DE1227286B

DE1227286B - Engine, especially for hover vehicles

Info

Publication number: DE1227286B
Application number: DER38183A
Authority: DE
Inventors: Geoffrey Light Wilde
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1963-07-05
Filing date: 1964-06-22
Publication date: 1966-10-20

Description

Triebwerk, insbesondere für Schwebefahrzeuge Die Erfindung betrifft eine Triebwerkseinheit, insbesondere für Schwebefahrzeuge, umfassend ein Gasturbinenaggregat, eine durch die Abgase des Gasturbinenaggregats angetriebene Abgasturbine und einen an die Abgasturbine durch eine Verbindungswelle angeschlossenen Propeller, wobei die Welle des Gasturbinenaggregats und die Verbindungswelle zwischen Propeller und Abgasturbine stets einen rechten Winkel miteinander einschließen. Eine solche Triebwerkseinheit ist aus der deutschen Auslegeschrift 1036 582 bekannt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine -solche Triebwerkseinheit in der Weise auszugestalten, daß bei in seiner Stellung unverändertem Gasturbinenaggregat die Richtung der durch den Propeller erzeugten Antriebskraft veränderbar ist.Engine, in particular for hover vehicles The invention relates to an engine unit, in particular for hovercraft, comprising a gas turbine unit, an exhaust gas turbine driven by the exhaust gases of the gas turbine unit and a propeller connected to the exhaust gas turbine by a connecting shaft, wherein the shaft of the gas turbine unit and the connecting shaft between propeller and Exhaust gas turbine always include a right angle with one another. Such a power unit is known from the German Auslegeschrift 1036 582. The invention has the task based on designing such a power unit in such a way that with in its position unchanged gas turbine aggregate the direction of the propeller generated driving force is changeable.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Gasturbinenaggregat in an sich bekannter Weise mechanisch mit einem Gebläse verbunden ist und daß die Schwenkachse der in an sich bekannter Weise als Gesamtheit verschwenkbaren Abgasturbinen-Propellerbaugruppe parallel zur Welle des Gasturbinenaggregats ist, vorzugsweise mit dieser zusammenfällt.The object is achieved in that the gas turbine unit in on is mechanically connected in a known manner with a fan and that the pivot axis the exhaust gas turbine propeller assembly which can be pivoted as a whole in a manner known per se is parallel to the shaft of the gas turbine unit, preferably coincides with this.

Das Gasturbinenaggregat mechanisch mit einem Gebläse zu verbinden ist aus der Zeitschrift »The Aeroplane« vom 17. August 1956, S. 208 a, bekannt. Eine Abgasturbinen-Propellerbaugruppe als Gesamtheit zu verschwenken ist aus der Zeitschrift »Flight« vom 1. Januar 1957, S. 155, bekannt.To mechanically connect the gas turbine unit with a fan is known from the magazine "The Airplane" from August 17, 1956, p. 208 a. To pivot an exhaust gas turbine propeller assembly as a whole is out of the "Flight" magazine from January 1, 1957, p. 155, known.

Die Abgase des Gasturbinenaggregats können zur Regelung der Leistungsabgabe derAbgasturbine über ein Auslaßorgan wahlweise auch direkt in die Atmosphäre abgeleitet werden.The exhaust gases from the gas turbine unit can be used to regulate the power output the exhaust gas turbine optionally also discharged directly into the atmosphere via an outlet element will.

Der Abgasturbine können Leitschaufeln von veränderbarem Anströmwinkel vorgeschaltet werden; durch die Winkeleinstellung der Leitschaufeln kann die Leistungsabgabe der Abgasturbine verändert werden.The exhaust turbine can have guide vanes with a variable angle of attack be connected upstream; the power output can be reduced by adjusting the angle of the guide vanes the exhaust turbine can be changed.

Der Abgasturbinen-Propellerbaugruppe kann eine Bremse zugeordnet werden. Mit Hilfe dieser Bremse läßt sich die Luftschraube nach Wunsch stillsetzen.A brake can be assigned to the exhaust gas turbine propeller assembly. With the help of this brake, the propeller can be stopped as desired.

Wird die erfindungsgemäße Triebwerkseinheit zum Antrieb eines Schwebefahrzeugs ,angesetzt, so wird .das Gasturbinenaggregat in Betriebsstellung des Schwebefahrzeugs mit seiner Welle im wesentlichen lotrecht angeordnet; das Gebläse kann dann in an sich bekannter Weise (s. Zeitschrift »Flight« vom 29. März 1962, S. 475 bis 482) druckseitig zur Versorgung des Luftkissens mit Druckluft herangezogen werden.If the engine unit according to the invention is used to drive a levitation vehicle , set, the gas turbine unit is in the operating position of the levitation vehicle arranged with its shaft substantially perpendicular; the fan can then turn on known way (see "Flight" magazine of March 29, 1962, pp. 475 to 482) can be used on the pressure side to supply the air cushion with compressed air.

Dem Gebläse kann in an sich bekannter Weise (französische Patentschrift 1326 989) ein ringförmiger Ansaugkanal zugeordnet werden, welcher zum Gasturbinenaggregat konzentrisch ist.The fan can be used in a manner known per se (French patent specification 1326 989) an annular intake duct can be assigned, which leads to the gas turbine unit is concentric.

Das Gebläse kann die Versorgung des Luftkissens mit Druckluft in der Weise ausführen, daß es in eine Druckluftsammelkammer fördert, die ihrerseits mit dem Luftkissen kommuniziert.The blower can supply the air cushion with compressed air in the Run way that it promotes into a compressed air plenum, which in turn with communicated to the air cushion.

Die Luftansaugleitung für das Gebläse kann absperrbar ausgeführt werden. Zur Absperrung können dabei Einlaßschaufeln mit veränderlichem Anströmwinkel vor dem Gebläse angeordnet werden. Einlaßschaufeln, welche zwischen zwei Stellungen veränderlich sind, einer den Luftdurchstrom gestattenden und einer den Luftdurchstrom unterbindenden Stellung.The air intake line for the blower can be designed to be lockable. Inlet scoops with a variable angle of attack can be used to shut off the fan. Inlet vanes, which are between two positions are variable, one allowing the air flow and one the air flow restrictive position.

Der Propeller kann mit veränderlicher Propellerblattsteigung ausgeführt werden. Eine Regelvorrichtung, die die Propellerblattsteigung bei überschreiten einer vorbestimmten Propellerdrehzahl vergrößert, kann vorgesehen werden, um ein Hochlaufen des Propellers auf unerwünscht hohe Drehzahlen zu verhindern.The propeller can be designed with a variable pitch of the propeller blade will. A control device that allows the propeller blade pitch to be exceeded a predetermined propeller speed increased, can be provided to a To prevent the propeller from running up to undesirably high speeds.

Die Stellvorrichtungen für die der Abgasturbine zugehörigen Leitschaufeln, für das Auslaßorgan, für die Gebläseeinlaßleitschaufeln und für die Propellerblattsteigung können miteinander gekoppelt werden. Kopplungen dieser Art sind aus der .deutschen Auslegeschrift 1036 582 bekannt, wo die Stellung von der Abgasturbine zugeordneten Leitschaufeln mit der Stellung eines Auslaßorgans gekoppelt ist.The adjusting devices for the guide vanes belonging to the exhaust gas turbine, for the outlet element, for the fan inlet guide vanes and for the pitch of the propeller blades can be coupled to one another. Couplings of this type are known from the German Auslegeschrift 1036 582, where the position of the guide vanes assigned to the exhaust gas turbine is coupled to the position of an outlet member.

Die Figuren erläutern die Erfindung. Es zeigt F i g. 1 ein Schwebefahrzeug mit erfindungsgemäßer Triebwerkseinheit, F i g. 2 einen Schnitt :durch eine erfindungsgemäße Triebwerkseinheit.The figures explain the invention. It shows F i g. 1 a hover vehicle with the engine unit according to the invention, FIG. 2 a section: through an inventive Power unit.

In F i g. 1 erkennt man ein Schwebefahrzeug 10, das mit vier erfindungsgemäßen Triebwerkseinheiten 11 ausgerüstet ist. Wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, umfaßt jede Triebwerkseinheit 11 ein Gasturbinenaggregat 12 mit einem Verdichter 13, eine Verbrennungsanlage 14 und eine Turbine 15. Wie ebenfalls aus F i g. 2 ersichtlich ist, ist das Gasturbinenaggregat 12 mit seiner Längsachse in vertikaler Stellung angeordnet.In Fig. 1 shows a hovering vehicle 10, which is equipped with four according to the invention Engine units 11 is equipped. As shown in FIG. 2 can be seen, includes each engine unit 11 a gas turbine unit 12 with a compressor 13, one Combustion system 14 and a turbine 15. As also shown in FIG. 2 can be seen is, the gas turbine unit 12 is with its longitudinal axis in a vertical position arranged.

Der Verdichter 13 und die Turbine 15 sind auf einer gemeinsamen, nicht dargestellten Welle befestigt, deren stromaufwärtiges Ende .den Läufer eines Gebläses 16 trägt. Dieser Läufer hat eine Anzahl von Schaufeln 17, die mit einer mittigen Nabe 18 verbunden sind. Die Schaufeln 17 drücken mit radial innenliegenden Teilen 20 Luft in den Lufteinlaß des Verdichters 13.The compressor 13 and the turbine 15 are mounted on a common shaft, not shown, the upstream end of which carries the rotor of a fan 16. This rotor has a number of blades 17 which are connected to a central hub 18. The blades 17 press air into the air inlet of the compressor 13 with radially inner parts 20.

Das Gebläse 16 ist in einer Leitung 21 angeordnet, deren oberes Ende zur Außenluft hin offen ist und einen Eimaß 22 bildet. Das untere Ende der Leitung 21 unterhalb des Gebläses 16 bildet einen Teil einer Druckluftsanunelkammer 23. Kanäle 24 leiten die Luft von der Druckluftsammelkammer 23 zu Düsen 25, welche das Luftkissen für das Schwebefahrzeug liefern. Ein Teil der in die Druckluftsammelkammer 23 angesaugten Luft wird durch die inneren Abschnitte 20 der Schaufeln 17 in den Verdichter 13 eingedrückt.The fan 16 is arranged in a line 21, the upper end of which is open to the outside air and forms a dimension 22. The lower end of the line 21 below the blower 16 forms part of a compressed air collecting chamber 23. Channels 24 direct the air from the compressed air collecting chamber 23 to nozzles 25, which supply the air cushion for the hovering vehicle. Part of the air sucked into the compressed air collection chamber 23 is forced into the compressor 13 through the inner sections 20 of the blades 17.

Stromaufwärts der Gebläseschaufeln 17 befinden sich Einlaßschaufeln 26. Diese Einlaßschaufeln 26 sind schwenkbar zwischen den Wandungen 27 des Schwebefahrzeugs 10 und einem Gehäuse 28 des Gasturbinenaggregats 12 angeordnet. Eine nicht gezeichnete Stellvorrichtung gestattet es, die Einlaßschaufeln 26 um ihre Achsen zu verschwenken und damit den zu den Läuferschaufeln 16 fließenden Luftstrom zu steuern.Inlet blades 26 are located upstream of the fan blades 17. These inlet blades 26 are pivotably arranged between the walls 27 of the levitation vehicle 10 and a housing 28 of the gas turbine unit 12. An adjusting device (not shown) makes it possible to pivot the inlet blades 26 about their axes and thus to control the air flow flowing to the rotor blades 16.

Im Fall des Versagens einer von mehreren in ein Schwebefahrzeug eingebauten Triebwerkseinheiten können die Einlaßschaufeln 26 verdreht werden, bis sie einander überlappen und den Einlaß 22 der Leitung 21 und der Füllkammer 23 sperren. Auf diese Art und Weise wird an die Druckluftsammelkammer 23 angelieferte Luft daran gehindert, durch den Einlaß 22 des außer Betrieb stehenden Triebwerks 12 in die Außenluft abzuströmen. Alternativ kann auch eine Absperrplatte vorgesehen sein.In the event of failure of one of several installed in a suspension vehicle Engine units can rotate the inlet vanes 26 until they meet one another overlap and block the inlet 22 of the line 21 and the filling chamber 23. To this Manner, air supplied to the compressed air collection chamber 23 is prevented from through the inlet 22 of the inoperative engine 12 into the outside air. Alternatively, a shut-off plate can also be provided.

Das Gehäuse 28 des Gasturbinenaggregats 12 wird in seiner vertikalen Stellung durch vier Streben 30 festgehalten, welche sich an den Wandungen 27 des Fahrzeugs 10 abstützen. Eine Gondel 32 ist bei 31 drehbar am oberen Ende des Gehäuses 28 gelagert. In dieser Gondel 32 ist eine Abgasturbine 33 angeordnet, welche über eine Welle 34 mit einem Propeller 35 verbunden ist. Veränderliche Leitschaufeln 29 sind unmittelbar stromaufwärts der Abgasturbine 33 vorgesehen. Die Längsachse der Gondel 32, die mit der Achse der Welle 34 zusammenfällt, steht senkrecht zur Längsachse des Gasturbinenaggregats 12.The housing 28 of the gas turbine unit 12 is in its vertical Position held by four struts 30, which are attached to the walls 27 of the Support vehicle 10. A nacelle 32 is rotatable at 31 at the top of the housing 28 stored. In this nacelle 32, an exhaust gas turbine 33 is arranged, which over a shaft 34 is connected to a propeller 35. Variable guide vanes 29 are provided immediately upstream of the exhaust gas turbine 33. The longitudinal axis the gondola 32, which coincides with the axis of the shaft 34, is perpendicular to Longitudinal axis of the gas turbine unit 12.

Ein gekrümmtes Abgasrohr 36 leitet die Abgase der Turbine 15 zur Abgasturbine 33 und weiter an die Außenluft. Die Abgase treiben die Abgasturbine 33, die ihrerseits über die Welle 34 .den Propeller 35 antreibt. In der Wandung des Abgasrohres 36 ist ein Auslaßorgan 37 vorgesehen, .durch welches die Abgase aus dem Abgasrohr 36 an die Außenluft abgelassen werden können unter Umgehung der Abgasturbine 33. Die in ihrer Blattsteigung veränderlichen Leitschaufeln 29 und das Auslaßorgan 37 zusammen dienen der Regelung der Leistungsaufnahme durch den Propeller 35.A curved exhaust pipe 36 directs the exhaust gases from the turbine 15 to the exhaust gas turbine 33 and on to the outside air. The exhaust gases drive the exhaust turbine 33, which in turn drives the propeller 35 via the shaft 34. In the wall of the exhaust pipe 36 an outlet member 37 is provided through which the exhaust gases from the exhaust pipe 36 can be discharged to the outside air, bypassing the exhaust gas turbine 33. The guide vanes 29 which are variable in their pitch and the outlet member 37 together are used to regulate the power consumption by the propeller 35.

Die Welle 34 ist mit einer Bremse 40 ausgestattet. Die Steigung der Propellerblätter kann verstellt werden, so daß sich die von dem Propeller 35 gelieferte Vortriebskraft schnell und einfach einstellen läßt.The shaft 34 is equipped with a brake 40 . The pitch of the propeller blades can be adjusted so that the propulsive force supplied by the propeller 35 can be adjusted quickly and easily.

Da die Gondel 32 mit der Abgasturbine 33 und der Luftschraube 35 drehbar .auf dem Gehäuse 28 angeordnet ist, kann sie gedreht werden, um die Richtung,der Vortriebskraft relativ zum Fahrzeug zu verändern. Die Propellereinstellung kann den jeweiligen Windverhältnissen angepaßt werden.Since the nacelle 32 with the exhaust gas turbine 33 and the propeller 35 is rotatable . is arranged on the housing 28, it can be rotated to the direction of the To change propulsive force relative to the vehicle. The propeller setting can be adapted to the respective wind conditions.

Durch die Bremse 40 läßt sich der Propeller 35 abbremsen oder stillsetzen. Für reines -Schweben ohne Vortrieb kann die Bremse 40 angezogen werden, so daß nur das Gebläse 16 im Betrieb bleibt. Der Propeller 35 kann alternativ oder zusätzlich auch dadurch gebremst werden, daß die Leitschaufeln 29 und das Auslaßorgan 37 in ihrer Stellung verändert werden.The propeller 35 can be braked or stopped by the brake 40. For pure floating without propulsion, the brake 40 can be applied so that only the fan 16 remains in operation. The propeller 35 can alternatively or additionally are also braked in that the guide vanes 29 and the outlet member 37 in their position can be changed.

Die Propellerblattsteigung des Propellers 35, die Einstellung des Auslaßorgans 37, die Blattsteigung der Leitschaufeln 29, die Blattsteigung der Leitschaufeln 26 und die Einstellung der Bremse 40 lassen sich miteinander koppeln.The pitch of the propeller blade of the propeller 35, the setting of the outlet element 37, the pitch of the guide vanes 29, the pitch of the guide vanes 26 and the setting of the brake 40 can be coupled to one another.

Die Merkmale der Ansprüche 2, 3, 7, 8, 9 und 10 genießen Schutz nur in Verbindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The features of claims 2, 3, 7, 8, 9 and 10 enjoy protection only in connection with the features of claim 1.

Claims

Claims: 1. Power unit, especially for hover vehicles, comprising a gas turbine unit, one through the exhaust gases of the gas turbine unit driven exhaust turbine and one to the exhaust turbine through a connecting shaft connected propeller, the shaft of the gas turbine generator and, the connecting shaft always include a right angle between the propeller and the exhaust gas turbine, characterized in that the gas turbine unit (12) in a manner known per se is mechanically connected to a fan (16) and that the pivot axis of the in in a manner known per se as a whole, pivotable exhaust gas turbine propeller assembly (33, 35) is parallel to the shaft of the gas turbine unit (12), preferably with this coincides.

2. Power unit according to claim 1, characterized in that that the exhaust gases from the gas turbine unit (12) to regulate the power output, the Exhaust gas turbine can optionally be discharged directly into the atmosphere via an outlet element (37) are.

3. Power unit after one of the. Claims 1 and 2, characterized in that that the exhaust gas turbine (33) guide vanes (29) with a variable angle of attack are connected upstream, the power output of the exhaust gas turbine by their angle adjustment (33) is changeable.

4. Power unit according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the exhaust gas turbine propeller assembly (33, 35) has a brake (40) assigned.

5. Power unit according to one of claims 1 to 4, characterized in that for driving a hovercraft (10) the gas turbine unit (12) with its shaft in the operating position of the hovercraft: is arranged substantially vertically and in a manner known per se the fan ( 16) supplies the air cushion of the hovering vehicle with compressed air on the pressure side and the propeller (35) is used to generate propulsion.

6. Power unit according to claim 5, characterized in that that the fan (16) has an annular intake duct (22) in a manner known per se is assigned, which is concentric to the gas turbine unit (12).

7. Power unit according to one of claims 5 and 6, characterized in that the fan (16) in a compressed air collection chamber (23) promotes. B.

Propulsion unit according to claim 7, characterized in that characterized in that the air intake line for the fan (16) can be shut off.

9. Power unit according to Claim 8, characterized in that inlet blades for blocking (26) are arranged with a variable angle of attack in front of the fan (16) and that the inlet vanes (26) are adjustable between two positions in which they . Allow or prevent air flow.

10. Power unit after a of claims 1 to 9, characterized in that the propeller (35) with variable Propeller blade pitch is executed and that a control device, the propeller blade pitch increased when a predetermined value of the propeller speed is exceeded.

11. Engine unit according to one of claims 3 to 10,: characterized: characterized in that the adjusting devices for: the exhaust gas turbine (33) associated guide vanes (29), for the outlet member (37), the fan inlet guide vanes (26) and for the pitch of the propeller with each other are coupled. Documents considered: German Patent No. 866145; German Auslegeschriften No. 1 122 774, 1036 582; French Patent Specification No. 1326 989th; "Flight" from March 9, 1962, pp. 475 to 482, from February 1, 1957, pp. 155, 156; "The Airplane" of August 17, 1956, p. 208a.