Technisches Gebiet

Die Neuerung betrifft ein Strahltriebwerk zum Antrieb für einen Flugkörper, mit einem Eintritt für zu verdichtende Luft, mit einem Turboverdichter zum Verdichten der einströmenden Luft, mit einer Brennkammer zum Verbrennen des in die verdichtete Luft eingeleiteten Treibstoffs, mit einem Austritt für die aus der Brennkammer strömenden Verbrennungsgase mit einer Verbrennungskraftmaschine zum Antrieb einer den Turboverdichter antreibenden Antriebswelle. Stand der Technik

Bekannte Strahltriebwerke der gattungsgemäßen Art besitzen als Verbrennungskraftmaschine zum Antrieb des Turboverdichters eine mit der Antriebswelle des Turboverdichters unmittelbar gekoppelte Gasturbine. Derartige Gasturbinen sind hochkomplexe und thermisch hoch belastete Maschinen mit hoch beanspruchten Schaufeln hoher Betriebsdrehzahl, wobei ein Totalausfall durch Eintritt von Fremdkörpern, wie beispielsweise Vögeln, nicht auszuschließen ist. Zum Starten eines derartigen Triebwerks sind besondere Startvorrichtungen vorgesehen, da beim Start keine Verbrennungsgase zum Antrieb der Gasturbine zur Verfügung stehen.

Es ist Aufgabe der Neuerung, ein Strahltriebwerk der gattungsgemäßen Art im Aufbau zu vereinfachen, es im Betrieb sicherer und günstiger zu machen und auf herkömmliche Starthilfen zu verzichten und dabei mit Dieselkraftstoff zu betreiben, ohne dass die bisherige grundsätzliche Formgestalt des Strahltriebwerks nennenswert verändert wird.

Zusammenfassung der Neuerung

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Anspruch 1 und 10 gelöst. Ausgestaltung des Strahltriebwerks sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der grundlegende Lösungsgedanke der Neuerung besteht darin, dass die bislang als Gasturbine ausgebildete Verbrennungskraftmaschine als Hub- oder Drehkolbenmotor (so genannter Wankelmotor) ausgebildet ist und als Abweichung zu der üblichen Treibstoffart (Kerosin) mit Dieseltreibstoff und dem energieverstärkendem Zusatz Wasser betrieben wird.

Dabei sieht ein erster Vorschlag vor, dass der Hub- oder Drehkolbenmotor als Dieselmotor ausgebildet ist. Gemäß einem zweiten Vorschlag ist vorgesehen, den Hub- oder Drehkolbenmotor als Ottomotor auszubilden. Da der Treibstoff zur Generierung des Treibstrahls in der Regel leicht

ERSATZBLATT (REGEL 26) entzündliches Kerosin ist, das sich im vorliegenden Falle zum Betrieb des Diesel- oder Ottomotors nicht eignet, zum Betrieb des neuerungsgemäßen Hub- oder Drehkolbenmotors entweder Gasöl oder Benzin in einem separaten Treibstofftank mitzuführen. Da die Treibstoffmenge zur Generierung des Treibstrahls um ein Vielfaches größer als die Treibstoffmenge zur Verdichtung der Luft ist, fallt die Bevorratung des Gasöls oder Benzins in einem separaten Tank nicht nennenswert ins Gewicht, zumal die Treibstoffmenge zur Generierung des Treibstrahls ohnehin auf mehrere Tanks aufgeteilt ist. Es ist daher lediglich einen gegenüber den bisherigen Verhältnissen geändertes Treibstoffmanagement erforderlich. Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung, soll als Verrennungstreibstoff nicht leicht entzündliches Flugbenzin (Kerosin), sondern Dieseltreibstoff in der Brennkammer entzündet werden. Dieser soll in vorerhitzter Form, indem die Treibstoffzuleitung mit Heizgeräten / Heizdrähten ummantelt ist, in die Brennkammer geleitet werden. Durch die Vorerhitzung und dem in der Brennkammer vorhandenen Druck, der durch die einströmende Luft über den Turboverdichter aufgebaut ist, kann dieser entzündet werden. Nach Entzündung des Treibstoffs, soll die Leistung durch Zuführung von Wasser (H2O) über eine separate Zuleitung in die Brennkammer verstärkt werden.

Bei Ausgestaltung des Treibwerks als Dieseltriebwerk gemäß der Weiterbildung, bedarf es einer geheizten Treibstoffzuleitung sowie zur erheblichen Verstärkung der Leistung einer

Wasserzuleitung. Wo diese Zuleitung in die Brennkammer geschieht ist unerheblich. Sinnvoller

Weise sollte diese vor der Turbine eingeleitet werden. Nach Entzündung des Dieseltreibstoffs könnte der Hub- und Drehkolbenmotor ausgeschaltet werden, da die weitere Lauffähigkeit des

Triebwerkes durch die Turbine gewährleistet ist. Als weitere Ausgestaltung kann auch der Hub- oder Drehkolbenmoter in Betrieb bleiben, so dass auf die Turbine verzichtet werden könnte.

Eine bevorzugte Ausführungsform des neuerungsgemäßen Strahltriebwerks sieht vor, dass der Hub- oder Drehkolbenmotor, in Strömungsrichtung der Luft gesehen, hinter den Turboverdichter und innerhalb der ringförmigen Brennkammer angeordnet ist. Dadurch wird die bisherige grundsätzliche Formgestalt des Strahltriebwerks nicht nennenswert verändert.

Um bei dem neuerungsgemäßen Strahltriebwerk eine Drehzahl des Turboverdichters sicherzustellen, die der diesbezüglichen Drehzahl des bekannten Strahltriebwerks entspricht, ist vorgesehen, dass zwischen den Hub- oder Drehkolbenmotor mit einer Antriebsdrehzahl und der

ERSATZBLATT (REGEL 26) Antriebswelle mit einer Antriebsdrehzahl mindestens einen einstufigen Getriebe mit einem großen Übersetzungsverhältnis angeordnet ist, wobei das Übersetzungsverhältnis als Verhältnis Abtriebs-ZAntriebsdrehzahl definiert ist. Eine erste vorteilhafte Ausführungsform sieht ein erstes Getriebe in Gestalt eines einstufigen Zahnradgetriebes vor, wobei ein als innenverzahntes Hohlrad ausgebildetes erstes treibendes Zahnrad unmittelbar vom Hub- oder Drehkolbenmotor angetrieben ist und über zwei diametral angeordnete Zwischenreeder einen mit der Antriebswelle verbundenes erstes getriebenes Zahnrad antreibt, wobei die zwischen Reeder radial außenseits mit dem Zahnrad und radial innenseits mit dem ersten getriebenen Zahnrad im Eingriff sind. Diese symmetrische Anordnung schafft besonders günstige, ausgewogene Kräfteverhältnisse in der Getriebeanordnung.

Eine zweite vorteilhafte Ausführungsform sieht ein zweistufiges zweites Getriebe vor, das in der ersten Stufe als Zahnradgetriebe vor, das in der ersten Stufe als Zahnradgetriebe und in der zweiten Stufe als Riemengetriebe ausgebildet ist, wobei in der ersten Stufe ein außenverzahntes zweites treibendes Zahnrad unmittelbar vom Hub- oder Drehkolbenmotor angetrieben ist und ein auf einer Zwischenwelle angeordnetes zweites getriebenes Zahnrad antreibt, wobei in der zweiten Stufe eine auf der Zwischenwelle angeordnete erste treibende Riemenscheibe über einen Riemen eine mit der Antriebswelle verbundene getriebene Riemenscheibe antreibt. Diese Anordnung weist gegenüber der ersten Anordnung bessere Dämpfungseigenschaften auf.

Eine dritte vorteilhafte Ausführungsform sieht ein drittes Getriebe in Gestalt eines einstufigen

Riementriebes vor, wobei eine zweite treibende Riemenscheibe unmittelbar vom Hub- oder Drehkolbenmotor angetrieben ist und über zwei im Abstand voneinander angeordnete Umlenkrollen eine mit der Antriebswelle verbundene getriebene Riemenscheibe antreibt, wobei die Umlenkrollen axialsymmetrisch zu einer gedachten Verbindungslinie zwischen den Riemenscheiben angeordnet sind. In diesem Zusammenhang wird weiter vorgeschlagen, dass das dritte Getriebe in zweifacher Anordnung vorgesehen ist, wobei sich die Getriebe diametral in Bezug auf die Riemenscheibe positionieren. Diese symmetrische Anordnung schafft gleichfalls besonders günstige, ausgewogene Kräfteverhältnisse in der Getriebeanordnung bei gleichzeitig guten Dämpfungseigenschaften des Riementriebes.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die Neuerung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

ERSATZBLATT (REGEL 26) Während die Neuerung in den verschiedensten Formen realisierbar ist, werden in den Zeichnungen die besonders bevorzugten Ausfuhrungsbeispiele gezeigt und nachfolgend beschrieben unter der Voraussetzung, dass diese nur Beispiele für die Neuerung darstellen, nicht aber die Neuerung auf diese speziell dargestellten Beispiele beschränkt ist.

Figur 1 in schematischer Darstellung einen Meridianschnitt durch ein Strahltriebwerk gemäß der Neuerung in einer bevorzugten ersten Ausfuhrungsform mit einem ersten Getriebe in Gestalt eines einstufigen Zahnradgetriebes;

Figur 2 in schematischer Darstellung einen Ausschnitt aus dem Strahltriebwerk gemäß

Figur 1 im Bereich des ersten Getriebes;

Figur 2a in Ansichten das erste Getriebe gemäß Figur 1 und 2, gemäß einer in Figur 1 mit

"A2" und„B2" gekennzeichneten Blickrichtung;

Figur 3 in schematischer und perspektivischer Darstellung einen Meridianschnitt einer zweiten Ausfuhrungsform eines das erste Getriebe gemäß den Figuren 1 bis 2a ersetzenden zweistufigen zweiten Getriebes, das in der ersten Stufe als

Zahnradgetriebe und in der zweiten Stufe als Riemengetriebe ausgebildet ist;

Figur 4 in schematischer Darstellung einen Meridianschnitt durch das zweite Getriebe gemäß Figur 3;

Figur 5 in schematischer Darstellung eine Ansicht einer dritten Ausführungsform eines das erste Getriebe gemäß den Figuren 2, 2a ersetzenden drittes Getriebe in Gestalt eines einstufigen Riemengetriebes mit zwei Hub- oder Drehkolbenmotoren;

Figur 5a in schematischer Darstellung eine Ansicht in Blickrichtung von außen auf das

Turboverdichter gemäß Figur 5;

Figur 5b in schematischer Darstellung eine Ansicht des Triebwerkes gemäß Figur 5;

Figur 6 in schematischer und perspektivischer Darstellung einen Meridianschnitt einer zweiten Ausführungsform eines das erste Getriebe gemäß den Figuren 1 bis 2a ersetzenden zweistufigen zweiten Getriebes, das sowohl in der ersten Stufe als auch in der zweiten Stufe als Riemengetriebe ausgebildet ist;

Figur 6a in schematischer Darstellung einen Ausschnitt aus dem Strahltriebwerk gemäß

Figur 6 im Bereich der zwei Riemengetriebe;

Figur 6b in Ansichten beide Getriebe gemäß Figur 6, gemäß einer in Figur 6 mit "Al" und „Bl" gekennzeichneten Blickrichtung;

ERSATZBLATT (REGEL 26) Figur 7 in schematischer Darstellungen verschiedenen Ansichten der Dieseltreibstoff- und Wasserzufuhr in die Brennkammer des Triebwerkes;

Figur 7a in schematischer Darstellung einen vereinfachten Ausschnitt des Treibwerkes im

Bereich der Brennkammer mit den Zuleitungen gemäß Figur 7.

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Detaillierte Beschreibung

Ein Strahltriebwerk 11 (Figur 1 und Ia) zum Antrieb für einen Flugkörper besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse Ib mit einem Eintritt E für zu verdichtende Luft 10, einem Turboverdichter 4 mit Verdichterschaufeln 4* zum verdichten der in einem Ringraum 14

10 innerhalb des Gehäuses Ib strömenden Luft 10, einer Brennkammer 3 zum Verbrennen eines die verdichtete Luft 10 eingeleiteten Treibstoffs T, üblicherweise Kerosin, der über eine Treibstoffzufuhr 2OT zugeführt wird, einem Austritt A für die aus der Brennkammer 3 abströmenden, einen Treibstrahl 19 bildenden Verbrennungsgase 10/T und einer Verbrennungskraftmaschine 1 zum Antrieb einer die Verdichterschaufeln 4* des

15 Turboverdichters 4 antreibenden Antriebswelle 12. Bei der Verbrennungskraftmaschine 1 handelt es sich neuerungsgemäß um einen Hub- oder Drehkolbenmotor, vorzugsweise einen Diesel- oder Ottomotor, von dem im Ausführungsbeispiel lediglich eine Vielzahl von Kolben 9 und die zugeordnete Kurbelwelle 8 beziehungsweise Drehkolben 9 und die zugeordnete Abtriebswelle 8 dargestellt sind. Ein Abgasaustritt Ia des Hubkolbenmotors 1 führt dessen Verbrennungsgase in

20 den Treibstrahl 19 ab, wobei diese wieder Treibstrahl 19 orientiert sind.

Die als Weiterbildung eingeführte Möglichkeit das Treibwerk mit Dieselkraftstoff und Wasser als energieverstärkenden Zusatzstoff zu betreiben (Figur 7) macht eine weitere Zuleitung 2OW in die

Brennkammer notwendig, wobei die Treibstoffzuleitung zur Vorerhitzung des Kraftstoffs mit

25 Heizvorrichtungen / Heizdrähten 22 ummantelt ist, um den Dieseltreibstoff leichter zu entzünden.

Der Hub- oder Drehkolbenmotor 1 ist, in Strömungsrichtung der Luft 10 gesehen, hinter dem Turboverdichter 4 und innerhalb der ringförmigen Brennkammer 3 angeordnet. Zwischen dem Hub- oder Drehkolbenmotor 1, der mit einer Antriebsdrehzahl nl antreibt und der Antriebswelle 30 12, die mit einer Abtriebsdrehzahl n2 oben läuft, ist mindestens ein einstufiges Getriebe 15; 15*;

15** mit einem großen Übersetzungsverhältnis i angeordnet, wobei das Übersetzungsverhältnis i mit dem Verhältnis Abtriebsdrehzahl n2 / Antriebsdrehzahl nl definiert ist. Der Turboverdichter 4, das Getriebe 15; 15*; 15** und der Hub- oder Drehkolbenmotor 1 sind über Halterungen 2 im

ERSATZBLATT (REGEL 26) Gehäuse des Strahltriebwerks 11 befestigt, wobei die Halterung 2 im Bereich des Turboverdichters 4 eine Lagerung 5 für die Antriebswelle 12 aufweist.

Im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist ein erstes Getriebe 15 in Gestalt eines einstufigen Zahnradgetriebes vorgesehen, wobei ein als innenverzahntes Hohlrad ausgebildetes erstes treibendes Zahnrad 7 (siehe auch Figuren 2 und 2a) unmittelbar vom Hub- oder Drehkolbenmotor 1 angetrieben ist und über zwei diametral angeordnete Zwischenräder 6 ein mit der Antriebswelle 12 verbundenes erstes getriebenes Zahnrad 6a antreibt und die Zwischenräder 6 radial außenseits mit dem Zahnrad 7 und radial innenseits im Zahnrad 6a im Eingriff sind.

In den Figuren 3 und 4 ist ein zweistufiges zweites Getriebe 15* dargestellt, dass in der ersten

Stufe als Zahnradgetriebe und in der zweiten Stufe als Riemengetriebe ausgebildet ist. In der ersten Stufe ist ein außenverzahntes zweites treibendes Zahnrad 7*unmittelbar vom Hub- oder Drehkolbenmotor 1 angetrieben, dass seinerseits ein auf einer Zwischenwelle 16 angeordnetes zweites getriebenes Zahnrad 6* antreibt. In der zweiten Stufe ist auf der Zwischenwelle 16 eine erste treibende Riemenscheibe 17 angeordnet, die über einen Riemen 13 eine mit der Antriebswelle 12 verbundene getriebene Riemenscheibe 18 antreibt.

In Figur 5 ist ein drittes Getriebe 15**in Gestalt eines einstufigen Riemengetriebes vorgesehen, wobei eine zweite treibende Riemenscheibe 7**unmittelbar vom Hub- oder Drehkolbenmotor 1 angetrieben ist und über zwei im Abstand voneinander angeordnete Umlenkrollen 16* eine mit der Antriebswelle 12 verbundene getriebene Riemenscheibe 18 antreibt. Die Umlenkrollen sind dabei axialsymmetrisch zu einer gedachten Verbindungslinie zwischen den Riemenscheiben angeordnet. Das dritte Getriebe 15** ist dabei in zweifacher Anordnung vorgesehen, wobei sich die dritten Getriebe 15**diametral in Bezug auf die Riemenscheibe 18 positionieren.

In den Figuren 6 bis 6b ist ein zweistufiges zweites Getriebe 15* dargestellt, dass in der ersten als auch in der zweiten Stufe als Riemengetriebe ausgebildet ist. In der ersten Stufe ist eine erste treibende Riemenscheibe 17 unmittelbar vom Hub- oder Drehkolbenmotor 1 angetrieben, die seinerseits eine über einen Riemen 13 auf einer Zwischenwelle 16 angeordnete erste getriebene Riemenscheibe antreibt. In der zweiten Stufe ist auf der Zwischenwelle 16 eine zweite treibende Riemenscheibe 7** angeordnet, die über einen Riemen 13 eine mit der Antriebswelle 12 verbundene getriebene Riemenscheibe 18 antreibt.

ERSATZBLATT (REGEL 26) In Figur 7 und 7a ist die Zuleitung 20 des Treibstoffs T und des Wassers W in die Brennkammer 3 dargestellt, wenn Dieseltreibstoff verwendet wird. Um diesen leichter zu entzünden, ist die Treibstoffzuleitung 20T mit Heizvorrichtungen / Heizdrähten 22 zur Vorerhitzung des Treibstoffs T zu ummanteln.

Aufgrund der hohen Energieentwicklung kann die Zuleitung 2OW von Wasser W in Kombination mit entzündetem Dieseltreibstoff auch erst nach der Brennkammer für die Funktion eines Nachbrenners eingesetzt werden. An der zusätzlichen Zuleitung des Treibstoffs 2OT änderte sich außer der weiteren Einleitung nach der Brennkammer 3 nichts.

Aus den oben Dargestellten wird verständlich, dass verschiedene Modifikationen und Varianten realisiert werden können, ohne vom Geist und dem neuen Konzept der vorliegenden Neuerung abzuweichen. Dies ist so zu verstehen, dass keine Beschränkung auf die beschriebenen Ausführungsformen beabsichtigt ist, welche hier dargestellt und beschrieben oder nur beschrieben worden sind. Die Offenbarung soll alle solchen Modifikationen umfassen, die sich innerhalb des von den Ansprüchen beanspruchten Schutzumfangs befinden.

Bezugszeichenliste

1 Verbrennungskraftmaschine (Hub- oder Drehkolbenmotor (so genannter Wankelmotor); als Diesel- oder Ottomotor)

Ia Abgasaustritt des Hubkolbenmotors

Ib Gehäuse

2 Halterung

3 Brennkammer

4 Turboverdichter

4* Verdichterschaufel

5 Lagerung

6 Zwischenrad

6* zweites getriebenes Zahnrad (Abtrieb)

6a erstes getriebenes Zahnrad (Abtrieb)

7 erstes treibendes Zahnrad (innenverzahntes Hohlrad)

7* zweites treibendes Zahnrad (außenverzahnt)

7 * * zweite treibende Riemenscheibe

8 Kurbelwelle/Abtriebswelle

ERSATZBLATT (REGEL 26) 9 Kolben oder Drehkolben

9a Turboschaufeln

10 Luft

11 Strahltriebwerk

5 12 Antriebswelle

13 Riemen

14 Ringraum

14a Generator

15 erstes Getriebe

10 15* zweites Getriebe

15** drittes Getriebe

16 Zwischenwelle

16* Umlenkrolle

17 erste treibende Riemenscheibe

15 18 getriebene Riemenscheibe

19 Treibstrahl

19a Schubdüse

20 Zuleitung ftir Treibstoff (T) oder Wasser (W)

21 Kugellager

20 22 Heizdraht / Heizvorrichtung

22a Zuleitungsrohr / Zuleitungsschlauch

23 Riemenschutzkappe

24 Lufteinlass

25 i Übersetzungsverhältnis

nl Antriebsdrehzahl

n2 Abtriebsdrehzahl

A Austritt für Verbrennungsgase der Brennkammer

30 E Eintritt für zu verdichtende Luft

T Treibstoff

W Wasser

ERSATZBLATT (REGEL 26)