DE3409552C2 - Düse, insbesondere für Strahltriebwerk - Google Patents
Düse, insbesondere für StrahltriebwerkInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Düse, insbesondere für ein Strahltriebwerk, mit
mindestens zwei ringförmigen und koaxialen Anordnungen, deren eine konver
gente Klappen und deren andere kalte Klappen enthält, die sich außerhalb der
konvergenten Klappen derart erstrecken, daß diese überdeckt werden,
Hebeeinrichtungen mit linearem Hub, die regelmäßig um den Austritt des
Düsenkanals verteilt sind und jeweils mit einer konvergenten Klappe von
zweien gekoppelt sind, um sie gegenüber dem Austritt des Düsenkanals zu
verschwenken, Steuergliedern zum Steuern der Lage mindestens einer kalten
Klappe von zweien gegenüber derjenigen der entsprechenden konvergenten
Klappe und Synchronisiergliedern zum Synchronisieren der Schwenkbewegungen
der konvergenten Klappen, wobei die Körper der verschiedenen Hebeeinrichtun
gen einerseits am ringförmigen Rand des Austrittes des Düsenkanals angelenkt
sind und andererseits untereinander über Querelemente einstückig verbunden
sind, die mit dem Körper der Hebeeinrichtungen eine erste polygon- oder
kreisförmige zum Rand des Austritts des Düsenkanals koaxiale und im
wesentlichen steife Konstruktion bilden, wobei die stromaufseitigen Ränder
der konvergenten Klappen und kalten Klappen an den Körpern der Hebeeinrich
tungen selbst angelenkt sind, deren an ihren stromaufseitigen Enden
austretende Stangen jeweils eine Traverse tragen, deren beide Arme an der
entsprechenden konvergenten Klappe über ein Gestänge angekoppelt sind.
Die Erfindung geht dabei von einem derartig firmenintern genutzten Stand der
Technik aus. Die zur Synchronisation der Steuerbewegungen der Stangen der
Hebeeinrichtungen an den Klappen verwendete Anordnung ist ziemlich kompli
ziert und komplex, wobei die Synchronisationswirkung sehr leicht gestört
werden kann, insbesondere aufgrund von Spiel zwischen bestimmten der
Anlenkungen. Dieses kann aufgrund thermischer Dehnungen und/oder Verschleiß
erscheinungen auftreten. Auch die Steuerorgane der kalten Klappe an den
entsprechenden konvergenten Klappen weisen komplexe und komplizierte
Gestänge mit mehreren Anlenkungen auf, deren richtige Wirkungsweise aus den
gleichen Gründen störanfällig ist.
Die europäische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer EP 0033 044
A1 betrifft eine Düsenanordnung für ein Strahltriebwerk, bei deren Düse ein
Ringelement zum gleichzeitigen Tragen zweier ringförmiger Anordnungen
schwenkbarer Klappen sowie zweier Steuerhebeeinrichtungen dehnt, deren
Stangen, die stromab der Düse gerichtet sind, die entsprechenden schwenkba
ren Klappen über Traverser betätigen. Die nächstliegenden Arme zweier
benachbarter Traversen sind untereinander über einen Synchronisiermechanis
mus gekoppelt, der ebenfalls von dem Ringelement getragen ist. Diese
ziemlich komplizierten Konstruktionen weisen ebenfalls die eben erwähnten
Nachteile auf.
Aus der DE 25 29 543 C2 ist eine Düse bekannt, bei der eine ringförmige
Hintereinanderanordnung der Hebeeinrichtungen vorgesehen ist und die
Übertragung der Schwenkbewegung auf eine konvergente Klappe über eine
Kniegelenkanordnung erfolgt. Kalte Klappen und eine Anordnung zu deren
Verstellung sind nicht angegeben. Auch hier kann die Synchronisationswirkung
sehr leicht gestört werden.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die eingangs geschilderte Düse
dahingehend weiterzubilden, daß bei einfachem Aufbau eine sichere Synchroni
sation der Schwenkbewegungen der Klappen sichergestellt wird.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch die Merkmale
des Anspruches 1.
Die Synchronisation der Schwenkbewegungen der konvergenten
Klappen wird daher in Höhe der von den Stangen der steuern
den Hebeeinrichtungen getragenen Traversen sichergestellt,
d. h., daß diese Synchronisation aufgrund einer besonderen
Gestaltung der Traversen erreicht wird, die einen Teil der
Steuervorrichtung der Klappen bildet, wobei diese besondere
Gestaltung es erlaubt, alle Traversen in einer polygon-
oder ringförmigen Konstruktion anzuordnen, wobei für jede
Lage der Stangen der steuernden Hebeeinrichtungen diese
Konstruktion vollständig in der gleichen zur Achse der
Düse senkrechten Ebene ist. Es handelt sich daher um eine
besonders einfache, wirtschaftliche und zuverlässige
Ausgestaltung der Synchronisierglieder, da sie insbeson
dere, um diese Synchronisierglieder zu bilden, die
Traversen benutzen, die auf jeden Fall vorgesehen sind,
um die Steuerung der Schwenkbewegungen der Klappen sicher
zustellen. Die erhaltene Synchronisation ist im übrigen
besonders wirksam und zuverlässig, weil beispielsweise
der Bruch der Stange einer steuernden Hebeeinrichtung
oder der Bruch mindestens eines Elementes des Ankoppelge
stänges eines Armes der Traverse mit einer konvergenten
Klappe praktisch ohne Wirkung auf diese Synchronisation ist,
weil die entsprechende Klappe in der richtigen Lage ge
halten wird, zumindest durch das Gestänge, das dem anderen
Arm der entsprechenden Traverse zugeordnet ist, die in
der gleichen Ebene wie die anderen Traversen gehalten wird
aufgrund der Zusammenwirkung mit den beiden benachbarten
Traversen. Schließlich bildet die direkte Ansteuerung der
kalten Klappen an den konvergenten Klappen über die Stan
gen fester Länge eine wesentliche Vereinfachung gegenüber
den Düsen mit der bisher üblichen Bauart.
Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestell
ten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 im Teilschnitt durch die Achse den oberen Teil
einer Düse,
Fig. 2 einen Teil der Abwicklung der ringförmigen Anord
nung, die durch die konvergenten Klappen der Düse
deren steuernden Hebeeinrichtungen sowie der ihnen
zugeordneten Übertragungs- und Synchronisier
einrichtungen gebildet ist,
Fig. 3, 4 und 5 die Schnitte III-III, IV-IV bzw. V-V in
Fig. 2.
Fig. 1 zeigt die Außenwand 1 des Austritts des Düsenkanals
eines Strahltriebwerks, das nicht dargestellt ist. Wie
sich aus den Fig. 1 und 2 ergibt, sind Hebeeinrichtungen 2
mit linearem Hub außerhalb der Außenwand 1 derart vorge
sehen, daß deren jeweilige Achsen sich in radialen Ebenen
wie der Zeichenebene gemäß Fig. 1 befinden, die gleich
mäßig beabstandet sind. Die Figuren zeigen, daß das strom
aufseitige Ende jeder Hebeeinrichtung 2 mit zwei seitlichen
Laschen 2a, 2b versehen ist, die sich in im wesentlichen
Umfangsrichtung beiderseits des Körpers der Hebeeinrich
tung 2 erstrecken und deren Enden an zwei Vorsprüngen
1a, 1b der Außenwand 1 über Gelenklager 3a, 3b gesichert
sind. Diese Befestigungseinrichtungen können jedoch auch
durch eine Gabel und einen in der Gabel schwenkbar be
festigten Flansch ersetzt sein. Ferner weist, wie in Fig.
2 und 5 dargestellt, der stromabseitige Teil jeder Hebe
einrichtung 2 zwei seitliche Laschen 2c und 2d auf, wobei
die Lasche 2d in einem Bügel oder einer Gabel 4d endet,
in der eine Oase 4c eingreift, die die Lasche 2c der nächst
benachbarten Klappe 2 verlängert. Jede in eine solche
Gabel 4d eingreifende Öse 4c ist mit dieser über eine Achse
5 (Fig. 5) fest verbunden, beispielsweise die Achse eines
Bolzens. Die durch diese stromabseitigen Teile der Hebeein
richtungen 2 und deren seitliche Laschen 2c, 2d gebildete
Anordnung, die durch die Vorrichtungen 4c, 4d und 5 mit
einander fest verbunden sind, bildet eine erste Konstruk
tion, die zur Außenwand 1 des Austritts des Düsenkanals
koaxial ist sowie steif ist. Entsprechend der Form der
seitlichen Laschen 2c, 2d jeder Hebeeinrichtung 2 besitzt
diese Konstruktion, die sich im wesentlichen in einer
ersten zur Achse der Düse senkrechten Ebene befindet,
eine im wesentlichen polygone Form, wie das Fig. 5 zeigt,
oder kann auch im wesentlichen ringförmig sein.
Eine erste Anordnung konvergenter Klappen 6 ist schwenk
bar an den stromabseitigen Enden der Hebeeinrichtungen 2
befestigt. Wie insbesondere die Fig. 1, 2 und 4 zeigen,
ist jede konvergente Klappe 6 am stromabseitigen Teil
des Körpers der entsprechenden Hebeeinrichtung 2 verbun
den über zwei gekrümmte Hebel 7a, 7b, die zueinander
parallel sind. Jeder Hebel 7a, 7b ist in einer im wesent
lichen axialen Ebene der Düse angeordnet, und jeder weist
auf einen ersten Arm 7a₁ und 7b₁₁ der mit der entsprechen
den konvergenten Klappe 6 fest verbunden ist, und einen
zweiten Arm 7a₂ und 7b₂, der nach außerhalb der Düse
(Fig. 1) gerichtet ist. Die beiden Arme 7a₁, 7a₂ und 7b₁,
7b₂ jedes gekrümmten Hebels 7a bzw. 7b sind in Höhe eines
Winkelstücks miteinander verbunden, das selbst mittels
einer Achse 8, die sich zwischen zwei Hebeln 7a und 7b
erstreckt, eines Rohres 10, das zur Achse 8 konzen
trisch ist, an zwei Laschen 9a, 9b angelenkt ist, die mit
dem stromabseitigen Teil des Körpers der Hebeeinrichtung
2 einstückig sind, wie das die Fig. 2 und 4 zeigen.
Eine zweite Anordnung von Klappen, sogenannte kalte
Klappen 11, erstreckt sich außerhalb der konvergenten
Klappen 6 derart, daß diese umhüllt bzw. umgeben werden.
Diese kalten Klappen 11 sind an ihren stromaufseitigen
Rändern über Achsen 12c, 12d (Fig. 5) angelenkt, die in
entsprechende Gabeln von Laschen 2c und 2d eingreifen,
die mit dem stromabseitigen Teil der entsprechenden Hebe
einrichtung 2 einstückig sind. Jede konvergente Klappe
6 ist andererseits an der entsprechenden kalten Klappe 11
über eine Stange 13 vorgegebener Länge angekoppelt, deren
eines Ende bei 13a (Fig. 1) nahe dem Winkelstück des
entsprechenden Hebels 7b angelenkt ist und deren anderes
Ende bei 13b an der entsprechenden kalten Klappe 11 ange
lenkt ist.
Am stromaufseitigen Ende jeder Hebeeinrichtung 2 tritt
eine Steuerstange 14 aus, deren Ende eine Gabel 14a bildet,
die von einer radialen Achse 15 durchquert ist. Der mitt
lere Teil einer Traverse 16 mit zwei gleichen Armen 16a,
16b ist in der Gabel 14a eingefügt, die die Stange 14
jeder Hebeeinrichtung 2 abschließt derart, daß sie mit
der Achse 15 über ein Gelenklager 17 (Fig. 1) zusammen
wirkt. Die Traversen 16 besitzen Längen,
die untereinander allgemein gleich sind derart,
daß ihre benachbarten Enden miteinander paarweise gekoppelt
werden können. Wie in Fig. 2 links unten dargestellt,
endet der Arm 16b der unteren Traverse 16, von der ledig
lich ein Teil dargestellt ist, in einer Achse 16c, die
frei in eine Ausnehmung eines Gelenklagers 18 eingreift,
das seinerseits mit dem entsprechenden Ende 16d des Armes
16a der unmittelbar darüber angeordneten Traverse 16
einstückig ist. Insbesondere aufgrund solcher Gelenklager
18 folgen die verschiedenen Traversen wie die Traverse 16
die allgemein geradlinig sind, den verschiedenen Seiten
eines Polygons, das in einer zweiten zur Achse der Düse
senkrechten Ebene angeordnet ist.
Die mittleren Teile der Arme 16a, 16b jeder Traverse 16
sind über im wesentlichen radiale Achsen 19a, 19b an ersten
Enden von Stangen 20a, 20b angekoppelt, die parallel zur
Achse der entsprechenden Hebeeinrichtung 2 angeordnet sind.
Die zweiten Enden der Stangen 20a, 20b sind jeweils über
Gelenklager 21a, 21b (Fig. 4) an den Enden eines Rohres 22
angekoppelt, das seinerseits mit den zweiten Armen 7a₂
und 7b₂ der beiden gekrümmten Hebel 7a und 7b einstückig
ist, die mit der entsprechenden konvergenten Klappe 6
einstückig sind.
Wenn die Stange 14 jeder Hebeeinrichtung 2 den Körper der
entsprechenden Hebeeinrichtung verläßt oder in ihn ein
tritt, üben die Gabel 14a und die Achse 15, die am Ende
der Stange 14 angeordnet sind, über das Gelenklager 17
am mittleren Teil der entsprechenden Traverse 16 eine
im wesentlichen axial gerichtete Kraft aus, die je nach
dem in den Fig. 1 und 2 nach links bzw. nach rechts
gerichtet ist. Diese Kraft wird auf die entsprechenden
Stangen 20a, 20b übertragen, die der jeweiligen Hebeein
richtung 2 zugeordnet sind, über die Achsen 19a und 19b,
wobei diese Stangen 20a, 20b die Kraft über ihre anderen
Enden über die Gelenklager 21a und 21b auf die jeweiligen
Enden des Rohres 22 übertragen. Letzteres verschwenkt sich
folglich um die Achse 8, wodurch die Hebel 7a, 7b sowie
die konvergenten Klappen 6, die damit einstückig sind,
verschwenkt werden in einer Richtung, die
von derjenigen der Kraft abhängt, die über die Stangen 20a und
20b übertragen wird.
Unter der Wirkung des Schwenkmomentes, das auf diese Weise
übertragen wird, schwenkt die konvergente Klappe 6 selbst
um die Achse 8. Mit Hilfe der Stangen 13 verursachen die
Schwenkbewegungen der konvergenten Klappen 6 damit zusam
menwirkende Schwenkbewegungen der zugehörigen kalten
Klappen 11 um deren Schwenkachsen 12c.
Wenn die Achse 8 über das Rohr 10 und die Laschen 9a und
9b in einer festen Lage in einer Ebene senkrecht zur Achse
der Düse gehalten wird, wird das Rohr 22 selbst parallel
zu dieser festen Richtung mittels insbesondere
der Arme 7a₂ und 7b₂ der Hebel 7a und 7b gehalten. Im übrigen
sind die Schwenkbewegungen der Traversen 16 insbesondere
um die Achse 15, die von der Gabel 14a am Ende der
Stange 14 der entsprechenden Hebeeinrichtung 2 getragen
ist, die möglicherweise durch die Gelenklager 21a und
21b zwischen den Enden des Rohres 22 einerseits und den
entsprechenden Enden der Stange 20a und 20b andererseits
ermöglicht werden, durch die paarweise Ankopplung
der benachbarten Enden der verschiedenen Traversen 16
praktisch verhindert, so daß die Teile 22, 20a, 20b und
der mittlere Teil der entsprechenden Traverse 16 im
wesentlichen ein unverformbares Rechteck bilden. Wie be
reits gezeigt, bleiben die Traversen 16 in dieser Form,
unabhängig von der Lage der Stangen 14 der verschiedenen
Hebeeinrichtungen 2, im wesentlichen längs der Seiten eines
Polygons, das in einer Ebene senkrecht zur Achse der Düse
angeordnet ist. Die vollkommene Synchronisation zwischen
den Schwenkbewegungen der konvergenten Klappen 6, die
auf diese Weise erhalten wird, birgt nicht die Gefahr, daß
sie im Fall des Bruchs der Stange 14 einer der Hebeein
richtungen 2 oder einer der beiden steuernden Stangen
20a, 20b, die ihnen zugeordnet sind, gestört würde.
Im Fall eines solchen Bruches bleibt nämlich die Schwenk
bewegung der entsprechenden konvergenten Klappe 6 noch
sichergestellt mit korrekter Richtung und Amplitude mittels
der zugeordneten Traverse 16 und der mindestens einen nicht
gebrochenen Stange 20a, 20b dadurch, daß die Traverse
16 an der Bewegung der Gesamtanordnung der anderen Traversen
in einer Ebene senkrecht zur Achse der Düse teilnimmt.
Wenn auch die Erfindung
anhand einer Düse erläutert worden ist, die lediglich eine
erste Anordnung konvergenter Klappen und eine koaxiale
zweite Anordnung kalter Klappen enthält, kann die Erfin
dung auch auf eine konvergent-divergente Düse angeordnet
werden, die eine dritte Anordnung divergenter Klappen auf
weist.
Claims (4)
1. Düse, insbesondere für ein Strahltriebwerk, mit
mindestens zwei ringförmigen und koaxialen Anordnungen, deren eine
konvergente Klappen (6) und deren andere kalte Klappen (11) enthält, die
sich außerhalb der konvergenten Klappen (6) derart erstrecken, daß diese
überdeckt werden,
Hebeeinrichtungen (2) mit linearem Hub, die regelmäßig um den Austritt des Düsenkanals (1) verteilt sind und jeweils mit einer konvergenten Klappe (6) von zweien gekoppelt sind, um sie gegenüber dem Austritt des Düsenkanals (1) zu verschwenken,
Steuergliedern zum Steuern der Lage mindestens einer kalten Klappe (11) von zweien gegenüber derjenigen der entsprechenden konvergenten Klappe (6) und
Synchronisiergliedern zum Synchronisieren der Schwenkbewegungen der konvergenten Klappen (6),
wobei die Körper der verschiedenen Hebeeinrichtungen (2) einerseits am ringförmigen Rand des Austrittes des Düsenkanals (1) angelenkt (1a, 1b, 3a, 3b) sind und andererseits untereinander über Querelemente (2c, 2d, 4c, 4d, 5) einstückig verbunden sind, die mit dem Körper der Hebeeinrich tung (2) eine erste polygon- oder kreisförmige zum Rand des Austritts des Düsenkanals (1) koaxiale und im wesentlichen steife Konstruktion bilden, wobei die stromaufseitigen Ränder der konvergenten Klappen (6) und kalten Klappen (11) an den Körpern der Hebeeinrichtungen (2) selbst angelenkt sind, deren an ihren stromaufseitigen Enden austretende Stangen (14) jeweils eine Traverse (16) tragen, deren beide Arme (16a, 16b) an der entsprechenden konvergenten Klappe (6) über ein Gestänge (20a, 20b) angekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Traversen (16) an ihren benachbarten Enden (16c, 16d) paarweise gelenkig derart miteinander gekoppelt sind, daß eine zweite polygon- oder kreisförmige zur ersten Konstruktion koaxiale Konstruktion gebildet ist, und
daß die kalten Klappen (11) direkt an den konvergenten Klappen (6) über Stangen (13) fester Länge angelenkt sind.
Hebeeinrichtungen (2) mit linearem Hub, die regelmäßig um den Austritt des Düsenkanals (1) verteilt sind und jeweils mit einer konvergenten Klappe (6) von zweien gekoppelt sind, um sie gegenüber dem Austritt des Düsenkanals (1) zu verschwenken,
Steuergliedern zum Steuern der Lage mindestens einer kalten Klappe (11) von zweien gegenüber derjenigen der entsprechenden konvergenten Klappe (6) und
Synchronisiergliedern zum Synchronisieren der Schwenkbewegungen der konvergenten Klappen (6),
wobei die Körper der verschiedenen Hebeeinrichtungen (2) einerseits am ringförmigen Rand des Austrittes des Düsenkanals (1) angelenkt (1a, 1b, 3a, 3b) sind und andererseits untereinander über Querelemente (2c, 2d, 4c, 4d, 5) einstückig verbunden sind, die mit dem Körper der Hebeeinrich tung (2) eine erste polygon- oder kreisförmige zum Rand des Austritts des Düsenkanals (1) koaxiale und im wesentlichen steife Konstruktion bilden, wobei die stromaufseitigen Ränder der konvergenten Klappen (6) und kalten Klappen (11) an den Körpern der Hebeeinrichtungen (2) selbst angelenkt sind, deren an ihren stromaufseitigen Enden austretende Stangen (14) jeweils eine Traverse (16) tragen, deren beide Arme (16a, 16b) an der entsprechenden konvergenten Klappe (6) über ein Gestänge (20a, 20b) angekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Traversen (16) an ihren benachbarten Enden (16c, 16d) paarweise gelenkig derart miteinander gekoppelt sind, daß eine zweite polygon- oder kreisförmige zur ersten Konstruktion koaxiale Konstruktion gebildet ist, und
daß die kalten Klappen (11) direkt an den konvergenten Klappen (6) über Stangen (13) fester Länge angelenkt sind.
2. Düse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß jede konvergente Klappe (6), die mit einer der Hebeeinrichtungen (2)
gekoppelt ist, an dem Körper der Hebeeinrichtung (2) über mindestens
einen gekrümmten Hebel (7a, 7b) angelenkt ist, der in einer zur Düse im
wesentlichen axialen Ebene angeordnet ist und der einen mit der
konvergenten Klappe (6) einstückig verbundenen ersten Arm (7a₁, 7b₁), ein
Winkelstück, das über eine Achse (8) am Ende einer mit dem stromabseiti
gen Ende des Körpers der Hebeeinrichtung (2) einstückigen Lasche (9a, 9b)
angelenkt ist, und einen zweiten nach außerhalb der Düse gewandten Arm
(7a₂, 7b₂) aufweist.
3. Düse nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwei parallele gekrümmte Hebel (7a, 7b), die einer gemeinsamen
konvergenten Klappe (6) zugeordnet sind, an ihren zweiten Armen (7a₂, 7b₂)
über ein Querglied, wie einem Rohrelement (22), miteinander gekoppelt
sind, das frei zwischen den entsprechenden konvergenten Klappen (6) und
kalten Klappen (11) stromab des Körpers der Hebeeinrichtung (2)
hindurchtritt, die mit der konvergenten Klappe (6) gekoppelt ist.
4. Düse nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß jedes Gestänge zum Ankoppeln der Traverse (16) an eine konvergente
Klappe (6) eine Stange (20a, 20b) aufweist, deren Enden an einem Arm
(16a, 16b) der Traverse (16) über eine radiale Achse (19a, 19b) und am
entsprechenden Ende des Rohrelementes (22) über ein Gelenklager (21a,
21b) gelenkig verbunden sind.
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