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Verfahren zum Erzeugen von Rückstoßkräften durch Brennstoff-Luft-Gemische
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung von Rückstoßkräften in
rohrförmigen Räumen, die am einen Ende, dem Ausstoßende, in vollständig und dauernd
offener Verbindung mit der umgebenden Luft stehen.
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Zweck und Ziel der neuen Verfahrensweise ist, das periodische Ansaugen,
Verdichten und schließlich Erhitzen bis zur Selbstzündung eines entzündlichen Stoffgemisches
ohne Zuhilfenahme besonderer mechanischer Vorrichtungen, mit Ausnahme der erforderlichen
Einlaßvorrichtungen am geschlossenen Ende, zu erzielen, wobei das Ausstoßende des
rohrförmigen Verbrennungsraumes unverändert gegen die Außenluft geöffnet bleibt.
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Grundsätzlich soll die Zündung in an sich bekannter Weise durch einen
Verdichtungsstoß vollzogen werden.
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Der Erfindungsgegenstand geht aber in dieser Richtung einen Schritt
weiter, indem er eine selbsttätige Zündung des Stoffgemisches durch einen vom offenen,
Ende des Verbrennungsraumes zurücklaufenden Ver= dichtungsstoß bewirkt. Dieser vom
Rohrende zurücklaufende Verdichtungsstoß ergibt sich aus dem Zurückwerfen einer
Unterdruckwelle am Rohrende. Die Entstehung der Unterdruckwelle
beruht
auf folgendem gesetzmäßigen Verlauf der Wellen in einem rohrförmigen Körper.
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Durch die schnelle Entzündung von Brennstoff-Luft-Gemisch wird eine
Lberdruckwelle erzeugt, welche vom Rohrboden zum Rohraustritt hin läuft. Am offenen
Rohraustritt wird diese Überdruckwelle als Unterdruckwelle wieder in das Rohr hineingezogen.
Beim Anlcomm-,n am Rohrboden wird dies-, Unterdruckwelle wieder als Unterdruckwelle
nach dem offenen Rohrende hin zurückgeworfen. Sodann wird diese Unterdruckwelle
am offenen Rohrende als- Überdruckwelle ins Rohr hineingezogen, nd diese Überdruckw°Ile
bildet gesetzmäßig während des Rücklaufs in das Rohr hinein einen Verdichtungsstoß
aus..
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Demgemäß ist nach der Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen von Rückstoßkräften
durch Brennstoff-Luft-Gemische in einem am einen Ende offenen, vorzugsweise rohrförmigen
Verbrnnungsraum dadurch gekennzeichnet. daß im Zeitmaß der Eigenschwingung des Rohrinhalts
gegenüber dem ofienen Rohrende in periodischer Wiederholung eingeführte entzündliche
Stoffgemische durch den vom offenen Ende zurücklaufenden Verdichtungsstoß, bis zur
Selbstzündung erhitzt werden.
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Gegenüber dem bekannten Dieselverfahren unterscheidet sich also der
Erfindungsgegenstand grundsätzlich dadurch, daß die Verdiclittti,- des frischen
Gemisches bis zur Selbstzündung allein durch zurückschwingende Gasmassen erfolgt.
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Eine zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung geeignete
Einrichtung ist beispielsweise in der Zeichnung dargestellt.
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Abb. i zeigt die Einrichtung während der Zeit des Nachsaugens von
frischer Verbrennungsluft und der Einführung von Treibstoff; Abb. gibt einen Zeitpunkt
zu Anfang der Verbrennung des entzündlichen Gasgemisches wieder.
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Die in der Abb. i durch Pfeile angedeutete Strömung entsteht nach
einer vorhergegangenen Verbrennung, durch die der Inhalt der Verbrennungskammer
i nach dem offenen Ende 2 hin beschleunigt wurde. Infolge dieser Beschleunigung
strömt die Masse auch nach dem Abfall des Drucks der Verbrennungsgase in Richtung
des Auslasses der Verbrennungskammer. Durch diese Strömung wird sodann innnerhalb
der Kammer, und zwar insbesondere gegenüber dem offenen Ende, also in der Gegend
der Einlaßventile 3, ein Unterdruck erzeugt, der im Zusammenhang mit der Ventilbewegung-
ein Einsaugen frischer Luft bewirkt. In diese einströmende Luft wird in der angedeuteten
Weise durch die Düsen ..1. Brennstoff eingeführt und dadurch ein entzündliches Gasgemisch
gebildet. Die Wirkung des Unterdrucks besteht aber nicht nur in dein Einsaugen frischer
Verbrennungsluft, vielmehr bedingt der Unterdruck zugleich eine nach kurzer Zeit
eintretende rückwärts gerichtete Bewegung des in dem Verbrennungsraum befindlichen
Gases, wie dies durch den Pfeil in der Abb. 2 veranschaulicht ist. Auf diesen die
Eigenschwingung des Verbrennungsrauminhalts kennzeichnenden Vorgang ist null die
Schwingungsdauer der federnden Ventilklappen 5 derart eingestellt. daß die Klappen
das Ventil schließen, sobald bei der Rückschwingung der Gasmasse der Druck in dem
Verbrennungsraum gleich dein Atmosphärendruck wird. Bei Versuchen hat 'ich gezeigt,
daß sodann selbstätig eine schnelle Zündung des Brennstoit-Luft-Gemisches erfolgt,
welches in dem Verbrennungsraum eingeschlossen ist. Durch diese Zündung steigt der
Gasdruck am geschlossenen Ende des Verbrennungsraumes, und der gesamte Gasinhalt
des Raumes wird dadurch wiederum nach dem offenen Ende hin beschleunigt. während
die Klappen 5 die Einlaßöffnungen abgeschlossen halten. Fällt der Gasdruck bei der
darauffolgenden Entspannung der Verbrennungsgase unter den Druck der Atmosphäre,
dann öffnet sich das Ventil infolge des Unterdruck:, und zugleich strömt frische
Verbrennungsluft in den Verbrennungsraum ein, worauf :ich der gesamte Vorgang wiederholt.
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Im allgemeinen kann die Ventilsteuerung unabhängig von den Kraftwirkungen
der schwingenden Gassäule erfolgen, da auf Grund der Kenntnis der Eigenschwingung
des Verbrennungsrauminhaltes ein Ventil angeordnet werden kann, das den Gaseinlaß
im Zeitmaß dieser Eigenschwingung steuert. Es ist aber vorteilhaft, das Einlaßventil
mit Flächen zu versehen, auf die die schwingende Gasmasse steuernde Kräfte ausübt.
Diese Ausführungsform ist in den Abb. i und 2 dargestellt. Hierbei wirken die Kräfte
der schwingenden Gasmasse auf die Flächen der Ventilklappen 5, wodurch die Steuerung
des Gaseinlasses (Öffnen und Schließen des Ventils) im Zeitmaß der Eigenschwingung
des Verbrennungsrauminhaltes «-eilgehend selbsttätig erfolgt.
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Das Zeitmaß der Eigenschwingung des Gases in einem Verbrennungsraum
kann an sich nach den bekannten Gesetzen über Gasschwingungen berechnet werden.
Diese Berechnung setzt eine genaue Kenntnis des Gaszustandes voraus. Da aber der
Gaszustand nicht nur an verschiedenen Stellen des Verbrennungsraume: verschieden
ist, sondern sich auch in sehr kurzen Zeiträtin: n erheblich ändert, so ist eine
Berechnung höchst unsicher, und es ist deshalb kaum möglich, einen Zusammenbang
zwischen
den kennzeichnenden Größen von Verbrennungsräumen: und der Eigenschwingung ihres
Gasinhalts anzugeben. Aus diesem Grunde ist es im allgemeinen erforderlich, die
Eigenschwingungszahl durch Versuch zu bestimmen.
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Gegenüber Motorpropellertriebwerken ist die Einrichtung nach der Erfindung
vor allem durch ein wesentlich geringeres Gewicht und größere Einfachheit unterschieden,
und auch anderen bekannten Einrichtungen zum Erzeugen von Rückstoßkräften gegenüber
ist die Einrichtung gemäß der Erfindung durch ihr sehr geringes Gewicht sowie ihre
größere Einfachheit ausgezeichnet. Während beispielsweise bei einem bekannten Verfahren
der unmittelbaren Beschleunigung großer Luftmassen durch entzündliche Stoffgemische
eine besondere Einrichtung für die wiederholte Zündung der periodisch eingeführten
Treibstoffmengen erforderlich ist, benötigt die hier vorgeschlagene Einrichtung
keine zusätzliche Vorrichtung zur Durchführung der Zündung. Im Vergleich zu Einrichtungen,
die mit stetiger Verbrennung arbeiten und deshalb im allgemeinen besondere Hilfsmittel
zur Einführung der Treibgase in die unter hohem Druck stehende Brennkammer aufweisen,
werden bei der Einrichtung nach der-Erfindung keine besonderen Vorrichtungen zur
Einführung der Treibgase in die, Verbrennungskammer benötigt.
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Die Einrichtung gemäß der Erfindung ist verschiedenen Verwendungszwecken
leicht anzupassen, zumal die Form der Verhrennungsräume im allgemeinen den jeweiligen
besonderen räumlichen Bedingungen entsprechend ausgeführt werden kann.
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Der Brennstoff kann entweder, wie in den Abb. i und 2 angedeutet,
im Innern des Verbrennungsraumes der einströmenden Luft zugeführt werden oder auch
z. B. zwecks besserer Durchmischung bereits außerhalb des Raumes mit der vor dem
Ventil lagernden Luft vereinigt werden.