DES0040626MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 30. August 1954 Bekanntgemacht am 22. Dezember 1955

DEUTSCHES PATENTAMT

Paris

Patentanwälte

Es sind bereits Vorrichtungen zum Ablenken eines durch ein Rohr strömenden Mediumstrahles, insbesondere eines von einem Rückstoßantrieb 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 herbeizuführen, 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.

Die Herstellung und die Anbringung dieser Schaufelgitter führen jedoch zu praktischen Schwierigkeiten hinsichtlich eines guten Wirkungsgrades des Triebwerkes im normalen Betrieb und hinsichtlich der Festigkeit des Schaufelwerkes bei geringem Gewicht.

Insbesondere müssen die Schaufeln, zwischen zwei Strömungen angeordnet werden, nämlich zwischen der von dem Strahl gebildeten inneren

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Strömung und der äußeren Strömung, die von dem Kahrtwiud oder von dem Kühlluftstrom gebildet wird, der häufig bei Rückstoßtriebwerken zwischen dem die Brennkammern und die Turbine einschließenden heißen Innengehäuse und einem äußeren (!ehäuse, welches das Innengehäuse von dem Rumpf des Luftfahrzeuges trennt, vorgesehen ist. Um den Wirkungsgrad des Triebwerkes nicht durch Verluste zu verschlechtern, ist es zweck mäßig, 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, inn den Widerstand des Triebwerkes und des »5 Luftfahrzeuge* 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.

Um diesen Bedingungen zu entsprechen, ist man gezwungen, die radiale Abmessung der Schaufeln gering zu halten. Schaufeln von geringer Tiefe müssen jedoch /,wischen sich einen ziemlich kleinen Abstand haben, damit sie den abzulenkenden Strahl richtig unterteilen und die einzelnen Teilströme in geeigneter Weist· führen können.

Ks ist nun gefunden worden, daß eine zufriedenstellende Anordnung erhalten werden kann, wenn die Schaufeln eine Tiefe erhalten, die kleiner als ο,ιο/) und vorzugsweise kleiner als o.of) D ist. wobei I) 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.

Dies stellt eine der Verbesserungen dar, welche den Gegenstand der Erimdung bilden.

Diese Verbesserung gestattet außerdem, die Schaufeln aus dünnem lilech herzustellen, wobei die Ränder· gerade gelassen oder abgerundet oder abgeschrägt werden können, und die Verwendung von dünnem lilech führt zu dem wichtigen Vorteil einei- Kostenersparnis gegenüber profilierten Schaufeln, die einer sorgfältigen Bearbeitung bedürfen.

Die Krfindung ist von allgemeiner Bedeutung. und sie ist nicht nur auf Ablenkvorrichtungen anwendbar, dit· mit festen oder von einem gasförmigen Medium gebildeten Hindernissen arbeiten, welche in einem Teil des Düsenquerschnittcs zum Vorstellen 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.

6i) Die Krfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.

Fig. ι ist ein axialer llalbschnitt, welcher den hinteren Teil der Düse eines Rückstoßtriebwerkes und ein Ablenkschaufelgittcr gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt;

Fig. 2 ist eine Rückansicht auf das Schaufclgittcr und die Düse;

Fig. 3 stellt eine abgeänderte Art der Befestigung der Zugstangen dar.

In Fig. ι ist mit 1 der hintere Teil der Düse eines Rückstoßtriebwerkes, mit 2 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.

Die Schwenkachsen dieser profilierten Stäbe 4,4' können miteinander durch zwei Ritzel 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. Iu 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 Ablenkhindcrnissen 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 Randzoue 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.

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 Blcchtafcln ausgeschnitten worden sind, wobei die Kanten 9 der Schaufeln gerade gelassen oder abgerundet oder abgeschrägt werden können. Die Schaufeln 8 sind

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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 h (in radialer Richtung zwischen ihrem Außenrand und ihrem Innenrand gemessen), die kleiner als ¹Ao des Durchmessers D der Ausgangsöffnung der Düse und vorzugsweise kleiner als ^e/ioo dieses Durchmessers ist.

Ferner ist der Zwischenraum i zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schaufeln kleiner als die Tiefe*.

Auf diese Weise wird ein enges Gitter von geringem radialen Raumbedarf erhalten. Dieses Gitter kann konisch verlaufen, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, wobei der mittlere Durchmesser der

Schaufeln vom Ende der Düse aus zunimmt. Das Gitter kann auch zylindrisch verlaufen.

Die Schaufeln werden durch Zugstangen 10 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 10 sind durch in den Schaufeln 8 vorgesehene Öffnungeh und durch rohrförmige Zwischenstücke 11 hindurchgeführt, die mit den Schaufeln abwechseln und dazu dienen, zwischen den Schaufeln den gewünschten Abstand aufrechtzuerhalten. Die Zugstangen 10 gehen außerdem durch öffnungen in dem Ablenkrand 6, 7, um diesen gleichfalls zu befestigen, und durch ein rohrförmiges Zwischenstück 12 hindurch, welches den Ablenkrand 6, 7 in dem gewünschten Abstand von der Düse hält. Die Zugstangen 10 sind bei 13 an ihrem der Düse benachbarten Ende mit Gewinde versehen und durch eine Muffe 14 mit zwei gegenläufigen Gewinden mit Gewindebolzen 15 verbunden, die bei 16 in die Düse geschraubt sind. Die Zugstangen 10 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.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Befestigung der Zugstangen 10 hinter der Düse an der Wandung 19 eines ringförmigen Sammelraumes vorgenommen, welcher mit der Förderseite des Luftverdichters des Triebwerkes verbunden ist und einen ringförmigen Spalt 20 speist, welcher den Ausgangsquerschnitt der Düse durch Gaseinschnürung zu regeln gestattet.

Bei der in Fig. 3 wiedergegebenen abgeänderten Ausführungsform ist jede Zugstange 10 zu ihrer Befestigung an der Düse mit einem Gelenkstück 21 versehen, das mit einem durchlochten Ansatz 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.

Wie aus Fig. 1 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 4, 4' zu bilden sucht, wenn sich dieses in Ablenkstellung befindet, leichter mit Außenluft gespeist werden kann, wodurch die Einleitung der Ablenkung erleichtert wird.

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.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Vorrichtung zum Ablenken eines Strahles mit einem Schaufelgitter, das an der Außenseite der normalen Bahn des Strahles angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln eine Tiefe haben, die kleiner als ¹Ao des Durchmessers der Düse vor diesen Schaufeln und vorzugsweise kleiner als Vioo dieses Durchmessers ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schaufeln kleiner als die Tiefe dieser Schaufeln ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln aus dünnem, im Querschnitt gekrümmtem Blech mit geraden, abgerundeten oder abgeschrägten Kanten hergestellt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen