DE2109118A1

DE2109118A1 - Schwenkbare Strahlrohrausstromdüse

Info

Publication number: DE2109118A1
Application number: DE19712109118
Authority: DE
Inventors: Dudley Owen Cincinnati Ohio Nash (V.St.A.)
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1970-07-02
Filing date: 1971-02-26
Publication date: 1972-01-05
Also published as: US3687374A; GB1339512A; FR2097119A1; FR2097119B1; CA927615A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine in einer einzigen Ebene schwenkbare Strahlrohrausströmdüse und inbesondere auf ein neues und verbessertes System zum Antrieb für die Drehung der eine solche Strahlrohrauaströmdüse bildenden Rohrabschnitte,

Schwenkbare Strahlrohrausströmdüsen der Gattung, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht, sind bisher hauptsächlich in senkrecht-startenden und -landenden und/oder in mit kurzen Lande- und Startbahnen auskommenden Luftfahrzeugen verwendet worden. Bei derart eingesetzten Strahlrohrausströmdüsen ist

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es wichtig, daß die Längsachsen aller die Strahlrohrausstromdüse bildenden Rohrabschnitte immer in der gleichen Ebene liegen, um einen unerwünschten Seitenschub und eine Plugzeugversetzung zu vermeiden. Darüber hinaus ist es wünschenswert, daß die in Luftfahrzeugen zum Einsatz gelangenden Strahlrohrausströmdüsen eine Leichtbauweise und eine kleine Hülloberfläche besitzen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine in einer einzigen Ebene schwenkbare Strahlrohrausstromdüse mit einer kleinen Hülloberfläche und Leichtbauweise zu schaffen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Antriebssystems für eine schwenkbare Strahlrohrauströmdüse, durch das ein Drehmoment von einer von der Ausströmdüse entfernt angeordneten Antriebseinrichtung auf einen stromabwärts liegenden Düsenrohrabschnitt und von dort zu den übrigen Düsenrohrabschnitten übertragbar ist.

Kurz gesagt, umfaßt die erfindungsgemäße Strahlrohrausstromdüse mehrere hintereinander liegende und miteinander verbundene Rohrabschnitte zum Aufnehmen und Ausstoßen eines unter Druck stehenden Mediums. Der erste oder stromaufwärts liegende Rohrabschnitt ist in einer zu seiner Längsachse senkrechten Ebene drehbar an einem geeigneten Traggestell, wie einem Luftfahrzeug oder einem Düsentriebwerk, befestigt. Die restlichen Rohrabschnitte sind um schräg zu ihren Längsachsen verlaufenden Achsen dergestalt drehbar miteinander verbunden, daß ihre Längsachsen bei gleichmäßiger und entgegengesetzter Drehung von abwechselnd aufeinander folgenden Rohrabschnitten einschließlich des ersten Rohrabschnitts, in einer einzigen Ebene verbleiben.

Ein Antriebsring ist drehbar auf dein ersten Rohrabschnitt oder dem Traggestell gelagert und umfaßt einen ersten, mit dem Antriebsmotor in Wirkverbindung stehenden Zahnkranz und einen zweiten j mit einem auf dem ersten Rohrabschnitt eingeordneten

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Untersetzungsgetriebe kämmenden Zahnkranz. Das Untersetzungsgetriebe kämmt seinerseits mit einem auf dem zweiten, unmittelbar stromabwärts benachbarten Rohrabschnitt angeordneten Zahnkranz. Ein von dem ersten Rohrabschnitt getragenes Synchronisiergetriebe kämmt einerseits mit dem auf dem zweiten Rohrabschnitt angeordneten Zahnkranz und andererseits mit einem am Traggestell befestigten Zahnkranz, wodurch bei Drehung des Antriebsringes eine gleichmäßige und entgegengesetzte Drehung des ersten und des zweiten Rohrabschnitts bewirkt wird. Eine Drehung der folgenden Rohrabschnitte kann durch ein zwischen diesen Rohrabschnitten und einem stromaufwärts liegenden Rohr- ™ abschnitt angeordnetes Getriebe erreicht werden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sowie die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Strahlrohrausströmdüse gehen aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen hervor, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel enthalten. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer an einem Düsentriebwerk befestigten, schwenkbaren Strahlrohrausströmdüse in ihrer Horizontalschubstellung,

Fig. 2 eine Seitenansicht der in ihre Vertikalschubstellung geschwenkten Strahlrohrausströmdüse der Fig. I₃

Fig. 3 eine vergrößerte perspektivische Ansicht des in Fig. 2 mit 3*1 bezeichneten Getriebes und

Fig. ή eine vergrößerte perspektivische Ansicht des in Fig. 2 mit 50 bezeichneten Getriebes.

Wie aus der Fig. 1 hervorgeht, besteht die schwenkbare Strahlrohrausströmdüse aus einem ersten Rohrabschnitt 10, einem zweiten Rohrabschnitt 12 und einem dritten Rohrabschnitt Ik . Die Rohrabschnitte 10 und 12 sind in einer schräg zu ihren Längs-

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achsen liegenden Ebene über das Lager 16 und die Rohrabschnitte 12 und 14 in einer zu ihren Längsachsen schrägen Ebene über das Lager 18 drehbar miteinander verbunden. Der erste, stromaufwärts liegende und das unter Druck, stehende Medium aufnehmende Rohrabschnitt 10 ist in einer zu seiner Längsachse senkrechten Ebene über das Lager 20 an einem geeigneten Traggestell 22, wie beispielsweise einem Luftfahrzeug oder einem Düsentriebwerk, drehbar befestigt.

Die Rohrabschnitte besitzen am zweckmäßigsten eine im allgemeinen elliptische Querschnittsform. In der Fig. 1 liegt die große Achse des elliptischen Rohrabschnitts in der Zeichenebene, in der Fig. 2 die kleine Achse. Die in den Rotationsebenen der Lager 16, 18 und 20 liegenden Enden der Rohrabschnitte haben, um die Lager leicht anbringen zu können, einen kreisförmigen Querschnitt.

Wie aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich ist, ist um den ersten Rohrabschnitt 10 ein Antriebsring 24 mit einem ersten Zahnkranz 26 und einem zweiten Zahnkranz 28 angeordnet. Der Antriebsring 24 ist drehbar auf dem Rohrabschnitt 10 gelagert und steht über den Zahnkranz 26.mit der ein Ritzel tragenden Welle 30 eines Antriebsmotors 32 in Verbindung.

Auf dem Rohrabschnitt 10 befindet sich ein Untersetzungsgetriebe 34, durch das ein Drehmoment vom Antriebsring 24 auf einen dritten Zahnkranz 36 übertragen wird, der auf dem zweiten Rohrabschnitt angeordnet ist. Das Untersetzungsgetriebe umfaßt ein in den Zahnkranz 28 des Antriebsringes 24 eingreifendes Zahnrad 38, zwei miteinander kämmende Zahnräder 40 und 42, des weiteren zwei miteinander in Eingriff stehende Zahnräder 44 und 46 und ein mit dem Zahnkranz 36 kämmendes Zahnrad 48. Während die Zahl der Zahnräder des Untersetzungsgetriebes 34 und ihre Anordnung beliebig veränderbar ist, wird die Untersetzung zwischen dem Antriebsring 24 und dem Zahnkranz 36 am zweckmäßigsten mit 28 : 1 gewählt, so daß das Drehmoment mit hoher Dreh-

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zahl und geringer Kraft übertragen wird. Dadurch kann die Größe und das Gewicht der Zahnräder auf ein Mindestmaß verringert werden. Um möglichst kleine Hülloberflächenabmessungen der Strahlrohrausströmdüse zu erhalten, sind darüber hinaus die Achsen der Zahnräder des Untersetzungsgetriebes 34 in der Ebene der kleinen Achse des elliptischen Rohrabsohnitts angeordnet .

Zur Drehung des Rohrabschnitts 10 mit derselben Geschwindigkeit, mit der sich der Rohrabschnitt 12 dreht, aber in entgegengesetzter Richtung zum Rohrabschnitt 12, ist, wie aus den Figuren 2 und 4 hervorgeht, ein Synchronisiergetriebe 50 auf dem Rohrabschnitt 10 vorgesehen, das einen gering belasteten, aus den Zahnrädern 52, 54 und 56 bestehenden Zahnradsatz aufweist. Das Zahnrad 52 ist das erste Zahnrad in dieser Reihe, es greift in den dem Rohrabschnitt 12 zugeordneten Zahnkranz ein und treibt das auf seiner Welle 58 sitzende Zahnrad 54 an. Das von dem Zahnrad 54 angetriebene Zahnrad 56 kämmt mit einem auf dem Traggestell 22 befestigten Zahnkranz 60.

Um die Hülloberflächenabmessungen der Strahlröhrausströmdüse auf ein Mindestmaß zu reduzieren, sind die Drehachsen der Zahnräder 52, 54 und 56, wie bei dem oben beschriebenen Untersetzungsgetriebe 3^j in der Ebene der kleinen Achse des elliptischen Rohrabschnittes angeordnet.

Zur Drehung des dritten Rohrabschnitts 14 in derselben Richtung und derselben Geschwindigkeit wie sich der Rohrabschnitt 10 dreht, und um eine Schwenkung der Strahlrohrausströmdüse in einer einzigen Ebene zu erhalten, sind zwei miteinander kämmende Zainkranzsegmente 62 und 66 vorgesehen. Das Zahnkranz segment 62 ist mittels eines Stützteils 64 auf dem Rohrabschnitt 10 und das Zahnkranzsegment 66 mittels eines Stützteils 68 auf dem Rohrabschnitt 14 so befestigt, daß beide an der schmalen Seite des Rohrabschnitts 12 miteinander in Eingriff stehen.

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Wenn die Ausströmrichtung des Mediums und der Schub im Betrieb verändert werden sollen, beispielsweise von einem Horizontalschub nach Fig. 1 zu einem Vertikalschub nach Fig. 2, wird der Antriebsring 24 durch den Antriebsmotor 32 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. Der Antriebsring 24 treibt seinerseits das Untersetzungsgetriebe 34 an, und zwar über seinen Zahnkranz 28, der in das Zahnrad 38 eingreift.

Die synchrone Drehung des Rohrabschnittes 10 in einer zur Drehrichtung des Rohrabschnittes 12 entgegengesetzten Richtung wird durch das die gering belasteten Zahnräder 52, 54 und 56 umfassende Synchronisiergetriebe 50 erreicht.

Der Rohrabschnitt 14 dreht sich in derselben Richtung und mit derselben Geschwindigkeit wie der Rohrabschnitt 10 aufgrund einer zwischen den beiden herrschenden Verbindung, wie sie die miteinander im Eingriff stehenden Zahnkränze 62 und 66 darstellen. Es ist ersichtlich, daß durch die Drehung der abwechselnd aufeinanderfolgenden Rohrabschnitte mit derselben Geschwindigkeit und in entgegengesetzter Richtung die Rohrabschnitte 12 und 14 derart geschwenkt werden, daß die Längsachsen aller Rohrabschnitte in einer einzigen Ebene bleiben und unerwünschte Seitenschübe vermieden werden.

Die erflndungsgemäße schwenkbare Strahlrohrausströmdüse wurde anhand einer drei Rohrabschneitte umfassenden Ausführungsform beschrieben. Selbstverständlich kann Jedoch auch die Anzahl der Rohrabschnitte vergrößert oder verkleinert werden, je nachdem, welcher Schwenkwinkel gewünscht wird. So kann beispielsweise in Fällen, in denen ein gewisser Gegenschub gefordert wird, zu der beschriebenen Strahlrohrausströmdüse ein vierter Rohrabschnitt hinzugefügt werden, der von dem zweiten Rohrabschnitt über geeignete Antriebsmittel gedreht wird.

Durch die übertragung des Drehmoments von dem auf dem Traggestell 22 befestigten Antriebsmotor 32 mit hoher Geschwindig-

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keit und geringer Kraft und durch die Anordnung des Untersetzungsgetriebes 3^ und des Synchronisiergetriebes 50 entlang der Ebene der kleinen Achse des elliptischen Rohrabschnittes 10, wird eine erhebliche Verringerung der Querschnittsabmessungen der Hülloberfläche der Strahlrohrausströmdüse und ihres Gewichts erzielt.

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Claims

- 8 Ansprüche

] IJ Schwenkbare Strahlrohrausströmdüse mit mehreren hintereinander liegenden, in schräg auf ihren Längsachsen stehenden Ebenen drehbar miteinander verbundenen Rohrabschnitten, deren erster in einer auf seiner Längsachse senkrecht stehenden Ebene drehbar an einem Traggestell befestigt ist, und einer einen auf dem Traggestell angeordneten Antriebsmotor enthaltenden Einrichtung zum Drehen des ersten und zweiten Rohrabschnitts, gekennzeichnet durch einen drehbaren Antriebsring (24), der über einen ersten, sich um den ersten Rohrabschnitt (10) erstreckenden Zahnkranz (26) in Wirkverbindung mit dem Antriebsmotor (32) steht und einen zweiten Zahnkranz (28) aufweist, ein zur Übertragung des Drehmomentes vom ersten auf den zweiten Rohrabschnitt (12) vorgesehenes, auf dem ersten Rohrabschnitt (10) angeordnetes Untersetzungsgetriebe (3*0 j dessen erstes Zahnrad (38) mit dem zweiten Zahnkranz (28) und dessen letztes Zahnrad (48) mit einem dritten, auf dem zweiten Rohrabschnitt (12) sitzenden Zahnkranz (36) kämmt, und ein auf dem ersten Rohrabschnitt (10) angeordnetes Synchronisiergetriebe (50) zum gleichzeitigen Drehen des ersten und des zweiten Rohrabschnitts (10, 12) in entgegengesetzte Richtungen aufgrund des vom Untersetzungsgetriebe (34) übertragenen Drehmomentes, dessen erstes Zahnrad (52) mit dem dritten Zahnkranz (36) und dessen letztes Zahnrad (56) mit einem vierten, auf dem Traggestell (22) sitzenden Zahnkranz (60) kämmt.
2. Strahlrohrausströmdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Rohrabschnitte (10, 12) einen im allgemeinen elliptischen Querschnitt aufweisen und das Untersetzungsgetriebe (34) und das Synchronisiergetriebe (50) auf dem Umfang des ersten Rohrabschnitts (10) ungefähr in der Ebene der kleinen Ellipsenachse angeordnet sind.

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3. Strahlrohrausströmdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Untersetzungsgetriebe (34) bzw. das Synchronisiergetriebe (50) einen eine Untersetzung von ungefähr 28 : 1 zwischen der Geschwindigkeit des Antriebsringes (24) und der Geschwindigkeit des dritten Zahnkranzes (36) erzeugenden Zahnradsatz besitzt.
4. Strahlrohrausströmdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der J Antriebsring .(24) auf dem ersten Rohrabschnitt (10) drehbar gelagert 1st.
5. Strahlrohrausströmdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch drei Rohrabschnitte (10, 12,14) von denen der erste und der dritte Rohrabschnitt (10, 14) in einer eine Drehung beider in gleicher Richtung und mit gleicher Geschwindigkeit erlaubenden Wirkverbindung miteinander steien.
6. Strahlrohrausströmdüse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Rohrabschnitte (10, 14) über zwei miteinander kämmende Zahn- * kränze (62, 66)in Wirkverbindung miteinander stehen.

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