DE1227286B

DE1227286B - Triebwerk, insbesondere fuer Schwebefahrzeuge

Info

Publication number: DE1227286B
Application number: DER38183A
Authority: DE
Inventors: Geoffrey Light Wilde
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1963-07-05
Filing date: 1964-06-22
Publication date: 1966-10-20

Description

Triebwerk, insbesondere für Schwebefahrzeuge Die Erfindung betrifft eine Triebwerkseinheit, insbesondere für Schwebefahrzeuge, umfassend ein Gasturbinenaggregat, eine durch die Abgase des Gasturbinenaggregats angetriebene Abgasturbine und einen an die Abgasturbine durch eine Verbindungswelle angeschlossenen Propeller, wobei die Welle des Gasturbinenaggregats und die Verbindungswelle zwischen Propeller und Abgasturbine stets einen rechten Winkel miteinander einschließen. Eine solche Triebwerkseinheit ist aus der deutschen Auslegeschrift 1036 582 bekannt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine -solche Triebwerkseinheit in der Weise auszugestalten, daß bei in seiner Stellung unverändertem Gasturbinenaggregat die Richtung der durch den Propeller erzeugten Antriebskraft veränderbar ist.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Gasturbinenaggregat in an sich bekannter Weise mechanisch mit einem Gebläse verbunden ist und daß die Schwenkachse der in an sich bekannter Weise als Gesamtheit verschwenkbaren Abgasturbinen-Propellerbaugruppe parallel zur Welle des Gasturbinenaggregats ist, vorzugsweise mit dieser zusammenfällt.
Das Gasturbinenaggregat mechanisch mit einem Gebläse zu verbinden ist aus der Zeitschrift »The Aeroplane« vom 17. August 1956, S. 208 a, bekannt. Eine Abgasturbinen-Propellerbaugruppe als Gesamtheit zu verschwenken ist aus der Zeitschrift »Flight« vom 1. Januar 1957, S. 155, bekannt.
Die Abgase des Gasturbinenaggregats können zur Regelung der Leistungsabgabe derAbgasturbine über ein Auslaßorgan wahlweise auch direkt in die Atmosphäre abgeleitet werden.
Der Abgasturbine können Leitschaufeln von veränderbarem Anströmwinkel vorgeschaltet werden; durch die Winkeleinstellung der Leitschaufeln kann die Leistungsabgabe der Abgasturbine verändert werden.
Der Abgasturbinen-Propellerbaugruppe kann eine Bremse zugeordnet werden. Mit Hilfe dieser Bremse läßt sich die Luftschraube nach Wunsch stillsetzen.
Wird die erfindungsgemäße Triebwerkseinheit zum Antrieb eines Schwebefahrzeugs ,angesetzt, so wird .das Gasturbinenaggregat in Betriebsstellung des Schwebefahrzeugs mit seiner Welle im wesentlichen lotrecht angeordnet; das Gebläse kann dann in an sich bekannter Weise (s. Zeitschrift »Flight« vom 29. März 1962, S. 475 bis 482) druckseitig zur Versorgung des Luftkissens mit Druckluft herangezogen werden.
Dem Gebläse kann in an sich bekannter Weise (französische Patentschrift 1326 989) ein ringförmiger Ansaugkanal zugeordnet werden, welcher zum Gasturbinenaggregat konzentrisch ist.
Das Gebläse kann die Versorgung des Luftkissens mit Druckluft in der Weise ausführen, daß es in eine Druckluftsammelkammer fördert, die ihrerseits mit dem Luftkissen kommuniziert.
Die Luftansaugleitung für das Gebläse kann absperrbar ausgeführt werden. Zur Absperrung können dabei Einlaßschaufeln mit veränderlichem Anströmwinkel vor dem Gebläse angeordnet werden. Einlaßschaufeln, welche zwischen zwei Stellungen veränderlich sind, einer den Luftdurchstrom gestattenden und einer den Luftdurchstrom unterbindenden Stellung.
Der Propeller kann mit veränderlicher Propellerblattsteigung ausgeführt werden. Eine Regelvorrichtung, die die Propellerblattsteigung bei überschreiten einer vorbestimmten Propellerdrehzahl vergrößert, kann vorgesehen werden, um ein Hochlaufen des Propellers auf unerwünscht hohe Drehzahlen zu verhindern.
Die Stellvorrichtungen für die der Abgasturbine zugehörigen Leitschaufeln, für das Auslaßorgan, für die Gebläseeinlaßleitschaufeln und für die Propellerblattsteigung können miteinander gekoppelt werden. Kopplungen dieser Art sind aus der .deutschen Auslegeschrift 1036 582 bekannt, wo die Stellung von der Abgasturbine zugeordneten Leitschaufeln mit der Stellung eines Auslaßorgans gekoppelt ist.
Die Figuren erläutern die Erfindung. Es zeigt F i g. 1 ein Schwebefahrzeug mit erfindungsgemäßer Triebwerkseinheit, F i g. 2 einen Schnitt :durch eine erfindungsgemäße Triebwerkseinheit.
In F i g. 1 erkennt man ein Schwebefahrzeug 10, das mit vier erfindungsgemäßen Triebwerkseinheiten 11 ausgerüstet ist. Wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, umfaßt jede Triebwerkseinheit 11 ein Gasturbinenaggregat 12 mit einem Verdichter 13, eine Verbrennungsanlage 14 und eine Turbine 15. Wie ebenfalls aus F i g. 2 ersichtlich ist, ist das Gasturbinenaggregat 12 mit seiner Längsachse in vertikaler Stellung angeordnet.
Der Verdichter 13 und die Turbine 15 sind auf einer gemeinsamen, nicht dargestellten Welle befestigt, deren stromaufwärtiges Ende .den Läufer eines Gebläses 16 trägt. Dieser Läufer hat eine Anzahl von Schaufeln 17, die mit einer mittigen Nabe 18 verbunden sind. Die Schaufeln 17 drücken mit radial innenliegenden Teilen 20 Luft in den Lufteinlaß des Verdichters 13.
Das Gebläse 16 ist in einer Leitung 21 angeordnet, deren oberes Ende zur Außenluft hin offen ist und einen Eimaß 22 bildet. Das untere Ende der Leitung 21 unterhalb des Gebläses 16 bildet einen Teil einer Druckluftsanunelkammer 23. Kanäle 24 leiten die Luft von der Druckluftsammelkammer 23 zu Düsen 25, welche das Luftkissen für das Schwebefahrzeug liefern. Ein Teil der in die Druckluftsammelkammer 23 angesaugten Luft wird durch die inneren Abschnitte 20 der Schaufeln 17 in den Verdichter 13 eingedrückt.
Stromaufwärts der Gebläseschaufeln 17 befinden sich Einlaßschaufeln 26. Diese Einlaßschaufeln 26 sind schwenkbar zwischen den Wandungen 27 des Schwebefahrzeugs 10 und einem Gehäuse 28 des Gasturbinenaggregats 12 angeordnet. Eine nicht gezeichnete Stellvorrichtung gestattet es, die Einlaßschaufeln 26 um ihre Achsen zu verschwenken und damit den zu den Läuferschaufeln 16 fließenden Luftstrom zu steuern.
Im Fall des Versagens einer von mehreren in ein Schwebefahrzeug eingebauten Triebwerkseinheiten können die Einlaßschaufeln 26 verdreht werden, bis sie einander überlappen und den Einlaß 22 der Leitung 21 und der Füllkammer 23 sperren. Auf diese Art und Weise wird an die Druckluftsammelkammer 23 angelieferte Luft daran gehindert, durch den Einlaß 22 des außer Betrieb stehenden Triebwerks 12 in die Außenluft abzuströmen. Alternativ kann auch eine Absperrplatte vorgesehen sein.
Das Gehäuse 28 des Gasturbinenaggregats 12 wird in seiner vertikalen Stellung durch vier Streben 30 festgehalten, welche sich an den Wandungen 27 des Fahrzeugs 10 abstützen. Eine Gondel 32 ist bei 31 drehbar am oberen Ende des Gehäuses 28 gelagert. In dieser Gondel 32 ist eine Abgasturbine 33 angeordnet, welche über eine Welle 34 mit einem Propeller 35 verbunden ist. Veränderliche Leitschaufeln 29 sind unmittelbar stromaufwärts der Abgasturbine 33 vorgesehen. Die Längsachse der Gondel 32, die mit der Achse der Welle 34 zusammenfällt, steht senkrecht zur Längsachse des Gasturbinenaggregats 12.
Ein gekrümmtes Abgasrohr 36 leitet die Abgase der Turbine 15 zur Abgasturbine 33 und weiter an die Außenluft. Die Abgase treiben die Abgasturbine 33, die ihrerseits über die Welle 34 .den Propeller 35 antreibt. In der Wandung des Abgasrohres 36 ist ein Auslaßorgan 37 vorgesehen, .durch welches die Abgase aus dem Abgasrohr 36 an die Außenluft abgelassen werden können unter Umgehung der Abgasturbine 33. Die in ihrer Blattsteigung veränderlichen Leitschaufeln 29 und das Auslaßorgan 37 zusammen dienen der Regelung der Leistungsaufnahme durch den Propeller 35.
Die Welle 34 ist mit einer Bremse 40 ausgestattet. Die Steigung der Propellerblätter kann verstellt werden, so daß sich die von dem Propeller 35 gelieferte Vortriebskraft schnell und einfach einstellen läßt.
Da die Gondel 32 mit der Abgasturbine 33 und der Luftschraube 35 drehbar .auf dem Gehäuse 28 angeordnet ist, kann sie gedreht werden, um die Richtung,der Vortriebskraft relativ zum Fahrzeug zu verändern. Die Propellereinstellung kann den jeweiligen Windverhältnissen angepaßt werden.
Durch die Bremse 40 läßt sich der Propeller 35 abbremsen oder stillsetzen. Für reines -Schweben ohne Vortrieb kann die Bremse 40 angezogen werden, so daß nur das Gebläse 16 im Betrieb bleibt. Der Propeller 35 kann alternativ oder zusätzlich auch dadurch gebremst werden, daß die Leitschaufeln 29 und das Auslaßorgan 37 in ihrer Stellung verändert werden.
Die Propellerblattsteigung des Propellers 35, die Einstellung des Auslaßorgans 37, die Blattsteigung der Leitschaufeln 29, die Blattsteigung der Leitschaufeln 26 und die Einstellung der Bremse 40 lassen sich miteinander koppeln.
Die Merkmale der Ansprüche 2, 3, 7, 8, 9 und 10 genießen Schutz nur in Verbindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Claims

Patentansprüche: 1. Triebwerkseinheit, insbesondere für Schwebefahrzeuge, umfassend ein Gasturbinenaggregat, eine .durch die Abgase des Gasturbinenaggregats angetriebene Abgasturbine und einen an die Abgasturbine durch eine Verbindungswelle angeschlossenen Propeller, wobei die Welle des Gasturbinenaggregats und ,die Verbindungswelle zwischen Propeller und Abgasturbine stets einen rechten Winkel miteinander einschließen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasturbinenaggregat (12) in .an sich bekannter Weise mechanisch mit einem Gebläse (16) verbunden ist und daß die Schwenkachse der in an sich bekannter Weise als Gesamtheit verschwenkbaren Abgasturbinen-Propellerbaugruppe (33, 35) parallel zur Welle des Gasturbinenaggregats (12) ist, vorzugsweise mit dieser zusammenfällt.
2. Triebwerkseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase des Gasturbinenaggregats (12) zur Regelung der Leistungsabgabe ,der Abgasturbine über ein Auslaßorgan (37) wahlweise direkt in die Atmosphäre ableitbar sind.
3. Triebwerkseinheit nach einem der . Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasturbine (33) Leitschaufeln (29) mit veränderbarem Anströmwinkel vorgeschaltet sind, durch deren Winkeleinstellung die Leistungsabgabe der Abgasturbine (33) veränderbar ist.
4. Triebwerkseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasturbinen-Propellerbaugruppe (33, 35) eine Bremse (40) zugeordnet ist.
5. Triebwerkseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb eines Luftkissenfahrzeugs (10) das Gasturbinenaggregat (12) mit seiner Welle in Betriebsstellung des Schwebefahrzeugs :im wesentlichen lotrecht .angeordnet ist und in an sich bekannter Weise das Gebläse (16) druckseitig das Luftkissen des Schwebefahrzeugs mit Druckluft versorgt sowie der Propeller (35) zur Vortriebserzeugung dient.
6. Triebwerkseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gebläse (16) in an sich bekannter Weise ein ringförmiger Ansaugkanal (22) zugeordnet ist, welcher konzentrisch zum Gasturbinenaggregat (12) ist.
7. Triebwerkseinheit nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse (16) in eine Druckluftsammelkammer (23) fördert. B.
Triebwerkseinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftansaugleitung für das Gebläse (16) absperrbar ist.
9. Triebwerkseinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Absperrung Einlaßschaufeln (26) mit veränderlichem Anströmwinkel vor dem Gebläse (16) angeordnet sind und daß die Einlaßschaufeln (26) zwischen zwei Stellungen verstellbar sind, in denen sie .den Luftdurchstrom gestatten bzw. unterbinden.
10. Triebwerkseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Propeller (35) mit veränderlicher Propellerblattsteigung ausgeführt ist und daß eine Regelvorrichtung die Propellerblattsteigung bei überschreiten eines vorbestimmten Wertes der Propellerdrehzahl vergrößert.
11. Triebwerkseinheit nach einem der Ansprüche 3 bis 10, :dadurch :gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtungen für die :der Abgasturbine (33) zugeordneten Leitschaufeln (29), für das Auslaßorgan (37), die Gebläseeinlaßleitschaufeln (26) und für die Propellerblattsteigung miteinander gekoppelt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 866145; deutsche Auslegeschriften Nr. 1122 774, 1036 582; französische Patentschrift Nr. 1326 989; »Flight« vom 9. 3. 1962, S. 475 bis 482, vom 1. 2. 1957, S. 155, 156; »The Aeroplane« vom 17. 8.1956, S. 208a.