the two guide housings to one another can also run in a curved manner instead of in a straight line. This connecting line can be composed of several sections or made in one piece. The Urnlenkeinrichtung described above can form a coherent block, which can be dismantled as a result of the releasable rotatable flange connection in two parts or can not be dismantled. The two guide housings could also be at a certain distance from one another and rest on a common support structure or each on a separate substructure, or they could also have a common end wall.

Mit dem stromabwärtigen Leitgehäuse dreht sich auch die Richtung des aus diesem Leitgehäuse austretenden Treibstrahles um die Achse der drehbaren Rohrverbindungen um den gleichen Winkel, und es ist möglich, den Ausschlagwinkel dieser Drehbewegung beispielsweise durch Anschläge beliebig zu begrenzen oder im Gegenteil völlig unbegrenzt zu lassen.With the downstream baffle, the direction of the rotates as well motive jet emerging from this guide housing around the axis of the rotatable pipe connections by the same angle and it is possible to change the deflection angle of this rotary movement for example, to limit it as desired by means of attacks or, on the contrary, completely unlimited allow.

Das Leitgebläuse nach der Erfindung kann auch bei einer Antriebs- oder einer Einrichtung zur Erhaltung des Gleichgewichtes mittels eines Treibstrahles mit einem flüssigen Medium z. B. bei einem Schiff angewandt werden. Es kann auch eine Kühlung der drehbaren Rohrverbindung durch Luft- oder Wasserumlauf im feststehenden Teil der Drehverbindung vorgesehen sein.The Leitgebläuse according to the invention can also with a drive or a device for maintaining equilibrium by means of a propulsion jet with a liquid medium e.g. B. be applied to a ship. It can also a cooling of the rotatable pipe connection by air or water circulation in the stationary Be provided part of the rotary joint.

Es ist auch möglich, den stromabwärtigen Teil mit einem äußeren Kugelzapfen vorzusehen, dessen Mittelpunkt auf der Achse liegt und der in einer festen Schale gleicher Gestalt zu liegen kommt, wobei das stromaufwärtige Ende dieses Teiles alsdann durch einen biegsamen Schlauch mit dem stromaufwärtigen Teil verbunden ist, der selbst fest oder derart gelagert ist, daß er sich wie der stromabwärtige Teil der Umlenkeinrichtung drehen kann. In diesern Falle ist die Drehbewegung dieses stromabwärtigen Teiles vorteilhaft an die Drehung des Kugelgelenks um die Achse gebunden, und beide Bewegungen sind beispielsweise durch zwei in Abhängigkeit von der Stellung ein und desselben Handgriffes arbeitenden Elektromotore ausgelöst, während die, Neigungen des mit dem Kugelzapfen versehenen Teiles in bezug auf die Achse des stromaufwärtigen Teiles getrennt gesteuert werden.It is also possible to have the downstream part with an outer ball stud to be provided, the center of which is on the axis and which is in a solid shell same shape comes to lie, the upstream end of this part then connected by a flexible hose to the upstream part, the itself is fixed or mounted in such a way that it feels like the downstream part the deflection device can rotate. In this case the rotation is this downstream part advantageous to the rotation of the ball joint around the axis tied, and both movements are, for example, dependent on two by two the position of one and the same handle activated electric motors, while the inclinations of the part provided with the ball stud with respect to the Axis of the upstream part can be controlled separately.

Bezüglich der Aneinanderreihung zweier Spiralkammern, die mit ihren Polaröffnungen in Reihe liegen, haben Versuche ergeben, daß das Ganze ein konvergent-divergentes System von weit größerer Leistungsfähigkeit als die klassischen Venturirohre bildet und die letzteren in allen ihren Anwendungen vorteilhaft ersetzen kann, da es 85 und selbst 90% Wirkungsgrad erreicht.Regarding the stringing together of two spiral chambers, which with their Polar openings are in series, experiments have shown that the whole thing is convergent-divergent System of far greater efficiency than the classic Venturi tubes and can advantageously replace the latter in all of their applications, since it 85 and even achieved 90% efficiency.

Die Achse der Poleröffnung braucht nicht unbedingt rechtwinklig zur Ebene jeder Spirale zu verlaufen, sondern kann auch in bezug auf diese Ebene geneigt sein.The axis of the pole opening need not necessarily be perpendicular to the Plane of each spiral to run, but can also be inclined with respect to this plane be.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for deflecting a propulsion jet, characterized in that two spiral-shaped guide housings are arranged axially one behind the other in a manner known per se and are connected to one another by coaxial, circular openings directly or via a pipeline, each guide housing being designed so that a straight drive jet introduced tangentially into the housing is converted into a circular flow and vice versa, the circumferential diameter of which is continuously reduced to the diameter of the openings between the guide housings and vice versa, and that the downstream guide housing with tangential outlet is mounted so that it is below the Effect of control means as a whole can be pivoted around the axis of the circular flow.

2. Device according to claim 1, characterized in that the downstream guide housing is connected to the upstream guide housing via a preferably ball-bearing pipe socket. 3. Device according to spoke 1 or 2, characterized in that both guide housings have an outline in the form of a logarithmic spiral.

Considered publications: German Patent Nos. 337 118, 605 715, 842 310, 947 844, 330 104; French patent specification No. 1 120 545.