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Einrichtung zum Erzeugen von Rückstoßkräften Die Erfindung bezieht
sich auf eine Einrichtung zum Erzeugen von Rückstoßkräften durch periodischeVerbrennungvon
Brennstoff-Luft-Gemischen in rohrförmigen Räumen. An diesen Räumen wird an dem einen
Ende ein Einlaßventil angeordnet, durch welches Verbrennungsluft oder Gemisch eingeführt
wird und das den Verbrennungsraum bei der Verbrennung in dem bei Antrieben dieser
Art erforderlichen Maß abschließt. Das andere Ende dieser rohrförmigen Einrichtungen
ist im allgemeinen stets offen. Da bei diesenRückstoßantrieben das zur Verbrennung
benötigte Gemisch nach dem Abfall des Drucks der Verbrennungsgase ohne Trenrmrrg
durch einen Kolben od. dgl. in den Verbrennungsraum eingeführt wird, findet eine
unmittelbare Berührung zwischen dem frischen Gemisch und den Restgasen der Verbrennung
statt. Bei dieser unmittelbaren Berührung triti infolge der turbulenten Bewegung
der Gas- und Gemischmassen in vielen Fällen eine sehr weitgehende Mischung dieser
Stoffe auf, die zu Vorverbrennungen von frischer Ladung führt. Die damit verbundenen
Verluste von Gemischenergie sind um so größer, je größer die Vermischung der beiden
Stoffteile ist, und sie können den Wirkungsgrad der Schuberzeugung sehr wesentlich,
in gewissen Fällen bis zurUnterbrechung des Betriebes beeinträchtigen,.
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Die Erfindung bezweckt eine Vermeidung dieser ?Yachteile, und sie
erreicht dies durch eine Einrichtung, bei der der Querschnitt des Verbrennungsraumes
in Strömungsrichtung unterteilt ist. Diese Unterteilung des Verbrennungsraumes verhindert,
daß Mischvorgänge zwischen Restgas und frischer Ladung in nennenswertem Umfang stattfinden
können
und bewirkt, daß das frische Gemisch die Restgase im wesentlichen kolbenartig verdrängt.
Da es bei Rückstoßantrieben mit periodischer Verbrennung von Brennstoff-Luft-Gemischen
in rohrförmigen Räumen zur Erzielung großer Schubkräfte, wie sie insbesondere in
der Technik der Luftfahrt benötigt werden, erforderlich ist, Rohre mit verhältnismäßig
großem Gesamtquerschnitt anzuwenden, bei denen besonders umfangreiche turbulente
Vermischungen auftreten können, so werden für diese Anwendungsfälle besonders große
Vorteile erzielt.
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Um eine technisch erwünschte Verdrängerwirkung zu erreichen, ist es
in vielen Fällen nicht zweckmäßig, die Länge des ganzen Raumes der Rückstoßeinrichtung
zu unterteilen, es ist vielmehr oft vorteilhafter, wenn die Unterteilung des Verbrennungsraumes
sich über die Länge erstreckt, die beim Einsaugen von Gemisch erfüllt wird. Dadurch
wird einerseits eine unvorteilhafte Vermischung der Gemisch- und Restgase weitgehend
vermieden, und andererseits wird der Vorteil erreicht, daß bei der Durchströmung
der Einrichtung geringere Verluste an Wandreibung auftreten.
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Die Abb. i und 2 veranschaulichen eine Ausführungsform, bei welcher
nur ein Teil der Länge des Raumes der Rückstoßeiarichtung durch Wandungen unterteilt
ist. Die Rückstoßeinrichtung besteht aus einem mit i bezeichneten Einlaßventil für
die Verbrennungsluft und einem Rohr 2. Im Innern des Verbrennungsraumes sind Wandungen
3 angeordnet, welche sich vom Einlaßventil aus bisher ungefähr zur Hälfte der gesamten
Länge des Raumes erstrecken. Durch diese Wandungen 3 wird der Querschnitt des Verbrennungsraumes
in Strömungsrichtung in mehrere Einzelräume unterteilt.
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In Weiterbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, den Querschnitt
so zu unterteilen, daß der Anfang der Unterteilung des Verbrennungsraumes unmittelbar
am Einlaßventil liegt. Dadurch wird eine Gemischströmung erzielt, die in jedem Querschnittsteil
des Gesamtrohres die Mengen zur Einströmung bringt, die den Druckverhältnissen des
jeweiligen Teilquerschnitts entsprechen, wodurch Wirbel- und Querströmungen vermieden
werden. Dieser Zusammenhang hat insbesondere bei großen Rohrquerschnitten Bedeutung,
weil bei diesen oft erhebliche örtliche Unterschiede des Drucks innerhalb des Querschnitts
am Rohranfang bestehen. Es hat sich beispielsweise gezeigt, daß beim Einsaugen von
Luft aus der Atmosphäre durch die Saugspannung der verbrannten Gase, die diese nach
der Verbrennung erzeugen, ein erheblich stärkerer, am Einlaßventil wirksamer Unterdruck
in Nähe des Rohrrandes als in Nähe der Rohrmitte auftritt. Es ist anzunehmen, daß
auch die Bauart des Einlaßventils einen Einfluß auf diese überraschend unterschiedliche
Druckverteilung besitzt. Es ist deshalb jedenfalls vorteilhaft, den Beginn der Unterteilung
in diesen Fällen unmittelbar an das Einlaßventil zu verlegen.
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Das Verhältnis der Länge eines Verbrennungsraumes zu seinem Querschnitt
kann bei vielen Ausführungsformen als Bezugswert für eine technisch vorteilhafte
Ausbildung des Rückstoßantriebes dienen. Zur Kennzeichnung eines Querschnitts wird
in der Strömungstechnik vielfach der Wert des hydraulischen Radius verwendet, und
es ist bei den vorliegenden Zusammenhängen auch zweckmäßig, diesen Wert in Beziehung
auf die-Länge des unterteilten Raumes zu setzen. Es besteht nun eine vorteilhafte
Weiterbildung der Erfindung darin, den Rückstoßantrieb so auszuführen, daß das Verhältnis
der Länge des unterteilten Raumes zu dem hydraulischen Radius eines Querschnitts,
der durch die Unterteilung gebildet wird, größer als io ist. Bei Einrichtungen,
deren Ausführung einen besonders hohen Wirkungsgrad der Schuberzeugung erzielen
sollen und bei denen eine geringe Erhöhung des Baugewichts durch eine weitergehende
Unterteilung unwesentlich ist, ist der gekennzeichnete Verhältniswert vorzugsweise.
größer als 30 zu wählen. Eine Unterteilung des Verbrentnungsraumes bis zu
beliebiger Größe des genannten Verhältniswertes kommt aus baulichen und strömungstechnischen
Gründen nicht im Betracht, da eine unzulässige Erhöhung des Bäuigewichts und von
Reibungsverlusten eintreten würde, deren Beschränkung sich aus einfachen technischen
Überlegungen bei den verschiedenen Anwendungsfällen ohne weiteres ergibt.
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Die Verteilung des Drucks, der die Einströmung von Gemisch bzw. Verbrennungsluft
in den Verbrennungsraum bewirkt, kann infolge von Unterschieden, die innerhalb des
gesamten Rohrquerschnitts bestehen, zu verschieden großen Füllungsmengen in den
einzelnen unterteilten Räumen führen. Eine Verschiedenheit der Füllungen kann aber
den Betrieb der Rückstoßeinrichtung ungünstig beeinflussen, insbesondere dadurch,
daß bei der Verbrennung der gesamten Ladung Unterschiede in der Brennzeit. oder
der Zeit der Druckwirkung der Verbrennungsgase, die sich in den einzelnen Räumen
befinden, auftreten. Um die Mengen, die in die einzelnen unterteilten Räume einströmen,
zu beeinflussen und wesentliche Unter-' schiede zu vermeiden, ist es vorteilhaft,
daß die Ufrterteilung des Verbrennungsraumes durch Düsen gebildet wird. Bei einer
düsenförmigen Ausführung der unterteilten Räume ist es ohne weiteres möglich, die
Menge unter Einhalten einer günstigen Verdrängerströmung und unter Vermeiden wesentlicher
Mischverluste entweder größer oder kleiner zu halten, als sie sich bei gleichbleibender
Querschnittsgröße in einem Raum einstellen würde, der durch die Unterteilung gebildet
wird. Die Form der Düsen ist dabei nach bekannten Grundlagen den jeweils vorliegenden
Druckverhältnissen anzupassen, wobei es sich im allgemeinen um die Wahl einer konvergierenden
oder divergierenden Querschnittsfolge handelt.