-
STAND DER
TECHNIK
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Stauluftturbinen in der
Ausführung,
wie sie in Flugzeugen zum Antreiben von elektrischen oder hydraulischen
Notantriebssystemen verwendet wird, und insbesondere eine Stauluftturbine
mit einem innenliegenden drehzahlsteigernden Planetengetriebe zum Antreiben
eines Stromgenerators oder einer Hydraulikpumpe.
-
Stauluftturbinenantriebssysteme
(RATs) zum Antreiben von Hilfsantriebssystemen im Falle eines Ausfalls
des Primärsystems
sind allgemein in der Luft- und
Raumfahrtindustrie bekannt. Kommerzielle Flugzeughersteller installieren
RATs als eine Antriebsform für
Notfälle,
die zum Einsatz kommt, wenn die Haupttriebwerksgeneratoren oder
-hydraulikpumpen nicht arbeiten. Das Stauluftturbinenantriebssystem
ist üblicherweise
innerhalb des Flügels
oder Rumpfs eines Flugzeugs untergebracht und kann bei Bedarf in
den Luftstrom ausgefahren werden. Wenn elektrischer Strom benötigt wird,
erfolgt das Ausfahren der RAT in den Luftstrom typischerweise dadurch,
daß sie
aus ihrer Flügel-
oder Rumpfkammer am Ende eines Stützholms ausgeschwenkt wird
und dann ähnlich
wie eine Windmühle
arbeitet, indem sie der während
des Flugs am Flugzeug entlangströmenden
Luft Energie entzieht. Der Stauluftturbinenabschnitt der RAT beinhaltet
typischerweise zwei oder mehrere Turbinenschaufeln, die so ausgeführt sind,
daß sie
durch den Luftstrom angetrieben werden, um eine Drehleistung bereitzustellen,
die dafür verwendet
werden kann, einen Stromgenerator und/oder eine Hydraulikpumpe anzutreiben.
Solche Stauluftturbinen sind üblicherweise
mit einem Drehzahlregler ausgerüstet,
so daß der
Turbinenschaufelsteigungswinkel oder die Schaufelverstellung verändert werden
kann, um trotz Luftgeschwindigkeits- oder Luftbelastungsvariationen
eine im wesentlichen konstante Turbinendrehzahl zu erzielen.
-
Bei
der Auslegung von Flugzeugbauteilen zählen Größe, Gewicht und Zuverlässigkeit
zu den wichtigen Faktoren, die zu beachten sind. In dem Bemühen, die
physikalische Größe, auch
als "Baugröße" bezeichnet, eines
Stromgenerators oder einer anderen Antriebsquellenvorrichtung, die
von einer RAT angetrieben wird, zu reduzieren, besteht ein Verfahren
darin, die Drehzahl, mit der der Generator oder eine andere Antriebsquellenvorrichtung
arbeitet, zu steigern. Die Stauluftturbine kann aber eine optimale
Drehzahl haben, die geringer als die gesteigerte Generatordrehzahl
ist. Im US-Patent 5,484,120 wird beispielsweise nach dem Stand der
Technik die Verwendung eines Zahnradsatzes als ein Mittel beschrieben,
um die Wellendrehung nach oben durch einen hohlen Stützholm zwischen
der Stauluftturbine und einer angetriebenen Vorrichtung oben am
Stützholm
innerhalb des Flugzeugs unter Verwendung von Stirnrädern und
Kegelrädern
zu übertragen.
Eine solche, sich durch den Stützholm
erstreckende Antriebswelle, mit der eine Antriebsquellenvorrichtung innerhalb
des Flugzeugs angetrieben wird, ist im Verhältnis zu einer kurzen Welle,
mit der die Antriebsquellenvorrichtung angrenzend an die Stauluftturbine angetrieben
wird, vergleichsweise lang und schwer, und die Stirn- und Kegelräder können einer
relativ hohen Belastung der Zahnradzähne ausgesetzt sein, wodurch
die Zuverlässigkeit
gemindert wird. Das Problem einer Reduzierung der Generatorbaugröße und des
Generatorgewichts bleibt unberücksichtigt.
-
In
einer anderen Konfiguration, wie sie im französischen Patent 1,173,681 beschrieben
ist, beinhaltet eine ummantelte Turbine eine Turbinenwelle, die
mit einem Planetenradsystem verbunden ist, um Antriebsleistung auf
eine gekapselte Welle einer Antriebsquelle zu übertragen. Durch diese Anordnung von
Bauteilen wird nicht unbedingt eine Drehzahlregelung oder ein Regelungssystem
für die
Turbinenwellendrehzahl bereitgestellt, so daß ihre Arbeitsumgebung im Vergleich
zu derjenigen einer Stauluftturbine eine größere Einschränkung erfährt. Darüber hinaus
beinhaltet die beschriebene Ausführung
einen externen, sich nicht drehenden Kanal, was weiterhin dazu beiträgt, daß sich eine
solche Konfiguration, beispielsweise zur Verwendung als eine ausfahrbare Notantriebsquelle
an einem Flugzeug, als unpraktisch erweist.
-
Es
besteht, wie erkennbar, ein Bedarf, die Baugröße und das Gewicht von Stauluftturbinensystemen
zu reduzieren und gleichzeitig ihre Zuverlässigkeit zu verbessern. Es
besteht auch ein Bedarf, die Baugröße und das Gewicht des Generators
oder einer anderen Antriebsquellenvorrichtung, der bzw. die von
der Stauluftturbine angetrieben wird, zu reduzieren. Darüber hinaus
besteht ein Bedarf, eine wirksame Anordnung von Bauteilen in der
Stauluftturbine bereitzustellen.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung reduziert die Baugröße und das Gewicht von Stauluftturbinensystemen
und verbessert gleichzeitig die Zuverlässigkeit durch Verwendung eines
Zahnradsatzes mit verringerten Zahnbelastungen. Die vorliegende
Erfindung reduziert auch die Baugröße und das Gewicht des Generators
oder einer anderen Antriebsquellenvorrichtung, der bzw. die von
der Stauluftturbine angetrieben wird, dadurch, daß die Drehzahl
der Antriebsquellenvorrichtung erhöht wird. Darüber hinaus
stellt die vorliegende Erfindung eine wirksame innenliegende Anordnung
von Bauteilen in der Stauluftturbine bereit, indem die Turbine,
die angetriebene Antriebsquellenvorrichtung und die Getriebebauteile durchgehend
koaxial vorgesehen sind, um die Gesamtbaueinheit des RAT-Antriebssystems
zu verbessern.
-
Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Stauluftturbinenantriebssystem
eine Stauluftturbine mit einer nach hinten herausragenden Turbinenwelle
sowie Turbinenschaufeln zum Drehen der Turbinenwelle, wobei eine
Antriebsquellenvorrichtung eine drehbare Antriebswelle zur Erzeugung
einer Antriebskraft in Reaktion auf die Drehung der Antriebswelle
hat, um eine Antriebsquelle bereitzustellen. Die Antriebswelle hat
eine allgemein hohle rohrförmige
Form, die ein hinteres Ende definiert, und die Turbinenwelle erstreckt
sich koaxial innerhalb der Antriebswelle und hat auch ein hinteres
Ende. Das Stauluftturbinenantriebssystem beinhaltet auch ein Getriebe
mit einem darin befindlichen Zahnradsatz, wobei ein Ende des Zahnradsatzes
mit der Antriebswelle in der Nähe
des hinteren Endes der Antriebswelle und das andere Ende des Zahnradsatzes
mit der Turbinenwelle in der Nähe des
hinteren Endes der Turbinenwelle verbunden ist, so daß die sich
drehende Turbinenwelle die Antriebswelle durch den Zahnradsatz antreibt.
-
Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Getriebe für ein innenliegend
erfolgendes Antreiben einer Antriebswelle durch eine Turbinenwelle
in einem Stauluftturbinenantriebssystem ausgeführt, wobei das System eine Stauluftturbine
mit Turbinenschaufeln zum Drehen der Turbinenwelle und eine Antriebsquellenvorrichtung
hat, wobei die Antriebswelle vordere und hintere Enden definiert
und abgestützt
ist, so daß sie
sich innerhalb der Antriebsquellenvorrichtung drehen kann, um eine
antriebserzeugende Vorrichtung anzutreiben, so daß eine Antriebsquelle
bereitgestellt wird. Das Getriebe beinhaltet einen Zahnradsatz mit
einem angetriebenen Zahnrad und einem antreibenden Zahnrad. Das
angetriebene Zahnrad ist mit der Antriebswelle in der Nähe des hinteren
Endes der Antriebswelle und das antreibende Zahnrad mit der Turbinenwelle
in der Nähe
des hinteren Endes der Turbinenwelle verbunden, so daß die sich
drehende Turbinenwelle das antreibende Zahnrad antreibt, sich das
antreibende Zahnrad dreht, um das angetriebene Zahnrad durch den
Zahnradsatz anzutreiben, und das angetriebene Zahnrad die Antriebswelle
antreibt.
-
Gemäß einem
noch anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Stauluftturbinenantriebssystem
eine Stauluftturbine mit einer nach hinten herausragenden Turbinenwelle
sowie Turbinenschaufeln zum Drehen der Turbinenwelle. Das Stauluftturbinenantriebssystem
beinhaltet auch einen Stromgenerator zum Bereitstellen einer elektrischen
Stromquelle. Der Stromgenerator hat eine drehbare Antriebswelle.
Die Antriebswelle hat eine allgemein hohle rohrförmige Form, die ein hinteres Ende
definiert, und die Turbinenwelle erstreckt sich allgemein koaxial
innerhalb der Antriebswelle und hat auch ein hinteres Ende. Das
Stauluftturbinenantriebssystem beinhaltet auch ein Getriebe mit
einem darin befindlichen epizyklischen Sternradsystem. Das epizyklische
Sternradsystem hat ein Abtriebszahnrad und ein Antriebszahnrad,
wobei das Abtriebszahnrad ein Planetensonnenrad, das mit der Antriebswelle
in der Nähe
des hinteren Endes der Antriebswelle verkeilt ist, und das Antriebszahnrad ein
Planetenhohlrad sein kann, das mit der Turbinenwelle in der Nähe des hinteren
Endes der Turbinenwelle verkeilt ist, wobei die sich drehende Turbinenwelle
das Antriebszahnrad antreibt, das sich drehende Antriebszahnrad
das Abtriebszahnrad durch einen Zahnradsatz antreibt, der von einem
stationären Lagergehäuse abgestützte Planetenzahnräder beinhalten
kann, und das Abtriebszahnrad die Antriebswelle antreibt, wobei
sich die Antriebswelle mit einer höheren Drehzahl als die Turbinenwelle
dreht.
-
Gemäß einem
noch anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren
zur Antriebserzeugung folgende Schritte: erstens das Ausfahren einer
Stauluftturbine mit einer nach hinten herausragenden Turbinenwelle
sowie mit Turbinenschaufeln zum Drehen der Turbinenwelle; zweitens das
Verwenden der Stauluftturbine zum Antreiben eines Stromgenerators,
um eine elektrische Stromquelle bereitzustellen, wobei der Stromgenerator durch
eine drehbare Antriebswelle angetrieben wird, wobei die Antriebswelle
eine allgemein hohle rohrförmige
Form hat, die ein hinteres Ende definiert, wobei sich die Turbinenwelle
allgemein koaxial innerhalb der Antriebswelle erstreckt und auch
ein hinteres Ende hat; und drittens das Antreiben der drehbaren Antriebswelle
des Stromgenerators durch ein Getriebe, das ein epizyklisches Sternradsystem
beinhaltet, wobei das epizyklische Sternradsystem ein Abtriebszahnrad
und ein Antriebszahnrad hat. Das Abtriebszahnrad kann ein Planetensonnenrad
sein, das mit der Antriebswelle in der Nähe des hinteren Endes der Antriebswelle
verkeilt ist, und das Antriebszahnrad kann ein Planetenhohlrad sein,
das mit der Turbinenwelle in der Nähe des hinteren Endes der Turbinenwelle
verkeilt ist, wobei die sich drehende Turbinenwelle das Antriebszahnrad
antreibt, das sich drehende Antriebszahnrad das Abtriebszahnrad über einen Zahnradsatz
antreibt, der Planetenzahnräder
beinhalten kann, und das Abtriebszahnrad die Antriebswelle antreibt,
wobei sich die Antriebswelle mit einer höheren Drehzahl als die Turbinenwelle
dreht.
-
Diese
und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungen, die Beschreibung
und Ansprüche
verdeutlicht.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
-
1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Stauluftturbine mit drehzahlsteigerndem
Getriebe gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, ausgefahren aus einem Flugzeug;
-
2 ist
eine Längsschnittansicht,
allgemein entlang der Linie 2-2 der 1, einer
Stauluftturbine mit drehzahlsteigerndem Getriebe gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
3 ist
eine vergrößerte Längsschnittansicht,
die einen Abschnitt der 2 detaillierter zeigt, einer
Stauluftturbine mit drehzahlsteigerndem Getriebe gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
-
4 ist
eine Querschnittsansicht, allgemein entlang der Linie 4-4 der 3 und 2,
eines drehzahlsteigernden Getriebes für eine Stauluftturbine gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
In
der nachstehenden ausführlichen
Beschreibung werden die derzeit besten Realisierungsformen der Erfindung
beschrieben. Die Beschreibung hat keinen einschränkenden Charakter, sondern dient
eher dazu, die allgemeinen Prinzipien der Erfindung zu veranschaulichen,
da der Schutzbereich der Erfindung am besten durch die beiliegenden
Ansprüche
definiert wird.
-
Die
vorliegende Erfindung reduziert die Baugröße und das Gewicht von Stauluftturbinenantriebssystemen
(RATs) zur Verwendung in Flugzeugen oder anderen Anwendungen, in
denen eine wind- oder luftstromangetriebene Antriebsquelle praktikabel
ist, wobei ein Zahnradsatz verwendet wird, um die Drehzahl der Antriebsquellenvorrichtung zu
steigern. Die Antriebsquellenvorrichtung kann beispielsweise ein
von der Stauluftturbine angetriebener Stromgenerator sein. Durch
Steigerung der Drehzahl, mit der der Stromgenerator angetrieben
wird, ist es möglich,
sowohl die Baugröße als auch
das Gewicht des Stromgenerators oder einer anderen Antriebsquellenvorrichtung
zu reduzieren und gleichzeitig im wesentlichen die gleiche Antriebsleistung
aufrechtzuerhalten. Um die Drehzahl der Antriebsquellenvorrichtung
zu steigern, kann ein epizyklisches Sternradsystem, auch als ein
Planetenzahnradsatz bezeichnet, in einem auch als ein drehzahlsteigerndes
Getriebe bezeichneten Getriebe vorgesehen werden. In einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beträgt
beispielsweise eine optimale Stauluftturbinendrehzahl etwa 4.000
Umdrehungen pro Minute (UpM), und eine optimale Stromgeneratordrehzahl
beläuft
sich auf 12.000 UpM, so daß ein
Planetenzahnradsatz mit einem Gesamtverhältnis von 3 : 1 angemessen
ist. Der Planetenzahnradsatz erhöht die
Zuverlässigkeit
des Stauluftturbinenantriebssystems, indem, im Gegensatz zu den
Stirnrad- und Kegelradanordnungen, wie sie zur Antriebsübertragung in
Stauluftturbinenantriebssystemen nach dem Stand der Technik ausschließlich verwendet
werden, Drehmoment durch drei Planetenzahnräder übertragen wird und Zahnradzahnbelastungen
reduziert werden, wodurch der Verschleiß sowie Ausfälle von
Zahnradsatzbauteilen verringert werden.
-
Darüber hinaus
stellt die vorliegende Erfindung eine wirksame innenliegende Anordnung
von Bauteilen im Stauluftturbinenantriebssystem bereit, indem die
Stauluftturbine, die angetriebene Antriebsquellenvorrichtung und
Getriebebauteile durchgehend koaxial vorgesehen sind, um die Gesamtbaugröße des Stauluftturbinenantriebssystems
zu verbessern. Die innenliegende Konfiguration ist in vielerlei
Hinsicht wirksam, beispielsweise in mechanischer und aerodynamischer
Hinsicht, sowie dadurch, daß bei
minimalem Gewicht und minimaler Baugröße eine maximale Antriebsleistung
bereitgestellt wird. Der Planetenzahnradsatz, der im drehzahlsteigernden
Getriebe vorgesehen sein kann, erleichtert die innenliegende Konfiguration
dadurch, daß die
Turbine, das Getriebe und die Bauteile der Antriebseinheit durchgehend
koaxial vorgesehen sind, was zum Gesamtwirkungsgrad, einem leichten Gewicht
und einer geringen Baugröße des Stauluftturbinenantriebssystems
beiträgt.
Die durch den Planetenzahnradsatz bereitgestellte innenliegende
Anordnung hat eine Gesamtbaugröße, die
im Vergleich zu nach dem Stand der Technik verwendeten Stirn- und Kegelradanordnungen
kleiner ist. Auch das Systemgewicht wird im Vergleich zum Stand
der Technik reduziert.
-
Ein
anderer Vorteil, den eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung bietet, ist die Wartungs- und Reparaturfreundlichkeit
des Getriebes. Das gesamte Getriebe kann überprüft oder ersetzt werden, indem
einfach die rückseitige
Abdeckung entfernt wird. Die drei Planetenzahnräder und das äußere Hohlrad
können
von einem stationären
Getriebegehäuse
abgestützt
werden. Das Getriebegehäuse
mit den befestigten Zahnrädern
kann leicht mit dem Generatorgehäuse
verschraubt werden. Zusätzlich
kann ein auf einem Laufwagen montierter Motor für den Einsatz am Boden problemlos
hinten am Getriebe angeschlossen werden, um, falls erforderlich, eine Überprüfung und
Inbetriebnahme am Boden vornehmen zu können. Der Bodenlaufwagenmotor müßte sich
nur mit der normalen Drehzahl der Stauluftturbine, etwa 4.000 UpM,
drehen können,
da die Turbinenwelle nach hinten herausragt, wodurch die Turbinendrehzahl
durch die gesamte innenliegende Vorrichtung bis zum äußersten
hinteren Ende des Getriebes hin übertragen
wird, wo der Bodenlaufwagenmotor angeschlossen werden kann.
-
In 1,
auf die nunmehr Bezug genommen wird, ist ein Stauluftturbinenantriebssystem 10 gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in aus einem Flugzeug 12 ausgefahrenen
Zustand dargestellt. Das Stauluftturbinenantriebssystem 10 kann
verwendet werden, um ein oder mehrere Hilfsantriebssysteme im Flugzeug 12 anzutreiben. Ein
innenliegendes Stauluftturbinenantriebssystem, das dem in 1 dargestellten
und beschriebenen Antriebssystem ähnelt, ist in dem am 15. Oktober 1996
erteilten und auf die Rechtsnachfolgerin der vorliegenden Erfindung übertragenen
US-Patent 5,564,903 mit dem Titel "In-Line Ram Air Turbine Power System" ["Innenliegendes Stauluftturbinenantriebssystem"] beschrieben. Diese
Patentveröffentlichung
wird in die vorliegende Anmeldung zu Referenzzwecken aufgenommen.
Wie in 1 dargestellt, beinhaltet das Stauluftturbinenantriebssystem 10,
das in hängender
Anordnung mittels des Holms 14 unter dem Flugzeug 12 vorgesehen
sein kann, ein Paar Turbinenschaufeln 16, die von einer
drehbaren Nabe der Stauluftturbine 18 aus radial nach außen herausragen.
Die Stauluftturbine 18 kann ein (in 1 nicht
dargestelltes) Drehzahlregelungsmittel in einer Ausführung beinhalten,
wie sie beispielsweise in dem am 30. Januar 1996 erteilten und auf
die Rechtsnachfolgerin der vorliegenden Erfindung übertragenen
und in die vorliegende Anmeldung zu Referenzzwecken aufgenommenen
US-Patent 5,487,645 mit dem Titel "Ram Air Turbine With Secondary Governor" ["Stauluftturbine mit
Sekundärregler"] beschrieben ist.
Das Drehzahlregelungsmittel kann beispielsweise verwendet werden,
um den Steigungswinkel der Turbinenschaufeln 16 so einzustellen,
daß eine
rasche Turbinenbeschleunigung auf eine Drehung mit im wesentlichen
voller Drehzahl erreicht wird, wenn die Stauluftturbine 18 ausgefahren
wird. Danach hält
das Drehzahlregelungsmittel, trotz Luftgeschwindigkeits- und Turbinenbelastungsvariationen,
eine im wesentlichen konstante Turbinendrehzahl aufrecht.
-
Das
Stauluftturbinenantriebssystem 10 befindet sich normalerweise
innerhalb einer geeigneten Kammer im Rumpf oder Flügel des
Flugzeugs 12. Im Falle eines Ausfalls des primären Antriebssystems kann
das Stauluftturbinenantriebssystem 10 schnell und leicht
dadurch ausgefahren werden, daß der Holm 14 im
Verhältnis
zur Montagevorrichtung 20 geschwenkt und dadurch das Stauluftturbinenantriebssystem 10 in
eine exponierte Position innerhalb des am Flugzeug 12 vorbeiströmenden Luftstroms
bewegt wird. Allgemein werden die Turbinenschaufeln 16 drehbar
durch den umgebenden Luftstrom angetrieben, um die Stauluftturbine 18 entsprechend
anzutreiben, wobei die nach hinten herausragende Turbinenwelle 22 (besser
aus den 2 und 3 erkennbar)
eine Drehausgangsleistung zum Antreiben einer Hilfsantriebseinheit,
beispielsweise eines Stromgenerators 24 und/oder einer
Hydraulikpumpe (in keiner der Figuren dargestellt), bereitstellt.
Die Hydraulikpumpe kann beispielsweise eine auf diesem Fachgebiet
bekannte Taumelscheibenpumpe sein. Der Stromgenerator 24 kann
durch das drehzahlsteigernde Getriebe 26 angetrieben werden. 1 zeigt die
Hilfsantriebseinheiten, bei denen es sich um den Stromgenerator 24 und/oder
eine Hydraulikpumpe sowie um das drehzahlsteigernde Getriebe 26 in
einer innerhalb der Stauluftturbine 18 vorgesehenen Konfiguration
handeln kann.
-
In 2,
auf die nunmehr Bezug genommen wird, zeigt eine Längsschnittansicht
eines Stauluftturbinenantriebssystems 10 eine Turbinenwelle 22,
die von im Stromgenerator 24 oder in einer anderen Antriebsquellenvorrichtung
montierten Lagern drehbar abgestützt
werden kann, wodurch eine zwischen der Stauluftturbine 18 und
dem Stromgenerator 24 oder einer anderen Antriebsquellenvorrichtung
befindliche separate Lagertragekonstruktion vermieden werden kann.
Die Lager können
in einer solchen Anordnung vorgesehen sein, daß die Antriebswelle 28 koaxial mit
der Turbinenwelle 22 drehbar abgestützt wird. Um die Turbinenwelle 22 und
die Antriebswelle 28 koaxial zueinander vorsehen zu können, kann
jede oder beide dieser Wellen in der Form einer hohlen rohrförmigen Welle
hergestellt werden. In der in 2 dargestellten
Ausführungsform
sind sowohl die Turbinenwelle 22 als auch die Antriebswelle 28 als
hohle rohrförmige
Wellen dargestellt, wobei die Antriebswelle 28 koaxial
radial außerhalb
der Turbinenwelle 22 vorgesehen ist. Im vorliegenden Beispiel,
das eine Ausführungsform
verdeutlichen soll, in der die Antriebsquellenvorrichtung den Stromgenerator 24 beinhalten
kann, können
der Antriebswelle 28 in zweckentsprechender Weise Generatorelemente 30 zugeordnet
sein, um elektrischen Strom zu erzeugen, der in geeigneter Weise über Leiterkabel 32 dem
Flugzeug 12 zugeleitet werden kann.
-
Allgemein
können
der Antriebswelle 28 in zweckentsprechender Weise Antriebsquellenvorrichtungselemente 30 zugeordnet
sein, um elektrischen Strom zu erzeugen, der in geeigneter Weise über stromleitende
Mittel dem Flugzeug 12 zugeleitet werden kann. Einzelheiten
eines Lagersystems, mit dem die Stauluftturbinenwelle 22 koaxial
zur Antriebswelle 28 innerhalb eines Lagersystems, das
in einem Stromgenerator oder in einer anderen Antriebsquellenvorrichtung
montiert sein kann, abgestützt
werden kann, sind im vorerwähnten
US-Patent 5,564,903 enthalten.
-
Die
Turbinenwelle 22 hat ein hinteres Ende 34, das
beispielsweise durch an der Turbinenwelle 22 ausgebildete
Keilnuten oder durch andere Mittel mit einem Ende eines Zahnradsatzes
oder anderer Mittel, zu denen auch eine direkte Kopplung zählt, gekoppelt
sein kann, um die Drehung auf die Antriebswelle 28 zu übertragen.
Die Antriebswelle 28 hat ein hinteres Ende 36,
das beispielsweise durch an der Antriebswelle 28 ausgebildete
Keilnuten oder durch andere Mittel mit einem anderen Ende eines Zahnradsatzes
oder anderer Mittel, zu denen auch eine direkte Kopplung zählen kann,
gekoppelt sein kann, um von der Turbinenwelle 22 gedreht
zu werden. In einer Ausführungsform,
wie aus 2 erkennbar, wird die Antriebswelle 28 über ein
epizyklisches Sternradsystem, auch als ein Planetenzahnradsystem
bezeichnet, durch die Turbinenwelle 22 drehbar angetrieben.
Das epizyklische Sternradsystem befindet sich innerhalb des Getriebes 26 und wird
im Zusammenhang mit 3 nachstehend ausführlicher
beschrieben.
-
Im
Zusammenhang mit der vorliegenden Veröffentlichung sind, zusätzlich zu
der Darstellung in 2, viele andere mögliche Ausführungsformen und
Konfigurationen vorstellbar. Eine oder mehrere alternative oder
zusätzliche
Antriebsquellen sind möglicherweise
erforderlich. Beispielsweise, ohne eine Einschränkung darzustellen, kann, zusätzlich zu dem
in
-
2 dargestellten
Stromgenerator, eine Hydraulikpumpe erforderlich sein. Wenn sich
sowohl der Stromgenerator als auch die Hydraulikpumpe mit der gleichen
gesteigerten Drehzahl drehen müssen, kann
das Planetengetriebe 26 unmittelbar hinter der Stauluftturbine 18 und
vor dem Generator und der Pumpe vorgesehen sein. In einer anderen
möglichen Ausführungsform
könnte
eine Hydraulikpumpe oder eine andere zweite Antriebsquellenvorrichtung
hinter dem Getriebe 26 in der innenliegenden Anordnung, wie
aus 2 ersichtlich, angeordnet sein, um eine innenliegende
Anordnung einer Stauluftturbine, gefolgt von einer ersten Antriebsquellenvorrichtung
mit einem sich daran anschließenden
Getriebe 26 und einer darauf folgenden zweiten Antriebsquellenvorrichtung
bereitzustellen. Die zweite Antriebsquellenvorrichtung, oder die
Hydraulikpumpe in diesem Beispiel, kann direkt mit der Turbinenwelle
verbunden sein, wodurch es möglich
ist, daß sich
die Hydraulikpumpe mit der langsameren Turbinendrehzahl dreht, während sich
der Stromgenerator mit der gesteigerten Drehzahl drehen kann.
-
Wie
aus den 1 und 2 erkennbar, kann
das innenliegende Stauluftturbinenantriebssystem 10 gemäß einer
Ausführungsform
auch vom unteren Ende des Holms 14, der hohl ausgeführt sein kann,
getragen werden. Der Holm 14 ist, wie auf diesem Fachgebiet
bekannt, so ausgeführt,
daß eine Schwenkbewegung
im Verhältnis
zur Montagevorrichtung 20 zwischen einer normalen Unterbringungsposition
innerhalb des Rumpfs oder Flügels
eines Flugzeugs und einer nach unten herausragenden ausgefahrenen
Position, wie in den 1 und 2 dargestellt,
durchgeführt
werden kann. Der hohle Holm 14 definiert einen Durchgang 38,
durch den Leiterkabel 32 vom Stromgenerator 24 zum
Flugzeug 12 verlaufen können.
Wie in den vorstehenden Beispielen, in denen alternative oder zusätzliche
Antriebsquellenvorrichtungen dargestellt sind, und in denen eine
Hydraulikpumpe beispielhaft als eine Antriebsquellenvorrichtung
verwendet wird, können praktischerweise
Hydraulikströmungsleitungen
von der Hydraulikpumpe in ähnlicher
Weise durch den hohlen Holm 14 zum Flugzeug 12 verlaufen.
Zusätzlich
können
sich, falls erwünscht,
auch andere mechanische Verbindungskonstruktionen, beispielsweise
ein einfahrbarer Freigabestift 40, mit dem die Stauluftturbine 18 beim
Ausfahren freigegeben werden kann, durch den hohlen Holm 14 erstrecken.
Mit dieser Konstruktion kann für
das gesamte Stauluftturbinenantriebssystem 10, einschließlich des
Holms 14, eine erwünschte
aerodynamische Form erzielt werden, und das System kann Kopplungen,
beispielsweise die Leiterkabel 32, sowie Verbindungselemente,
beispielsweise den einfahrbaren Freigabestift 40, aufweisen,
die vor Windeinflüssen
oder anderen Beschädigungen
geschützt
sind.
-
Nunmehr
wird auf die 3 und 4 Bezug
genommen. 3 zeigt eine Längsschnittansicht
des Getriebes 26 und 4 eine Querschnittsansicht
des Getriebes 26. Wie aus 3 erkennbar, ragt
die Turbinenwelle 22 nach hinten über das hintere Ende 36 der
Antriebswelle 28 hinaus. Die Turbinenwelle 22 hat
auch ein hinteres Ende 34. Ein Sonnenrad 42 eines
epizyklischen Sternradsystems kann mittels Keilnuten oder in anderer
geeigneter mechanischer Weise mit der Antriebswelle 28 allgemein
in der Nähe
des hinteren Endes 36 der Antriebswelle 28 in
der in den 3 und 4 dargestellten
Ausführungsform
gekoppelt sein. Das Sonnenrad 42 greift in einen Satz Planetenzahnräder 44 ein,
die von einem stationären
Lagergehäuse 46 abgestützt werden.
Das stationäre
Lagergehäuse 46 mit
den befestigten Zahnrädern
kann beispielsweise mit dem Gehäuse
des Stromgenerators 24 oder einer anderen Antriebsquellenvorrichtung
unter Verwendung der Bolzen 48 problemlos verschraubt werden.
-
Das
stationäre
Lagergehäuse 46 kann
auch Schmierkanäle,
beispielsweise den Schmierkanal 50, beinhalten. Der Schmierkanal 50 ist
im Bereich der Planetenzahnräder 44 dargestellt;
zusätzliche Kanäle, die
Teil eines Schmiersystems bilden, können als Bohrlöcher oder
Rohre innerhalb des Getriebes 26 vorgesehen sein. Obwohl
in den 3 und 4 nicht dargestellt, geht die
vorliegende Erfindung davon aus, daß ein Schmiersystem erforderlich sein
würde.
Das Schmiersystem würde
einen Ölsumpf,
eine kleine Pumpe und zusätzliche
Schmierkanäle
beinhalten. Es ist beabsichtigt, die Planetengetriebeabdeckung 52 so
zu ändern,
daß ein Ölsumpfhohlraum
gebildet wird. Die Schmierpumpe würde entweder eine einfache
Getriebepumpe oder eine auf diesem Fachgebiet bekannte "Gerotor"-Pumpe sein. Beide Pumpenausführungen
könnten
vom großen
Planetenhohlrad 54 angetrieben werden.
-
Das
Planetenhohlrad 54 greift in die Planetenzahnräder 44,
die in das Sonnenrad 42 eingreifen und dieses antreiben,
ein und treibt diese an. Das Planetenhohlrad 54 eines epizyklischen
Sternradsystems kann mit der Turbinenwelle 22 allgemein
in der Nähe
des hinteren Endes 34 der Antriebswelle 28 in der
in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsform
durch Keilnuten oder in einer anderen geeigneten mechanischen Weise
gekoppelt sein. Beispielsweise kann das Planetenhohlrad 54,
wie in 3 dargestellt, in der Nähe des hinteren Endes 34 der
Turbinenwelle 22 durch das Verbindungselement 56 verbunden
sein, das als die Form eines Stumpfkegels aufweisend beschrieben
werden kann, der die Turbinenwelle 22 mit dem Planetenhohlrad 54 verbindet.
Das Planetenhohlrad 54 kann auch als ein Antriebszahnrad
bezeichnet werden, da der Abtrieb auf das epizyklische Sternradsystem
oder den Planetenzahnradsatz des Getriebes 26 am Hohlradende des
Zahnradsatzes übertragen
wird. In ähnlicher Weise
kann das Hohlrad 42 auch als ein Abtriebszahnrad bezeichnet
werden, da der Abtrieb aus dem Getriebe 26 am Hohlradende
des Zahnradsatzes erfolgt.
-
Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung sind, wie vorstehend beschrieben,
viele andere mögliche Ausführungsformen
und Konfigurationen zusätzlich zu
den in den Figuren gezeigten Darstellungen vorstellbar. Zusätzlich zum
Stromgenerator 24 kann beispielsweise eine Ausführungsform
weiterhin eine Hydraulikpumpe beinhalten, die mit der Turbinenwelle 22 entweder
direkt oder indirekt über
das Getriebe 26 verbunden ist. unter Verwendung einer zweckentsprechenden
Ausführung
und bei zweckentsprechender Plazierung der verschiedenen Bauteile
lassen sich, wie für
einen Fachmann auf diesem Gebiet leicht erkennbar, eine Anzahl unterschiedlicher
innenliegender Konfigurationen realisieren, von denen einige vorstehend
beschrieben wurden.
-
Es
versteht sich natürlich,
daß die
vorstehende Beschreibung bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
betrifft und daß Modifizierungen
vorgenommen werden können,
ohne vom Schutzbereich der Erfindung, wie in den nachstehenden Ansprüchen formuliert,
abzuweichen.