DE2102240C3

DE2102240C3 - Fluidische Steuereinrichtung

Info

Publication number: DE2102240C3
Application number: DE19712102240
Authority: DE
Inventors: Herbert 2111 Wenzendorf Neppert; Richard Sanderson; Hartwig Dipl.-Ing. Dr. Seeler
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1971-01-19
Filing date: 1971-01-19
Publication date: 1975-04-30
Also published as: DE2102240B2; DE2102240A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine fluidische Steuereinrichtung, die einen Strahlkanal mit sternförmig angeordneten Steuerdüsen und eine trompeten- as förmig gestaltete Austrittsöffnung aufweist die einen ortsfesten Prallkörper enthält.

In der Regel- und Steuertechnik sind fluidische Systeme bekannt, mit denen ein strömendes gasförmiges oder flüssiges Medium (Fluid) zum Herbeiführen oder Durchführen von Regel- und Steuervorgängen mittels Abzweigungen und auf das Fluid einwirkender Steuerströme beeinflußt wird. Es handelt sich hierbei um zweidimensionale Systeme, mit denen das Fluid nur in einer Ebene in seiner Richtung und da gegebenenfalls in seiner Breit: beeinflußt werden Kann. Dadurch sind den Verwendungsmöglichkeiten dieser Systeme bestimmte Grenzen gesetzt.

Eine Einrichtung der eingangs genannten Art ist in der US-PS 318267S beschrieben und dargestellt. Diese Vorveröffentlichung befaßt sich mit einem Pluidverstärker tür einen mit einem Drall beaufschlagten Antriebsstrahl als Hauptstrahl. Dieser wird mittels zugeführter Steuerströme innerhalb eines sich trichterförmig erweiternden Strahlkanals in an dessen Umfang befindliche Ausgangskanäle gelenkt. Der Hauptstrahl wird dabei — wie auch bei den beiden «lurch die US-PS 3 204 405 und 3 285 262 bekannten Einrichtungen — nur geringfügig aus seiner Strömungsrichtung abgeknickt und tritt damn als Teil- strahlen in die einzelnen Ausgangskanäle. In der ursprünglichen Strömungsrichtung verbleibt stets ein tentraler Strahlteil, der in am Ende des Strahlkanals befindliche zentrale Ausgangskanäle tritt.

Mit den Einrichtungen nach den Entgegenhaltun-

En können Schubstrahien oder sonstige aus einer Ise austretende Strahlen nur äußerst geringfügig •us ihrer Hauptströmung abgelenkt werden. Dadurch sind die Verwendungsmöglichkeiten dieser Systeme •uf Raketen* und Fulsatiönstfiebwerke oder auf An- «lebe für flugkörper !beschränkt Auf keinen Fall ist *s damit möglich, beispielsweise strahlgetriebene

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ileraftige iuidisehe Steuereinrichtung so auszugestal- Sj IfA, daß der Strahl beim Verlassen des Strahlkanals »Jede Richtung, soweit diese ungefähr senkrecht zur Ursprünglichen Strahlachse verläuft, umgelenkt werden kann. Gelöst ist diese Aufgabe dadurch, daß dei Prallkörper an seiner der Austrittsöffnung des Strahlkanals zugekehrten Seite eine etwa senkrecht zur Sftahlachse verlaufende Prallfläche aufweist Mit dieser Steuereinrichtung kann ein Fluid über einen Bereich von 360° in Richtung und Breite beeinflußt werden. Die Einrichtung eignet sich daher vornehmlich zum Steuern von aus einem Strahlkanal austretenden SchubstrabJen. Weitere Anwendungsmöglichkeiten für die erfindungsgemäße Steuereinrichtung bieten sich bei Wasserfahrzeugen. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Erfmdungsgegenstandes sieht vor, daß ein Teil der Steuerdüsen in einem etwa rechten Winkel und ein Teil der Steuerdüsen tangential zur Strömungsrichtung des Mediums in den Strahlkanal mündet Damit kann der abgelenkte Strahl in der Richtung, Stärke und Breite genau eingestellt werden. Die Strahlablenkung wirkt auf diese Weise spoilerartig und erfolgt mit einer unsymmetrischen Ablösung zum Erzeugen einer seitlichen Steuerkomponente. Außerdem wird das fluidische Medium in der Austrittsöffnung des Strahlkanals zum einseitigen Anliegen gebracht womit ebenfalls eine seitliche Steuerkompomente erzielbar ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigt

A b b. 1 einen Längsschnitt durch die trompelenförmig gestaltete Austrittsöffnung eines Strahlkanals und einen der Austrittsöffnung zugeordneten Prallkörper,

Abb.2 einen Querschnitt durch die Austrittsöffnung nach der Linie H-H in der A b b. 1,

Abb.3 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform einer trompetenförmig gestalteten Austrittsöffnung eines Strahlkanals und einen der Austrittsöffnung zugeordneten Prallkörper und

Abb.4 einen Querschnitt durch die Austrittsöffnung nach der Linie IV-IV in der A b b. 3.

Die Steuereinrichtung nach den A b b. 1 und 2 ist für ein fluidisches Medium bestimmt, das aus einem Strahlkanal 1 strömt und mittels etwa senkrecht zur Strömungsrichtung α des Fluids zugeführter Steuer-Strahlen beeinflußbar ist. Die Austrittsöffnung 2 des Strahlkanals 1 ist trompetenförmig gestaltet und mit einem ortsfesten Prallkörper 3 ausgestattet. In der Nähe der Austrittsöffnung 2 münden an deren Umfang gleichmäßig verteilt Steuerdüsen 4, die sternförmig angeordnet sind.

Das durch den Strahlkanal 1 in der Strömungsrichtung α strömende fluidische Medium wird zum Beeinflussen der Richtung, Stärke und Breite des aus der Austrittsöffnung 2 austretenden Fluidstrahles von durch die Steuerdüsen 4 über Zuführungsleitungen 5 regelbar zugeführte Steuerströme beeinflußt. Je nach der gewünschten Richtung, Stärke und Breite des die Austrittsöffnung 2 verlassenden Fluidstrahles werden einzelne oder mehrere der Steuerdüsen 4 mit den regelbar zugeführten Steuerströmen beschickt

Soll beispielsweise das fluidische Medium in dem in der Abb. 2 mit dem Doppelpfeil & gezeigten Bereieh aus der Austrittsöffnungl austreten — d. h. die Austrittsöffnung in der Pfeiltfchtung e verlassen —, so werden die außerhalb dieses Bereiches, nämlich in diesem Falle in dem Bereich des Doppelpfeiles d_t befindlichen Steuerdüsen 4 entsprechend dem gewünschten Ablenkungsgrad (z.B. 90° zur Strömungsrichtungtj) und der erforderlichen Dichte des Fluidstrahls mit regelbaren Steuerströmen beschickt.

Das Ablenken des Fluidslrahls erfolgt spoilerartig und bewirkt eine unsymmetrische Ablösung vom Strahlkanal, die eine seitliche Steuerkamponente — beim vorgenannten Beispiel zum Austreten des Fluidstrahles aus der Austrittsöffnnng2 in der Pfeil- S richtung c, zur Folge hat Mit den durch die Zuführungsleitungen 5 regelbar zugeführten Steuerströmen kann der Fluidstrahl stufenlos in einem Bereich von 360° abgrlenkt werden. Werden keine Steuerströme zugeführt, so tritt der Fluidstrahl über den gesamten Bereich von 360° aus der Austrittsoffnung 2 aus. Die Wirkungsweise der Steuereinrichtung wird gegebenenfalls zum Anpassen an die von ihr zu lösenden Aufgaben oder an das jeweilige zu steuernde Fluid durch eine geeignete Wahl der Oberflächenform des Prallkörpers 3 den Betriebsverhältnissen angepaßt

Auch bei dem in den A b b. 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel wird ein durch einen Strahlkanal 7 in der Strömungsrichtung e strömendes Fluid mittels tangential zur Strömungsrichtung e des Fluids züge- ao führter Steuerstrahlen beeinflußt. Die Austrittsöffnung 8 des Strahlkanals 7 ist ebenfalls trompetenförmig gestaltet und mit einem Prallkörper 9 ausgestattet. In der Nähe der Austrittsöffnung 8 münden an deren Umfang gleichmäßig verteilt Steuerdüsen 10, die sternförmig angeordnet sind.

Soll beispielsweise das Fluid in dem in der A b b. 4 mit dem Doppelpfeil/ gezeigten Bereich aus der Austrittsöffnung 8 austreten — d. h. die Austrittsöffnung 8 in der Pfeilrichtung g verlassen —, so werden die außerhalb dieses Bereiches, nämlich in diesem Fall in dem Bereich des Doppelpfeiles A, befindlichen Steuerdüsen 10 entsprechend dem gewünschten Ablenkungsgrad (z. B. 80° zur Strömungsrichtung e) und der erforderlichen Dichte des Fluidstrahles durch Zufuhrungsleitungen 11 mit regelbaren Steuerströmen beschickt Mit den in die Austrittsöffnung 8 eintretenden Steuerstrahlen wird eine unsymmetrische Ablösung des Fluids vom Strahlkanal 7 und damit eine seitliche Steuerkomponente herbeigeführt Werden keine Steuerströme zugeführt, so tritt der Fluidstrahl über den gesamten Bereich von 360° aus der Austrittsöffnung S aus. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel wird die der Austrittsöffnung 8 zugekehrte Oberfläche des Prallkörpers 9 entsprechend den mit der Steuereinrichtung zu lösenden Aufgaben und zum Anpassen ihrer Wirkungsweise an die jeweiligen vorherrschenden Betriebsbedingungen gestaltet

Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen und anderen möglichen Ausführungsformen der Erfindung werden die Steuerströme mittels bekannter, in der Zeichnung nicht dargestellter Steuer- bzw. Regeleinrichtungen den Steuerdüsen zugeführt. Die Steuerdüsen beider gezeigten Ausführungsformen können in einer gemeinsamen Steuereinrichtung in dem jeweiligen Anwendungsfall angepaßten geeigneten Kombinationen verwendet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Fluidische Steuereinrichtung, die einen Strahlkanal mit sternförmig angeordneten Steuer- S düsen und eine trompetenförmig gestaltete Austrittsöffnung aufweist, die einen ortsfesten Prallkörper enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Prallkörper (3, 9) an seiner der Austrittsöffnung (2, 8) des Strahlkanals (1, 7) zugekehrten Seite eine etwa senkrecht zur Strahlachse verlaufende Praflflaehe aufweist.

2. Flutdische Steuereinrichtung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Steuerdüsen (4) in einem etwa rechten Winkel und tin Teil der Steueroasen (10) tangential sur Strömungsrichtang (a, e) des Mediums in den Strahlkanal (1,7) mündet.