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Treibstrahltriebwerk Eis ist bekanntgewerden, Vortriebskräfte mittels
eines mit Unterbrechung arbeitenden Gastreibstrahls in einer Kolbendüsenanlage zu
erzeugen, wobei einem doppeltwirkenden Schwingkolben in den auf beiden Kolbenseiten
liegenden Verbrennungsräumen ein -brennbares Gemiscli aus Sta;uluft und Kraftstoff
zugeführt wird, welches nach seiner Verbrennung durcli zwei hintereinignderliegende
Verbrennungs- oder Abgasdüsen ausströmt. Bei dieser Vorrichtung ", ist im Gegensatz
zur vorliegenden Erfindung eine Arbeitsleistung des Kolbens nicht vorgesehen; der
Schwingkoilben hat lediglich die steuerungstechnische Aufgabe, die Verbrenn-ungsvar-"äng
U e in den beiden Zylindern abwechselnd zu -steuern und die Abgase in die
Düsen zu leiten, wodurch ein unterbrochener Ggsstrahl erzeugt wird. Dile mit deraxtigen
Vorrichtungen erreichbaren Vo#rtrielysgrade sind bekannterweise gering, da die,
Strahlgeschwindigkeit der Verbrennungsgase in den Düsen viel zu hüch und ein Vielfaches
der zur Zeit erreichbaren Fluggeschwindigkeit beträgt -und der Forderung Strahlgeschwindigkeit
= Fluggeschwindigl#eit zwecks Erreichung günstiger Wirkungsgrade widerspricht.
Es ist weiterhin bekanntgeworden, VoTtriebskräfte mittelz eines Treibstrahles in
einer Anlage hintereinandergeschaltetier Verdichterkülbenzylinder und Düsen zu erzeugen
und die austretende Geschwindigkeitsenerggie in einem nachgeschalteten Düsensatz
leistung-smäßig zur Erzeugung der Antriehsleistung und Verbesserung des inneren
Wirk:ungsgrades auszunutzen,. Es ist weiter bekanntgeworden, eine Anzahl hintereinandiergeschalteter
Verdichterk-olben durch einen in einem besonderen Zylinder laufenden Arbeitskiolben
anzutreiben, wobei zur Verdichtung der Standdruckluftniasse ein außen- und ein innenliegender
Düsenkanal vorgesehen sind -und der Antrieb vom Strahl- oder Rückstoßerzeua .0'
..er getrennt angeordnet ist.
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Dier vorliegenden Erfindung liegt die Auigabe zugrunde, eine günstige
strömungstechnische Ausbildung des Verdichters zu schaffen und die dem Antriebskolben
zugeführten Gasenergien unter günstigen thermischen Wirkungsgraden in Vortriebsleistung
umzulsetzen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß in der Weise gelöst, daß die dem Triebwerk
in einem Arbeitszylinder oder deren mehreren zugeführte Kraftstoffenergie
beim
Vorhub teilweise auf eine Feder oder mehrere Federn übertragen und teilweise zum
Antrieb eines doppeltwirkenden Schwingkolbenverdichters und zur Beschleunig g u
ng, einer Luftmasse entgegen der l,'lu,-,riclitui-i,-, unter Erzeugung van Vortriebskräftün
au#sgenutzt wird und beim RÜckliub die Feder die aufgesp,eicherten Kräfte wieder
in. Verdichter.arbeit umformt und eine zweite Luftmassee unter Erzeugung voin Vartriebskräften
beschleunigt.
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Dabei sind die Verdichterräume oder die Kolben und feststehenden Zwischenwände
düsenartig ausgebildet, undfüralleVerdichterräume ist ein gemeinsamer innenliegender
Düsenkanal vorgesehen, durch -welchen die gesamte von den Verdichterkolben angesaugte
Luftmasse unter Rückstoßerzeugungg ausgestoßen wird. Dabei wird die Geschwindigkeitsenerggie
des Treibstrahles dazu ausgenutzt, um mit einem nachgeschalteten Dfisensatz von
der Tragflächenckberseite eine zusätzliche Impulsmasse zum Zwecke der Auftriebserhöhung
zu beschleuni-en.
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Der Antrieb isit als besondere, dem Verdichter vorgeschaltete Verbrennungskolbenzylindergruppe
ausgebildet, wobei der Arbeitskolben mittels einer gemeinsamen Kelbenstange mit
den Verdichterkolben verbunden ist. Dieser Arbeitskolben (Antriebskolben) ist als
D,ruck-luft- oder Verbrennungskolben ausgebil#det und kann mit Druckluft, Diuckgas,
Benzin, Sch-tveröl,o#der Dieselöl betrieben werden. Die entspannten Abgase werden
am Ende des Arbeits-hubes durcli besondere Ab-
gasstutzen oder den gemeinsamen
D,üs,enkanal des Verdichters mit der gesamten Impulsmasse zusammen ausgestoßen,
wobei die Temperatur der Abgase auf die beschleunigte Luftmasse übertragen -wird
und zur Geschwindi-keltserhöhun- des Treibstrahls beiträ-t.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeis iel der Erfindung dar-ggstellt.
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p C
Fig. i zeigt einen Längsschnitt durch das Treibstrahltriebiverk.
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Fig.2 zeigt die Steuerung des Antriebskolbens.
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Fig.3 zeigt den Steuerungsantrieb mit Kolbenstange und die Uinstetiterung.
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Fig. 4 zeigt die Steuerung der F-iiila,l#'yschlitzkanäle.
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Fi-. 5 zeigt die Steuerung der Einlaf.'Wingkanäle.
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Das Anlassen des TriebwerIzes erfolg ? t durch Druckluft -,
der Betrieb durch Benzin oder Dieselkraftstoffe. Durch den Druckliifts,tti,t7eii
a, und das Ventil b wird Druckluft in den Verdichtungsraum c des Zvliiidersd
vor den Arbeitskolbene geleitet -, welcher mit den durch die Kolbenstangej kraftschlüssi-
verbundenen Verdichterkolben a, bis g (r4, aus seiner TatpunktIage nach rechts beschleunigt
wird. Während dieser Kolbenbewe-un- wird die zu--efübrte, Druckluftenergie zur Hälfte
mittels der Verdichter-Iz.(-,Iben«, bis (f, zur Verdichtung und Beschleunigung der
in den Verdichterräumenli, bis lt, befindlichen Luftmasse ausgenutzt, welche durch
die Dfisen oder feststehende düseliarti-e Zwisch#enwände i, bis j, unter
Rückstoßerzeugung ausgestoßen wird. Die andere Hälfte der D.ruclzluftencr-lie wird
auf die Federi übertra.,gen. Bei Erreichung der rechten Tetpunktlage werden durch
D#rehung der Schieberbuch-sek mittels des im Arbeitskolben e befindlichen Nackens
1 und der Führun#sbahn in die Auslaßschlitze ji -eöj'fnet. wodurch die entspannte
Druchluft durch den Kanalo, den D,üsenk-.analp und die Düseni, bis 17 ausströmt.
Die bespannte Federi gibt nun ihre Energie an die Kolbenstan-e ab und beschleunigt
den Scbwin-kolben nach links, wodurch, die in den Verdichterräumen q,
bis
q-, während des ersten Kolbenhubes nach rechts eingeströmte Luftmasse verdichtet
und durch die beweglichen DÜsenr, bis rt der Verdichterkolben (Y, bis g, unter Rückstoßerzeugung
ausgestoßen wird. Gleichzeitig werden zu Beginn der Kolbenschwin-ung nach links
durch Weiterdrehung g der Sclüeberbuchse k die Einlaßschlitze
s geöffnet, wodurch verdichtete Ladeluft aus dem Verdichterraum q, durch
den Kanal t in den Verdichtungsraum c eintritt und gleichzeitig e z#I Kraftstoff
aus der Brennstoffdüse it mitfördert, Dieses Kraftstoff-Luft-Gemisch wird bei der
Kolbenbewegung nach links verdichtet, nachdem durch Rückdrehung der.Schieberbuchse
k
in ihre Aus- 11 gangsstellung der Verdichtungsratim wieder -eschlossen ist.
Bei Erreichung C
der Kolbenaus- gangsstellung (linke Totpunktlage) wird das
Gemisch durch Eigenzündung bei Dieselkraftsto-ffen (Vorkamme rverfahren # oder Fremdzündung
mittels Zündkerzen il zur Explosion gebracht, wodurch die Kolben wieder nach
rechts beschleunigt werden. Durch dieses abwechselnde Spiel von Gaskräften
und Federenerg gie werden je Kolben in Schwin-Ling gehalten. Das Triebwerk arbeitet
also nach dem Zweitaktverfahren, und es werden bei jedem Kolbenbub Rücksto131,zräfte
erzeugt. Fü,r die Kühlung des Arbeitszylinders sind die Wasserkanäle w, bis ir,
vor-csehen.
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Der Eintritt der Staudru.clzluftmasse erfolgt durch die Staudruckhaubex,
den Staudrucl,rin-k-analy und die gesteuerten EinlaL')-schlitze z, und z.,. Zur
strömungstechnisch einwandfreien Fuhrung der Staudruckluftmasse sind die LeitblecheZ,
vorgesehen.
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Der nachgeschaltete Düsensatz 15 bis 17
Z,
hat die Aufgabe,
die Geschwindi-1#eitsenergie des Treibstrahles zur Beschleuni-un- einer 23 e
zusätzlichen
Im pulsmasse vo-n# der Tragflächeno,berseite A (Grenzschichtabsaugung) durch
die Schlitze B und Durchströmkanäle C
und Di und die Düse 15 auszunutzen,
Die Steuerung des Eintritts der Standiuckluftz# masse in die Verdichterräume erfolgt
durch überbemüssen#c Schlitzringe E, bis E5, welche mittels Steuerstand-c
F und Steuerungshebels G
über die KegelräderI-II #3 und H., die Zwischenwelle
I und die Schwingkulisse l( von der mit einer nvei&eiti,-,--n Norckenlaufbalin
L ausgQrüsteten Kolb-enstaai,-,ef eingestellt und am Ende eines jeden Kolbjenhubes
gedreht -werden ', wodurch die ü-1 den Steuerringen hefindlichen düsenartig
ausgebildeten Durehströmschlitze gegenüber den im Zylinder befindlichen Schlitzen
verschoben -,verden lind den Durchgang freigeben oder verschließen.
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Die Einlaßsteuerun- der Staudruckluftmasse kann -auch so, ausgebildet
werden, daß an Stelle der Einlaßsclilitze und N, (Fig. 5) durch axi,#ale
Verschiebung des Steuerringes 0 freigegeben werden. Durch Anordnung von Leitblechen
P, P., P, kann eine strömungstechilisch einwandfreie Einströmung der
Staudruckluftniasse in die VerdichtQrräume erzielt werden. Die axiale B-ewegung
des Steuierringes wird zweckmäßigerweise durch Drehen der im Ring befindlichen Führung-Q
gegen den fest st-ehendcn NockenR erzeugt. Die Steuerbewegung wird wie bei den Schlitzringen
von der Kolbenstange abgeleitet.
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Um eine Aufladung der Verdichterräume zu gewährleisten, sind die Einfaßquerschnitte
gegenüber den Düsenzeitquerschnitten überbemessen, so daß auch beim Start keine
rückläufige Luftströmung in den Düsen auftreten kann.
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Zur Erzeugung von Bremskräften bei der Landung und im Sturzflug ist
eine Umsteuervo,rrichtung vorg e gesehen, wodurch die Steuerung der Einlaßlmnäle
um i8o' verstellt werden kann, der Verdichter von der Düsenseite her die Luft ansaugt
und durch die, Staudruckbaube in Flugrichtung beschleunigt. Zu dem Zweck ist die
Zwisclienwellel mit zwei um 18o' versetzten Steuerkulissen versehen, I(I und l(2,
welche durch axiale Verschiebung der zweiteiligen ;Z g Zwischenwellp I mit
KeilnutenprofilM wahlweise zuln Ein-griff #Q,bracht werden können.
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Der Vorteil der vorliegenden Erfindung ,egenüber den bekannten Rückstoßtriebwerken
liegt darin, daß der Antrieb vom Verdichter getrennt -und als Zweitaktverbren-I
nungskolbenmaschine ausgebildet werden kann, wodurch die zur Eircichung hoher I
thermischer Wjxkun,-,sgrade erforderlichen holien Verbrennun-sdrücke und Temperaturen
C
im Verbrennungszylinder ausgenutzt werden können, wobei der Verdichter mit
niedrigen Drücken und Strahlgeschwindigkeiten arbeiten kann, welche der Fluggeschwindigkeit
angepaßt -werden können und hohe Vortriehswirkungs,grade ergehein.
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Zur Erreichung günstiger innerer Ve-rdichterwirkungsgrade, sind die
Verdichterkolben und feststehenden Zwischen:wände düsenartig ausgebildet, wodurch
ein einwandfreier Strömungsverlauf innerhalb des Verdichters gewährleistet ist.
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Die einfache und leichte Ausführung der Schwingkolbenanlage unter
Fortfall aller gewichtlich ungünstigen KuTbeln, Getriebe usw. ergibt ein günstiges
Leistungsge##,icht des Triebwe-rkes.