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Vorrichtung zum Ablenken eines Strahles, insbesondere des Strahles
eines Rückstoßantriebes Es sind bereits Vorrichtungen zum Ablenken eines durch ein
Rohr strömenden Mediumstrahles, insbesondere eines von einem RückstoBantrieb erzeugten
Strahles, vorgeschlagen worden, und diese Vorrichtungen umfassen die Kombination
von Mitteln, die in dem Strahl Kräfte erzeugen, welche den Strahl von seiner normalen
Strömungsrichtung abzudrängen suchen, und einem System von zweckentsprechend gekrümmten
Kanälen, die am Umfang der normalen Bahn des Strahles angeordnet sind und dazu dienen,
den Strahl zu führen und den gewünschten Winkelbetrag der Ablenkung herbei= zuführen,
sobald diese eingeleitet worden ist. Diese Kanäle werden meistens von einem Schaufelgitter
gebildet, dessen Schaufeln hintereinander um die normale Bahn des Strahles herum
angeordnet sind.
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Die Herstellung und die Anbringung dieser Schaufelgitter führen jedoch
zu praktischen S,--hwierigkeiten hinsichtlich eines gutenWirkungsgrades des Triebwerkes
im normalen Betrieb und hinsichtlich der Festigkeit des Schaufelwerkes bei geringem
Gewicht.
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Insbesondere müssen die Schaufeln zwischen zwei Strömungen angeordnet
werden, nämlich zwischen der von dem Strahl gebildeten inneren
Strömung
und der äußeren Strömung, die von dem Fahrtwind -oder von dem Kühlluftstrom gebildet
wird, der häufig bei Rückstoßtriebwerken zwischen dem die Brennkammern und die Turbine
einschließenden heißen Innengehäuse und einem-äußeren Gehäuse, welches das Innengehäuse
von. dem Rumpf des Luftfahrzeuges trennt, 'vorgesehen ist. Um den Wirkungsgrad des
Triebwerkes nicht durch Verluste zu verschlechtern, ist es zweckmäßig, die Schaufeln
in einem ausreichenden Abstand von der Düsenachse anzuordnen, damit sich der Umfangsteil
des Strahles im normalen Betrieb nicht an den Schaufeln »reibt«. Ferner ist es auch
nötig, um den Widerstand des Triebwerkes und des Luftfahrzeuges nicht zu vergrößern,
daß die Luft, welche um die Schaufeln strömt, sich nicht am äußeren Rand der Schaufeln
reibt. Es ist somit erforderlich, daß sich für den Normalbetrieb die Schaufeln im
toten Gebiet der Strömung hinter dem Gehäuse des Triebwerkes befinden.
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Um diesen Bedingungen zu entsprechen, ist man gezwungen, die radiale
Abmessung der Schaufeln gering zu halten. Schaufeln von geringer Tiefe müssen jedoch
zwischen sich einen ziemlich kleinen Abstand häben, damit sie den abzulenkenden
Strahl richtig unterteilen und die einzelnen Teilströme in geeigneter Weise führen
können.
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Es-ist nun gefunden worden, daß eine zufriedenstellende Anordnung
erhalten werden kann, wenn die Schaufeln eine Tiefe erhalten, die kleiner als o,io
D und vorzugsweise kleiner als o,o6 D ist, wobei D der Durchmesser
der Düse vor den Schaufeln, d. h. im allgemeinen der Durchmesser des Ausganges der
Düse ist, und wenn die Schaufeln in einer genügend großen Zahl vorgesehen werden,
damit der zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schaufeln vorhandene Zwischenraum kleiner
als die Tiefe der Schaufeln ist.
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Dies stellt eine der Verbesserungen dar, welche den Gegenstand der
Erfindung bilden.
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Diese. Verbesserung gestattet außerdem, die Schaufeln aus dünnem Blech
herzustellen, wobei die Ränder gerade gelassen oder abgerundet oder abgeschrägt
werden können, und die Verwendung von dünnem Blech führt zu dem wichtigen Vorteil
einer Kostenersparnis gegenüber profilierten Schaufeln, die einer sorgfältigen Bearbeitung
bedürfen..
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Die Erfindung ist von allgemeiner Bedeutung, und sie ist nicht nur
auf Ablenkvorrichtungen anwendbar, die mit festen oder von einem gasförmigen Medium
gebildeten Hindernissen arbeiten, welche in einem Teil des Düsenquerschnittes zum
Vorstehen gebracht bzw. erzeugt werden, sondern auch auf Vorrichtungen anwendbar,
bei welchen die die Ablenkung einleitende Kraft in beliebiger Weise erzeugt und
beispielsweise von einer auf die Gase des Strahles ausgeübten Zentrifugalwirkung
abgeleitet sein kann.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise
näher erläutert.
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Fig. i ist ein axialer Halbschnitt, welcher den hinteren Teil der
Düse eines Rückstoßtriebwerkes und ein Ablenkschaufelgitter gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung darstellt; Fig. a ist eine Rückansicht auf das Schaufelgitter und
die Düse; -Fig. 3 stellt eine abgeänderteArt der Befestigung der Zugstangen dar.
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In Fig. i ist mit i der hintere Teil der Düse eines Rückstoßtriebwerkes,
mit z die innere Wandung dieser Düse (die in dem dargestellten Beispiel als Umdrehungskörper
wiedergegeben ist) und mit 3 die Außenhaut des Triebwerkes bezeichnet. Zu beiden
Seiten der Ebene, die durch die Achse A-A der Düse hindurchgeht und senkrecht auf
der Zeichenebene steht, sind symmetrisch zwei profilierte klingenartige Stäbe 4,
4' angeordnet, die parallel zueinander liegen und an ihren Enden in Trägern 5 schwenkbar
gelagert sind, welche am Ende der Düse an zwei sich diametral gegenüberliegenden
Stellen befestigt sind.
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Die Schwenkachsen dieser profilierten Stäbe 4,4' können miteinander
durch zwei Kitzel -derart verbunden sein, daß die Stäbe um gleiche Winkel in entgegengesetzter
Richtung verschwenkbar sind. Die Stäbe 4, 4' können vom Piloten mittels einer nicht
dargestellten Steuervorrichtung entweder in die durch ausgezogene Linien dargestellte
Lage oder in die durch strichpunktierte Linien dargestellte Lage gebracht werden.
In der durch ausgezogene Linien- dargestellten Lage setzen die profilierten Stäbe
4, 4' dem Strahl einen kleinsten Widerstand ,entgegen, und der Strahl verläßt die
Düse in normaler Richtung. Wenn sich dagegen die Stäbe in der durch strichpunktierte
Linien dargestellten. Lage befinden, bilden sie für den Strom des Strahles ein Hindernis,
und der Strahl wird zu beiden Seiten der durch die Achse A-A hindurchgehenden diametralen
Ebene abgelenkt, wie dies durch den Pfeil F angedeutet ist (es kann natürlich auch
irgendein anderes System von Ablenkhindernissen verwendet werden). Hinter der Düse
befindet sich eine gebogene oder konvexe Fläche 6, die außerhalb der normalen Bahn
des Strahles liegt und derart gekrümmt ist, daß die Randzone der Ströme des abgelenkten
Strahles durch diese Fläche geführt wird; diese Fläche 6 erstreckt sich bei 7 in
der für die Ablenkung gewünschten Richtung .nach außen. In der Zone der beiden Ströme,
welche der Strahl bildet, indem er sich öffnet und sich beiderseits der diametralen
Ebene A-A teilt, befindet sich eine Reihe von Schaufeln 8, die dazu dienen, einerseits
den abgelenkten Strahl in ebensoviel Teilströme zu unterteilen, wie Zwischenräume
zwischen den .Schaufeln vorhanden sind, und andererseits jeden dieser Teilströme
zu führen und der Ablenkung des Strahles den gewünschten Winkelwert zu geben.
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Bei dem dargestellten Beispiel werden die Schaufeln 8 von ringförmigen
Teilen gebildet, die durch Vertiefen von Ringen aus dünnem Blech erhalten sind,
welche ihrerseits aus Blechtafeln ausgeschnitten worden sind, wobei die Kanten 9
der Schaufeln gerade gelassen oder abgerundet oder abgeschrägt werden können. Die
Schaufeln 8 sind
derart dimensioniert, daß sie außerhalb des in
normaler Strömungsrichtung aus der Düse austretenden Strahles liegen und sich somit
der Umfangsteil des Strahles nicht an ihnen reiben kann und sie außerdem innerhalb
des Luftstromes liegen, der über das äußere Gehäuse 3 des Triebwerkes strömt. Die
Schaufeln 8 haben eine Tiefe 1a (in radialer Richtung zwischen ihrem Außenrand und
ihrem Innenrand gemessen), die kleiner als 1/1o des Durchmessers D der Ausgangsöffnung
der Düse und vorzugsweise. kleiner als ohoo dieses Durchmessers ist.
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Ferner ist der Zwischenraum i zwischen zwei aufeinanderfolgenden SChaufzln
kleiner als die Tiefe'h.
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Auf diese Weise wird ein enges Gitter von geringem radialen Raumbedarf
erhalten. Dieses Gitter kann konisch verlaufen, wie dies in Fig. i dargestellt ist,
wobei der mittlere Durchmesser der Schaufeln vom Ende der Düse aus zunimmt. Das
Gitter kann auch zylindrisch verlaufen.
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Die Schaufeln werden durch Zugstangen io aus Stahl von hoher Festigkeit
gehalten, die beispielsweise von Abschnitten von Klaviersaitendraht gebildet werden
und rings um die Achse A-A der Düse nach den Erzeugenden eines Kegels oder eines
Zylinders, je nach der dem Schaufelgitter gegebenen Form, verteilt sind. Diese Zugstangen
io sind durch in den Schaufeln 8 vorgesehene Öffnungen und durch rohrförmige Zwischenstücke
i i hindurchgeführt, die mit den Schaufeln abwechseln und dazu dienen, zwischen
den Schaufeln den gewünschten Abstand aufrechtzuerhalten. Die Zugstangen io gehen
außerdem durch Öffnungen in dem Ablenkrand 6, 7, um diesen gleichfalls zu befestigen,
und durch ein rohrförmiges Zwischenstück i2 hindurch, welches den Ablenkran.d 6,
7 in dem gewünschten Abstand von der Düse hält. Die Zugstangen io sind bei 13 an
ihrem der Düse benachbarten Ende mit Gewinde versehen und durch eine Muffe 14 mit
zwei gegenläufigen Gewinden mit Gewindebolzen i5 verbunden, die bei 16 in die Düse
geschraubt sind. Die Zugstangen io sind auch an ihrem gegenüberliegenden Ende mit
Gewinde versehen, um das Aufschrauben einer Mutter 17 (und gegebenenfalls einer
Gegenmutter 18) zu ermöglichen und damit das Spannen der Zugstangen und die Starrheit
des gesamten Aufbaues zu gewährleisten.
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Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Befestigung der Zugstangen
io hinter der Düse an der Wandung i9 eines ringförmigen Sammelraumes vorgenommen,
welcher mit der Förderseite des Luftverdichters des Triebwerkes verbunden ist und
einen ringförmigen Spalt 2o speist, welcher den Ausgangsquerschnitt der Düse durch
Gaseinschnürung zu regeln gestattet.
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Bei der in Fig. 3 wiedergegebenen abgeänderten Ausführungsform ist
jede Zugstange io zu ihrer Befestigung an der Düse mit einem Gelenkstück 21 versehen,
das mit einem durchlochten Änsatz 22 zusammenwirkt, der an der Hinterseite der Düse
befestigt ist, wobei die Gelenkstücke 21 der verschiedenen Zugstangen und ihre zugehörigen
Ansätze 22 miteinander durch einen Stahldraht 23 vereinigt sind, der durch die Ansätze
und die Gelenkstücke hindurchgeführt ist.
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Wie aus Fig. i ersichtlich, ist ein Teil der Schaufeln in der Nähe
der durch die Achse _A-A hindurchgehenden Ebene zu beiden Seiten dieser Ebene unterbrochen.
Diese Zone wird tatsächlich von dem abgelenkten Strahl nicht erreicht, und zwar
deshalb, weil' sich das Ablenkhindernis 4,4' parallel zu der genannten Ebene erstreckt.
Die Unterbrechung der Schaufeln in diesem Teil liefert den Vorteil, daß das Totgebiet
der Strömung, das sich hinter dem Hindernis q., q.' zu bilden sucht, wenn sich dieses
in Ablenkstellung befindet, leichter mit Außenluft gespeist werden kann, wodurch
die Einleitung der Ablenkung erleichtert wird.
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Gemäß einer Abwandlung können die Schaufeln (oder einige von ihnen),
statt daß sie von einer gewissen Anzahl voneinander getrennter ringförmiger Teile
gebildet werden, auch aus einem einzigen Teil bestehen, welcher von einem Streifen
mit gekrümmtem Querschnitt gebildet wird, der zu einer zylindrischen oder kegeligen
Schraubenlinie aufgewickelt ist.