DE2834785A1

DE2834785A1 - Antriebsmaschine mit beschleunigungseinrichtung, insbesondere fuer ein panzerfahrzeug

Info

Publication number: DE2834785A1
Application number: DE19782834785
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Hagemeister; Axel Ing Grad Rossmann
Original assignee: MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines GmbH
Priority date: 1978-08-09
Filing date: 1978-08-09
Publication date: 1980-02-14
Also published as: DE2834785C2

Description

Antriebsmaschine mit Beschleunigungsein-
richtung, insbesondere für ein Panzerfahrzeug Bei Fahrzeugen besteht manchmal die Forderung nach sofort einsetzender starker Beschleunigung. Insbesondere trifft dies bei Panzerfahrzeugen zu, die im Gefecht aus dem Stillstand oder aus ganz kleiner Fortbewegungsgeschwindigkeit heraus plötzlich und schnell, nämlich innerhalb weniger Sekunden einen Standortwechsel vornehmen müssen.
Insbesondere mit Turboaufladung versehene Kolbenmotoren sind als Antriebsmaschinen für diesen Verwendungszweck zu träge. Überbemessene Motoren beanspruchen zu viel Raum und sind für den zeitlich weit überwiegenden normalen Leistungsbedarf für Stetiglauf recht unwirtschaftlich.
Übliche Gasturbinentriebwerke sind so träge, daß sie bisher für Panzerfahrzeuge kaum verwendet wurden, obwohl sie in anderer Beziehung große Vorteile aufweisen.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, für eine als vorwiegend mit Turboaufladung versehenen Kolbenmotor bzw. als Gasturbinentriebwerk ausgebildete Antriebsmaschine mit Getriebe, insbesondere für ein Panzerfahrzeug, eine Beschleunigungseinrichtung aufzuzeigen, die den vorstehenden Forderungen genügt.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, während die Ansprüche 2 bis 4 weitere vorteilhafte bauliche Einzelheiten angeben. Die Ansprüche 5 und 6 betreffen die besondere Anwendung der Erfindung bei einer als Kolbenmotor ausgebildeten Antriebsmaschine und die Ansprüche 7 und 8 die besondere Anwendung insbesondere bei einem Gasturbinentriebwerk.
Die Erfindung wird nun samt ihrer Wirkungsweise an Hand der Zeichnung mit zwei Ausführungsbeispielen erläutert; dabei zeigt Fig. 1 wie die Erfindung bei einem Kolbenmotor und Fig. la insbesondere bei einem Gasturbinentriebwerk angewendet werden kann.
Die Antriebsmaschine 1 bzw. 1a weist ein Getriebe 2 bzw. 2a sowie einen zu den Antriebsrädern des Fahrzeugs führenden Antrieb 3 bzw. 3a auf Gemäß Fig. 1 ist die Antriebsmaschine als Kolbenmotor ausgebildet. Ein als Energiespeicher dienendes Schwungrad 5 ist mit einem Umgebungsluft-Verdichter 6 von radialer, und zwar zentrifugaler Strömungsrichtung gekuppelt; er weist ein Einlaßventil 7 und ein Auslaßventil 8 auf. Die Gehäuse von Schwungrad und Verdichter sind zwecks Verringerung der Reibungsverluste evakuiert; dabei ist das Verdichtergehäuse zweckmäßig über ein von seinem beim Verdichterbetrieb entstehenden Innendruck schließbares Rückschlagventil an das Schwungradgehäuse angeschlossen. Das Auslaßventil 8 ist an die Lufteinlaßleitung des Kolbenmotors angeschlossen, die beim Normalbetrieb, also beim Stetiglauf, direkt an die Umgebung oder an einen Turbolader angeschlossen ist.
Ferner ist das Schwungrad 5 über eine Antriebsvorrichtung 4, die ein steuerbares Getriebe und eine lösbare Kupplung enthält, mit dem Kolbenmotor 1 oder seinem Getriebe 2 verbunden.
Eine nicht dargestellte, mit dem Leistungswählhebel des Kolbenmotors verbundene Steuervorrichtung bewirkt, daß beim Stetiglauf die Antriebsvorrichtung 4 derart geschaltet ist, daß das Schwungrad 5 durch den Kolbenmotor oder sein Getriebe auf die höchstmögliche Drehzahl gebracht, also voll aufgeladen wird; sie bewirkt ferner, daß dabei die Ventile 7 und 8 geschlossen sind, so daß der Verdichter 6 nicht fördert.
Bei gewählter Beschleunigung am Leistungswählhebel wird nicht nur die Brennstoffzufuhr vermehrt sondern auch durch die Steuervorrichtung die Kupplung zwischen dem Kolbenmotor oder seinem Getriebe 2 und dem Schwungrad 5 gelöst; ferner werden die Ventile 7 und 8 geöffnet. Das Schwungrad treibt nun unter Abgabe seiner gespeicherten Energie den Verdichter 6 an; dessen geförderte Luft lädt den Kolbenmotor so lang auf, bis gegebenenfalls vorhandene Turbolader infolge der gestiegenen Drehzahl und Leistung des Kolbenmotors einen höheren Luftdruck erzeugen.
Gemäß Fig. la kann die Antriebsmaschine la wieder ein Kolbenmotor sein, insbesondere ist sie jedoch als Gasturbinentriebwerk gedacht. Schwungrad 5a und Verdichter 6a mit den Ventilen 7a und 8a sind wie vorstehend beschrieben ausgebildet. Das Auslaßventil 8a ist hier jedoch an die Brennkammer 9 eines kleinen Beschleunigungs-Hilfsgasturbinentriebwerks angeschlossen, das eine Nutzturbine 10 enthält. Diese ist über eine lösbare Kupplung 11 mit der Antriebsmaschine la oder deren Getriebe 2a verbunden. Das Schwungrad ist hier mit einer der Antriebsmaschine nachgeschalteten Abgasturbine 4a gekuppelt.
Auch hier bewirkt eine nicht dargestellte, mit dem Leistungswählhebel der Antriebsmaschine verbundene Steuervorrichtung, daß beim Stetiglauf die Ventile 7a und 8a geschlossen sind, so daß der Verdichter 6a nicht fördert.
Das Schwungrad 5a wird deshalb durch die Abgasturbine 4a auf die höchstmögliche Drehzahl gebracht, also voll aufgeladen.
Bei gewählter Beschleunigung am Leistungswählhebel wird nicht nur die Brennstoffzufuhr vermehrt sondern auch durch die Steuervorrichtung die Kupplung 11 zwischen der Nutzturbine 10 und der Antriebsmaschine oder deren Getriebe eingerückt, die beim Stetiglauf zur Vermeidung von auf zu bringender Ventilationsleistung der Turbine gelöst war; ferner werden die Ventile 7 und 8 geöffnet. Das Schwungrad 5a treibt nun unter Abgabe seiner gespeicherten Energie den Verdichter 6a an; dessen geförderte Luft wird der Brennkammer 9 zugeführt, die nunmehr Brennstoff erhält und gezündet wird. Die entstehenden Heißgase treiben die Nutzturbine 10 an, die ihre Energie über die Kupplung 11 an die Antriebsmaschine abgibt.
Vor allem die nach Fig. 1 ausgebildete Beschleunigungseinrichtung ist baulich recht einfach; ihr zusätzlicher Brennstoffverbrauch, insbesondere nach Fig. 1a spielt angesichts ihrer geringen Betriebszeit keine große Rolle.

Claims

Patentansprüche Antriebsmaschinemit Getriebe, insbesondere für ein Panzerfahrzeug, die als vorwiegend mit Turboaufladung versehener Kolbenmotor bzw. als Gasturbinentriebwerk ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß a) ein als Energiespeicher dienendes Schwungrad (5 bzw. 5a), das mit einem ein Einlaßventil (7 bzw. 7a) und ein Auslaßventil (8 bzw. 8a) aufweisenden Umgebungsluft-Verdichter (6 bzw. 6a) von vorwiegend radialer Strömungsrichtung, gegebenenfalls über ein Getriebe von z. B. änderbarem Übersetzungsverhältnis, gekuppelt ist, sowie b)- eine in Verbindung mit dem Leistungswählhebel ("Gashebel") der Antriebsmaschine (1 bzw. 1a) derart wirkende Steuervorrichtung vorgesehen ist, daß das Schwungrad α) bei Stetiglauf der Antriebsmaschine über eine Antriebsvorrichtung (4) bzw. über eine der Antriebsmaschine nachgeschaltete Abgasturbine (4a) auf die höchstmögliche Drehzahl gebracht wird und bei gewählter Beschleunigung seine aufgeladene Energie nach Bedarf an die Antriebsmaschine zurückgibt (Fig. 1 bis 1a).
2. Antriebsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung so ausgebildet ist, daß das Einlaßventil (7 bzw. 7a) und das Auslaßventil (8 bzw. 8a) nur bei gewählter Beschleunigung, also bei vermehrter Brennstoffzufuhr zur Antriebsmaschine geöffnet ist (Fig. 1 bzw. 1a),
3. Antriebsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwungrad (5 bzw. 5a) innerhalb eines evakuierten Gehäuses angeordnet ist.
4. Antriebsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des Umgebungsluft-Verdichters (6 bzw. 6a) über ein von seinem Gehäuseinnendruck schließbares Rückschlagventil an das Gehäuse des Schwungrads angeschlossen ist.
5. Antriebsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßventil (8) des Umgebungsluft-Verdichters (6) an die Luft-Einlaßleitung der als Kolbenmotor ausgebildeten Antriebsmaschine (1) angeschlossen ist (Fig. 1).
6. Antriebsmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung (4) ein steuerbares Getriebe sowie eine nur bei gewählter Beschleunigung der Antriebsmaschine (1) lösbare Kupplung zwischen dieser oder seinem Getriebe (2) und dem Schwungrad (5) enthält.
7. Antriebsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßventil (8a) des Umgebungsluft-Verdichters (6a) an die Brennkammer (9) eines Beschleunigungs-Hilfsgasturbinentriebwerks mit Nutzturbine (10) angeschlossen ist (Fig. la).
8. Antriebsmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Nutzturbine (10) und der als Kolbenmotor oder insbesondere als Gasturbinentriebwerk ausgebildeten Antriebsmaschine (la) oder deren Getriebe (2a) eine nur bei Beschleunigung einrückbare Kupplung (11) vorgesehen ist (Fig. la).