DE2028067A1

DE2028067A1 - Verkrummbares Rohrstuck zur Fuhrung heißer Strahltriebwerksgase

Info

Publication number: DE2028067A1
Application number: DE19702028067
Authority: DE
Inventors: Erich 8000 München Weigmann
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm GmbH, 8000 München
Priority date: 1970-06-08
Filing date: 1970-06-08
Publication date: 1971-12-16
Also published as: US3759447A

Description

MESSERSCIIMITT-BÖLKOW-BLOIIW GMBH 26.Mai 19?O

8 München 86
Arabellastrasse 1

Verkrümmbares Rohrstück zur Führung heißer Strahltriebwerksgase

Die Erfindung betrifft ein verkrümmbares Rohrstück zur Führung heißer Strahltriebwerksgase, bestehend aus einer Reihe von in
Strömungsrichtung hintereinander angeordneten, mittels Gelenken gegeneinander kippbar miteinander verbundenen Halteringen,
einer innerhalb der Halteringe verlaufenden, von diesen gehaltenen flexiblen Auskleidung sowie einem die Auskleidung umgebenden, mit den Halteringen verbundenen äußeren Balg.

Der Zweck derartiger verkrümmbarer Rohrstücke oder Rohrleitungen ist, die von einem Strahltriebwerk erzeugten Schubgase in
verschiedenen, von der Achsrichtung des Triebwerks abweichende Richtungen ablenken zu können. Diese Ablenkung erfolgt beispielsweise zu dem Zweck, die Schubkraft der Triebwerksgase in eine Bremskraft umzuwandeln, oder mit dem am Flugzeugheck austretenden Schubgasen Steuermomente zum Zwecke einer Lageregelung usw. aufbringen zu können.

Neben zahlreichen anderen Lösungsvorschlägen sind auch bereits verkrümmbare Rohrstücke der eingangs genannten Art bekannt, bei denen jeder Haltering gegenüber dem vorhergehenden durch seitliche Gelenke kippbar gelagert sind, so daß alle Halteringe
und damit das gesamte Rohrstück eine Schwenkung in einer Ebene, nämlich der Längssymmetrieebene des Flugzeugs ausführen können (DAS 1 238 34l). Die innere Auskleidung besteht in der bekann-

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ten Ausführung aus einzelnen, jeweils mit den Halteringen verbundenen Blechringen,- die sich soweit überlappen, daß sie bei größtmöglicher Krümmung des Rohrstückes noch einen gasdichten Führungskanal für die Triebsgase bilden. Es ist offensichtlich, daß zur Erzielung eines stetigen Wandungsverlaufes zum Zwecke der Vermeidung von Strömungsverlusten möglichst viele Halte= ringe sowie Blechringe vorgesehen werden müssen, was zu einer aufwendigen und gewichtlich ungünstigen Lösung führt_o Außerdem läßt die bekannte Konstruktion nur eine Ablenkung der Trieb= * werksgase im Sinne einer Nicksteuerung des Flugzeuges zu»

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Rohrstück der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem mit einfachsten Mitteln und unter Verwendung von möglichst wenigen Halterungen ein verlustarmer Strömungskanal geschaffen wird, welcher eine Ablenkung des Gasstrahles sowohl im Sinne einer Nick- als auch einer Giersteuerung zuläßt»

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Halte=« ringe, ausgebend von einem ersten, fest mit dem Triebwerksge-■ häuse verbundenen Haltering, bezüglich der flugzeugfestem Achsea. abwechselnd in einer horizontalen bzw. vertikalen Ebene gegenüber dem vorhergehenden Haltering kippbar· sind, wobei der letzte Haltering die Auslaßdüse trägt, und daß die innere Auskleidung als Spiralschlaiach aus hitsebeständigem Material ausgeführt ist =

Diese Konstruktion führt dazu, daß bei einer Schwenkung in lediglieh einer Eben©, beispielsweise der Längssymmetrieebene des Flugzeuges, nur jeweils jeder zweite Haltering eine Kippbewegung gegenüber dem vorhergehenden Ring ausführt und dabei den nachfolgeradem₅ bezüglich dieser Schwenkrichtung starr mit diesem verbundenen Haltering mitnimmt₀ Es sind jedoch auch beliebige Misohbewagungen in beiden vorgesehenen Schwes&krichtungen möglich, wobei dann all© Halterimge einen Anteil zur Gesamtver-

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Die Verwendung eines an sich bekannten flexiblen Spiralschlauches erlaubt es, mit einer verhältnismäßig kleinen Zahl von Halteringen auszukommen, da der Spiralschlauch auch bei Vorhandensein von wenigen Befestigungspunkten von sich aus eine stetige Krümmung annimmt. Die erforderliche Gesamtzahl der Halteringe hängt naturgemäß von dem geforderten Gesaratablenkungswinkel ab. Ist beispielsweise ein Ablenkwinkel von 30 in jeder der beiden Ablenkebenen gefordert, so erscheinen drei Ablenkringe für jede Ablenkebene ausreichend, so daß sich im ganzen sechs 'jeweils paarweise zusammenfaßbare Einzelringe ergeben.

Nach einem Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß jeder Haltering mit Einrichtungen zum Befestigen der inneren Auskleidung sowie des äußeren Balges versehen ist» Auf diese Weise dienen die Halteringe nicht nur.zur radialen, sondern auch zur axialen Fixierung der Auskleidung und des Balges, so daß axiale Eigenbewegungen dieser Bauelemente nicht vorkommen können.

Zur Betätigung des verkrümmbaren Rohrstückes ist erfindungsgemäß eine Einrichtung'vorgesehen, bei der jeweils zwischen zwei Halteringen direkt an diesen angreifende Stellmotoren zur Herbeiführung der gegenseitigen Kippbewegung angeordnet sind. Gegenüber der aus der genannten DAS bekannten Lösung, bei der die Halteringe mit einer vielgliedrigen, ihrerseits durch eine oder mehrere Stellmotoren betätigten Schere verbunden SiHd₀ bietet dLe erfindungsgemäße Anordnung'die Vorteile, daß wegen des Fehlens von mechanischen Zwischengliedern die damit verbundenen Fehlerquellen ausgeschaltet werden, so daß eine Tbesoa« dere Zuverlässigkeit und ein einwandfreier Gleichlauf aller Einzelelemente bei der Verstellung gewährleistet sind. Außerdera bietet die erfindungsgemäße Lösung Gelegenheit, der besonders·. im Luftfahrzeugbau geforderten Redundanztechnik durch Vorsehen von mehreren Stellmotoren Rechnung zu tragen.

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Kach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind alle Stellmotoren doppeltwirkende hydraulische Zylinder, wobei jeweils die Stellmotoren für die Bewegung in horizontaler Ebene sowie für die Bewegungen in vertikaler Ebene hydraulisch miteinander gekoppelt sind_o Dadurch wird erreicht, daß beispielsweise zur Steuerung aller an der Bewegung in einer Ebene teilnehmender Zylinder nur ein einsiges Steuerventil erforderlich ist.

| l:i eiaer weiteres Ausführungsform der Erfindung sind die miteinaader gekoppelten hydraulischen Stellmotoren derart hintereinan= der geschaltet, daß die Ablaufleitungen der vorhergehenden Zylinder die Zulaufleitungen der nachfolgenden Zylinder bilden» Die 7om vorhergehenden Zylinder ausgeschobene Hydraulikflüssigkeit dient jeweils als Druckmittel für die nachfolgenden Zylinder, so daß wegen der Inkorapressibilxtat der Flüssigkeit ein absoluter Gleichlauf aller Hydraulikzylinder erreicht werden kamm ο

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben« Ls zeigen:

W Fig. i ein aus sieben Halterungen aufgebautes 'iohrstück in gestreckter Lage in einer Seitenansicht,

?igo 2 ein Rohrstück gemäß Fig„ 1 in nach unten gekrümmter Lage? Fig= 3 eine Ansieht des Rohrstückes gemäß Fig₀ 1 von der Düsenseite hex*!
Fig« 4 einen Längsschnitt durch einen Teil des Rohrstückes gesnäß Figo i ξ

i'igo 5 Q'lnen hydraulischen Schaltungsplan für die Betätigungs-

des Rohrstückes„

?:l.g₀ 1 zeigt ein im wesentlichen aus sieben hintereinander ange ^rdiisieEä Halterungen i, einem mit den Halteringen verbundenen Balg 2 sowie einem innerhalb des Balges angeordneten,

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in Fig. 1 nur mittels einer gestrichelten Linie angedeuteten inneren Auskleidung 3 bestehendes Rohrstück. Der erste, in Fig. 1 ganz links dargestellte Haltering ist am Strahlrohrende k eines nicht dargestellten Triebwerkes befestigt und diesem gegenüber unbeweglich. Mit diesem ersten Haltering ist über die Gelenke 5 der zweite Haltering verbunden, und zwar so, daß er eine seitliche, das heißt horizontale Kippbewegung ausführen kann. Der zweite Haltering trägt seinerseits über die Gelenke 6 den dritten, vertikal kippbaren Haltering usw..

Die Bewegung des zweiten Halteringes gegenüber dem ersten wird durch hydraulische Zylinder 7 hervorgerufen, deren Zylinderbüchsen mit dem ersten Haltering, die Kolbenstange mit dem zweiten Haltering verbunden sind. Ebenso sind zur Betätigung des dritten Halteringes gegenüber dem zweiten hydraulische Zylinder 8 vorgesehen usw.«

Fig. 2 zeigt das Rohrstück in einer nach unten verschwenkten Lage. Der gesamte Schwenkwinkel Ow setzt sich aus den Einzelwinkeln zusammen, um den die vertikal kippbaren Ringe jeweils gegenüber ihrem vorangehenden Ring gekippt sind. In Fig. 2 sind der dritte Haltering gegenüber dem zweiten, der fünfte gegenüber dem vierten sowie der siebte gegenüber dem sechsten jeweils um 10 gekippt, so daß sich ein gesamter Ablenkwinkel von 30° ergibt. Zu diesem Zweck wurden nur die hydraulischen Zylinder 8 betätigt, während die hydraulischen Zylinder ihre Null-Stellung beibehalten. Die zwischen diesen Halteringen angeordneten Balgstücke 2 sowie die nicht dargestellte innere Auskleidung gleichen die Knickstellen aus und ergeben durch ihre Eigenelastizität jeweils stetige Übergänge.

Fig. 3 zeigt ein Rohrstück gemäß Fig. 1 in einer Ansicht von der Strahlrohrseite. Zu erkennen sind die Gelenke 5 zwischen erstem und zweitem Haltering sowie die zur Betätigung des zweiten Halteringes erforderlichen hydraulischen Zylinder 7

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ebenso wie die Gelenke 6 und die dazugehörigen hydraulischen 2ylinder 8.

Fig., k zeigt den Aufbau des äußeren Balges 2, der inneren Auskleidung 3 sowie deren Befestigung an dem Halteringen Io Der Balg besteht im. gezeigtes! Atisführungsbeispiel aus einzelnen Balgabschnitten, die jeweils zwischen den Halteringen 1 angeordnet sind. Die Balgabschnitte werden auf eine geeignete Weise, beispielsweise durch Nieten, gasdicht mit den Halteringen ver-

F bunden. Durch die gezeigte Anordnung wird vermieden, daß der Balg außerhalb des Halteringdurchmessers angeordnet sein muß, was zu einer Vergrößerung des Gesamtduretsniessers des Rohrstückes führen müßte. Die innere Auskleidung besteht aus einem Spiralschlauch, welcher aus speziellem, hitzebeständigen Material gefertigt ist. Durch seine eigenen Elastizitäts- bzw» Steifig= keitseigenschaften gewährleistet er einen stetigen Übergang von dem jeweils gestreckten Schlauchteil bis zum gekrümmten Schlauch™'. teil, so daß Strömungsverluste weitgehend vermieden werdenο Der zwischen Balg und Spiralschlauch verbleibende Zwischenraum , kann beispielsweise zur Führung von Kühlluft verwendet werden, so daß auf diese Weise der Balg sowie die außerhalb des Balges befindlichen Aggregate weitgehend vor Hitzeeinwirkungen geschützt sind. ' - -

Fig. 5 zeigt den Aufbau der hydraulischen Verstelleinrichtung,-beispielsweise für eine der beiden Verste-llbewegungexio Die drei paarweise hintereinander angeordneten Hydraulikzylinder 8, ' deren Zylisiderhülsen jeweils mit einem Haltering verbunden sind, enthalten jeweils einen doppelt wirkenden hydraulischen Kolben 10, dessen eine Kolbenstange »sit dem nachfolgenden Haltering verbunden ist (siehe Figo 1 und 2)» Soll das Rohrstück nach unten verschwenkt werden„ so müssen, die Kolben 10 nach "rechts verschoben werden» Eine Pumpe 11 fördert Druckflüssigkeit zum Servoventil 12, welches sie'auf die gewünschte Seite der Kolben

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— ΥΙΟ stexiert. Im vorliegenden Beispiel wird z.B. eine Bewegung der Kolben nach rechts verlangt, so daß die Druckflüssigkeit über Leitung 13 den linken Kammern des ersten Zylinderpaares zugeführt wird. Diese stoßen bei ihrer Bewegung die in den rechten Kammern befindliche Druckflüssigkeit aus und führen sie über Leitung 14 wiederum den linken Kammern des zweiten Zylinderpaares zu. Ebenso werden die linken Kammern des dritten Zylinderpaares durch die ausgeschobene Druckmittelmenge des mittleren Zylinderpaares beaufschlagt. Die Leitungen 16 dienen zur Entlüftung und zum Leckageausgleich. Wegen der dadurch gewährleisteten Inkompressibilitat der Druckflüssigkeit arbeitet das System unelastisch, d.h. ohne Spiel und Verzögerung. Auf diese Weise wird mit einfachen llitteln, beispielsweise unter Verwendung nur eines Steuerventils 12, ein absoluter Gleichlauf der gesamten Anlas© erzielt«

-Patentansprüche -

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Claims

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Patentansprüche

Il ml Verkrümmbares Rohrstück zur Führung heißer Strahltrieb-

\J werksgase, bestehend aus einer Reihe von in Stromungsrichtung hintereinander angeordneten, mittels Gelenken gegeneinander kippbar miteinander verbundenen Halteringen, einer innerhalb der Halteringe verlaufenden, von diesen gehaltenen k flexiblen Auskleidung sowie einem die Auskleidung umgebenden, mit den Halteringen verbundenen äußeren Balg, dadurch gekennzeichnet , daß die Halteringe (l), ausgehend von einem ersten, fest mit dem Triebwerksgehäuse' (k) verbundenen Haltering, bezüglich der flugzeugfesten Achsen ab~ wechselnd in einer horizontalen bzw, vertikalen Ebene gegenüber dem vorhergehenden Haltering kippbar sind, wobei der letzte Haltering die Außlaßdüse (9) trägt, und daß die innere Auskleidung (3) als Spiralschiauch (aus hitzebeständigem Material) ausgeführt ist,

2. Rohrstück nach Anspruch 1, dadurch gekenn ζ ei ch-

n e t , daß jeder Haltering (l) zwei um 90 versetzte Gefc lenkpaare aufweist, von denen das eine (5) für den Anschluß mit dem nachfolgenden Haltering, das andere (6) zum Anlenken an den vorhergehenden bestimmt ist.

3» Rohrstück nach Anspruch i, dadurch gekennzei ch~ net, daß jeder Haltering (i) mit Einrichtungen zum Befestigen der inneren Auskleidung (3) sowie des äußeren Balges (2) verseilen ist_o

k* Rohrsiüek suach den Ansprüchen i bis J, dadurch g e kesssei chnet , daß der äußere Balg (2) aus ein-.seliaesa, awisehen den Halteringen (l) angeordneten Balgabs ehalt tesi besteht o_v;i7-

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5. Einrichtung zur Betätigung des verkrümmbaren Rohrstückes, gemäß den vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet , daß jeweils zwischen zwei Halteringen (l) direkt an diesem angreifende Stellmotoren (7»8) zur Herbeiführung der gegenseitigen Kippbewegung angeordnet sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 5% dadurch gekennzeichnet, daß die Stellmotoren (7,8) doppelt wirkende hydraulische Zylinder sind.

7· Einrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet ,daß alle Stellmotoren (7) für die Bewegung in horizontaler Ebene sowie alle Stellmotoren (8) für die Bewegung in vertikaler Ebene hydraulisch miteinander gekoppelt sind.

8. Einrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 7» dadurch g e kennzei chnet , daß die miteinander gekoppelten hydraulischen Stellmotoren (7,8) derart hintereinandergeschaltet sind, daß die Ablaufleitungen (lk) der vorhergehenden Zylinder die Zulaufleitungen der nachfolgenden Zylinder darstellen. ·

9· Einrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß in die die hydraulischen Zylinder verbindenden Leitungen ein an sich bekanntes Leckageausgleichs- und Entlüftungssystem (l6) eingeschaltet ist.

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