DE3618185C2 - Abgasvorrichtung für ein Gasturbinentriebwerk - Google Patents
Abgasvorrichtung für ein GasturbinentriebwerkInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Abgasvorrichtung
für ein Gasturbinentriebwerk.
Gefechtsfahrzeuge, wie beispielsweise Panzer, erfordern eine
geeignete Antriebsanlage für den Vortrieb des Fahrzeuges
über Gelände, das bei der Kriegführung angetroffen wird. Ei
nige Fahrzeuge, die gegenwärtig in Gebrauch sind, werden
durch Gasturbinentriebwerke angetrieben, die mit sehr hohen
Temperaturen arbeiten, weshalb deren Abgase ebenfalls eine
sehr hohe Temperatur haben. Da eine Abgasvorrichtung not
wendigerweise zum Abgeben der Gase aus dem Triebwerk an die
Atmosphäre vorgesehen sein muß, stellt diese Abgasvorrichtung
einen potentiell verletzbaren Bereich des Fahrzeuges dar,
der stark gepanzert werden muß.
Der Abgasbereich bildet einen potentiellen Eintrittsbereich
für eine Granate oder Rakete oder andere zerstörerische Waf
fenprojektile, die auf das Gefechtsfahrzeug abgefeuert oder
geworfen werden. Wenn das Fahrzeug seinen Zweck wirksam er
füllen soll, muß es vor dem Durchgang von solchen Geschossen
durch den Abgasbereich zu lebenswichtigen Elementen innerhalb
des Gefechtsfahrzeuges geschützt werden.
Ein Element dieses Schutzes für das Fahrzeug ist ein geeigne
ter Geschoßschutz, d. h. Schutz vor dem Eindringen einer Gra
nate, einer Rakete oder eines anderen Waffenprojektils. Weiterhin
ist es notwendig, insbesondere weil die verwendeten Gas
turbinen wie erwähnt mit sehr hohen Temperaturen arbeiten,
für eine Verringerung der Temperatur von Komponenten in dem
Abgasbereich und der Abgase zu sorgen, um die Infrarot
(IR)-Kennung zu verringern, d. h. einen Bereich hoher Tempe
ratur, der durch verschiedene Arten von IR-Detektoren und
IR-suchenden Waffen abgefühlt werden kann, die gegen derar
tige Gefechtsfahrzeuge benutzt werden. Beispielsweise können
wärmesuchende Raketen die hohe Temperatur des Abgasbereiches
abfühlen und sich auf diesen Bereich "einklinken", so daß die
Rakete direkt zu der Abgasvorrichtung und potentiell in ver
letzbare lebenswichtige Bereiche des Gefechtsfahrzeuges ge
lenkt wird und entsprechenden Schaden verursacht.
Im Stand der Technik finden sich Gefechtsfahrzeuge, die mit
Geschoßschutz in Form einer Panzerplatte versehen sind, die
einen lebenswichtigen Bereich eines Fahrzeuges schützt, bei
spielsweise einen Kühler. Eine solche Panzerplatte kann aus
geneigten Tafeln geeigneten Werkstoffes bestehen, die eine
Abschirmung für den verletzbaren Teil bilden und trotzdem den
Eintritt von Kühlluft gestatten.
Im Stand der Technik gibt es außerdem eine Vielfalt von An
ordnungen zur Infrarotstrahlungsunterdrückung, d. h. verschie
dene Anordnungen zum Kühlen der außen sichtbaren Oberflächen
und der Abgase, um deren Temperatur und dadurch die IR-Ken
nung zu reduzieren. Dazu gehören Anordnungen zum Kühlen der
außen sichtbaren Oberflächen und Anordnungen zum Positionie
ren von kühleren Komponenten derart, daß sie eine äußere
Sichtlinie zu heißeren Komponenten innerhalb derselben blockieren.
Weiterhin ist aus der DE 27 50 919 C1 eine Abgasvorrichtung
mit einer Schutzanordnung für ein Brennkraftmaschinentriebwerk bekannt,
das in ein Fahrzeug eingebaut sein kann, mit einem Kanal
mit einem Einlaßende zum Empfangen von heißen Abgasen aus dem
Triebwerk und mit einem Auslaßende zum Abgeben von Gasen,
mit einer Einrichtung zur Zufuhr von Kühlluft und mit
einer Einrichtung zur Verteilung der Kühlluft an den inneren Ober
flächen der Schutzanordnung.
Aus der DE-AS 20 40 285 ist es ferner bekannt, bei einem
Panzerfahrzeug die Ein- und Austrittsöffnungen für Kühlluft
gegen das Eindringen von Fremdkörpern mit einer Schutzhaube
bzw. einem Gräting zu versehen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Abgasvorrichtung
mit einer integrierten Schutzanordnung zu schaffen, die so
wohl Schutz vor Geschossen bietet als auch die IR-Kennung re
duziert, um so die Erfassung oder Verletzbarkeit durch wärme
suchende Waffen zu minimieren.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale
des Patentanspruchs 1 gelöst
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen beansprucht.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbe
sondere darin, daß in sehr kompakter Form eine Anordnung
erhalten wird, die sowohl für den Schutz des Fahrzeuges vor Beschä
digung durch Geschosse sorgt als auch die Temperatur der Ele
mente der Abgasvorrichtung und der Abgase, die von außerhalb
des Fahrzeuges sichtbar sind, beträchtlich verringert, um so
die IR-Kennung zu reduzieren und dadurch die Gefahr der Er
fassung oder Beschädigung des Fahrzeuges durch wärmesuchende
Raketen oder ähnliche Vorrichtungen zu minimieren.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in Seitenansicht einen Panzer, der teilweise weg
gebrochen dargestellt ist, um ein Gasturbinentrieb
werk und eine Abgasvorrichtung für dieses gemäß
einer Ausführungsform der Erfindung sichtbar zu
machen,
Fig. 2 eine teilweise schematische Schnittdarstellung
einer Ausführungsform der Erfindung, die die Strö
mung von Kühlluft und von Abgasen zeigt, und
Fig. 3 eine isometrische Ansicht, die teilweise wegwe
brochen dargestellt ist, um innere Komponenten
der Abgasvorrichtung nach den Fig. 1 und 2 sicht
bar zu machen.
Fig. 1 zeigt einen herkömmlichen Panzer 10, der als Antriebs
anlage ein Gasturbinentriebwerk 12 hat. Das Triebwerk 12 ent
hält einen Verdichter 14, eine Brennkammer 16 und eine Turbi
ne 18, die alle von herkömmlicher Bauart sind. Ein herkömmli
cher Rekuperator (nicht dargestellt) kann ebenfalls in dem
Triebwerk 12 benutzt werden. Die Abgase werden von der Turbi
ne 18 und durch den Rekuperator, falls dieser benutzt wird,
an eine Abgasvorrichtung 20 gemäß einer Ausführungsform der
Erfindung abgegeben.
Gemäß den Fig. 2 und 3 umfassen die Gasvorrichtung 20 und deren
Schutzanordnung ein Gehäuse 22, das einen insgesamt recht
eckigen Kanal 24 bildet, der ein Einlaßende 26 und ein Aus
laßende 28 hat. Das Einlaßende 26 ist mit dem Abgasende des
Gasturbinentriebwerks 12 verbindbar, um aus dessen Turbine
18 Abgase zu empfangen. In einer Ausführungsform der Erfin
dung kann das Kanaleinlaßende 26 mit dem Rekuperator (nicht
dargestellt) verbunden sein, der zwischen der Turbine 18 des
Triebwerks 12 und dem Kanal 24 angeordnet ist, statt direkt
mit der Turbine 18 verbunden zu sein.
Die Abgasvorrichtung 20 ist hauptsächlich zur Verwendung bei
einem Fahrzeug wie einem Panzer vorgesehen und soll für ein
solches Fahrzeug einen zweifachen Schutz bieten. Die Abgas
vorrichtung 20 weist Sperrer auf, die so angeordnet sind,
daß sie die Gefahr, daß Granaten oder andere Schußwaffenpro
jektile in die lebenswichtigen Bereiche des Triebwerks 12
eindringen, minimieren. Weiter ist beabsichtigt, die Infra
rot(IR)-Abstrahlung zu äußeren Bereichen des Fahrzeuges zu
minimieren, wo sie durch IR-Erfassungseinrichtungen, wärme
suchende Raketen oder ähnliche zerstörerische Waffen abge
fühlt werden kann. Selbstverständlich könnte eine solche
Schutzanordnung in anderen Umgebungen benutzt werden, bei
spielsweise bei Hubschraubern oder Flugzeugen, sofern es Ge
wichtsbeschränkungen gestatten.
Demgemäß ist zwar der Ausdruck "Fahrzeug" in der Beschrei
bung für eine besondere Beschreibung der Arbeitsweise und der
Funktion der Abgasvorrichtung 20 benutzt worden, dieser Aus
druck, wie er in der Beschreibung und in den Ansprüchen be
nutzt wird, soll jedoch beide Verwendungszwecke umfassen,
d. h. die Verwendung der Abgasvorrichtung 20 bei einem Land
fahrzeug, wo sie besonders brauchbar ist, und auch bei Vor
richtungen wie Hubschraubern und Flugzeugen.
Zur Vereinfachung der Beschreibung des Aufbaus und der Ar
beitsweise der Abgasvorrichtung 20 ist die Strömung von hei
ßen Abgasen 30 durch den Kanal 24 in den Zeichnungen durch un
geschwärzte Pfeile 30 und die Strömung von Kühlgasen 32 durch
den Kanal 24 durch geschwärzte Pfeile 32 dargestellt.
Mehrere langgestreckte, mit Querabstand angeordnete, insge
samt rechteckige Sperrer bestehen aus einem geeigneten Pan
zerplattenmaterial, z. B. Stahl, um Schutz vor Geschossen zu
bieten. Obgleich zwei ausreichend sind, werden drei Sperrer
34, 36 und 38 bevorzugt, die starr befestigt sind und sich
zwischen entgegengesetzten Seiten 40 (vgl. Fig. 3) in dem
Kanalauslaßende 28 erstrecken. Diese Sperrer sind in einer er
sten Richtung nach unten und nach hinten in bezug auf eine
Längsachse 39 des Kanals 24 geneigt und bilden zwischen sich
einen Kanal 42 für die Strömung der heißen Abgase 30.
Mehrere langgestrecke, mit Querabstand angeordnete und auf
einander ausgerichtete gekrümmte Leitschaufeln 44 sind starr
befestigt und erstrecken sich zwischen den entgegengesetzten
Seiten 40 innerhalb des Kanaleinlaßendes 26. Die Leitschau
feln 44 sind in einer zweiten, zu der ersten Richtung entge
gengesetzten Richtung nach oben und nach hinten in bezug auf
die Längsachse 39 des Kanals 24 geneigt, um die heißen Abga
se 30 nach oben und nach hinten zu lenken, wie es in Fig. 2
dargestellt ist.
Die Leitschaufeln 44 überlappen einander, um einen Durch
blick in der Sichtlinie parallel zu der Längsachse 39 zu
blockieren, sie haben aber seitlichen Abstand, um ein im we
sentlichen unbehindertes Hindurchströmen der Abgase 30 zwi
schen ihnen zu gestatten. Die Leitschaufeln 44 sind aus ge
eignetem Panzerblech, z. B. Stahl, hergestellt, um Schutz ge
gen Schußwaffenprojektile über der Querschnittsfläche am Ein
laßende 26 des Kanals 24 zu bieten, über die sich die Leitschau
feln 44 erstrecken.
Die Kombination aus den nach oben geneigten Leitschaufeln 44
und den nach unten geneigten Sperrern 34, 36, 38 führt dazu,
daß die heißen Abgase 30 auf einem schlangenlinienförmigen
Strömungsweg durch den Kanal 24 geleitet werden.
Zum besseren Verständnis des Geschoßschutzes gegen Granaten,
Raketen oder andere Waffenprojektile, die von außerhalb des
Fahrzeuges zu der Abgasvorrichtung 20 gelangen, bestehen die
Sperrer 34, 36, 38 aus geeignetem Panzerblech und sind gemäß
der Darstellung in den Fig. 2 und 3 so angeordnet, daß sie
sich gemeinsam im wesentlichen über die gesamte Querschnitts
fläche des Kanals 24 erstrecken und die direkte Sichtlinie
darin parallel zu der Längsachse blockieren. Die Sperrer 36
und 38 sind so angeordnet, daß sie sich von der Unterseite
des Kanals 24 aufwärts bis zu einem Punkt wenigstens oberhalb
der Mitte, die durch die Längsachse dargestellt ist, des Ka
nals 24 erstrecken.
Der erste Sperrer 34 überlappt den gesamten zweiten Sperrer
36 und teilweise den dritten Sperrer 38, so daß der oben er
wähnte Geschoßschutz über der gesamten Querschnittsfläche des
Kanals 24 vorhanden ist. Jede Granate oder Rakete, die in den
Kanal 24 aus der Richtung des Auslaßendes 28 eintritt, wird
daher durch die Sperrer 34, 36, 38 daran gehindert, irgend
welche lebenswichtigen Triebwerksteile zu erreichen. Dieser
Geschoßschutz wird über einem Mittelteil der Querschnittsflä
che des Kanals 24 durch die Leitschaufeln 44 ergänzt, die wie
oben erwähnt ebenfalls aus Panzerblech hergestellt sind.
Das Gehäuse 22 hat weiter eine nach hinten weisende Endwand
oder -platte 46 an seinem oberen hinteren Ende oberhalb des
Kanalauslaßendes 28, die insgesamt in gleicher Ausdehnung wie
der erste Sperrer 34 angeordnet ist. Die Platte 46 besteht
aus geeignetem Panzerblech, z. B. Stahl, und ergänzt weiter
den Geschoßschutz für stromaufwärts gerichtete Waffenprojek
tile. Selbstverständlich können sämtliche Wände, die das Ge
häuse 22 bilden, aus geeigneten Panzerblech hergestellt sein.
Zum noch weiteren Schutz des Triebwerks 12 ist ein Schlitz
gitter 48 vorgesehen, das mehrere langgestreckte, mit Quer
abstand angeordnete Leitbleche 50 aufweist, die so angeord
net sind, daß sie sich zwischen den Kanalseiten 40 und zwi
schen den stromaufwärtigen Enden 34a, 36a der Sperrer 34
bzw. 36 erstrecken. Zwischen den Leitblechen 50 erstrecken
sich mehrere gegenseitigen Abstand aufweisende Querteile 51,
die ein schachbrettartiges Gitter 48 erzeugen. Die Teile 51
sorgen für erhöhte mechanische Steifigkeit des Gitters 48 und
für zusätzlichen Schutz vor Geschossen.
Das Gitter 48 ist so bemessen, daß Durchlässe zwischen den Leit
blechen 50 und den Querteilen 51 vorhanden sind, die das Hin
durchströmen der Abgase 30 gestatten und den Eintritt von
Waffenprojektilen, wie beispielsweise Handgranaten, verhin
dern, die sonst stromaufwärts in die Abgasvorrichtung 20 ge
worfen werden und lebenswichtige Triebwerksteile erreichen
könnten.
Die heißen Abgase 30, die in dem Kanal 24 strömen, werden
die Sperrer 34, 36 und 38 erhitzen. Anhand der Fig. 2 und 3
ist zu erkennen, daß der untere, dritte Sperrer 38 und in
gewissem Maß der zweite Sperrer 36 so angeordnet sind, daß
Infrarotstrahlung von den inneren Oberflächen 52 bzw. 54
derselben aus durch das Auslaßende 28 nach außerhalb des
Fahrzeuges gerichtet wird. Diese Infrarotstrahlung, die manch
mal als Infrarotkennung bezeichnet wird, ist selbstverständ
lich für IR-Detektoren oder wärmesuchende Waffen "sichtbar",
wie beispielsweise Granaten oder Raketen, die mit Wärmesen
soren ausgerüstet sind, welche sie auf solche Infrarotken
nungsbereiche "einrasten" können.
Ebenso ist eine erhitzte innere Oberfläche 56 des oberen,
ersten Sperrers 34, die zwar nicht so angeordnet ist, daß
sie Infrarotstrahlung von ihr aus direkt durch das Auslaßen
de 28 nach außerhalb des Fahrzeuges richtet, so angeordnet,
daß diese Infrarotstrahlung durch den unteren Sperrer 38 nach
außerhalb des Fahrzeuges durch das Abgasvorrichtungsauslaß
ende 28 reflektiert werden kann.
Gemäß anderen Merkmalen der Erfindung sind Einrichtungen zum
Reduzieren der Infrarotkennung vorgesehen. Diese Einrichtun
gen beinhalten den oben beschriebenen schlangenlinienförmigen
Strömungsweg, der die direkte Sichtlinie zu heißen Teilen in
dem Triebwerk 12 blockiert.
Die Einrichtungen zum Reduzieren der IR-Kennung beinhalten
außerdem eine Einrichtung zum Kühlen der Sperrer 34, 36 und
38. Kühlluft 32 wird vorzugsweise aus einem Filterlufteinlaß
57 (vgl. Fig. 1) empfangen, der in der Oberfläche des Pan
zers 10 so angeordnet ist, daß er Umgebungsluft aufnimmt. Der
Einlaß 57 liefert hauptsächlich gefilterte Einlaßluft für das
Triebwerk 12 und wird außerdem benutzt, um die Kühlluft 32 zu
liefern. Die Kühlluft 32 wird der Abgasvorrichtung 20 mit ei
nem über dem Atmosphärendruck liegenden Druck durch ein her
kömmliches Gebläse 58 zugeführt, das in Strömungsverbindung
mit dem Lufteinlaß 57 angeordnet ist. Das Gebläse 58 ist au
ßerdem in Strömungsverbindung mit einem Kühllufteinlaß 60 an
geordnet, der in einer stromaufwärtigen Wand des Gehäuses 22
vorgesehen ist.
Weiter kann die Kühlluft 32 durch Luft ergänzt werden, die
einem herkömmlichen und wahlweise vorgesehenen Einlaßteilchen
abscheider (nicht dargestellt) des Triebwerks 12 entnommen wird.
Demgemäß kann jede verfügbare Kühlluftquelle benutzt werden
und beispielsweise saubere Luft aus dem Einlaß 57 oder relativ
schmutzige Luft aus dem Abscheider liefern.
Das Gehäuse 22 hat wenigstens einen Verteiler 62, der sich
längs einer Seite 40 des Kanals 24 erstreckt und den Kühlluft
einlaß 60 aufweist. Auslaßöffnungen 64 sind in dem Verteiler
62 vorgesehen, um die Kühlluft 32 über die verschiedenen zu
kühlenden Teile zu leiten, was im folgenden noch näher be
schrieben ist. Somit wird Kühlluft 32, die von dem Gebläse 58
geliefert wird, durch die Auslaßöffnungen 64 des Verteilers
62 geleitet, wie es in den Fig. 2 und 3 durch die geschwärz
ten Pfeile gezeigt ist. Die Kühlluft 32 wird von dem Vertei
ler 62 aus in dem Gehäuse 22 so geleitet,daß sie gegen und über
die Sperrer 34, 36, 38 strömt und eine Film- oder Konvektions
kühlung derselben bewirkt.
Zum Senken der Temperatur der inneren Oberflächen 52, 54, 56
sind Einrichtungen zum Reduzieren der von dem Fahrzeug ausge
sandten Infrarotstrahlung gemäß der Erfindung vorgesehen. Sie
umfassen Einrichtungen zum wirksamen Reduzieren der Tempera
tur dieser Oberflächen durch Filmkühlung. Dadurch wird die
Gefahr der Erfassung oder des Eindringens von wärmesuchenden
Waffen in die Abgasvorrichtung 20 entsprechend reduziert und
der Schutz, den die Sperrer 34, 36 und 38 bieten, ergänzt.
Zum Erzielen dieses Ergebnisses ist in bezug auf den ersten
Sperrer 34 ein Teil des Gehäuses 22 an dem stromaufwärtigen
Ende 34a des Sperrers 34 als eine erste Umlenkwand 66 mit Ab
stand von dem stromaufwärtigen Ende 34a ausgebildet. Ebenso
ist das stromaufwärtige Ende 34a selbst ebenso gekrümmt, so
daß zwischen der Wand 66 und dem Ende 34a ein erster gekrümm
ter Durchlaß 68 vorhanden ist, durch den Kühlluft 32 aus dem
Verteilerauslaß 64 hindurchgeleitet wird, so daß sie insge
samt längs der inneren Oberfläche 56 des Sperrers 34 geleitet
wird, um die Filmkühlung desselben zu bewirken.
Der gekrümmte Durchlaß 68 leitet die Kühlluft 32 nicht zwangs
läufig genau an der inneren Oberfläche 56 entlang, sondern
vielmehr ausreichend nahe an dieser, so daß andere physikali
sche Kräfte, wie beispielsweise der Coanda-Effekt, bewirken,
daß die Kühlluft 32 an der Oberfläche entlang strömt und die
Filmkühlung derselben bewirkt.
Zum Erzielen dieses Ergebnisses ist in bezug auf den oberen,
zweiten Sperrer 36 der beiden Sperrer 36, 38, die in Fig. 2
gezeigt sind, eine Platte oder zweite Umlenkwand 70 vorge
sehen, die zur Abstützung eines Endes des Gitters 48 dient und
gemäß der Darstellung in Fig. 2 gekrümmt ist. Das stromaufwär
tige Ende 36a des zweiten Sperrers 36 ist wie dargestellt eben
so gekrümmt, so daß zwischen den gekrümmten Oberflächen 70,
36a ein zweiter gekrümmter Kanal 72 vorhanden ist, durch den
die Kühlluft 32 aus dem Verteiler 62 zu der inneren Oberfläche
52 des Sperrers 36 geleitet wird.
Zum Entlangleiten der Kühlluft 32 an der inneren Oberfläche
54 des Sperrers 38 ist ein stromabwärtiges Ende 36b des zwei
ten Sperrers 36 geeignet gekrümmt, so daß es eine dritte Um
lenkwand 74 bildet, und das stromaufwärtige Ende 38a des drit
ten Sperrers 38 ist ebenfalls gekrümmt, so daß ein dritter
gekrümmter Durchlaß 76 zwischen ihnen vorhanden ist. Die Kühl
luft 32, die aus dem Verteiler 62 durch den dritten gekrümmten
Durchlaß 76 geleitet wird, wird dadurch insgesamt an der in
neren Oberfläche 54 des dritten Sperrers 38 entlanggeleitet.
Wie in dem Fall des ersten Sperrers 34 wird durch die Krüm
mung der gekrümmten Durchlässe 72, 76 die Kühlluft 32 nicht
zwangsläufig genau an den Oberflächen 52, 54 entlanggeleitet,
aber ausreichend nahe an diesen, so daß andere physikalische
Effekte bewirken, daß die Kühlluft 32 überwiegend entlang der
Oberflächen 52, 54 strömt und deren Filmkühlung bewirkt.
Durch die besondere Anordnung der gegenseitigen Abstand auf
weisenden, geneigten Sperrer 34, 36, 38 und durch deren An
ordnung bezüglich benachbarten Gebilden, um die Kühlluft 32
auf besondere Weise über diese hinwegzuleiten, werden daher
beide erwünschte Ergebnisse der Schutzanordnung erzielt. Die
Sperrer 34, 36, 38 bieten Geschoßschutz gegen das Eindringen
von Granaten, Raketen oder anderen Waffen in die lebenswich
tigen Triebwerksbereiche, und die Anordnung zum Leiten der
Kühlluft 32 über die Sperrer 34, 36, 38 reduziert von diesen
ausgehende Infrarotstrahlung und reduziert dadurch die Ge
fahr der Erfassung oder des Einrastens von wärmesuchenden
Granaten oder Raketen auf die Infrarotkennung.
Die Einrichtung zum Reduzieren der IR-Kennung umfaßt vorzugs
weise weiter einen Sammelraum 78, der in einer oberen Seiten
wand 80 des Gehäuses 22 mit Abstand stromaufwärts von den
stromaufwärtigen Sperrerenden 34a, 36a des Gitters 48 ange
ordnet ist. Der Sammelraum 78 ist in Strömungsverbindung mit
einer der Verteilerauslaßöffnungen 64 und weist einen Schlitz
82 auf, der so ausgebildet ist, daß er Luft zur Filmkühlung
längs einer inneren Oberfläche 80a der Seitenwand 80 und dann
durch das Gitter 48 hindurch zu dem ersten Sperrer 34 zur Ver
mischung mit den Abgasen 30 leitet, um deren Temperatur zu
reduzieren. Selbstverständlich vermischt sich die Kühlluft 32,
die durch die gekrümmten Durchlässe 68, 72, 76 hindurchgeht,
ebenfalls mit den Abgasen 30, um deren Temperaturen zu redu
zieren.
Vorzugsweise weist das Gehäuse 22 zwei Verteiler 62 und 63
auf, die auf beiden Seiten 40 des Kanals 24 angeordnet sind.
Jeder Verteiler 62, 63 kann gesondert mit der Kühlluft 32
versorgt werden oder die Kühlluft 32 kann gemäß der Darstel
lung in Fig. 3 in Längsrichtung durch den Sammelraum 78 zwi
schen entsprechenden Öffnungen 64 und 65 in den beiden Ver
teilern 62, 63 strömen. Auf diese Weise gibt ein Verteiler 62
Kühlluft 32 über eine seiner Auslaßöffnungen 64 an die Ein
laßöffnung 65 des anderen Verteilers 63 ab. Luft aus der Ein
laßöffnung 65 wird dann innerhalb des zweiten Verteilers 63
zu den Auslaßöffnungen 64 geleitet.
Die Einrichtung zum Reduzieren der IR-Kennung kann außerdem
mehrere gegenseitigen Abstand aufweisende Gill-Schlitze 85 auf
weisen, die in beiden Seiten 40 angeordnet sind und sich in
vertikaler Richtung erstrecken. Die Gill-Schlitze 85 sind in
Strömungsverbindung mit den Verteilern 62 und 63 und leiten
die Kühlluft 32 aus diesen in den Kanal 24, um die Filmkühlung
der inneren Oberflächen der Seiten 40 zu bewirken und dadurch
deren Temperatur und die IR-Kennung zu reduzieren.
Zum weiteren Steigern der Wirksamkeit des Schutzes des Fahr
zeuges und zur zusätzlichen Reduzierung der IR-Kennung ist
eine Kanaleinrichtung 84 in Strömungsverbindung mit dem Aus
laßende 28 des Abgaskanals 24 vorgesehen. Die Kanaleinrich
tung 84 erstreckt sich von dem Kanal 24 aus in im wesentli
chen horizontaler Richtung und leitet dadurch die Abgase 30
in insgesamt horizontaler Richtung im wesentlichen parallel
zu der Längsachse 39 des Kanals 24 und dem Boden. Durch die
Verwendung dieser Kanaleinrichtung 84 werden deshalb die
Abgase 30 daran gehindert, direkt nach unten zu gelangen und
den Boden zu erwärmen oder von diesem Staub aufzuwirbeln,
was eine erfaßbare Kennung wäre, die zu vermeiden ist.
Die Kanaleinrichtung 84 weist ein insgesamt U-förmiges Teil
87 auf, das ein ebenes Basisteil 87a hat, welches an der un
teren Seitenwand 88 des Kanals 24 fest angebracht ist und
sich von dieser aus im wesentlichen parallel zu der Längs
achse 39 nach hinten erstreckt. Das Basisteil 87a erstreckt
sich über die volle Breite des Auslaßendes 28, und an seinen
entgegengesetzten Enden sind zwei Seitenteile 87b fest ange
bracht, die sich von ihm aus rechtwinkelig nach oben erstrecken.
Die Seitenteile 87b sind ebenfalls an den Seiten 40 des
Kanals 24 fest angebracht. Das Teil 87 hat eine Auslaßöff
nung 87c an seinem stromabwärtigen Ende.
Das Teil 87 leitet die Abgase 30 aus dem Kanalauslaßende 28
durch die Auslaßöffnung 87c in rückwärtiger Richtung im we
sentlichen parallel zu der Längsachse 39. Die Seitenteile
87b hindern die Abgase 30 daran, über die Seitenränder des
Basisteils 87a zu gelangen. Demgemäß ist die Möglichkeit, daß
die Abgase 30 direkt auf den Boden auftreffen, reduziert.
Da die Abgase durch das Kanalauslaßende 28 in stromabwärtiger
Richtung gegen das Basisteil 87a geleitet werden, wird sich
unmittelbar stromabwärts des Kanalauslaßendes 28 eine Strahl
einschnürung ausbilden, die einen Gegendruck in den Abgasen
30 in dem Kanal 24 erzeugen wird. Der Gegendruck ist in den
meisten Fällen unerwünscht, weil er den Wirkungsgrad des
Triebwerkes 12 verringern wird.
Zum Verringern des Gegendrucks weist demgemäß die Kanalein
richtung 84 vorzugsweise weiter ein oberes Teil 90 auf, das
mit Abstand parallel zu dem Basisteil 87a angeordnet ist
und sich von der Endwand 46 aus nach außen erstreckt. Das obe
re Teil 90 ist mit den Seitenteilen 87b fest verbunden, so
daß die Auslaßöffnung 87c im Querschnitt insgesamt rechtwinke
lig ist. Das obere Teil 90 ist insgesamt auf den oberen Rand
des Auslaßendes 28 ausgerichtet, so daß die Durchflußquer
schnittsfläche der Kanaleinrichtung 84 insgesamt wenigstens
so groß wie die Durchflußquerschnittsfläche des Auslaßendes 28
ist. Der besondere Durchflußquerschnitt der Einrichtung 84 ist
selbstverständlich eine Frage des Entwurfs und kann auf her
kömmliche Weise bestimmt werden, beispielsweise mit Hilfe der
Strömungslehre und des Prinzips der Strahleinschnürung anhand
der obigen Erläuterungen.
Das obere Teil 90 hat eine Oberfläche, an der die Abgase 30
haften können, wodurch ein größerer Durchflußquerschnitt im Ver
gleich zu dem Durchflußquerschnitt geschaffen wird, der sonst
ohne das obere Teil 90 gebildet werden würde. Die so aufgebau
te Kanaleinrichtung 84 bewirkt so die Diffusion der Abgase 30,
um den Gegendruck zu verringern und dadurch einen besseren
Triebwerkswirkungsgrad zu gestatten.
Zum Kühlen der Oberflächen der Kanaleinrichtung 84 sind zwei
Kühlluftquellen vorgesehen. Erstens, die Kühlluft 32 aus dem
Verteiler 62 wird veranlaßt, durch einen Durchlaß 86 zu strö
men, der zwischen einem unteren stromabwärtigen Ende 38b des
Sperrers 38 und der ersten, unteren Seitenwand 88 gebildet ist.
Diese Kühlluft 32 wird dadurch über die inneren Oberflächen der
ersten Seitenwand 88 und des Basisteils 87a geleitet, um diese
Oberflächen zu kühlen und die Infrarotabstrahlung derselben zu
minimieren.
Die zweite Luftquelle wird durch den Abstand des oberen Teils
90 von der Kanalendwand 46 gebildet, aufgrund dessen eine Ejek
toröffnung 92 zwischen denselben für den Eintritt von Umge
bungsluft 94 vorhanden ist. Weiter ist die Endwand 46 an ihrem
unteren Ende gekrümmt, und der benachbarte Teil des oberen
Teils 90 ist entsprechend gekrümmt, so daß die Öffnung 92
eine gekrümmte Form hat und die Umgebungsluft 94 insgesamt
entlang der inneren Oberfläche des oberen Teils 90 geleitet
wird, um diese zu kühlen. Weiter wird sich die Umgebungs
luft mit den Abgasen 30 vermischen, um deren Temperatur zu
reduzieren und die IR-Kennung weiter zu reduzieren.
Da die Sperrer 34, 36, 38 wirksam gekühlt werden und die
Sichtlinie zu den Leitschaufeln 44 blockieren, ist die Küh
lung der Leitschaufeln nicht notwendig.
Aus vorstehender Beschreibung ist zu erkennen, daß die Er
findung eine verbesserte Schutzanordnung in der Abgasvorrich
tung 20 eines Gasturbinentriebwerks schafft, insbesondere bei
Verwendung bei einem Landfahrzeug, durch die mehrere vorteil
hafte Ergebnisse erzielt werden. Die gezeigte Schutzanordnung
reduziert die Infrarotabstrahlung von den Teilen der Abgasvor
richtung 20 nach außerhalb des Fahrzeuges und reduziert da
durch die Gelegenheit für wärmesuchende Waffen, den erhitzten
Abgasbereich zu erfassen, wodurch die Möglichkeit einer Be
schädigung des Triebwerks durch solche Waffen entsprechend re
duziert wird. Weiter beinhaltet die Schutzanordnung Teile, die
auf derartige Weise angeordnet sind, daß ein Geschoßschutz
über im wesentlichen der gesamten Querschnittsfläche des Ab
gaskanals 24 vorhanden und so die Gefahr einer Beschädigung
durch Granaten oder Raketen, die diese Fläche treffen können,
minimal ist. Weiter verhindert der Aufbau, daß Objekte, die
in die Abgasvorrichtung 20 geworfen werden, lebenswichtige
Triebwerksteile erreichen.
Es sind zwar besondere Ausführungsformen der Erfindung ge
zeigt und beschrieben worden, die Ansprüche sollen jedoch
nicht nur die besonderen Ausführungsformen, sondern auch im
Rahmen der Erfindung und der Ansprüche liegende alternative
Ausführungsformen schützen. Beispielsweise brauchen der zwei
te und der dritte Sperrer 36, 38 nicht aufeinander ausgerich
tet zu sein, sondern können axialen Abstand haben und sich
teilweise überlappen, um eine wirksamere Filmkühlung des
Sperrers 38 zu bewirken und den Geschoßschutz durch Bildung
von zwei Sperrern gegen ein Projektil zu verbessern.
Es sind zwar Begriffe wie oben, unten, abwärts, aufwärts,
usw. benutzt worden, um die bevorzugte Ausführungsform der
Erfindung zu beschreiben, sie sind jedoch nicht in ein
schränkendem Sinn zu verstehen, und Ausführungsformen, die an
dere entsprechende Positionen haben, liegen im Rahmen der Er
findung.
Claims (5)
1. Abgasvorrichtung für ein Gasturbinentriebwerk mit
einem Abgaskanal (24) großer Querschnittsfläche,
einem ersten, einem zweiten und einem dritten Sperrer (34,
36, 38), die einander überlappend an dem Auslaßende (28) in
dem Abgaskanal (24) und in einer ersten Richtung gegen eine
Längsachse (39) des Abgaskanals (24) geneigt angeordnet
sind, wobei der zweite und der dritte Sperrer (36, 38)
parallel und mit Querabstand zu dem ersten Sperrer (34)
angeordnet sind;
als Strömungskanal für die Abgase (30), mehrere Querabstand aufweisende und einander überlappende Leitschaufeln (44), die am Einlaßende (26) im Abgaskanal (24) angeordnet und in einer zweiten, zur ersten Richtung entgegengesetzten Richtung geneigt sind;
ein Gitter (48), das über stromaufwärtigen Enden (34a, 36a) des ersten und des zweiten Sperrers (34, 36) angeordnet und so bemessen ist, daß es das Einbringen von Waffenprojektilen verhindert;
eine Einrichtung (58, 62, 63) zur Zufuhr von Kühlluft (32);
eine Einrichtung zum Reduzieren der IR-Kennung, mit einer ersten Umlenkwand (66) mit Abstand von dem stromauf wärtigen Ende (34a) des ersten Sperrers (34) zum Umlenken der Kühlluft (32) und für eine Filmkühlung über einer inneren Oberfläche (56) des ersten Sperrers (34), wobei der zweite und der dritte Sperrer (36, 38) stromauf wärts von dem ersten Sperrer (34) angeordnet sind, und der zwei te Sperrer (36) mit Abstand von einer zweiten Umlenkwand (70) angeordnet ist, so daß die Kühlluft (32) dazwischen hindurch geleitet wird für eine Filmkühlung einer inneren Oberfläche (52) des zweiten Sperrers, und wobei der zweite und der dritte Sperrer (36, 38) mit Abstand voneinander angeord net sind, so daß eine dritte Umlenkwand (74) zwischen ihnen gebildet ist, zwischen denen die Kühlluft zur Filmkühlung des dritten Sperrers (38) hindurchströmen kann;
einem Sammelraum (78), der in einer Seitenwand (80) des Ka nals (24) mit Abstand von dem Gitter (48) angeordnet und so ausgebildet ist, daß die Kühlluft (32) zur Filmkühlung an einer inneren Oberfläche (80a) der Seitenwand (80) entlang und zu der inneren Oberfläche (56) des ersten Sperrers (34) geleitet wird und sich mit den Abgasen (30) vermischt und deren Temperatur senkt und
einer Kanaleinrichtung (84), die in Strömungsverbindung mit dem Kanalauslaßende (28) angeordnet ist und die Abgase (30) in eine Richtung leitet, die zur Längsachse (39) des Fahrzeugs im wesentlichen parallel ist.
als Strömungskanal für die Abgase (30), mehrere Querabstand aufweisende und einander überlappende Leitschaufeln (44), die am Einlaßende (26) im Abgaskanal (24) angeordnet und in einer zweiten, zur ersten Richtung entgegengesetzten Richtung geneigt sind;
ein Gitter (48), das über stromaufwärtigen Enden (34a, 36a) des ersten und des zweiten Sperrers (34, 36) angeordnet und so bemessen ist, daß es das Einbringen von Waffenprojektilen verhindert;
eine Einrichtung (58, 62, 63) zur Zufuhr von Kühlluft (32);
eine Einrichtung zum Reduzieren der IR-Kennung, mit einer ersten Umlenkwand (66) mit Abstand von dem stromauf wärtigen Ende (34a) des ersten Sperrers (34) zum Umlenken der Kühlluft (32) und für eine Filmkühlung über einer inneren Oberfläche (56) des ersten Sperrers (34), wobei der zweite und der dritte Sperrer (36, 38) stromauf wärts von dem ersten Sperrer (34) angeordnet sind, und der zwei te Sperrer (36) mit Abstand von einer zweiten Umlenkwand (70) angeordnet ist, so daß die Kühlluft (32) dazwischen hindurch geleitet wird für eine Filmkühlung einer inneren Oberfläche (52) des zweiten Sperrers, und wobei der zweite und der dritte Sperrer (36, 38) mit Abstand voneinander angeord net sind, so daß eine dritte Umlenkwand (74) zwischen ihnen gebildet ist, zwischen denen die Kühlluft zur Filmkühlung des dritten Sperrers (38) hindurchströmen kann;
einem Sammelraum (78), der in einer Seitenwand (80) des Ka nals (24) mit Abstand von dem Gitter (48) angeordnet und so ausgebildet ist, daß die Kühlluft (32) zur Filmkühlung an einer inneren Oberfläche (80a) der Seitenwand (80) entlang und zu der inneren Oberfläche (56) des ersten Sperrers (34) geleitet wird und sich mit den Abgasen (30) vermischt und deren Temperatur senkt und
einer Kanaleinrichtung (84), die in Strömungsverbindung mit dem Kanalauslaßende (28) angeordnet ist und die Abgase (30) in eine Richtung leitet, die zur Längsachse (39) des Fahrzeugs im wesentlichen parallel ist.
2. Abgasvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kanaleinrichtung (84) ein insgesamt U-förmiges Teil
(87) aufweist, das ein Basisteil (87a) hat, welches sich über
die volle Breite des Kanalauslaßendes (28) erstreckt, und
zwei Seitenteile (87b), die sich rechtwinkelig von entgegen
gesetzten Enden des Basisteils (87a) aus erstrecken.
3. Abgasvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Kanaleinrichtung (84) ein oberes Teil (90) auf
weist, das mit Abstand parallel zu dem Basisteil (87) ange
ordnet und mit den Seitenteilen (87b) verbunden ist, so daß
eine Durchflußquerschnittsfläche gebildet ist, die wenig
stens so groß wie eine Durchflußquerschnittsfläche des Ka
nalauslaßendes (28) ist.
4. Abgasvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich
net, daß das obere Teil (90) in stromabwärtiger Richtung mit
Abstand von dem Kanalauslaßende (28) angeordnet ist, so daß
eine Ejektoröffnung (92) gebildet ist, die den Eintritt von
Kühlluft (32) in die Kanaleinrichtung (84) gestattet.
5. Abgasvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich
net, daß die Einrichtung zum Reduzieren der IR-Kennung Gill-
Schlitze (85) aufweist, die in Seiten (40) des Abgaskanals (24),
zwischen denen sich die Sperrer (34, 36, 38) erstrecken, an
geordnet sind und die Kühlluft (32) empfangen und an den
inneren Oberflächen der Kanalseiten (40) entlangleiten.
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