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Luftgekühlter Reihenmotor Die Erfindung betrifft einen luftgekühlten
Reihenmotor, insbesondere für Luftfahrzeuge, mit hauptsächlich im Hinblick auf den
Steigflug verbesserter Kühlung.
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Die betrieblichen Vorteile, die der luftgekühlte Motor im praktischen
Flugbetrieb mit sich bringt, sind heute allgemein anerkannt. Als Mangel dieser Bauart
wird jedoch empfunden, daß die Kühlung beim Steigflug mit Vollgas noch sehr zu wünschen
übrigläßt.
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Die Steigfluggeschwindigkeit beträgt rund 6o% der höchsten Waagerechtges.chwindigkeit.
Es baut sich daher auf der Anströmseite der Zylinder im Steigflug nur -ein sehr
geringer Staudruck auf. Dier Staudruck aber stellt diejenige potentielle Energie
dar, die die Kühlluft an den Zylindern vorbeidrückt. Es. wird daher beobachtet,
daß im Steigflug die 7,ylindertemperaturen zunehmen, meist sogar in einem solchen
Ausmaß, daß die Steigflugleistung des Motors wesentlich gegenüber der möglichen
Leistung im Waagerechtschnell$ug beschränkt werden muß.
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Nun ist aber beispielsweise für Kampfflugzeuge schnelles Steigen taktisch
von größter Bedeutung. Da der luftgekühlte Motor hier bisher versagte, wurden Jagdflugzeuge
bisher vorwiegend mit flüssigkeitsgekühlten Triebwerken ausgerüstet, deren Nachteile
besonders im hohen Gewicht liegen.
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Die Erfindung macht es sich zur Aufgabe, die Kühlung luftgekühlter
Reihenmotoren so weitgehend zu verbessern, daß auch im Steigflug die volle Motorleistung
ausgenutzt werden kann.
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Sie geht dabei von der Erkenntnis aus, daß maßgebend für die Kühlung
das Luftgewicht ist, das an den Zylindern vorbeistreicht: Dieses Luftgewicht hängt
aber ab von dem Druckunterschied zwischen der Anström- und der Abströmseite an den
Zylindern. Da auf der Anströmseite der Zylinder offenbar nicht mehr "als der Staudruck
erwartet werden kann, sucht sie die Verbesserungsmöglichkeiten auf der Abströmseite
der Zylinder.
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Durch sorgfältige Strömungsuntersuchungen wurde die überraschende
Tatsache fest gestellt, daß nur ein Drittel der Strömungsverluste in der Kühlluftführung
um die Zylinderwandung selbst auftritt. Zwei Drittel der Kühlluftverluste entstehen
aber an der Stelle, wo die Kühlluft, nachdem sie ihre Bestimmung erfüllt hat, die
Zylinder verläßt.
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Hier setzt die Erfindung ein. Es war bisher allgemein üblich, die-
von den Zylindern abströmende Kühlluft durch Schlitze in den
Kühlluftleitblechen
in einem ziemlich großen Raum unter der eigentlichen Motorverkleidung austreten
zu lassen. Aus diesem großen Raum wurde dann die Luft durch Kiemen an die Umgebung
wieder abgegeben. Wenn also die Luft ihre Kühlaufgabe an den Zylindern erfüllt.
hatte, wurde ihre Geschwindigkeit zunächst verzögert (in dem Raum unter der Haube),
wobei Geschwindigkeit in Druck umgesetzt wurde, sodann erfolgte eine neuerliche
Energieumsetzung von Druck in Geschwindigkeit an den Kiemen, aus denen die Luft
wieder mit hoher Geschwindigkeit austreten mußte, wenn nicht an dieser Stelle nochmals
Verluste auftreten sollten.
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Es ist außerordentlich bemerkenswert, daß die Kühlung des Motors offenbar
mit einem Drittel des Druckunterschiedes bei voller Motorleistung bewerkstelligt
werden könnte, wenn es gelänge, die Strömungsverluste der Kühlluft nach Erfüllung
ihrer Aufgabe an den Zylindern selbst auf Null herabzusetzen.
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Obwohl dieser ideale Grenzfall wahrscheinlich nicht erreicht werden
kann, zeigt die Erfindung jedoch Mittel, wie man dem wünschenstverten Ziel wesentlich
näherko:mmt. Dieses Mittel besteht aus der neuartigen Ableitung der Kühlluft von
den Zylindern bis an die Rumpfaußenhaut ohne wesentliche Geschwindigkeitsänderungen
oder, baulich gesprochen, einer querschnittsgerechten Führung der Kühlluft von den
Zylindern bis zum Kienfenspalt in der Motorhaube: Der Grundgedanke der Erfindung
ist in der Zeichnung dargestellt. Aus ihr geht hervor, daß ILühlluftabführungskanäle
hinter den einzelnen Zylindern vorgesehen sind, die in einen Kanal münden, der sich
fortschreitend um die Summe der Teilströme erweitert, derart, d.aß sämtliche Teilströme
etwa die gleiche unverzögerte Geschwindigkeit beibehalten, mit der sie die Zylinder
verlassen haben, und die Austrittsgeschwindigkeit aus diesem Sammelkanal in den
Umgebungsflugwind diesem gegenüber nur kleine Unterschiede aufweist. Durch die gegenseitige
Lage der hinter den einzelnen Zylindern befindlichen Kühlluftabführungskanäle wirkt
die Strömung derjenigen Abflußkanäle, die infolge ihrer günstigeren Lage gegenüber
dem zwischen den Zylinderreihen gelegenen Stauraum eine höhere Luftgeschwindigkeit
aufweisen, auf die Abflußkanäle mit geringerer Strömung zurück, so daß hinter den
Zylindern ein Ausgleich zwischen den einzelnen Kanälen stattfindet, derart, daß
die Kühlung der weniger günstig gelegenen Zylinder verbessert wird. Eine Umsetzung
von Geschwindigkeit in Druck findet zwischen den Zylindern und der Kühlluftaustrittsstelle
an der Motorhaube nicht mehr statt. Auf diese Weise werden mehrfache Um-#,etzungen
von Geschwindigkeiten in Drücke und umgekehrt vermieden, sa daß dabei das Ziel einer
selbst für Vollgasleistung ausr(2ichenden Kühlung auch dann erreicht wird, wenn,
wie z. B. im Steigflug, nur ein geringer Staudruck auf der Anströmseite der Zylinder
zur Verfügung steht.
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Die Zeichnung zeigt schematisch bei einem Achtzylindermotor mit zwei
Zylinderreihen auf der linken Seite die bisher bei Flugzeugtriebwerken übliche Art
der Kühlung; auf der rechten Seite die neue Anordnung der Kühlluftkanäle von der
Abströmseite der Zylinder bis zur Auslaßöffnung am Flugzeugrumpf.
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Es ist i die Einströmöffnung für die Kühlluft, 2 der Stauraum zwischen
den Zylinderreihen 3 und q.. Bei der älteren Ausführungsform links fließt die Stauluft
aus dem Raum 2, durch Leitbleche 5 geführt, in den Haubenraum 6, in dem nochmals
eine Umsetzung in Druckerfolgt. , Inder Ausströmöffnung 7 am'hinteren Ende des Raumes
6 wird die Druckenergie nochmals in Geschwindigkeit umgesetzt.
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Nach der Erfindung sind, wie rechts dargestellt, in der Strömungsrichtung
der Kühlluft hinter den Zylindern Kanäle 8, 9, 1o angeordnet, die in einen Sammelkanal
i2 münden, der sich fortschreitend um die Summe der Teilströme so erweitert, daß
die gleiche unverzögerte Geschwindigkeit beibehalten wird und eine Umsetzung von
Geschwindigkeit in Druck zwischen den Austrittsstellen i i hinter den Zylindern
und der gemeinsamen Austrittsstelle 13 in die Außenluft nicht mehr stattfindet.
Die Kanäle 8, 9, io werden durch Blechwände gebildet, die zweckmäßig auch zur Führung
der Luft um die Zylinder herum und zum Äbschluß der Zwischenräume zwischen den Zylindern
dienen.