NL8600351A

NL8600351A - Turbinemotorbescherming.

Info

Publication number: NL8600351A
Application number: NL8600351A
Authority: NL
Original assignee: Norbertus Verduyn
Priority date: 1986-02-12
Filing date: 1986-02-12
Publication date: 1987-09-01
Also published as: EP0235844B1; CA1307672C; SU1658825A3; US4833879A; ATE67277T1; JPS62247133A; EP0235844A1; DE3772796D1

Description

855111/vdV/erT

Korte aanduiding: Turbinemotorbescherming.

* De uitvinding beeft betrekking op turbinemotorbe- scberming om aan te brengen aan de luchtinlaatzijde van een turbinemotor, in het bijzonder voor vliegtuigen.

Het is bekend dat via de luchtinlaat van turbine-5 motoren, lucht met grote snelheid toe kan stromen, waarbij met deze luchtstroom dieren in het bijzonder vogels- in de al dan niet roterende motordelen terecht kunnen komen en in dat geval daar aanleiding kunnen geven tot beschadigingen.

De uitvinding beoogt een turbinemotor zodanig te be-10 schermen, dat de bovenbedoelde beschadigingen van dergelijke motoren worden voorkomen of althans aanzienlijk beperkt.

Dit oogmerk wordt volgens de uitvinding bereikt doordat de turbinemotorbescherming beschermingselementen omvat met een aërodynamische vormgeving, die zodanig gekozen is dat ele-15 menten of elementdelen geen onaanvaardbare storende invloed uitoefenen op de luchtstroom die langs genoemde elementen naar de te beschermen turbinemotor stroomt.

Bij toepassing van dergelijke beschermingselementen met een dergelijke aërodynamische vormgeving kan men voorkomen 20 dat dieren, en in het bijzonder grote vogels, in hun geheel in de turbinemotor terechtkomen zonder onaanvaardbare beïnvloeding van de luchttoevoer ten gevolge van de beschermingselementen. Vanzelfsprekend kan het dierlijk lichaam door de beschermingselementen in stukken gereten worden, dcch deze delen geven 25 geen merkbare of slechts beperkte beschadiging.

Doelmatig kruisen de beschermingselementen of hun hartlijnen of de verlengden van hun hartlijnen elkaar in één vlak.

Een dergelijke opbouw van de beschermingselementen 30 geeft een doelmatige bescherming, hoewel op de kruispunten natuurlijk de luchtstroom nadeling beïnvloed wordt in vergelijking met de beïnvloeding op de plaatsen waar zich geen kruispunten bevinden.

Het kan derhalve aanbeveling verdienen dat de hart-35 lijnen of de verlengden van de hartlijnen van de beschermingselementen elkaar niet in één vlak kruisen.

> -- A Λ ·ψ t· 1 - 2 - > . /ΐ

Deze opbouw geeft een minimale storende invloed op de luchtstroom.

Zeer doelmatig kunnen de beschermingselementen, al dan niet gekruist, in meer dan één vlak liggen.

5 Op deze wijze wordt een zeer goede bescherming ver kregen daar de dieren die één vlak van beschermingselementen zouden passeren in een daaropvolgend vlak nieuwe beschermingselementen aantreffen en derhalve het desbetreffende dier in kleine· stukken gereten zal worden of geheel of gedeeltelijk 10 zal worden tegengehouden.

In een bijzonder aan te bevelen uitvoeringsvorm zijn de beschermingselementen ten opzichte van elkaar niet in één vlak volgens één of meerdere schroeflijnpatronen aangebracht. Op deze wijze wordt een optimale bescherming verkregen daar 15 de toestromende lucht zich ook spiraalgewijze door de luchtinlaat naar de motor beweegt, zodat meegesleepte grote dieren beslist met de beschermingselementen in aanraking komen.

De bescherming kan men onder een zodanige spanning houden, dat deze elementen na botsing met een dierlijk wezen 20 in hoofdzaak in hun oorspronkelijke vorm en toestand kunnen terugkeren. Dit zou bijvoorbeeld kunnen geschieden door de elementen of delen van elementen te voorzien van een bepaalde inwendig uit uitwendig aangebrachte veerkracht.

Het is bijzonder aan te bevelen dat de beschermings-25 elementen uit of mede uit vezel- en/of foelie- en/of draadvormige elementen zijn opgebouwd met zodanige rek en sterkte alsmede elasticiteit dat deze elementen na botsing met een levend dierlijk wezen in hoofdzaak in hun oorspronkelijke vorm en toestand kunnen terugkeren.

30 Deze opbouw is mogelijk, in het bijzonder uit een of mede uit een kunststof, bij voorkeur een kunststof met eigenschappen van kunststoffen van het poly-p. fenyleentereftalaat-amide type of sterkere materialen welke eveneens voldoende rekbaar en elastisch zijn.

35 Deze bovengenoemde constructies geven een bijzonder goede bescherming en bieden het voordeel dat na een botsing - ..---3 0 1 *v * - 3 - met een dierlijk lichaam het beschermingselement in het algemeen direkt weer zijn oorspronkelijke bescherming kan uitoefenen.

Geschikte vezel-, foelie- of draadvormige opbcuwdelen 5 voor beschermingselementen van een poly-p. fenyleentereftalaat-

R

amide type zijn die uit aramide kunststoffen zoals "kevlar " of "Twaran ". Beschermingselementen opgebouwd uit deze kunststoffen bieden het voordeel dat zij zeer licht en daarnaast sterk en voldoende elastisch en rekbaar zijn.

10 Uit, of mede uit bovengenoemde kunststoffen of over eenkomstige materialen opgebouwde beschermingen hebben tevens het voordeel, dat als een element door een botsing toch zou breken, de gebroken delen vast zullen blijven zitten aan een bevestigingspunt en het losgeraakte uiteinde ondanks het 15 eventueel slepen langs de compressorschoepen geen ernstige schade behoeft te veroorzaken gezien het feit dat de kunststoffen waaruit de elementen zijn opgebouwd ondanks de grote treksterkte wel aan slijtage onderhevig zijn, zodat slechts kleine delen van een dergelijk element kunnen losraken en 20 vrijwel zonder schade aan te richten de rest van de turbine-motor kunnen passeren.

Een ander belangrijk voordeel van de toepassing van eerder bedoelde kunststoffen is gelegen in het feit dat men vanwege de elastische eigenschappen van dergelijke elementen 25' een zeer bepaalde luchtstroming in de luchtinlaat van de turbine-motor kan handhaven daar de betreffende elementen, na een botsing met een dieren-lichaam of een deel of delen daarvan, zonder ingewikkelde constructieve voorzieningen, weer naar de oorspronkelijke toestand kunnen terugkeren en derhalve 30 continu een gelijkmatige toestroming van de lucht via de luchtinlaatzijde naar de turbine-motor waarborgen.

De beschermingselementen kunnen ook opgebouwd zijn uit metaal, koolstofvezels of andere sterke materialen.

Bij gebruik van metaal kan een gebroken element als 35 een deel van dit element in de draaiende delen van de turbine-motor terechtkomt schade veroorzaken, zodat het in dat geval -i 1 - 4 - aanbeveling verdient dat bij breuk de delen uit het werkzame gebied van de instromende luchtstroom weggetrokken kunnen worden met behulp van een in of buiten de luchtinlaat en/of in of buiten het betreffende element aangebracht orgaan of 5 constructie of wel deze delen ingetrokken worden.

Het is ook mcgelijk dat bij het in delen breken van een element, de aan een zijde nog vastzittende ontstane delen een doelmatige verkorting ondergaan tot een lengte die kleiner is dan de afstand tussen de bij het in bedrijf zijn van de 10 turbinemotor draaiende delen van de turbinemotor en de plaats waar dit deel vastgehouden is, deze verkorting kan bijvoorbeeld plaatsvinden door spiraalvormige opwikkeling van het gebroken elementsdeel.

Het is aan te bevelen dat de aërodynamisch gevormde 15 elementen, die bij voorkeur een enigszins langwerpige of druppel- of gebogen druppelvormige dwarsdoorsnede zullen hebben, in meerdere of mindere mate tordeerbaar zijn om hun lengte-as; waardoor de stand van de elementen of delen daarvan zich zodanig aan de richting van de luchtstroom .kunnen aan-20 passen, dat een zo gering mogelijke verstoring van die luchtstroom optreedt.

Een turbine-motorbescherming volgens de uitvinding is bij voorkeur verwijderbaar en vervangbaar aangebracht.

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand 25 van een uitvoeringsvoorbeeld, waarbij:

Fig.1 schematisch een turbinemotor weergeeft met een luchtinlaatzijde waarin aërodynamisch gevormde beschermings-elementen volgens de uitvinding in een schroeflijnpatroon zijn aangebracht; 30 Fig.2 een aanzicht van een samenstel van dergelijke elementen;

Fig.2a een aanzicht van een ander samenstel van dergelijke elementen;

Fig. .2b een aanzicht van een nog ander samenstel van 35 dergelijke elementen;

Fig.2c een doorsnede in langsrichting van de lucht- ' . . . ‘ c 3 1 c~ - 5 .

« inlaat waarbij de beschermingselementen in meerdere vlakken zijn aangebracht;

Fig.3 een dwarsdoorsnede van een aërodynamisch gevormd element volgens de uitvinding; 5 Fig.4 een gebogen dwarsdoorsnede van een aërodynamisch gevormd element volgens de uitvinding?

Fig.5 een aanzicht van een mogelijke vorm van een aërodynamisch gevormd element volgens de uitvinding;

Fig.6 een doorsnede volgens de lijn VI-VI; 10 Fig.7 een doorsnede volgens de lijn VII-VII;

Fig.8 een doorsnede van een element opgebouwd uit een aantal door een bindmiddel verenigde versterkingsdelen;

Fig.9 een deel van een constructie voor het terugtrekken van een element; 15 Fig.10 een andere constructie van een beschermings- element.

In fig.1 is een turbinemotor weergegeven met een luchtinlaat 1 waardoor de voor deze krachtbron benodigde lucht kan toestromen.

20 De luchtinlaat, zie fig.1 en 2, is voorzien van een samenstel 2 van beschermingselementen 3.

Zoals men uit de figuren 1 en 2 ziet, zijn de elementen 3 ten opzichte van elkaar, met de stroomrichting van de binnenkomende lucht mee, in een al dan niet variabel schroef-25 vormig patroon opgesteld; waarbij elk element steeds gelijkmatig versprongen achter het voorgaande element is geplaatst, waarbij de zijde waar de luchtstroom vandaan komt wordt geacht de voorzijde te zijn.

Deze elementen 3 zijn opgebouwd of mede opgebouwd 30 uit aramide en bezitten geheel of gedeeltelijk een doorsnede volgens fig.3, hoewel ook een doorsnede volgens fig.4 doelmatig gebruikt kan worden.

Vanzelfsprekend kunnen de elementen (fig.8) ook opgebouwd zijn uit filamenten of vezels 4 bijeengehouden door 35 een bindmiddel. In plaats van filamenten of vezels kan men ook foelies op deze wijze verenigen. Het bindmiddel kan een

·; J J

-6- 4 & κ kunststofbindmiddel 5 of ander :socrt bindmiddel zijn voor zover deze bestand zijn tegen temperaturen van minstens + 150 C en minstens tegen temperaturen van - 50°C en voldoende elastisch zijn. De vezels of filamenten kunnen uit koolstof of metaal 5 of kunststoffen bestaan.

In fig.2a zijn elementen 3 uit bijvoorbeeld aramide weergegeven die elkaar kruisen en in één vlak liggen.

Om de eventuele onaanvaardbare luchtweerstand door de kruispunten te onderdrukken is het aan te bevelen een construe-10 tie te gebruiken als weergegeven in fig.2b.

Met voordeel kan men de beschermingselementen 3 in al dan niet gekruiste vorm in verschillende vlakken 6, 6a, 6b plaatsen om een optimale bescherming te krijgen.

Fig.3 toont een bepaalde gunstige aërodynamische 15 doorsnede en fig.4 een andere doorsnede van de elementen 3.

Fig.5 toont een aanzicht van een beschermingselement dat tordeerbaar is om zijn lengte-as met de bevestigingspunten 7 en 7'. Vanzelfsprekend zijn de delen 3a, 3b en 3c van element 3 aërodynamisch gevormd. Aërodynamisch betekent hier en in het 20 overige gedeelte van de beschrijving dat de beschermingselemen-ten een zodanige vormgeving bezitten dat deze elementen geen onaanvaardbare storende invloed uitoefenen op de luchtstroom dieilangs genoemde elementen naar de te beschermen motor stroomt tijdens de werking van de motor.

25 Om ervoor te zorgen dat bij eventuele breuk van een element geen schade optreedt is het aan te bevelen dat een element zodanig geconstrueerd is dat dit bij breuk in lengterichting gezien, op een in hcofdzaak bepaalde plaats 8 breken.

De twee uiteinden 7, 7' kunnen rond uitgevoerd zijn, 30 omdat zij buiten de luchtstroom in de mantelconstructie van de luchtinlaat opgenomen worden.

De delen 3a en 3b van het in fig.5 getoonde element kunnen mede door het zonodig verdunde en het eventueel min of meer ronde middendeel 3c onafhankelijk van elkaar meedraaien 35 met en zich aanpassen aan de invalshoek van de luchtstroom welke de turbinekrachtbron binnenkomt en de elementen 3 - 7 - * passeert.

De constructie van de in fig.5 bedoelde delen 3a, 3b, 3c en de einden 7, 7' dienen bij voorkeur zodanig te worden gekozen, dat elk denkbeeldig gedeelte van het element, dat 5 binnen de luchtstroom valt, zich zo goed mogelijk kan aanpassen aande plaatselijke invalshoek van deze luchtstroom.

De meest dcelmatige afmetingen van de aërodynamisch gevormde elementen is afhankelijk van diverse factoren, waaronder het type van de turbinemotor en de gestelde eisen.

10 Fig.9 toont een aanzicht van delen 9' en 9’1 die ontstaan zijn dcor breuk van een element 3, waarbij het deel 9' na de breuk verkort is dcor bijvoorbeeld het aannemen van een spiraalvorm.

Fig.10 toont tenslotte een onder veerspanning gehou-15 den oprolorgaan 10 dat een deel 9' na breuk uit de luchtstroom kan trekken.

Vanzelfsprekend kan het oprolorgaan 10 ook een element 3 in de ongebroken toestand onder een bepaalde voorspanning houden. Deze uitvoering is bijzonder geschikt voor elementen 20 3 uit metaal.

De beschermingselementen 3 kunnen geheel of gedeeltelijk een dwarsdoorsnede bezitten zoals is weergegeven in de figuren 3 en 4 of een combinatie daarvan.

Daar koolstofvezels eveneens zeer sterk zijn, kan 25 ook deze vezel voor de vervaardiging van de beschermingselementen 3 worden gebruikt ondanks het feit, dat de koolstof-vezel andere waarden ten aanzien van sterkte, rek en veerkracht heeft in vergelijking met de eerdergenoemde kunststoffen of de daaruit vervaardigde vezels of draden.

* | : v j

Claims

1. Turbinemotorbescherming om aan te brengen aan de luchtinlaatzijde van een turbinemotor, in het bijzonder voor vliegtuigen, met het kenmerk, dat de turbinemotorbescherming beschermingselementen omvat met een aërodynamische 5 vormgeving, die zodanig gekozen is dat elementen of elementde-len geen onaanvaardbare storende invloed uitoefenen op de luchtstroom die langs genoemde elementen naar de te beschermen turbinemotor stroomt.

2. Turbinemotorbescherming volgens conclusie 1, 10 met het kenmerk, dat de hartlijnen of de verlengden van de hartlijnen--van de beschermingselementen elkaar in één vlak kruisen.

3. Turbinemotorbescherming volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de hartlijnen of de verleng- 15 den van de hartlijnen van de beschermingselementen elkaar niet in één vlak kruisen..

4. Turbinemotorbescherming volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de beschermingselementen, al dan niet gekruist, in meer dan één vlak liggen.

5. Turbinemotorbescherming volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de beschermingselementen als samenste schroeflijnvormig aangebracht zijn.

6. Turbinemotorbescherming volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de beschermingselementen • 25 volgens meerdere schroeflijnen aangebracht zijn.

7. Turbinemotorbescherming volgens conclusies 1-6, met het kenmerk, dat de beschermingselementen onder een zodanige spanning gehouden zijn, dat deze elementen na. botsing met een dierlijk wezen in hoofdzaak in hun 30 oorspronkelijke vorm en toestand terugkeren.

8. Turbinemotorbescherming volgens conclusies 1-7, met het kenmerk, dat de beschermingselementen uit of mede uit vezel- en/of foelie- en/of draadvormige elementen zijn opgebouwd met zodanige rek en sterkte alsmede elasticiteit 35 dat deze elementen na botsing met een levend dierlijk wezen 0 0 'l 'θ' in hoofdzaak in hun oorspronkelijke vorm en toestand terugkeren.

9. Turbinemotorbescherming volgens conclusies 1-8, met het kenmerk, dat de elementen tenminste ge- 5 deeltelijk uit een kunststof, bestaan bij voorkeur een kunststof met eigenschappen van kunststoffen van het poly-p. fenyleentereftalaatamide type.

10. Turbinemotorbescherming volgens conclusies 1-9, met het kenmerk, dat de elementen tenminste gedeel- 10 telijk uit koolstofvezels bestaan.

11. Turbinemotorbescherming volgens conclusies 1-6, met het kenmerk, dat de beschermingselementen geheel of gedeeltelijk uit metaal bestaan.

12. Turbinemotorbescherming volgens conclusies 1-11, 15 met het kenmerk, dat de beschermingselementen opgebouwd zijn uit delen die verenigd zijn met een in elk geval tegen een temperatuur van -50°C tot +1£0°C bestand bindmiddel.

13. Turbinemotorbescherming volgens conclusies 1-12, 20 met het kenmerk, dat de elementen of delen daarvan tordeerbaar zijn om hun lengteas.

14. Turbinemotorbescherming volgens conclusies 1-13, met het kenmerk, dat de bescherming tenminste gedeeltelijk verwijderbaar of vervangbaar aangebracht is. 25;

15- Turbinemotorbescherming volgens conclusies 1-14, met het kenmerk, dat de elementen zodanig geconstrueerd zijn dat zij bij breuk, in lengterichting gezien, op een in hoofdzaak bepaalde plaats breken.

16. Turbinemotorbescherming volgens conclusie 15;, 30 met het kenmerk, dat bij het in deler, breken van een element, de ontstane delen een doelmatige verkorting ondergaan tot een lengte die kleiner is dan de afstand tussen de bij het m bedrijf zijn Van de turbinemotor draaiende delen van de turbinemotor en de plaats waar dit deel vastgehoudèn is.

17. Turbinemotorbescherming volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat bij breuk de delen uit het : . i jv ,-ς. *» -ia - werkzame gebied van de instromende luchtstroom weggetrokken kunnen worden met behulp van een in of buiten de luchtinlaat en/of in of buiten het betreffende element aangebracht orgaan of constructie.

18. Turbinemotorbescherming volgens conclusie 16/ met het kenmerk, dat de doelmatige verkorting verkregen wordt door in deze delen ingebouwde veerkracht.

19. Turbinemotorbescherming volgens één of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de 10 beschermingselementen een optimale aërodynamische vormgeving bezitten. _ 5 ; λ