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Schubdüse mit Strahlablenkungsvorrichtung Das Patent 867 497 betrifft
eine Vorrichtung zum Ablenken eines durch eine Düse oder ein Reaktionstriebwerk
strömenden Strahles, bei welcher die Düse in der Nähe ihres Endes nach außen abgebogene
Wände aufweist, welche in die Richtung gekrümmt sind, in die die Ablenkung erfolgen
soll, und bei welcher die Düse in der Nähe der Querebene, in der sich die Ablenkung
vollzieht, mit geeigneten Mitteln zum Abfangen der Strömung versehen ist und außerdem
Führungsschaufeln aufweis±, die im Weg des abgelenkten Strahles liegen und deren
Krümmung so gewählt ist, daß sie der Ablenkung den gewünschten endgültigen Wert
erteilen.
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Gemäß der Zusatzpatentanmeldung S 32 055 XI/62 b sind die Führungsschaufeln
mit geeigneten Mitteln kombiniert, um die Schaufeln außer Wirkung zu bringen.
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Zweck der Erfindung ist eine Verbesserung, welche darin besteht, daß
Mittel vorgesehen sind, welche für den Betrieb mit nicht abgelenktem Strahl das
Ablösen
der Randschicht des Strahles von den nach außen gekrümmten Wänden erleichtern.
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Fig. z der Zeichnung zeigt in schematischer Form einen axialen Längsschnitt
durch eine Reaktionsdüse t von z. B. rechteckigem Querschnitt, deren Wandungen 0
und 0' am Düsenende nach außen gekrümmte Teile A-B und A'- B' aufweisen.
In den Weg des abgelenkten Strahles können Gitter von Führungsschaufeln
D, E ... H und D', E'. . . H' gebracht werden, und es
kann eine Vorrichtung, wie z. B. eine der Vorrichtungen gemäß der vorgenannten Zusatzpatentanmeldung
S 32o55 XI/62 b, vorgesehen sein, um diese Schaufeln außer Wirkung zu bringen. Im
Innern der Düse und in der Nähe der Querebene, welche die Verbindungsstellen der
die Wandungen der Düse verlängernden konvexen Flächen A-B bzw. A'-B' enthält, ist
ferner ein Ablenkorgan d angeordnet, das, wenn es zur Wirkung gebracht wird, einen
Teil des in Strömung befindlichen Mediums abfangen kann und dadurch die Ablenkung
des aus der Düse austretenden Strahles bewirkt, wie dies in der Patentschrift 867
497 beschrieben ist.
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Wenn das Rohr d nicht mit Luft gespeist wird, setzt sich dem Strom
des Strahles längs der Achse der Düse nichts entgegen, und die Randschichten des
Strahles folgen im wesentlichen der in Fig.x durch strichpunktierte Linien angedeuteten
Spur. Die Düse und ihre konvexen Endwandungen bilden zusammen jedoch eine teils
konvergentt und teils divergente Rohrleitung, deren engste Stelle in der durch die
Punkte A, und A' gehenden Querebene liegt, so daß im Unterschallbetrieb die
Randschichten des durch die Düse strömenden Reaktionsstrahles unter dem Einfluß
der Viskositätskräftesich an die konvexen Wandungen anzuschmiegen suchen und sich
erst hinter der Öffnung A-A' der Düse, z. B. an der Stelle M, von der Wandung ablösen,
um einer Spur zu folgen, die in der oberen Hälfte von Fig. z durch eine punktierte
Linie angedeutet ist. Es folgt daraus, daß der Reaktionsstrahl in dem divergenten
Teil AM-A'M' wieder verdichtet wird und sich verlangsamt, wodurch die Schubkraft
der Düse herabgesetzt wird. Überdies macht es die Divergenz, welche die allmähliche
Vergrößerung des Querschnittes des Strahles hinter der Düse zur Folge hat, erforderlich,
das Führungsschaufelgitter mit Bezug auf die theoretische Idealspur der Randschicht
nach außen zu verlagern, wie dies in der oberen Hälfte von Fig. z angedeutet ist,
um ein »Reiben« des Strahles an den Schaufeln sowie die sich daraus ergebenden Verluste
an kinetischer Energie und Schubkraft zu vermeiden.
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Gemäß der Erfindung ist die Düse in der Nähe des Übergangs in die
konvexen Wandungen mit Mitteln versehen, welche für den Betrieb ohne Strahlablenkung
ein Ablösen des Reaktionsstrahles in der Nähe der die Öffnung A-A' enthaltenden
Querebene herbeizuführen suchen und welche, entsprechend dem jeweiligen Fall, ganz
oder teilweise außer Wirkung, gebracht werden können, um dem Strahl zu gestatten,
sich an die konvexen Wandungen A -B und A'-B' anzuschmiegen, wenn die Ablenkung
des Strahles herbeigeführt werden soll. Ein einfaches und billiges Mittel, welches
das Ablösen des Strahles gewährleistet, besteht darin, der Oberfläche desjenigen
Teiles der konvexen Wandung, der an die Düsenwandung angrenzt, auf einer gewissen
Strecke eine rauhe Beschaffenheit zu geben.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird die konvexe
Wandung als Teil für sich und so ausgebildet, daß er mit Bezug auf die Düse bewegbar
ist, so daß er entweder tangential zur Düsenwandung in, der die Düsenöffnung enthaltenden
Querebene gebracht werden kann oder in der Wandung eine diskontinuierliche Stelle
bildet, welche das Ablösen der Randschicht des Reaktionsstrahles in der Nähe der
die Düsenöffnung enthaltenden Querebene herbeizuführen gestattet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden in der Nähe
der tangentialen Verbindungsstelle zwischen der Düsenwandung und der anschließend
konvexen Wandung, die in diesem Fall fest ist, ein oder mehrere Öffnungen vorgesehen,
durch welche ein seitlicher Druck auf den durch die Düse strömenden Strahl ausgeübt
werden kann, um die Randschicht von der Wandung abzulösen.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise
näher erläutert.
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Fig. z ist ein axialer Schnitt durch eine mit einer Ablenkvorrichtung
versehene Reaktionsdüse, die oben bereits teilweise beschrieben worden ist, um den
Effekt des Anschmiegens der Grenzschicht des Reaktionsstrahles an die ablenkende
Wand zu erläutern; Fig. 2, q., 6, 8, :co und 12 sind seitliche Ansichten von Düsen
mit rechteckigem Querschnitt gemäß der Erfindung, bei welchen der konvexe Teil der
Düsenwandung beweglich und als Teilfür sich ausgebildet ist; Fig. 3, 5, 7, 9, aF
und 13 sind Rückansichten der in den Fig. 2, q., 6; 8, ao und rz dargestellten Düsen;
Fig. 1q., 15 und i6 sind seitliche Ansichten von Düsen mit rechteckigem Querschnitt,
deren konvexe Wandungen einen von der, Wandung der Düse getrennten, aber in bezug
auf` diese festen Teil bilden; Fig. 17 ist eine Rückansicht der Ausführungsform
gemäß Fig. =6 ; .
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Fig. 18, z9 und 2o sind axiale Schnitte von drei weiteren Ausführungsformen
von Düsen, die einen runden Querschnitt haben und mit mehreren Öffnungen versehen
sind, durch welche ein seitlicher Druck auf den durch die Düse strömenden Reaktionsstrahl
ausgeübt werden kann.
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Bei der bereits teilweise beschriebenen Ausführungsform gemäß Fig.
= besteht ein einfaches Mittel zur Herbeiführung des Ablösens der Grenzschicht in
der die Düsenöffnung A-A'enthaltenden Querebene darin, daß der Oberfläche desjenigen
Teiles der konvexen Wandung A-B bzw. A'-B', welcher an die Düsenwandung 0 bzw. 0'
angrenzt, auf einer gewissen Strecke, z. B. auf der Strecke A -M bzw. eine rauhe
Beschaffenheit gegeben ist, während der übrige Teil der Oberfläche der ablenkenden
Wand, d. h. der Teil M-B bzw. M'-B' glatt ist. Das Rauhmachen der Oberflächen A-M
und A'-M' kann auf irgendeine Weise bewirkt werden, z. B. durch eine grobe Metallisierung
oder mit Hilfe von Feilstrichen.
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Für den Betrieb der Düse ohne Strahlablenkung wird die Grenzschicht
des Reaktionsstrahles infolge der Rauheit der Oberflächen A-M und A'-M' gestört,
und
sie löst sich von der Wandung bei A und A' ab, um der parallel zur
Achse der Düse verlaufenden Spur zu folgen, die in Fig. i durch strichpunktierte
Linien angedeutet ist. Wenn die Ablenkung des Strahles herbeigeführt wird, gelangt
die gestörte Randschicht unter den Einfluß der Gitter der Schaufeln, die, wie dies
in der unteren Hälfte von Fig. i für die Schaufeln D' E' . . . H' wiedergegeben
ist, sehr nahe an der Grenzschicht des nicht abgelenkten, sondern nur abgelösten
Strahles liegen. In Anbetracht der Einfachheit dieses die Wiederverdichtung des
Strahles im normalen Betrieb verhindernden Mittels können die geringen Schubverluste,
die durch die vorgenannte Störung der Grenzschichten vervorgerufen werden, leicht
in Kauf genommen werden.
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Die Fig. 2 und 3 stellen eine Ausführungsform dar, bei welcher die
konvexe Wandung A-B und die Wandung 0 der Düse einen Winkel von über 18o° bilden..
Der so in der Wandung gebildete Knick bewirkt das Ablösen der Grenzschicht des Strahles
für den Betrieb der Düse ohne Strahlablenkung. Bei einer Düse mit kreisförmigem
Querschnitt, bei welcher z. B. die Wandung 0 und die anschließende konvexe Wandung
A -B miteinander ein Stück bilden, erleichtert ein Ablenkschaufelgitter,
das demjenigen gemäß Fig. i ähnlich ist und das zweckmäßigerweise in der Nähe der
Randschicht des nicht abgelenkten Strahles angeordnet ist, das Wiederanschmiegen
der Grenzschicht an die konvexe Wandung, sobald das Rohr d zum Ablenken des Strahles
in Wirkung gebracht wird.
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Bei der in den Fig. 2 und 3 wiedergegebenen Düse von rechteckigem
Querschnitt bilden die konvexen Wandungen A -B und A'-B' Elemente, die mit
den benachbarten Wandungen 0 und 0' der Düse nicht ein Stück bilden und von Achsen
i bzw. i' getragen werden, welche in der Ebene der Wandungen 0 und 0' und in der
die Verbindungsstelle dieser Wandungen mit den Elementen A-B und A'-B' enthaltenden
Querebene A-A' angeordnet sind. Diese Elemente A-B und A'-B' können um die genannten
Achsen geschwenkt werden, so daß sie entweder in die Stellung gebracht werden können,
in welcher sie die Wandungen der Düse tangential verlängern, d. h. in die in Fig.
2 durch punktierte Linien wiedergegebene Stellung, in der sie die Ablenkung des
Strahles begünstigen, wenn das Organ d in Wirkung gebracht wird, oder daß sie mit
den Wandungen 0 und 0' an der Übergangsstelle einen Winkel bilden, um das Ablösen
des Strahles zu erleichtern, wie dies z. B. in der Stellung der Fall ist, die in
Fig.2 durch ausgezogene Linien wiedergegeben ist.
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Der Winkel, welchen die Tangenten an die Flächen 0 und A-B bzw. 0'
und A'-B' bilden, kann mittels irgendeiner geeigneten Steuervorrichtung verändert
werden, was den Vorteil bietet, daß der Ablösepunkt der Grenzschicht auf der konvexen
Wandung verschoben und damit die Größe der Divergenz des Reaktionsstrahles, d. h.
die Größe seiner Schubkraft, geregelt werden kann. Auf diese Weise kann innerhalb
enger Grenzen die Geschwindigkeit des ausgestoßenen Strahles verändert werden, und
es kann so der Mangel der Turbinenstrahltriebwerke an Elastizität auf Grund des
hohen Trägheitsvermögens der Läufer des Verdichters und der mit großer Geschwindigkeit
umlaufenden Turbine vollständig beseitigt werden.
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Das Verschwenken der Ablenkwände A-B und A'-B' kann auf verschiedene
Weise bewirkt werden. So sind z. B. in den Fig. 2 und 3 Hebel 2 und 2' dargestellt,
die an dem einen Ende mit den Achsen i bzw. i' und an dem anderen Ende mit Lenkern
3 bzw. 3' verbunden sind, welche durch die Stange q. eines Kolbens 5 gesteuert werden,
der in einem Zylinder 6 beweglich angeordnet ist, zu welchem ein Druckmittel an
dem einen oder anderen Ende zugeführt werden kann.
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Bei der in den Fig. q. und 5 wiedergegebenen Ausführungsform werden
bei einer Düse mit rechteckigem Querschnitt die ihre Wandungen verlängernden konvexen
Wände je von einer gekrümmten und vorzugsweise geschlossenen Fläche gebildet, die
wenigstens einen halbzylindrischen Teil a-c-b umfaßt, dessen Wandende
a mit einer zurückspringenden Stufe e verbunden ist, die einen Winkel
von z. B. 9o° mit der Zylinderwandung bzw. mit der Düsenwandung bildet. Diese Ablenkwände
werden von Achsen 7 bzw. 7' getragen, die parallel zur Ebene der Düsenwandungen
0 und 0' und in der Ebene der Düsenöffnung A-A' liegen, und sie sind derart angeordnet,
daß der halbzylindrische Teil a-c-b bzw. a'-c'-b' tangential zur Düsenwandung 0
bzw. 0' verläuft.
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Für den Betrieb ohne Strahlablenkung ist der halbzylindrische Teil
der Ablenkw ände zur Vorderseite der Düse gerichtet (obere Hälfte von Fig. q.),
und die zurückspringende Stufe e liegt in der Ebene der Düsenöffnung und bildet
am Ende der Wandung 0 einen freien Rand, welcher das Ablösen des Reaktionsstrahles
erleichtert. Durch eine geeignete Drehung der Ablenkwand um ihre Achse kann der
halbzylindrische Flächenteil so verlagert werden, daß er die Wandung der Düse tangential
verlängert (untere Hälfte von Fig. q.), wodurch die Ablenkung des Strahles begünstigt
wird, dessen Grenzschicht sich gegen die Fläche b'-c'-a' schmiegt, wenn das Ablenkorgan
d in Wirkung gebracht wird.
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Die Drehung der Ablenkwände kann auf verschiedene Weise bewirkt werden.
In den Fig. q. und 5 sind Ritzel 8 und 8' wiedergegeben, die am Ende der Achsen
7 bzw. 7' befestigt sind und mit Zahnrädern 9 bzw. g' kämmen, die sich auf den Achsen
io bzw. io' verschwenken können, welche zu den Achsen 7 und 7' parallel verlaufen.
Mit den Zahnrädern 9 und g' stehen Zahnstangen ii bzw. ii' im Eingriff, die durch
die Stangen 12 bzw. 12' von Kolben 13 bzw. 13' gesteuert werden, die in einem doppelseitig
wirkenden Zylinder 1q. bewegbar sind, dem durch eine Leitung 15 ein Druckmittel
zugeführt werden kann.
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Die in den Fig. 6 und 7 wiedergc."@bene Ausführungsform unterscheidet
sich von derjenigen gemäß den Fig. q. und 5 dadurch, daß der halbzylindrische Teil
a-b-c der Ablenkwand nicht mit einer zurückspringenden, sondern mit einer vorspringenden
Stufe g am Ende dieser Fläche verbunden ist. Für den Betrieb der Düse ohne Strahlablenkung
stellt die vorspringende Stufe g in der die Öffnung A-A' enthaltenden
Querebene
ein Hindernis für die Randschicht des Strahles dar und verursacht das Ablösen des
Strahles (obere Hälfte von Fig.6). Durch eine geeignete Drehung der Ablenkwand kann
die Stufe g aus der Bahn des Reaktionsstrahles herausgezogen und der halbzylindrische
Teil a-b-c in Stellung gebracht werden, um die Wandung 0 der Düse für den Ablenkbetrieb
tangential zu verlängern (untere Hälfte von Fig. 6): Die Drehung der Ablenkwände
kann mittels einer Betätigungsvorrichtung herbeigeführt werden, die derjenigen der
Fig. q. und 5 ähnlich ist.
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Bei der in den Fig. 8 bis ir wiedergegebenen abgeänderten Ausführungsform
einer Düse mit rechteckigem Querschnitt weist die Führungswand i-i für die Randschicht
des Reaktionsstrahles für den Ablenkbetrieb eine seitlich der Wandung 0 liegende
konvexe Verlängerung i-h auf, die sich zur Vorderseite der Düse erstreckt. Diese
Führungswand ist beweglich und kann so eingestellt werden, daß sie die Wandung der
Düse in der Querebene der Öffnung A-A' tangential verlängert (in Fig. 8 durch strichpunktierte
Linien angedeutete Stellung), oder sie kann in Abstand vcn der Düsenwandung gebracht
werden, indem sie entweder zurückgezogen (in Fig. 8 durch ausgezogene Linien wiedergegebene
Stellung) oder nach hinten verschoben (in Fig.io durch ausgezogene Linien wiedergegebene
Stellung) wird.
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Wenn die I'ührungswand zur Ablenkung des Strahles bei i tangential
zur Düsenwandung 0 eingestellt ist, schmiegt sich die Randschicht des Strahles gegen
die Führungswand i-j, die nach außen gekrümmt ist. Dagegen wird für den Betrieb
ohne Strahlablenkung die Führungswand in Abstand von der Wandung 0 gebracht, und
diese bildet dann mit der Verlängerung i-h einen konvergenten Kanal zum Ansaugen
von Umgebungsluft, die tangential zur Bahn des Stromes des Reaktionsstrahles.gegen
die Randschicht gerichtet wird, welche auf diese Weise an der Öffnung A-A' der Düse
abgelöst wird.
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Durch eine entsprechende Ausbildung des so durch die Wandung der Düse
und die Verlängerung i-h der Führungswand gebildeten Kanals kann ein wirksames Anblasen
der Randschicht des aus der Düse strömenden Reaktionsstrahles erhalten und dadurch
eine erhöhte Schubleistung dieses Strahles erzielt werden.
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Die Verschiebung der Führungswände kann auf verschiedene Weise bewirkt
werden. So ist z. B. in den Fig. 8 und g eine Stange 16 wiedergegeben, welche die
Führungswand trägt und parallel zu ihrer Fläche h-i-j liegt. Ein bei 18 durch ein
Gelenk geteilter Hebel 17 ist an jedem Ende der Stange 16 befestigt und an einer
Stange ig eines Kolbens 2o angelenkt, der in einem Zylinder 21 beweglich ist, der
parallel zur Düsenachse liegt und an jedem seiner Enden mit Druckmittel gespeist
werden kann. Diese Betätigungsvorrichtung gestattet, die Führungswand h-i-i gegen
die Wandung der Düse zu ziehen.
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Bei der in den Fig. io und ii wiedergegebenen abgeänderten Ausfühiungsform
wird die Verschiebung der Führungswände durch eine Längsbewegung erhalten, welche
gestattet, die Führungswände vor die Öffnung A-A' der Düse zu bringen. Ein starrer
Träger, welcher von Stangen 16, 22 und 23 gebildet wird, -ist mit Kolben 2¢ gelenkig
verbunden, die in Zylindern 25 beweglich sind, welche parallel zur Achse der Düse
liegen und an dem einen oder anderen Ende mit Druckmittel gespeist werden können.
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In den Fig. 1q. und 15 sind zwei Ausführungsformen wiedergegeben,
welche denjenigen gemäß den Fig.8 bis ii ähnlich sind, bei welchen aber die konvexe
Wandverlängerung in bezug auf die Düsenwandung fest ist. Die Wandungen 0 und 0'
der Düse von rechteckigem Querschnitt bilden an ihrem Ende einen schwach konvergent-divergent
ausgebildeten Kanal, der in einen freien Rand A bzw. A' endet, so daß der Reaktionsstrahl
mit einem gewissen Divergenzwinkel von der Größe 2 a ausgestoßen wird.
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Die die Wandung 0 der Düse verlängernde, den Reaktionsstrahl führende
Wand umfaßt eine ebene Fläche As AZ, die sich hinter der Düse parallel zur
Grenzschicht des nicht abgelenkten Strahles (strichpunktierte Linien) erstreckt.
Diese ebene Fläche ist vorzugsweise derart angeordnet, daß der Abstand, welcher
sie für den Betrieb ohne Strählablenkung von der Randschicht trennt, im wesentlichen
gleich dem kleinsten Intervall ist, welches vorzusehen ist, damit sich der Strahl
nicht wieder anschmiegt. Hinter der ebenen Fläche A3 Az weist die Führungswand eine
nach außen gekrümmte Verlängerung A, -B auf, während sie zur Vorderseite hin durch
eine konvexe Fläche A3 A4 verlängert ist, welche mit der Außenseite des Endes der
Düsenwandung 0 einen teils konvergenten, teils divergenten Kanal bildet, der ein
düsenartig wirkendes Rohr zum Ansaugen von Umgebungsluft darstellt.
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Die Verlängerung A, -B der Führungswand ist bei den in den Fig. 14
und 15 dargestellten Beispielen mit einem Schaufelgitter D ... H zum Führen
des Strahles bei dessen Ablenkung vereinigt.
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Für den normalen Betrieb ohne Strahlablenkung; wenn das- Organ d,
welches die Innenschichten des Strahles abfängt, außer Wirkung ist, erzeugt der
von der Verlängerung A3 A4 und der Düsenwandung gebildete düsenartig wirkende
Kanal einen gegen die Randschicht des Strahles und parallel zu dieser gerichteten
Luftstrom, dessen Druck höher als der statische Druck des Strahles ist und der auf
den Strahl einen seitlichen Schub ausübt, der verhindert, daß sich der Strahl an
die Wand A-3 Az B anschmiegt.
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Wenn die Fläche A3-A2 sehr nahe der Randschicht des Strahles angeordnet
ist, genügt eine sehr geringe. Ablenkung durch Inwirkungbringen des Organs d, welches
Druckluft durch Schlitze f1 und f2 ausbläst, um den Strahl an die Führungswände
anzuschmiegen. Um zu verhindern, daß sich in dem Strom des Strahles eine Gegendruckquelle
fortpflanzt, ist es nötig, das die ebene Fläche A3 A2 genügend lang ist, damit der
materielle Strahlquerschnitt in der Ebene A,-A,', der durch die Divergenz gegeben
ist, größer als der Querschnitt der Öffnung A-A' der Düse ist, und zwar trotz der
Verringerung des Durghlaßquerschnittes für die Strömung, die durch das Einblasen
des Ablenkmediums in der. Ebene Az A2' hervorgerufen wird. Wenn diese gegebenen
Tatsachen beachtet werden,
sind die erforderlichen Bedingungen für
eine gute Ablenkung erfüllt.
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Zur Erzielung einer ausreichenden Blaswirkung ist es nötig, daß die
Schlitze fi und f2 nahe an der Querebene AZ-A2 liegen, in welcher die Übergangsstelle
zwischen der ebenen Fläche und der gekrümmten Fläche der Führungswand liegt. Bei
der in Fig. 14 wiedergegebenen Ausführungsform liegt der Angriffsrand des profilierten
Organs d in der Strömungsrichtung vor der Ebene der Öffnung A-A' der Düse.
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Diese besondere Ausführungsform der Erfindung gestattet außerdem,
das Organ d vollständig außerhalb der Düse anzuordnen, wie dies in Fig. 15 wiedergegeben
ist. Auf diese Weise ist die Gasströmung im Innern -der Düse identisch mit derjenigen
eines gewöhnlichen Reaktionstriebwerkes, was gestattet, die Erfindung auf eine Düse
bisheriger Art anzuwenden.
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Bei der in den Fig. i2, 13 und 16, 17 dargestellten Düsenart
von rechteckigem Querschnitt wird das Ablösen des Strahles an der Düsenöffnung A-A'
durch eine Aufhebung der Kontinuität zwischen der Düsenwandung 0 bzw. 0' und der
nach außen gekrümmten Führungswand Ai-B bzw. A, '-B' erhalten, so da.ß der auf diese
Weise zwischen der Düsenöffnung und dem Anfang der Führungswand gebildete Spalt
an die Atmosphäre, also an Überdruck in bezug auf den an dieser Stelle in der Düse
herrschenden statischen Druck, angeschlossen ist und die Randschicht des Strahles
für den Betrieb ohne Strahlablenkung durch einen seitlichen Druck von der Düsenwandung
abgelöst wird.
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Wie in Fig. 16 wiedergegeben, kann die Führungswand A,-B mit einem
Gitter von festen oder verschiebbaren Ablenkschaufeln D, E, H vereinigt sein,
z. B. mit solchen Schaufelgittern, wie sie in den eingangs genannten Patentschriften
beschrieben sind. Es sei bemerkt, daß ein solches Schaufelgitter bei jeder der hier
beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung angewendet werden kann.
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Wenn das Ablenkorgan d in Wirkung gebracht wird, um den Strahl abzulenken,
kann die Aufhebung der Kontinuität zwischen der Düsenwandung und der Führungswand,
d. h. der gebildete Spalt, durch irgendeine geeignete Einrichtung unterdrückt werden,
um der Randschicht des Strahles zu gestatten, sich an die konvexe Führungswand A,-B
anzuschmiegen. So kann z. B. eine Betätigungseinrichtung zum Verschieben, Verdrehen
oder Verschwenken der Führungswand vorgesehen sein, z. B. eine solche, wie sie in
den Fig. 4 bis Z3 dargestellt ist.
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In Fig. i2 ist eine Betätigungseinrichtung schema= tisch wiedergegeben,
welche gestattet, die Führungswand A,-B durch eine Längsbewegung in einer Ebene
zu verschieben, die parallel zur Wandung 0 der Düse liegt. Eine Zahnstange 27, die
an den Enden einer die Führungswand A,-B tragenden Achse 26 befestigt und in Trägern
27e und 27b verschiebbar gelagert ist, wird durch Zahnräder 28 und 29 angetrieben,
die mit einer Zahnstange 30 im Eingriff stehen, welche an einem Ende mit
der Stange 31 eines Kolbens 32 verbunden ist, der in einem Zylinder 33 verschiebbar
ist, welcher parallel zur Achse der Düse liegt und an seinem einen oder anderen
Ende mit einem Druckmittel gespeist werden kann.
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Die Führungswand Al-B kann, anstatt bewegbar angeordnet zu sein, auch
fest sein, und der zwischen dem Anfang dieser Wand und dem Rand A der Düsenwandung
0 bestehende Spalt kann durch irgendein geeignetes Mittel verschlossen werden. In
den Fig. 16 und 17 ist ein Schieber 34 wiedergegeben, der auf der äußeren Oberfläche
der Wandung 0 der Düse verschiebbar ist und so eingestellt werden kann, daß er entweder
den Spalt schließt (obere Hälfte von Fig. 16) oder öffnet (untere Hälfte von Fig.
i6). Der Schieber 34 ist an jedem seiner Enden an einer Zahnstange 35 befestigt,
die in einer Ebene parallel zur Ebene der Wandung 0 der Düse verschiebbar ist. Zahnräder
36 und 37 stehen im Eingriff mit der Zahnstange 35 bzw. einer Zahnstange 38, die
an der Stange 39 eines Kolbens 4o befestigt ist, der in einem Zylinder 41
verschiebbar ist, welcher parallel zur Achse der Düse liegt und an dem einen oder
anderen seiner Enden mit Druckmittel gespeist werden kann.
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Der längs der Verbindungsstelle zwischen der Düsenwandung und ihrer
konvexen Verlängerung vorgesehene durchlaufende Spalt kann durch eine Reihe von
Öffnungen ersetzt werden, die längs dieser Verbindungsstelle in der die Düsenöffnung
A-A' enthaltenden Querebene angeordnet sind, wodurch eine Wirkung erhalten wird,
die derjenigen entspricht, welche mittels der Ausführungsform gemäß den Fig. i2,
13 und 16, 17 erhalten wird.
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In Fig. 18 ist als Beispiel eine Düse mit kreisförnügem Querschnitt
schematisch wiedergegeben, bei welcher eine Reihe von nahe beieinanderliegenden
kleinen Löchern 42 längs der Verbindungsstelle der Düsenwandung 0 mit ihrer nach
außen gekrümmten Verlängerung A-B vorgesehen ist. Auf diese Weise befindet sich
die Öffnung der Düse für den Betrieb ohne Strahlablenkung auf Atmosphärendruck,
und das Ablösen der Randschicht des Reaktionsstrahles wird durch den seitlichen
Druck gewährleistet, der auf diese Randschicht ausgeübt wird.
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Um den Einfluß auszuschalten, welcher bei der Ablenkung dadurch ausgeübt
würde, daß die Düsenöffnung unter Atmosphärendruck gebracht ist, kann irgendeine
geeignete Einrichtung vorgesehen sein, welche die kleinen Löcher 42 zu-verschließen
gestattet. So ist z. B. in Fig. 18 ein Ring 43 vorgesehen, welcher die Übergangsstelle
zwischen der Düse und ihrer Verlängerung umgibt und der außerdem eine Reihe von
kleinen Löchern 44 aufweist, die in bezug auf die Löcher 42 in der Düse verschiebbar
sind. Diesem Ring 43 kann eine Drehbewegung um die Achse der Düse erteilt werden,
um ihn durch seine vollen Teile die Löcher 42 abdecken zu lassen. In dem dargestellten
Beispiel weist ein Teil des Ringes auf seiner äußeren Oberfläche eine Verzahnung
auf, die mit einem Ritze145 im Eingriff steht, welches auf der Achse eines kleinen
Elektromotors 46 befestigt ist, der in beiden Richtungen zum Umlauf gebracht werden
kann.
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Bei der in Fig. i9 ..dargestellten Ausführungsform der Einrichtung
zum Offnen und Schließen der kleinen Löcher 42 ist die engste Stelle der teils konvergenten,
teils
divergenten Rohrleitung, welche von der Düse und ihrer konvexen Verlängerung gebildet
wird, von einem Kanal 47 umgeben. In der unteren Hälfte von Fig. ig ist eine Leitung
48 wiedergegeben, die mittels eines Ventils 49 entweder mit der Außenluft oder mit.
einer Saugvorrichtung 5o verbunden werden kann, die über eine Leitung 51 mit Druckluft
betrieben wird, welche- z. B. dem Verdichter des Turbinenstrahltriebwerkes entnommen
werden kann.
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Für den Betrieb ohne Strahlablenkung wird der Kanal 47 mit Hilfe des
Ventils 49 unter Atmosphärendruck gebracht, und das Ablösen. der Randschicht des
Reaktionsstrahles erfolgt auf die gleiche Weise wie bei der Ausführungsform gemäß
Fig. 18. Wenn das Organ d zum Ablenken des Reaktionsstrahles in Wirkung gebracht
wird, kann der Kanal 47 mittels des Ventils 49 mit der Saugvorrichtung 5o in Verbindung
gebracht werden, so daß der Kanal auf den statischen Druck gebracht wird, der an
der Öffnung der Düse herrscht.
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Da sich der Strahl in der Nähe der kleinen Löcher 42 ablöst, saugt
er Umgebungsluft durch diese Löcher hindurch, in denen dadurch ein gewisser Unterdruck
in bezug auf den Atmosphärendruck herrscht. Dadurch wird der auf der Düsenwandung
in der die Düsenöffnung enthaltenden Querebene herrschende Überdruck und somit auch
der Ablöseeffekt der Grenzschicht des Strahles etwas vermindert. Es kann jedoch
der gewünschte Effekt dadurch vergrößert werden, daß der Kanal 47 mit einer Leitung
52 (obere Hälfte von Fig. ig) verbunden wird, die mit Druckluft gespeist wird, welche
z. B. dem Verdichter des Turbinenstrahltriebwerkes entnommen wird, wobei in die
Leitung 52 ein Ventil 53 geschaltet ist, welches gestattet, den Zutritt von Druckluft
abzusperren, wenn die Ablenkung des Strahles bewirkt werden soll.
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Da die Isobaren des statischen Druckes wenig bekannt sind und sich
in einer Düse entsprechend dem Betrieb des Reaktionstriebwerkes ändern können, kann
ein Umlauf der Düsengase oder der eingeblasenen Luft in den Löchern 42 entstehen,
so daß eine Herabsetzung der Strömungsgeschwindigkeit des Reaktionsstrahles bewirkt
werden würde. Die in Fig. 2o" dargestellte abgeänderte Ausführungsform gestattet,,
diesen Nachteil zu beheben.
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Ein Kanal 54 ist um die Verbindungsstelle zwischen der Düse und. ihrer
konvexen Verlängerung angeordnet, und die kleinen Löcher 42 in der Düsenwandung
werden durch einporöses Material 55 von geeigneter Dicke versperrt, z. B.
durch ein Material, wie es benutzt wird, um die Schlitze zu verschließen, die zum
Ansaugen der Grenzschicht dienen, wenn deren Ablösen von der Wand von spitz zulaufenden
Profilen verhindert werden soll. Der Kanal 54 ist durch eine Leitung 56 mit einer
Druckluftquelle, wie z. B. dem Verdichter des Turbinenstrahltriebwerkes, verbunden,
und die Zufuhr von Luft zu dem Kanal kann durch ein Ventil 57 unterbrochen werden.
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Für den Betrieb ohne Strahlablenkung ist das Ventil 57 geöffnet,
und die Druckluft strömt durch das poröse Material 55 und die kleinen Löcher 42,
um Strahlen zu bilden, welche das Ablösen der Randschickt des Gasstromes in der
die Öffnung A-A' der Düse enthaltenden Querebene bewirken.
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Um die Ablenkung des Strahles mit Hilfe des Organs d zu gewährleisten
und der Grenzschicht zu gestatten, sich an die nach außen gekrümmte Verlängerung
A-B anzuschmiegen, kann die Zufuhr von Druckluft mit Hilfe des Ventils 57 unterbrochen
werden. Der Strömungswiderstand, den das poröse Material 55 dem etwa durch die Löcher
42 hindurchgehenden Gas bietet,, genügt dann, um jeden Umlauf von Gas zwischen dem
Kanal 54 und der engsten Stelle der- von der Düse und ihrer konvexen Verlängerung
gebildeten, teils konvergenten, teils divergenten Rohrleitung zu verhindern.