DE102021001227A1

DE102021001227A1 - Flugzeuge mit verschiedenen Aufbauformen, Antrieben und Arten von VTOL / STOL - Plattformen

Info

Publication number: DE102021001227A1
Application number: DE102021001227.5A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-03-10
Filing date: 2021-03-09
Publication date: 2021-10-14

Abstract

Die Erfindung schafft ein Mittelstrecken-VTOL/STOL-Flugzeug mit Triebwerken vom Typ „Pegasus“, die eigentlich Zweistromtriebwerke mit gabelförmig gebauten Luft-/Gasleitungen und schwenkbaren Düsen unten und hinter dem Triebwerk zur Ausführung sowohl von Horizontalflügen als auch Start- und Landungsvorgängen sind. Das Mittelstrecken-VTOL/STOL-Flugzeug weist eine Passagierkabine in einem Rumpf und zwei je in einem Flügel horizontal festangebaute Triebwerke auf, je mit einem Frontluftverdichter (138), einer dreistufigen Drehkolbenkraftmaschine (1) mit kontinuierlichem Brennprozess, einer Drucklufthülle (296) sowie zwei Paaren schwenkbare Luftstrahldüsen (303, 308) als Antrieb für Vertikal- und Horizontalflüge des Mittelstrecken-VTOL/STOL-Flugzeugs auf. Alternativ schafft die Erfindung ein Mittelstrecken-VTOL/STOL-Flugzeug, das zwei in dem Rumpf des Mittelstrecken-VTOL/STOL-Flugzeugs horizontal festangebaute Triebwerke, je mit einem Frontluftverdichter (138) und einer dreistufigen Drehkolbenkraftmaschine (1) mit kontinuierlichem Brennprozess, eine gemeinsame Drucklufthülle (143) zur Multiplizierung der Leistung der Drehkolbenkraftmaschinen (1) sowie zwei Paare schwenkbare Luftstrahldüsen (303, 308) als Antrieb für Vertikal- und Horizontalflüge des Mittelstrecken-VTOL/STOL-Flugzeugs aufweist. Unter einem weiteren Gesichtspunkt schafft die Erfindung ein diskusförmiges VTOL/STOL-Flugzeug mit Triebwerken mit eingebauten Schwenkdüsen (303, 308).

Description

Technisches Gebiet
Moderne VTOL/STOL-Plattformen (VTOL = Vertical Take off and Landing, STOL = Short Take-off and Landing) sind von verschiedenen Arten von Drehkolbenkraftmaschinen mit kontinuierlichem Brennprozess und multiplizierter Leistung und/oder verschiedenen Einrichtungen für Senkrechtstart und -landung bzw. Kurzstart und -landung gebildet.
Technischer Hintergrund
In der Gegenwart existieren neben den Gasstrahltriebwerken auch zwei Arten von Verbrennungsmotoren, die als Triebwerke in Industrie und Transportwesen angewendet sind. Eine Art ist durch Kolbenmotoren mit diskontinuierlichem Verdrängungs-Arbeitsprozess vertreten und braucht Unterbrechungen ihres Verdrängungsarbeitsprozesses bei jeder Umdrehung der Welle für die Aufladung der Arbeitskammer. Triebwerke von dieser Art haben Schadstoffemission in die Atmosphäre und verursachen Klimaänderungen, die zu Naturkatastrophen führen.
Ferner haben sich als Kraftmaschinen die Turbokompressormotoren (einfacher Turbomotoren oder Gasturbinen genannt) etabliert, die jedoch hohe Herstellungspreise, Schadstoffbelastung der Atmosphäre und einen hohen Brennstoffverbrauch aufweisen. Sie haben einen Arbeitsprozess, der die Umströmung der Schaufeln eines Luftkompressors und einer Turbine für den Antrieb des Kompressors und Herstellung des Drehmomentes auf der Leistungswelle vorsieht. Beide Arten haben sowohl Vorteile als auch Nachteile; die gilt es bei heutigen Anforderungen an die Antriebe mit drei spezifischen Kriterien bei ähnlicher Leistung des Triebwerks zu vergleichen:

1. Kennwerte von Leistungsvolumen oder Leistungsgewichten,
2. Kraftstoffverbrauch, Betriebsaufwand und Herstellungspreise,
3. Menge an Schadstoffen in den Ausstoßgasen.

Die Kolbenmotoren haben einen relativ geringen Kraftstoffverbrauch für jede bestimmte Leistung, haben aber die schlechtesten Kennwerte des Leistungsvolumens und eine große Verschmutzung von Ausstoßgasen, besonders schädlich in Ballungsgebieten. Die Turbokompressormotoren dagegen haben die besten Werte von Leistungsvolumen, weisen aber die größten Werte des Kraftstoffverbrauchs und dadurch die größten Werte der Verschmutzung von Ausstoßgasen auf, die besonders schädlich für die Ökologie in oberen Schichten der Atmosphäre sind. Auch die Herstellungspreise sind die höchsten. Damit verstoßen beide Gattungen gegen die neuesten Anforderungen an Triebwerke von seiten der Ökologie und Wirtschaftlichkeit.
Gerade deswegen, weil Entwickler zur Erkenntnis gekommen sind, dass die Ursachen in der ursprünglichen Vorstellung liegen, dass ein Schema mit Kurbelmechanismus das einzig mögliche Schema eines Kolbenantriebes wäre, versuchten Erfinder Motoren mit rotierenden Kolben zu entwickeln, z.B. den Wankelmotor oder vielzählige andere Arten von Motoren mit rotierenden Kolben, die aber ohne Unterbrechungen des Arbeitsprozesses nicht auskommen und dadurch keine dem Weltmarkt genügende Arbeitsqualität aufweisen können. Das solcherweise Nichtvorhandensein von anderen produktiven Schemata des Kolbenmotors, welche eine Unterbrechung des Arbeitsvorgangs für Aufladung und nachfolgender Zündung nicht brauchen, haben früher zum Misserfolg bei Entwicklungsversuchen geführt.
Jetzt aber existieren verschiedene Varianten einer Dreistufigen Drehkolbenkraftmaschine mit kontinuierlichem Brennprozess, die diese Aufgabe perfekt ausfüllen können. Diese sind frei von allen Nachteilen der beiden obengenannten Gattungen und sind von Natur Hybriden aus Drehkolbenmotoren der verschiedenen Bauarten und Brennkammern, die ähnlich aufgebaut sind und ebenso funktionieren wie bei Turbomotoren. Sie bilden damit die gesonderte Gattung von Verbrennungsmotoren mit kontinuierlichem Brennprozess. Diese Maschinen sind durch eine Reihe der nacheinander entwickelten DE 10 2006 038 957 B3 ; DE 10 2009 005 107 B3 ; DE 10 2010 006 487 B4 ; DE 10 2012 011 068 B4 und DE 10 2013 016 274 B4 vertreten, letztere mit Projekt- und Arbeitsdokumentation ergänzt.
Weitere Entwicklungsideen haben zur folgenden Ausgestaltungen der Gattung Drehkolbenkraftmaschinen mit kontinuierlichem Brennprozess geführt:

1. DE 10 2020 005 656 A1 : Drehkolben-Expander mit Kryo-Kraftstoffen, geeignet sowohl für die Mobilitätsindustrie als auch für andere Anwendungen, besonders als Kraftmaschine für Kern-Dampferzeuger.
2. DE 10 2017 113 550 A1 : Dreistufige Drehkolbenkraftmaschine mit kontinuierlichem Brennprozess mit drei, bzw. vier Nebenläufern und einem erhöhtenm Durchmesserverhältnis der Verdichterkammer zu Nebenläufern von 2,66:1.
3. DE 10 2017 009 911 B4 : Verfahren zum Multiplizieren der Leistung einer Kraftmaschine sowie Triebwerkanlage mit einer Kraftmaschine.
4. DE 10 2010 020 681 A1 : Schraubenkraftmaschine mit vier Nebenrotoren, mittels Arbeitsdruck gesteuerter Verdichterstufe und mittels Rückkopplung zum Auspuffraum optimal gesteuerter Brennkammer.

Diese Vielfältigkeit der Drehkolbenkraftmaschinen mit kontinuierlichem Brennprozess zusammen mit verschiedenen Kombinationen besonderer Teile von Triebwerkanlagen und Flugzeugen hat zu folgenden Formen senkrecht- und kurzstreckenstartender Flugzeuge geführt:

1. DE 10 2015 015 756 B4 : Triebwerk mit Frontluftkompressor, Dreistufiger Drehkolbenkraftmaschine mit kontinuierlichem Brennprozess und schwenkbaren Luftstrahldüsen als Antrieb für senkrechtstartende Flugzeuge.
2. DE 10 2015 014 868 B4 : Mantelluftstromtriebwerk mit Dreistufiger Drehkolbenkraftmaschine mit kontinuierlichem Brennprozess.
3. DE 10 2017 108 543 A1 : Senkrechtstartendes Flugzeug, dessen Antrieb Drehkolbenkraftmaschinen mit kontinuierlichem Brennprozess und Schubrichtungsschwenkanlagen aufweist.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass, die verschiedenen Kombinationen der besonderen Eigenschaften bei Triebwerken und ihrer Bestandteile bei weiteren Entwicklungen der neuen Typen von Antrieben und Flugzeugen angewendet werden.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Mittelstrecken-VTOL/STOL-Flugzeug gemäß Anspruch 1, durch ein Mittelstrecken-VTOL/STOL-Flugzeug gemäß Anspruch 4 und durch ein diskusförmiges VTOL/STOL-Flugzeug gemäß Anspruch 6. Hierin sind weitere Antriebe und Flugzeuge, verschiedene Arten von Drehkolbenkraftmaschinen mit kontinuierlichem Brennprozess und multiplizierter Leistung sowie verschiedene VTOL/STOL-Plattformen fortgeführt. Um alle Ausführungsformen und neue Typen von Antrieben und Flugzeugen zu ermöglichen, wurden folgende Ansätze verfolgt:

Nach Ansatz 1 soll ein Frontluftverdichter vorne am Triebwerk vorgesehen sein, der dem Luftverdichter der Drehkolbenkraftmaschine mit kontinuierlichem Brennprozess ähnlich gebaut ist, aber dabei vergrößerte Dimensionen und durch ein Reduziergetriebe gegenüber der Kraftmaschine variable Drehzahlen aufweist. Dabei kann ein steuerbaren Diffusor die eintretende Luft als Staudruck zur Luftaufladung des Frontluftverdichters verwenden, ein von selbst reinigender Schleifbänder-Luftfilter die Luft bei Bedarf reinigen sowie die umfließende Frontluft die Kühlung der Verdichterräume der Anlage bei Bedarf leisten.

Nach Ansatz 2 soll eine Drucklufthülle um die Drehkolbenkraftmaschine, die in den frühen Anmeldungen offenbart ist, mit Druckluft vom Frontluftverdichter eine künstliche Druckluft-Umgebung um die Drehkolbenkraftmaschine und eine hocheffektive Luftaufladung für Drehkolbenkraftmaschine schafft und damit ihre Leistung mehrfach steigert, für neue Aufgaben angepasst werden. Damit soll die Drehkolbenkraftmaschine von der äußeren Welt isoliert werden, damit die Abgas- und Kühlwärme der Drehkolbenkraftmaschine sich von einem Wärmeaustauscher utilisieren lassen, was seinerseits zu höheren Wirkungsgraden der Anlage führen soll.
Nach Ansatz 3 sollen Einrichtungen zur Erschaffung des Auftriebs für Senkrechtstart und -landung des Flugzeugs, die aus einer steuerbaren storeartigen zentral in der Drucklufthülle eingerichteten Gas-Luftstrahldüse und vier kleineren seitlichen, ähnlich gebauten Gas-Luftstrahldüsen zur seitlichen Lagebestimmung des Flugzeugs bestehen, vorgesehen werden.
Nach Ansatz 4 soll eine lenkbare sphäroidische Luftstrahldüse zur Erschaffung des Vortriebs vorgesehen werden.
Nach Ansatz 5 soll ein Lufteinlauf (Diffusor) und eine Düse zur Erschaffung des Überschallflugs bei Flugzeugen mit Hyperschallgeschwindigkeit ausgelegt werden, um die Charakteristika des Diffusors und des Düsen-Antriebs zu bestimmen.
Figurenliste

1a-1n, 1p, 1r, 1s zeigen eine Dreistufige Drehkolbenkraftmaschine mit kontinuierlichem Brennprozess gemäß der DE 10 2013 016 274 B4 .
1t zeigt eine graphische Simulation der Bildung spezifischer Profile von Vertiefungen und Verdrängungskämmen der Dreistufigen Drehkolbenkraftmaschine aus 1a-1n, 1p, 1r, 1s.
1u zeigt eine Einrichtung zur Kontrolle der spezifischen Profile aus 1t.
2a-2d zeigen eine Dreistufige Drehkolbenkraftmaschine mit kontinuierlichem Brennprozess mit drei bzw. vier Nebenläufern und einem erhöhten Durchmesserverhältnis einer Verdichterkammer zu den Nebenläufern von 2,66:1, gemäß der DE 10 2017 113 550 A1 .
2e zeigt Vergleichszeichnungen von Schnitten der verschiedenen Dreistufigen Drehkolbenkraftmaschinen aus 1a-1n, 1p, 1r, 1s und 2a-2d.
3a-3c zeigen einen Drehkolben-Expander mit Kryo-Kraftstoffen, geeignet sowohl für die Mobilitätsindustrie als auch für andere Anwendungen, besonders als Kraftmaschine für Kern-Dampferzeuger, gemäß der DE 10 2020 005 656 A1 .
4a-4b zeigen eine Schraubenkraftmaschine mit kontinuierlichem Brennprozess gemäß der DE 10 2010 020 681 A1 .
5a zeigt ein Triebwerk mit Käfig eines Typs 1 gemäß der DE 10 2017 108 543 A1 .
5b zeigt ein Mantelluftstromtriebwerk mit Dreistufiger Drehkolbenkraftmaschine mit kontinuierlichem Brennprozess gemäß der DE 10 2015 014 868 B4 .
5c zeigt ein Triebwerk mit Frontluftluftkompressor, Dreistufiger Drehkolbenkraftmaschine mit kontinuierlichem Brennprozess und schwenkbaren Luftstrahldüsen als Antrieb für senkrechtstartende Flugzeuge, gemäß der DE 10 2015 756 B4 .
6a zeigt ein Verfahren zum Multiplizieren der Leistung einer Kraftmaschine, einen Frontluftverdichter eines Typs 1 sowie eine Triebwerkanlage mit einer Drehkolbenkraftmaschine gemäß der DE 10 2017 009 911 B4 .
6b zeigt ein Triebwerk mit multiplizierter Leistung einer Drehkolbenkraftmaschine und einem Frontluftverdichter eines Typs 2 sowie Anlagen für Auf- und Vortrieb, gemäß der DE 10 2017 009 911 B4 .
6c zeigt ein Triebwerk mit einem Frontluftverdichter von Typ 2, einer Drehkolbenkraftmaschine mit vier Nebenläufern und multiplizierter Leistung sowie Anlagen für Auf- und Vortrieb, gemäß der DE 10 2017 113 550 A1 .
7a zeigt ein VTOL-Flugzeug mit einer Ablenkanlage eines Heck-Schaufelwerks, gemäß der DE 10 2017 108 543 A1 .
7b zeigt ein Flugzeug mit dem ablenkbaren Heck-Schaufelwerk aus 7a bei einer Havarie-Situation.
7c zeigt die konstruktive Ausführung einer Vorrichtung zur Umstellung des Heck-Schaufelwerks (Fragment A) aus 7a.
7d zeigt eine Dreheinheit des Heck-Schaufelwerks aus 7a.
7e zeigt eine Drehwippe mit dem Heck-Schaufelwerk aus 7a.
8a zeigt ein Mehrzweck-VTOL-Flugzeug traditioneller Bauweise mit Triebwerken im Flügel (Typ 1), gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
8b zeigt ein Mehrzweck-VTOL-Flugzeug traditioneller Bauweise mit Triebwerken im Rumpf (Typ 2), gemäß einer weiteren Ausführungsform.
9a zeigt ein diskusförmiges Kommandeurs-VTOL-Flugzeug gemäß einer Ausführungsform.
9b zeigt ein diskusförmiges VTOL-Flugzeug mit einem Kommando von circa 10 Mann, gemäß einer Ausführungsform.
9c zeigt ein diskusförmiges VTOL-Flugzeug mit Amphibien-Eigenschaften, gemäß einer Ausführungsform.
9d zeigt in einer Ansicht von oben ein Unterteil des VTOL-Flugzeugs aus 9c.
9e zeigt in einer Perspektivansicht das Äußere des diskusförmigen VTOL-Flugzeugs aus 9c.

In den Zeichnungen sind, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, gleiche oder äquivalente Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Beschreibung von Ausführungsformen
Entsprechend dem vorgestellten Plan ist im Folgenden die Dreistufige Drehkolbenkraftmaschine mit kontinuierlichem Brennprozess aus der DE 10 2013 016 274 B4 zusammen mit einer späteren Version mit vier Nebenläufern und erhöhtem Durchmesserverhältnis einer Verdichterkammer zu den Nebenläufern von 2,66:1 auf 1a-1u und 2a-2k gezeigt und beschrieben. Weiter ist aus der DE 10 2020 005 656 A1 der Drehkolben-Expander mit Kryo-Kraftstoffen, geeignet sowohl für die Mobilitätsindustrie als auch für andere Anwendungen, besonders als Kraftmaschine für Kern-Dampferzeuger, gezeigt und beschrieben. Die Schraubenkraftmaschine mit kontinuierlichem Brennprozess aus der DE 10 2010 020 681 wird kurz vorgestellt, schließlich die erfindungsgemäße Einrichtung von Triebwerken und erfindungsgemäße Flugzeuge beschrieben. Die gemeinsame Bezugszeichenliste bezeichnet alle Positionen der konstruktiven Teile auf den Figuren, in der Beschreibung und den Patentansprüchen.
Gemeinsame Beschreibung der beiden Drehkolbenkraftmaschinen mit kontinuierlichem Brennprozess.
Die Dreistufige Drehkolbenkraftmaschine mit kontinuierlichem Brennprozess (s. 1a-1n, 1p, 1r, 1s) und die Dreistufige Drehkolbenkraftmaschine mit kontinuierlichem Brennprozess mit vier Nebenläufern (s. 2a-2d) bestehen jeweils funktionell aus drei Stufen: aus einer Verdichterstufe 5, einer Expansionsvorstufe 7 und einer Expansionsendstufe 46 sowie aus einer Einheit, die ein Brennrohr 19 mit einer Brennkammer 21 im Inneren und ein Verbindungsrohr 53 vereint. Diese Einheit erstreckt sich durch alle drei, bzw vier Stufen und ist unbeweglich auf einem Vorderdeckel 2 eines Gehäuses 22 durch das Verbindungsrohr 53 befestigt. Der Vorderdeckel 2 und ein Rückdeckel 9 mit eingebauten Steuerorganen, Lagern, Getrieben und einer Leistungswelle 24 ergänzen die Gestalt der Drehkolbenkraftmaschine. Diese sechs Einheiten bilden die Hauptgliederungsteile der Drehkolbenkraftmaschine. Die Expansionsvorstufe 7 und die Expansionsendstufe 46 bilden zusammen eine Motorstufe der Drehkolbenkraftmaschine. Außerdem bilden drei selbstreinigende Luftfilteranlagen 90 (s. 1a, 1e), bzw. eine gemeinsame Luftfilteranlage 135 (s. 2b), die auf der Verdichterstufe 5 montiert ist, eine siebte Einheit. Zusätzliche Bedienungseinrichtungen sind ein äußerer Wärmetauscher, Aggregate von Hilfssystemen, eine Armatur und ein Rahmen.
Rotierende Teile: Durch alle drei Stufen erstreckt sich ein Hauptläufer 11 und mit ihm, durch eine äußere Längsverzahnung 56 gebunden, drei, bzw. vier Nebenläufer 4. Alle Nebenläufer 4 haben Längsvorsprünge - Verdrängungskämme 12, 43, die als rotierende Kolben dienen. In jeder Stufe überstreichen die Kolben bei Drehung von Stirn- und Seitenwänden der Stufen gebildete Arbeitskammern. Der Durchmesser jeder Arbeitskammer ist doppelt, bzw. um den Faktor 2,66 so groß wie der Durchmesser des zylindrischen Körpers des Nebenläufers. Der Hauptläufer 11 erhält in jeder Stufe drei, bzw. vier Längsvertiefungen 15 bzw. längliche Vertiefungen 23, die einen Eingriff der Verdrängungkämme 12, 43 in den Hauptläufer und eine gemeinsame Drehung des Hauptläufers mit den Nebenläufern 4 ermöglichen. Die äußere Längsverzahung 56 der Läufer 4, 11 verhindert klebenbleibende Verbrennungsreste oder Körner an den Kontaktlinien der Läufer 4, 11 und erübrigt ein spezielles gemeinsames Synchronisierungsgetriebe für alle Läufer. Die Verdrängungskämme 12, 43 haben Längsdichtleisten 13 an ihren Spitzen, sowie Stirndichtleisten 81. Die Wellen aller Läufer 4, 11 in den Stufen sind mit Schlitzkupplungen verbunden.
Die gemeinsame Drehung der Läufer 4, 11 und der optimale Dichtkontakt zwischen Hauptläufer 11 und Nebenläufern 4 sind durch das Durchmesserverhältnis 3:1, bzw. 4:1 und eine Übersetzung der längs verlaufenden Zahnverbindung des Hauptläufers 11 mit den Nebenläufern 4 von 3:1, bzw. 4:1 erreicht. Dabei rotiert jeder Nebenläufer 4 mit der dreifachen, bzw. vierfachen Drehzahl gegenüber dem Hauptläufer 11. Der Hauptläufer 11 stellt seinen Innenraum 42 frei für die Speicherung der verdichteten Luft sowie für das Brennrohr 19, das die Brennkammer 21 umfasst und mittels des Verbindungsrohrs 53 unbeweglich auf dem Gehäuse 22 installiert ist. Durch das Verbindungsrohr 53 sind zur Versorgung elektrische Leitungen und Kraftstoff-Kommunikationen verlegt.
Kühlung: Ein verzweigtes Flüssigkeitskühlsystem und Luftkühlsysteme regulieren das gemeinsame Wärmeregime der Drehkolbenkraftmaschine, sowie die TemperaturBedingungen bei einzelnen Einrichtungen: Lager, Dichtungen, Zufuhrleitungen etc. Daneben nehmen drei Bedienungssysteme an der Steuerung der Wärmeregime teil:

- Ein System von Ventileinrichtungen aus Sperrventilen 64 und Ventilbuchsen 85 mit Getrieben, die im Vorderdeckel 2 und in der Verdichterstufe 5 installiert sind, reguliert die Menge von komprimierter Luft, die durch Speicher in die Brennkammer 21 gelangt und Luftüberfluss beim Verbrennen des Kraftstoffes definiert. Damit wird Temperatur durch „Verdünnung“ des Gases gesteuert und die Wärmeregime mitbestimmt.
- Eine Automatische Systemregimesteuerung steuert gleichzeitig sowohl das Anlassen der Maschine, danach die Brennstoffzufuhr als auch Auslassöffnungen im Brennrohr 19, durch die die Verteilung des Gases in die Arbeitskammern der Expansionsvorstufe 7 reguliert ist, und beeinflusst damit auch die Wärmeregime.
- Ein System des Gas-Dampf-Zyklus aus Wasserleitungröhrchen 106, Wasserdüsen 117 und einem Stutzen einer Druckwasseranlage 123 verwendet die Wärme von Konstruktion und Abgas zur Verlängerung der Expansionsarbeit in der Expansionsendstufe 46 und erhöht damit die Wirkungsgrade der Maschine sowie verringert die Wärmebelastung der Stufen 5, 7, 46.

Arbeitsweise: Die Verdichterstufe 5 hat drei bzw. vier längliche Längsöffnungen 98 bzw. Ansaugkanäle 136 für den Lufteintritt sowie die drei Luftfilteranlagen 90 bzw. die gemeinsame Luftfilteranlage 135 mit Filterlaufbändern 91, durch die die Luft ohne Unterbrechung in die Arbeitsräume der Verdichterstufe 5 angesaugt und dabei filtriert wird. In der Verdichterstufe 5 verdrängen die Verdrängungskämme 12, 43 einen Teil der angesaugten Luft zur Reinigung der Filterlaufbänder 91, danach komprimieren sie den Rest der angesaugten Luft und verdrängen ihn durch Eintrittsdruckklappen 41 in das Innere des Hauptläufers 11. Aus dem Innenraum 42 des gleichmäßig rotierenden Hauptläufers 11 fließt permanent die verdichtete Luft durch Austrittsdruckklappen 18 und Einlassöffnungen 26 von Speicherräumen in einen unbeweglichen Teil 20 des Brennrohrs 19 mit der Brennkammer 21 im Inneren. In der Brennkammer 21 wird der Luft die Wärme des ständig brennenden Kraftstoffs zugeführt und das Gas, das während des kontinuierlichen Brennprozesses entsteht, vom Brennrohr 19 in die Arbeitsräume der Expansionsvorstufe 7 verteilt. Dort versetzt das Gas durch die Verdrängungskämme 12, 43 bei seiner Expansion die Nebenläufer 4 in Drehung. Nach der Expansion in der Expansionsvorstufe 7 fließt das Gas durch äußere Gasleitungen 60 in die Expansionsendstufe 46, beteiligt sich an gemeinsamer Dreharbeit und wird hier innerhalb jeder Umdrehung endgültig abgearbeitet und durch Auspuffflansche 62 in ein Abgassystem während der folgenden Umdrehung abgestoßen. Somit erfüllen die Verdrängungskämme 12, 43 in den Expansionsteilstufen 7, 46 Expansionsarbeit des Gases und treiben unmittelbar die eigenen Nebenläufer 4, den Hauptläufer 11, die Läufer der Verdichterstufe 5 sowie durch ein gemeinsames Zahnradgetriebe 37 mit Ritzel 47 eine Leistungswelle 24 an. Die Expansionsendstufe 46 hat drei bzw. vier Auslassöffnungen mit Auslasskanälen 59 und den Auspuffflanschen 62, durch die das abgearbeitete Gas von den rotierenden Verdrängungskämmen 12, 43 bei ihrer Drehung ständig in das Abgassystem ausgestoßen wird.
2. Ausführliche Beschreibung der Einzelheiten und Systemen der Drehkolbenkraftmaschine mit kontinuierlichem Brennprozess,(s. Fig. 1a-1u und Fig. 2a-2c)
In den drei bzw. vier dicken Seiten- und Stirnwänden der Verdichterstufe 5, die rund um den Hauptläufer 11 zusammen die Verdichterkammer bilden, ist eine Vorrichtung zur Steuerung des Anfangsmomentes einer Komprimierung der Luft eingerichtet. Diese Vorrichtung besteht aus drei Auslassventilen 69, die quer durch eine Stirnwand 101 verlegt sind und durch die ein Teil der eingesaugten Luft noch vor Anfang der Komprimierung zurück in die Atmosphäre (oder ein anderes nützliches System) mittels eines Verdrängungskamms 12 ausgestoßen wird. Triebwalzen 77 mit länglichen Ausschnitten rotieren dabei durch Getriebe mit Umleitkanälen 75 und Zwischenrädern 79 synchron mit den Nebenläufern 4 und lassen durch ihre Ausschnitte und solche in den Ventilbuchsen 85 variabel einen Teil der Luft in die Atmosphäre zurück. Ein Operateur stellt mit Absperrschiebern 87 über gemeinsame Synchronriemen 84 die Ventilbuchsen 85 und bestimmt damit die Positionen der Ventilbuchsen 85 bei Ventilen. So wird die Steuerung des Luftüberflusses bei der Verbrennung des Kraftstoffes in der Brennkammer 21 und damit die Steuerung der Temperatur des Gases gewährleistet.
Über den Längsöffnungen 98 sind die selbstreinigenden Luftfilteranlagen 90 bzw. die gemeinsame Luftfilteranlage 135 aufgestellt, die als Schleifen - unendliche Laufbänder - eingerichtet sind und von einem Stellgetriebe 88 mit variabler Geschwindigkeit durch die Filtereinrichtungen geschoben werden. Die Laufbänder sind von der überflüssigen Luft, die aus der Verdichterkammer ausgestoßen ist, durchblasen. Ein Laufbandabschnitt realisiert dann die Filtration der Ansaugluft, ein benachbarter Bereich parallel die Spülung des Laufbands, so dass der Schmutz in die Umgebung ausgeblasen werden kann.
Die zwei Expansionsteilstufen 7, 46 haben auch je drei bzw. vier Nebenläufer 4 rund um den Hauptläufer 11. Sie beide bilden die Motorstufe, die die Verdichterstufe 5, den Hauptläufer 11 und die Leistungswelle 24 bewegen. Eine der beiden Expansionsteilstufen 7, 46, die Expansionsvorstufe 7, hat thermobeständige Schichten 45 auf allen von Gas berührten Teilen. Bei dieser Teilstufe sind keine Dichtleisten eingerichtet - das durch Laufspiel durchgebrochene Gas wird in der zweiten Teilstufe abgearbeitet. In die zweite Teilstufe - die Expansionsendstufe 46 wird Gas nach Expansion in der Expansionsvorstufe 7 mit gesenkter Temperatur eintreten. Die Dichtung des Verdichterraumes hier und der Vertiefungen im Hauptläufer 11 wird durch mit Feder belastete Längsdichtleisten 13 und Stirndichtleisten 81, wie bei der Verdichterstufe 5 erreicht. Die Senkung der Gastemperatur hier wird auch durch Anwendung des sogenannten Gas-Dampf-Zyklus gewährleistet (s. u.). Die Teilung des Expansionsraumes hat Sinn auch für die Senkung der Druckbelastung auf die Läufer 4, 11 und ihre Lager, die durch die Teilung halbiert sind. Aber noch wichtigere Folgen sind für den ununterbrochenen und gleichmäßigen Verlauf des Drehmoments auf der Leistungswelle 24 erreicht: Die Drehmomente beider Expansionsteilstufen 7, 46 folgen nacheinander und überdecken einander. Deshalb fällt das gemeinsame Drehmoment niemals bedeutend, erst recht nicht bis auf null. In den Kammern der Expansionsteilstufen 7, 46 erfolgt die Expansion des Gases mit Ausdehnung bis zum atmosphärischem Druck. Damit verwirklicht sich hier, wie bei der Verdichterstufe 5, ein wirtschaftlicher Kolbenverdrängungsprozess.
Die spezifischen Profile der Längsvertiefungen 15 des Hauptläufers 11 und die Verdrängungskämme 12 der Nebenläufer 4 zeigt 1t bzw. 2d. Die Raten der Drehungen um 6° und 2° bzw. 8° und 2° entsprechen dem Verhältnis der Winkelgeschwindigkeiten der Läufer 4, 11. Die graphische Studie zeigt die Bildungslinien der Profile als Spuren der Vektorenspitzen auf Flächen der gegenseitigen Vektoren, die Drehung der beiden Läufer bei ihrer gemeinsamen Bewegung mit verschieden Drehgeschwindigkeiten imitieren. Dabei bewegt sich der Vektor des Kammes bei der Kammspitze mit Zentrum auf der Nebenläuferachse bewegt sich in seiner Fläche mit einer Winkelgeschwindigkeit, die dreimal bzw. viermal höher ist als Winkelgeschwindigkeit, mit der bewegt sich Vektor der Längsvertiefung mit Spitze im oberen Grenzpunkt der Längsvertiefung 15 und Zentrum auf Haupläuferachse in eigener Fläche. Der Vektor des Kammes zeichnet Profil der Vertiefung auf ihrer Fläche, dagegen, Vektor der Vertiefung zeichnet Profil des Kammes auf Fläche des Kammes. Die Graphik dient dem Ziele der Anschaulichkeit. Theoretische Profile mit beliebiger Präzision lassen sich mit Computern und mathematischen Methoden der Vektoralgebra bestimmen.
1u zeigt eine Vorrichtung, die es ermöglicht, die Bewegung der Vektoren zu simulieren und Profile auf den Oberflächen der Werkstücke zu aufzeichnen. Die Kaliber, die man mit dieser Methode herstellen kann, sind geeignet für die Kontrolle bei Herstellung und Betriebsabnutzung der entsprechenden Teile. Die spezifischen Profile der Längsvertiefungen 15 des Hauptläufers 11 und die Verdrängungskämme 12 der Nebenläufer 4 der Dreistufigen Drehkolbenkraftmaschine mit kontinuierlichem Brennprozess mit vier Nebenläufern findet man mit einem ähnlichen Verfahren wie es in 1 u dargestellt ist.
Die Dichtung je des Verdichterraumes und der Vertiefungen im Hauptläufer 11, in der Verdichterstufe 5 und der Expansionsendstufe 46 ist mit von Federn 55 belasteten Längsdichtleisten 13 und Stirndichtleisten 81 erreicht, die in den Verdrängungskämmen 12, 43 angebracht sind. Bei großen Drehzahlen werden die Dichtleisten 13, 81 trotz Wirkung der Federn 55 durch spezielle Einrichtungen mit mitrotierenden Ausgleichgewichten 27 zurück in die Verdrängungskämme 12, 43 eingezogen, um einen starken Bremseffekt durch Reibung abzuwenden. Die Luft- und Gasverluste bei großen Drehzahlen sind relativ geringer als bei kleinen Drehzahlen, außerdem sind sie durch Öl-Einspritzung bei den Dichtleisten 13, 81 reduziert. In der Expansionsendstufe 46 entsteht Öl-Dampf-Emulsion bei Anwendung des Gas-Dampf-Zyklus, die auch Reibung vorbeugt.
Die Eintrittsdruckklappen 41 und Austrittsdruckklappen 18 sind als biegeweiche längliche Lamellen eingerichtet und in Schächten mit Konturensesseln für Abdichtung untergebracht. Bei solcher Aufbauart sind sie fähig mit großer Frequenz anzusprechen. Alle Druckeinlass- und Ausgleichklappen 38 der Drehkolbenkraftmaschine, das System des Gas-Dampf-Zyklus einschließlich, sind konstruktiv ähnlich aufgebaut. Um einem Bremseffekt durch Druckgefälle bei der Arbeit der Kraftmaschine mit kleinen Leistungen vorzubeugen (in diesem Fall übersteigt der verfügbare Ausdehnungsraum den notwendigen), sind in den Verdrängungskämmen 43 der Expansionsendstufe 46 die Ausgleichklappen 38 in derselben Art zu einem Auspuffraum eingerichtet. Die Anwendung der Eintrittsdruckklappen 41 für Druckluft (s. 1e, Schnitt B-B) in der Verdichterstufe 5 beugt einem Energieaufwand für völlige Komprimierung der Luft mit für alle Regime gleichem Druckverhältnis vor, wie er bei üblichen Kolbenmotoren der Fall ist und einen Nachteil bei ihnen bildet.
Bei der Gasübergabe nach der Expansion in der Expansionsvorstufe fließt das Gas durch die äußeren Gasleitungen 60 (s. 1a, 1m, 2a, 2i) in die Expansionsendstufe 46 und wird hier endgültig abgearbeitet. In den Seitenwänden und einer hinteren Stirnwand der Expansionsendstufe 46 sind die Sperrventile 64 bei Einlasskanälen 61 des Gases sowie separate Getriebe mit Triebrad 65 der Sperrventile 64 und Mittelzahnrad 66 in einem Rückdeckelraum zur synchronen Drehung von Walzen der Sperrventile 64 mit den Nebenläufern 4 eingerichtet. Die Sperrventile 64 unterbinden den Verlust des Arbeitsgases aus den Arbeitsräumen der Expansionsvorstufe 7 und den äußeren Gasleitungen 60 für die Zeit, in der die Arbeitsräume der Expansionsendstufe 46 mit dem Auspuffraum verbunden sind, also bis zu dem Moment, wenn die Verdrängungskämme 43 nach Vorbeigehen an den Auslasskanälen 59 erneut in Stellung hinter den Einlasskanälen 61 kommen.
Die Brennkammer 21 erstreckt sich ähnlich wie die Läufer 4, 11 durch alle drei Stufen 5, 7, 46. In der Brennkammer 21 geschieht eine ununterbrochene Verbrennung des Kraftstoffes bei ständiger Zufuhr komprimierter Luft und bei (relativ) ständigem Druck des Joule-Prozesses sowie die Rationsausgabe des Gases in die Expansionsvorstufe 7. Die Brennkammer 21 ist in dem Brennrohr 19 installiert, das am Gehäuse 22 durch die Scheibe mit Ringkanälen 30 und dem Verbindungsrohr 53 fest angebracht ist. Durch ein Einlassrohr 31 sind elektrische Leitungen und Kraftstoffleitungen verlegt. Das Brennrohr 19 erhält die Einlassöffnungen 26 für komprimierte Luft, die aus dem Speicher fließt. Weil das Brennrohr durch die eintretende Luft allseitig gekühlt ist, dient es als Hitzeschutz für die restliche Konstruktion. Für die Erfüllung der Funktion einer Auslasssteuerung des Gases in die Expansionsvorstufe 7 ist das Brennrohr 19 zweiteilig gebaut: Es besteht aus einem unbeweglichen Teil 20 und einem beweglichen Teil 35, die zusammen die steuerbare Auslassöffnung 17 des Brennrohrs 19 bilden. Ein Stellgetriebe mit Zahnradsegment 36 und Zahnradgetriebe 37 reguliert durch Verstellung des beweglichen Teils 35 des Brennrohrs 19 bezüglich des unbeweglichen Brennrohrteils 20 die Auslassöffnung 17 des Brennrohrs 19 und steuert damit die Ausgabe des Gases in die Expansionsvorstufe 7. Das Stellgetriebe wird von einer Automatik gesteuert, die Signale von Drucksensoren des Auspuffsystems nutzt, die Vollständigkeit der Ausdehnung des Gases durch Gasdruck beim Auspuff signalisieren (Rückkopplung zum Auspuffraum). Daneben tritt komprimierte Luft aus den Speicherräumen in allen Stufen 5, 7, 46 durch kalibrierte Bohrungen 10 in dem Hauptläufer 11 zur Kühlung des Hauptläufers 11 ein, bildet eine Grenzschicht beim Hauptläufer 11 und fließt von allen Richtungen zu Einlassöffnungen 16 in den länglichen Vertiefungen 23 des Hauptläufers 11 der Expansionsvorstufe 7. Mit der relativ kalten Luft der Grenzschicht werden die Bereiche des Hauptläufers 11 rund um die Einlassöffnungen 16 gekühlt.
Die Druckschutzklappe 52 beugt der Gefahr des Überdrucks in der Brennkammer 21 vor, indem ein Teil des Gases durch eine Druckgasleitung 112 in die Atmosphäre ausgelassen wird. Bei Ansprechen der Druckschutzklappe 52 gelangt das Überdruckgas durch die Bohrungen in der Leistungswelle 24 in eine Gasabfasshaube 107 und wird mit dann geringem Druck in das Abgassystem abgeführt.
Die Druckfluktuation in der Brennkammer 21 sogar bei Regimen mit kleinem Arbeitsdruck ist nicht größer als 10 % (Berechnungen s. Technischen Projekt, Teil III „Thermodynamische Grundlagen‟ ISBN 978-3-95404-751-2, Cuvillier Verlag, Göttingen, 2014). Das sichert die Stabilität der Flamme und unterstützt den Arbeitsprozess. Bei normalen Arbeitsregimen ist die Druckfluktuation niedriger als 6-10 %, da das gesamte Volumen aller Luftportionen bei jeder Umdrehung der Verdrängungskämme 12 in der Verdichterstufe 5 nach Komprimierung bis zum Arbeitsdruck des normalen Arbeitsregimes (also vor seinem Eintritt in gesamten Speicherraum) etwa 6-10 % des gesamten Speicherraums beträgt. Auch der Eintritt der komprimierten Luft erfolgt gleichzeitig mit Vergabe des Gases in die Expansions- Vorstufe. Die Luftüberläufe durch die kalibrierten Bohrungen 10 glätten die Druckfluktuationen zusätzlich. Da die Flammengeschwindigkeit des verwendeten Treibstoffes jedoch relativ niedrig ist (ca. 5 bis 10 m/s) muss die Flammenstabilität durch Auslegung des Brennrohrs 19 und der Brennkammer 21 mit einem Gebiet der Zirkulation in der Strömung einer Primärzone sichergestellt werden. Diese wird typischerweise durch Verdrallung der Primärluft beim Eintritt in die Brennkammer 21 erreicht. Dadurch werden heiße Verbrennungsgase immer wieder zurück zu einer Brennstoffdüse gefördert und sorgen dafür, dass die Verbrennung in Gang bleibt. Weiterhin wird in unmittelbarer Umgebung der Luftdurchfluss durch Einlassöffnungen und Luftleitgitter 134 verdrallt und Luftgeschwindigkeit bis nötigen Parameter reduziert. Die Brennkammer 21 bestimmt durch ihre Auslegung den Schadstoffgehalt im Abgas.
Für die Dichtung einer heißen Zone erforderlich ist die Verwendung spezieller Dichtungseinrichtungen, die unter Bedingungen hoher Temperaturen, Drucke und Kreisgleitgeschwindigkeiten in Bereichen der Anwendung arbeiten können. So erfordert die Abdichtung der Brennkammer 21 von der übrigen Konstruktion spezielle Maßnahmen. Dafür isolieren zwei beim Verbindungsrohr 53 angewendete METAX-Gleitringdichtungen 124 vom Typ U die Brennkammer 21 von einem Raum des Vorderdeckels 2 und dichten den Raum mit flüssigem Kühlmittel, welches das Verbindungsrohr 53 mit dem Einlassrohr 31 kühlt. Am hinteren Ende des unbeweglichen Teils 20 des Brennrohrs 19 ist eine METAX-Metallfaltenbalg-Gleitringdichtung 125 vom Typ MU angewendet, die einen Raum zwischen dem Hauptläufer 11 und dem unbeweglichen Teil 20 des Brennrohrs 19 abdichtet und damit den Raums des Rückdeckels 9 von einem Arbeitsgasdruckraum isoliert.
METAX-Gleitringdichtungen vom Typ U haben folgende Einsatzgrenzen: Druck bis 50 bar, Temperatur -80 bis +315 °C, Gleitgeschwindigkeit bis 25 m/s. METAX-Metallfaltenbalg-Gleitringdichtungen Typ MU haben abweichende Einsatzgrenzen: Druck bis 25 bar, Temperatur -50 bis +400 °C, Gleitgeschwindigkeit bis 50 m/s. In beiden Fällen passen diese Dichtungen zu den Parametern und Arbeitsbedingungen an ihren Einsatzstellen (bei Mitberechnung der Kühlung des Einsatzraums durch Kühlsysteme). Die Hochleistungs-GFT-Radialdichtungen 128 vom Typ 103 dichten den Raum zwischen den Brennrohrteilen 20, 35 und zwischen dem beweglichen Brennrohrteil 35 und der Druckgasleitung 112 ab. Auch bei den Sperrventilen 64 kommen Rillenkugellager und Paket GFT-Radialdichtungen 105 des Typs 103, letztere auch bei dem Stutzen der Druckwasseranlage 123 zum Einsatz. Diese Dichtungen haben folgende Einsatzgrenzen: Druck bis 500 bar, Temperatur -250 bis +316 °C, Gleitgeschwindigkeit bis 5 m/s, sind für ihre vorgesehenen Einsatzstellen also geeignet.
Zur Kompensation der Wärmeausdehnungen des Gehäuses, des Verbindungsrohrs 53, des Einlassrohrs 31 und des unbeweglichen Teils 20 des Brennrohrs 19 ist eine Vorrichtung im Rückdeckel 9 eingerichtet. Dort gewährleisten Federn 104 zur Kompensation der Wärmeausdehnungen, die in einem Ansatz 121 zur Stirnwand 101 angebracht sind, das Anpressen des Brennrohrs 19 an das Verbindungsrohr 53. So wird ein O-Ring 127 aus Sintermetall zwischen dem Einlassrohr 31 und dem beweglichen Teil 35 des Brennrohrs 19 mit dem Arbeitsdruck (bis 22 bar) angepresst.
Die Lagerung: Alle Läufer 4, 11 drehen sich in Nadellagern 3 mit Borden und Innenringen, die in Zwischenwänden der Stufen 5, 7, 46 eingerichtet sind. Sie sind durch Öl-Kanäle mit Schmieröl versehen und mit GFT-Dichtungen 103 abgedichtet. Die Anwendung von FINDLING-Nadellagern und GFT-Dichtungen ist bei Läuferwellen in allen Stufen 5, 7, 46 durch extreme Arbeitsbedingungen und hohe Anforderungen definiert, hier Drücke bis 22 bar, Temperaturen (bei Kühlung mit flüssigem Mittel) bis 300 °C, Drehzahlen an den Nebenläufern 4 bis 15 000 1/min, am Hauptläufer 11 bis 5555 1/min, dynamische Tragwerte bei Schmierung bis 35 000 N). Diese Limitierungen für die Standfestigkeit der Nadellager 3 mit Borden und Innenringen in der Kombination mit Dichtungen aus federelastischem PTFE-Stoff mit Edelstahl können die Firmen FINDLING und GFT wahrscheinlich einhalten. Das Flüssigkeitskühlsystem und ein Schmierölsystem müssen die oben genannten Temperaturbegrenzungen ebenfalls gewährleisten. Beim Vorderdeckel 2 und Rückdeckel 9 sind die Läufer 4, 11 mit Rillenkugellagern 32 versehen, die die Nadellager 3 von Axialkräften entlasten.
Verbindungen zwischen den Stufen 5, 7, 46 der Drehkolbenkraftmaschine sind leicht trennbar durch Anwendung seitlich angelegter Spannvorrichtungen, die aus Versatzkopfschrauben 137 und Muttern 139 mit Gegengewinden bestehen. Deckel der Stufen 5, 7, 46 sind mit Kopfschrauben auf Gehäusen der Stufen 5, 7, 46 befestigt.
Kühlsysteme: Die Kühlung aller Nadellager 3, des Einlassrohrs 31 und von Teilen des Hauptläufers 11 sowie die Kühlung der äußeren Wände der Arbeitskammern der Stufen 5, 7, 46 erfüllt das gemeinsame Flüssigkeitskühlsystem mit flüssigem Medium. Stirnwände 101 aller Stufen 5, 7, 46 sind dafür zweiteilig aufgebaut: die Stirnwände 101 selbst und Auflage-Teile 102 mit Labyrinth-Kanälen 30 für das flüssige Kühlmittel. Entsprechend sind Kühlflüssigkeits-Einlass- 51 und Kühlflüssigkeits-Auslassstutzen 49 für flüssige Mittel eingerichtet. Das Einlassrohr 31 und eine Hauptläuferwelle 71 sind mit zwei Gleitringdichtungen 124 vom Typ U vor Wärme und Druck aus der Brennkammer 21 geschützt und mit flüssigem Kühlmittel zwischen den beiden Gleitringdichtungen gekühlt. Das Innere der Nebenläufer 4 wird mit Luft gekühlt, die durch Kühlluft-Einlassstutzen 67 und Kühlluft-Auslassstutzen 68 den Wellen der Nebenläufer 4 zugeführt wird. Die Expansionsendstufe 46 wird zusätzlich mittels Wassereinspritzung bei Anschalten des Dampf-Gas-Zyklus durch die Druckwasseranlage 123 gekühlt. Die Seitenwände sind ebenfalls zweiteilig aufgebaut: die Seitenwand selbst der Verdichterstufe 5 mit länglichen Kanälen und eine Hülse 86 mit gehärteter Innenfläche, die von den Verdrängungskämmen 12 bei ihrer Drehung überstrichen wird. Dabei sind die Seitenwände mit Zwischenwänden verstärkt und in robusten drei- bzw. viereckigen Gestellen vereinigt, die Stufengehäuse bilden. Nach außen bilden die Stufen 5, 7, 46 die Plattformen entweder für die selbstreinigenden Luftfilteranlagen 90 bzw. die gemeinsame Luftfilteranlage 135 oder für die äußeren Gasleitungen 60 und die Auspuffflansche 62.
Gas-Dampf-Zyklus: Wirkungsrade können gesteigert werden, indem die restliche Energie des Gases vor dem Auspuff ausgewertet wird. Für beide Drehkolbenkraftmaschinen liegt die Gastemperatur im Bereich 530-1080 K (257-807 °C), in Abhängigkeit der von der Automatik oder dem Operateur definierten Arbeitsprozesstemperatur in der Brennkammer, die übrigens zwischen 973 und 1573 K (700-1300 °C) liegen kann. Üblicherweise werden Wärmemaschinen dazu mit Einrichtungen ergänzt, die den sogenannten Gas-Dampf-Zyklus verwirklichen. Dabei wird dampferzeugende Flüssigkeit sowie die Eigenschaft des Dampfs, die Wärme von Abgasen und der Konstruktion abzuziehen und mit einem gemeinsamen Förderstrom den Verdrängungsprozess zu verlängern, genutzt.
Die Drehkolbenkraftmaschinen erfüllen die Voraussetzungen, den Gas-Dampf-Zyklus zu verwirklichen. Auf allen Regimes, vom Maximalregime abgesehen, verfügen sie über einen überschüssigen Ausdehnungsraum in der Expansionsendstufe 46, der für die Ausdehnung des Gas-Dampf-Gemischs genutzt werden kann. Sie haben auch zur Dampferzeugung geeignete freie Innenräume in den Nebenläufern 4, die unter hoher Temperaturbelastung stehen. Die Hauptrolle spielen hier Einlassklappen 82, die zwischen beiden Ausgleichklappen 38 für Gas eingerichtet, und die den allen in der Drehkolbenkraftmaschine eingesetzten Lufteinlassklappen konstruktiv ähnlich sind. Das Wasser für die Erzeugung des Gas-Dampf-Gemischs wird mit dem Stutzen der Druckwasseranlage 123 von einer Druckwasserpumpe mit Regelklappen (nicht gezeigt) den Wasserleitungsröhrchen 106 und Wasserdüsen 117 zugeführt. Bei Anschaltung des Gas-Dampf-Zyklus' durch den Operateur nehmen die Regelklappen die Einspritzung entsprechend Signalen von in den Arbeitskammern installierten Drucksensoren vor. Die Einlassklappen 82 lassen automatisch den Dampf in die Ausdehnungsräume, wenn der Druck dort unter das Niveau des Dampfdrucks in den Innenräumen der Läufer 4, 11 fällt. Wenn er trotz Einwirkens des Dampfes unter den Druck im Abgassystem fällt, greifen die Ausgleichklappen 38 ein. Die Besonderheit besteht darin, dass sich die Wasserleitungsröhrchen 106 mit den Wasserdüsen 117 mit den Nebenläufern 4 drehen und der Stutzen der Druckwasseranlage 123 mit einem Rillenkugellager 120 und Hochleistungs-GFT-Radialdichtungen vom Typ 103 versehen ist. Wie es erläutert ist, haben die Hochleistungs-GFT-Dichtungen gewisse Einsatzgrenzen: Druck bis 500 bar, Temperatur -250 bis +316 °C, Gleitgeschwindigkeit bis 5 m/s, die aber mit den Parametern und Arbeitsbedingungen an ihrer Einsatzstelle übereinstimmen.
Bei permanentem Luftüberschuss richtet sich der Arbeitsprozess der Drehkolbenkraftmaschine bei ausreichender Kraftstoffzufuhr ständig automatisch auf das Überwinden des Gegenmoments auf der Welle durch Erhöhung des Arbeitsdrucks in der Brennkammer 21. Aus dieser für Arbeitsprozesse mit kontinuierlichem Kraftstoffbrennen und notorischem Luftüberschuss beim Brennen charakteristischen Eigenschaft folgt eine wichtige Besonderheit: Die Drehkolbenkraftmaschine hat erhöhte Startzugkraft. Ein Reduziergetriebe ist nicht überall nötig, sodass sie als Maschine mit „direkter Zugkraft“ bezeichnet werden kann.
Da die Konstruktion der Drehkolbenkraftmaschine mit einfachen linienförmigen und zylindrischen Formen ausgebildet ist und fast ausschließlich aus Arbeitsräumen besteht, erreicht sie einen hohen Kennwert des Leistungsvolumens (KL = P/Σ V). Berechnungen zeigen, dass wenn die Anfangserrungenschaften bei experimenteller Ausarbeitung während einer ersten Etappe nur mit Drehzahlen des Hauptläufers nH = 3334 min^-1 (Nebenläufer nN = 10000 min^-1 bzw. 13336 min^-1) begrenzt werden, die Maschine 5 bis 10 Mal leichter als herkömmlichen Verbrennungsmotoren mit ähnlicher Leistung wird. Wenn während der ersten Etappe die Hälfte der projektierten Drehzahlen erlangt wird, und zwar nH = 5000 min^-1 des Hauptrotors (nN = 15000 min^-1 bzw. 20000 min^-1 des Nebenrotors), beträgt der Kennwert des Leistungsvolumens KL= 3500-3700 kW/m³. Bei diesem Kennwert wird die Drehkolbenkraftmaschine um einen Faktor 10-15 leichter als herkömmliche Verbrennungsmotoren. Mit Erlangen der projektierten Drehzahlen nH = 6666 min^-1 des Hauptrotors (nN = 20000 min^-1, bzw. 26664 min^-1 des Nebenrotors) erreicht der Kennwert des Leistungsvolumens bereits Werte für Turbinen, und zwar KL = 7000-7500 kW/m³. Bemerkenswert ist dabei, dass für Rennautos mit herkömmlichen forcierten Motoren, die allerdings die Motoren mit diskontinuierlichen Arbeitsprozessen und Kurbeltrieb sind, die Drehzahlen der Leistungswellen n = 10 000 min^-1 üblich sind.
Ein schwerwiegender Nachteil bei Verbrennungsmotoren mit diskontinuierlichem Arbeitsprozess besteht darin, dass manche Regimes die sogenannte stöchiometrische Verbrennung des Kraftstoffs anwenden. Darunter versteht man einen Prozess, bei dem nur eine Menge Luft beim Brennen anwesend ist, die für die völlige Verbrennung des zugestellten Kraftstoffs ausreicht. Dabei ist der Luftüberschuss ω = VV/Vmin = 1 und die Temperatur des Gases steigt bei einem solchen Brennprozess auf t = 2000 °C (T = 2273 K). Mehr noch, es gibt oft einen Kraftstoffüberschuss beim Brennen. Ein Teil des Kraftstoffs wird nicht verbrannt, mit den Abgasen ausgestoßen und hier endgültig verbrannt. Bei so hohen Temperaturen und dem explosionsartigen Charakter des Prozesses entstehen schädliche Verbindungen (CO, CO2, CxHy, NOx, Benzol, Ruß und anderes), die dann mit den Abgasen in die Atmosphäre gelangen können und die Ökologie stören. Man ist deshalb gezwungen, bei herkömmlichen Kolbenmotoren ein System der Lärmbekämpfung und Gasreinigung mit Katalysatoren und Filtern einzusetzen. Jedoch bleiben dabei die ökologischen Belastungen und ein erhöhter Verbrauch an Naturressourcen. Einen solchen oder ähnlichen Prozess verrichten alle herkömmlichen Kolben-, Wankel- und verschiedene Arten der Drehkolben- und Schaufel-Rotor-Motoren - übrigens bei allen Motoren, wo das Kraftstoffgemisch periodisch gezündet wird und der Ausdehnungsraum dem Ansaugraum entspricht. Bei Turbo-Gas-Triebwerken und Strahltriebwerken in der Luftfahrt, wo bei der Verbrennung des Kraftstoffs ebenso hohe Temperaturen entstehen, ist eine Nachbehandlung der Abgase schwer vorstellbar. Dadurch und wegen der großen Menge der Ausstoßgase fügen herkömmliche Luftfahrttriebwerke der Ökologie gewaltigen Schaden zu. Hier ist eine Verwendung von Antrieben mit sauberem Ausstoß besonders notwendig.
Anders ist es bei Drehkolbenkraftmaschinen mit kontinuierlichem Brennprozess. Dank dem geregelten ununterbrochenen Brennprozess, vollständiger Verbrennung des Kraftstoffs bei ständigem Luftüberfluss während des kontinuierlichen Brennens und vollständiger Ausdehnung des Gases in ihren Arbeitsräumen hat die Kraftmaschine einen sehr umweltfreundlichen und geräuscharmen Ausstoß. Jeder gasförmige oder flüssige Kraftstoff ist verwendbar, Kryostoffe inklusive.
Allgemeine Charakteristik und Arbeitsprozess der Drehkolbenkraftmaschine mit kontinuierlichem Brennprozess
Die Drehkolbenkraftmaschine mit kontinuierlichem Brennprozess ist eine Hybride von Drehkolbenkraftmaschine und einer Turbinen-Brennkammer mitsamt Turbinen-Arbeitsverfahren. Sie verfügt über die besten Eigenschaften von beiden Gattungen, die zusammen einen wertvollen Synergieeffekt bilden. Die Drehkolbenkraftmaschine entlehnt von Kolbenmotor das Verdrängungsprinzip der Arbeit für ihre Stufen, die bei einer Maschine mit kontinuierlichem Brennprozess viel effektiver als bei üblichen Kolbenmotor funktionieren. Entsprechend diesem Prinzip wird Luft mittels rotierender Kolben - den Verdrängungskämmen 12 durch die Längsöffnungen 98 ununterbrochen in die Arbeitsräume der Verdichterstufe 5 eingesaugt und portionsweise komprimiert (s. den oben beschriebenen Förderstrom). Bei Erhöhung des Verdichtungsdrucks während der Komprimierung bis zum Wert des Arbeitsdrucks in der Brennkammer 21 tritt die komprimierte Luft durch die Eintrittsdruckklappen 41 in den geräumigen Speicher-Innenraum 42 des Hauptläufers 11 ein. Als Speicher sind alle freie Räume in dem Hauptläufer 11 benutzt, denn sie sind als kommunizierende Gefäße gebildet. Von hier aus fließt die Luft durch die Austrittsdruckklappen 18 und die kalibrierten Bohrungen 10 in das Laufspiel zwischen dem Hauptläufer 11 und dem unbeweglichen Teil 20 des Brennrohrs 19 und kühlt dabei das Brennrohr 19 allseitig. In die Brennkammer 21 tritt die Luft von vorn ein und bekommt dabei durch die Luftleitgitter 134 eine wirbelartige Bewegung vor einer Kraftstoffdüse. Zusätzlich kommt Luft durch seitliche Schirmtaschen der Brennkammer 21 mit Einlassöffnungen 25. Durch diese Vorkehrungen kehrt von der Brennkammer 21 ausgestrahlte Wärme mit der eintretenden Luft zurück in den Prozess - ein wichtiger Faktor der Regulierung des Wärmeregimes und der Erhöhung von Wirkungsgraden.
In der Brennkammer entsteht bei kontinuierlichem Brennen des Kraftstoffes (dem Joule-Prozess) ein Luft-Gasstrom, der portionsweise vom Brennrohr 19 bei jeder Umdrehung des Hauptläufers 11 in die Arbeitsräume der Motorstufe - Expansionsvorstufe 7 und Expansionsendstufe 46 — verteilt ist. In den Arbeitsräumen der Motorstufe geschieht die Arbeit mit einem Verdrängungsprinzip ähnlich wie bei der Verdichterstufe 5, jedoch mit entgegengesetzter Wirkung. Somit wird ein gemeinsames Drehmoment produziert, das einen ganzen Verbund der Läufer 4, 11 bewegt, darunter die Läufer 4, 11 der Verdichterstufe 5 und die Getriebe der Leistungswelle 24. Nach (quasi) völliger Ausdehnung wird das Luft-Gas- oder Dampf-Gas-Gemisch in einen Auspuff-Kollektor ausgestoßen. So entlehnt die Drehkolbenkraftmaschine mit kontinuierlichem Brennprozess von einem Turbomotor das Prinzip der getrennten Arbeitsräume und des ununterbrochenen Arbeitsprozesses mit (quasi) beständigem Arbeitsdruck in der Brennkammer. Die Verdrängungsarbeit beim Kolben erweist sich als fast dreifach effektiver als die Umlaufarbeit des Stromes auf Turbinenschaufeln. Dadurch bestimmt der Verdrängungsprozess in den Verdichter- und Expansionsräumen der Drehkolbenkraftmaschine einen fast dreimal kleineren Förderstrom im Vergleich mit einem Turbomotor ähnlicher Leistung (der auch ein stromartiges Arbeitsverfahren hat) und bestimmt entsprechend kleinere Ausmaße der Arbeitsräume.
Gemäß oben genannten Umständen hat die Drehkolbenkraftmaschine mit kontinuierlichem Brennprozess einen ungefähr dreimal kleineren Kraftstoffverbrauch als ein Turbomotor. Infolge des kontinuierlichen Brennprozesses, vollständigen Verbrennens des Kraftstoffes bei geregeltem Überfluss der Luft beim Brennen und vollständiger Ausdehnung des Gases in den Expansionsräumen hat die Drehkolbenkraftmaschine höhere Wirkungsgrade und bessere ökologische Werte beim Ausstoß, als jede andere Art von Verbrennungsmaschinen. Anwendbar ist beliebiger gasartiger oder flüssiger Kraftstoff, Erdgas, Kryostoffe inklusive. Das Wichtigste ist dabei, dass die Drehkolbenkraftmaschine von einem Turbomotor den kontinuierlichen Arbeitsprozess entlehnt. Dank dieser und anderen Eigenschaften hat die Drehkolbenkraftmaschine einen ebenso hohen Kennwert der spezifischen Leistung (Verhältnis Leistung/Volumen oder Leistung/Gewicht) wie der, der sonst nur die Turbinen charakterisiert. Alle diese Eigenschaften sind auch der Drehkolbenkraftmaschine mit vier Nebenläufern zu eigen.
Die ausführliche Beschreibung der Konstruktion, des Arbeitsprozesses, von Bedienungssystemen, Eigenschaften und Besonderheiten der Dreistufigen Drehkolbenkraftmaschine mit kontinuierlichem Brennprozess sowie des vielseitigen Synergieeffekts der Vereinigung der Elemente von Kolbenmaschinen und Turbokompressortechnik in einer gemeinsamen Maschine sind in einem Technischen Projekt vorgeführt worden. (Dies Material in verkürzten Version enthält das Buch „Drehkolbenmaschine mit kontinuierlichem Brennprozess“, ISBN 978-3-95404-751-2, Cuvillier Verlag, Göttingen, 2014). Ein gesonderter Teil des Projektes ist der Konstruktion, Baumaterialien, Bedienungssystemen und der Konzeption eines experimentellen Prototyps gewidmet.
Thermodynamische Charakteristika der Drehkolbenkraftmaschine mit kontinuierlichem Brennprozess
Ein anderer Teil des Projektes ist den thermodynamischen Begründungen gewidmet. Thermodynamisches Modell und Berechnungsalgorithmen der Charakteristika der Kraftmaschine spiegelten Besonderheiten wider, die von der Kombination eines Kolbenmotors und einer Turbinen-Brennkammer bestimmt sind. Der Prozess, der quantitativ das Ausmaß des Förderstromes bestimmt, ist der kontinuierliche Verbrennungsprozess (Joule-Prozess) in der Brennkammer. Bei Berechnungen wurde die thermodynamische Gesetzmäßigkeit benutzt, dass der nützliche Teil der Energie des Gasstromes die mechanische Leistung (bei Mitberechnung der reversiblen polytropischen Verdichterarbeit) ist, durch die spezifischen Wärmekapazitäten c_v und c_p sowie die Masse (Gewichtsmenge) und Temperatur des Gases in der Brennkammer definiert. (Dabei ist die Temperatur gerade vorher schon durch die Verdichterarbeit erhöht.) Diese Gesetzmäßigkeit ermöglicht es, die Masse des Förderstromes pro Sekunde bei beorderter Leistung m_1/s, d. h. das Gewicht der Ansaugluft pro Sekunde zu ermitteln. (Das Gewicht des Kraftstoffes ist bei der Masse des Förderstromes zu vernachlässigen.) $m_{1 / s} = \frac{P_{W,0}}{c_{v} (T_{21} - T_{2}) + c_{p} (T_{3} - T_{21}) - c_{v} (T_{4} - T_{1})}$
Zum Unterschied von Joule-Prozessen in der Brennkammer sind die Prozesse der Komprimierung in der Verdichterstufe und der Entspannung in den Expansionsteilstufen von Gleichungen in pV- und TS-Diagrammen (Diagramme Carnot) bestimmt und können mit Berechnungsalgorithmen berechnet werden. Anfangsbedingungen des Berechnungsprogramms sind Daten der angeforderten Leistung P_w,o, Drehzahlen n_N [min^-1] und verschiedene Konstanten. Aufgrund dieser Daten kann man sämtliche Parameter, Volumen und Temperatur des Förderstroms errechnen.
In den folgenden Schritten sind sämtliche Parameter des Luft-Gas-Stroms berechnet: Zuerst die Temperatur der Luft und des Gases T [K] und das Volumen des Stroms in den Stufen pro Sekunde V_K und V_E. Darauf wird die Leistung bei allen Stufen berechnet, wie die Leistung P_K, die für den Antrieb des Verdichters nötig ist, die Gasarbeit in den Expansionsräumen, darunter in der Brennkammer (bei p₃= const.) P_2'-3, die summarische Leistung der Motorstufe P_M, die Leistung P_W als Balance der Leistungen. Dann werden die weiteren Charakteristiken berechnet: thermodynamischer Wirkungsgrad η_vseiliger und effektiver Wirkungsgrad η_e, Kraftstoffverbrauch bei Maximal- und Nominal-Regime m_1/h und m _2/h, die abzuführende Wärme bei Kühlung der Verdichterstufe Q_Kühl.V und der Expansionsstufe Q_Kühl.E, und schließlich Durchmesser der Nebenläufer d_V und d_E. Auch andere Parameter, die für die Analyse nötig sind, werden berechnet (solche wie der „Schub der adaptierten Steuerdüse“ S_c und der „Luftüberfluss beim Brennen“ ω).
Ein Durchmesser d der Nebenläufer, der mit einer Umrechnung der Durchmesser der Nebenläufer in der Verdichterstufe d_V und in den Expansionsteilstufen d_M zu einem gemeinsamen Durchmesser berechnet ist, ist Ausgangsparameter für einen Berechnung aller anderen Ausmaße der Maschine, weil er die Verhältnisse der Abmessungen der Stufen bestimmt. Also ist es möglich, nach den Parametern des Volumens und der Temperatur des Förderstroms, die dieser in jeder Stufe annimmt, die Ausmaße der Arbeitsräume der Stufen zu berechnen. Das Programm, das die oben beschriebenen Berechnungsalgorithmen bei Ausnützung einer Standard-Tabellenkalkulation realisiert, berechnet eine Matrize der Bauvarianten der Maschine, für die als Koordinaten die absolute Temperatur mit T₃ [K] = 973-1623 K und Druck mit p₃= 7-22 bar dienen. Jeder Variante entspricht ein bestimmter Wert des Luftüberflusses ω beim Brennen. Aus dem breiten Feld der möglichen Bauvarianten kann man die Variante auserkiesen, die dem ausgewählten Temperaturbereich des Gases und der Bestimmung der Maschine entspricht. (Z. B. wird für einen experimentellen Prototyp ein Temperaturbereich t° = 800-900 °C, T = 1073-1173 K vor Anfang der Experimente ausgewählt.)
Also entspricht jedem zur Auswahl stehenden Wert der Temperatur des Gases T₃ K in der Brennkammer vor dem Eintritt in die Expansionsvorstufe ein bestimmter Wert des Überflusses ω der Luft bei Brennen und eine entsprechende Masse der pro Sekunde angesaugten Luft m₁, sowie die daraus folgenden Änderungen der Parameter ihrer Temperatur und ihres Druckes in dem Arbeitsprozess. Somit ist die Steuerung der Gastemperatur in dem Arbeitsprozess der Kraftmaschine möglich durch die Veränderung der Parameter des Überflusses ω der Luft bei Brennen von einem anfänglich niedrig ausgewählten Temperaturbereich t° = 800-900 °C (T = 1073-1173 K) zu höheren Temperaturen des Gases und zurück.
Drehkolben-Expander zusammen mit äußerem energiebeladenem Gas-Dampf-Förderstrom
Um dien oben genannte Drehkolben-Expander als Kraftmaschine zu ermöglichen, ist nach einer ersten Idee der Drehkolben-Expander, der als Teil der Dreistufigen Drehkolbenkraftmaschine mit kontinuierlichem Arbeitsprozess erfunden wurde, als selbständig existierende Maschine, die als Kraftmaschine die Funktion der Dampf- bzw. Gasturbine ausführen kann, auszulegen. Nach einer zweiten Idee sind in einem als Beispiel erkorenen Bereich der Anwendung die notwendigen Verbindungen des Drehkolben-Expanders mit einem Kern-Dampferzeuger für den Antrieb der Hauptwelle eines Atom-U-Boots zu finden und dadurch entstehende vorteilhafte Möglichkeiten zu konzipieren.
Bezüglich der ersten Idee ist aus der DE 10 2013 016 274 B4 die konstruktive Ausführung der beiden Stufen des Expanders auszusondern, sind diese Stufen von nicht zur Erfüllung der neuen Aufgaben nötigen Vorrichtungen befreien und mit neuen nötigen Vorrichtungen ergänzen. Auf 2d ist die graphische Simulation der Bildung der spezifischen Profile der Vertiefungen und der Verdrängungskämme der Dreistufigen Drehkolbenkraftmaschine mit einem erhöhten Durchmesserverhältnis der Verdichterkammer zu den Nebenläufern von 2,66:1 dargestellt. Auf 3a ist ein Längsschnitt durch den Drehkolben-Expander mit Wasserstoff und Sauerstoff als Kraftstoff dargestellt. 3b zeigt einen Längsschnitt durch den Drehkolben-Expander. 3c stellt das Äußere des Drehkolben-Expanders dar. 1h-1 r zeigen Elemente, die in der Beschreibung des Aufbaus, der Wirkungsweise und des Betriebsverhaltens genannt sind. Dabei behalten alle Elemente die Numerierung, die sie in der Bezugszeichenliste der DE 10 2013 016 274 B4 bekommen hatten.
Aufbau, Wirkungsweise und Betriebsverhalten: Vor der Beschreibung der Konstruktion, die auf 3a vorgestellt ist, ist es nötig, den Vorbehalt zu machen, dass hier eine Variante vorgestellt ist, die drei Nebenrotoren vorsieht, wenn auch Varianten mit zwei oder vier Nebenrotoren möglich sind. Außerdem sind Varianten mit vergrößertem Durchmesser der Arbeitskammern bei demselben Verhältnis der Läuferdurchmesser, die hier in der Verhältnis 1:2 zueinander stehen, auch möglich. Jede Abweichung von der angenommenen Variante könnte zu einem Vorteil bei einigen Parametern (z. B. bei der Leistung) führen, aber dabei kann es zu Nachteilen kommen wie z. B. zu vergrößerten Durchmessern der Lager und Dichtungen sowie verschlechterten Arbeitsbedingungen bei diesen, oder zu vergrößerten Linear- und Winkelgeschwindigkeiten, Temperaturen usw.
Hauptgliederungsteile: Der Drehkolben-Expander besteht funktionell aus zwei Stufen - der Expansionsvorstufe 7 und der Expansionsendstufe 46 - sowie aus einem feststehenden Brennrohr 19, das durch ein Verbindungsrohr 53 unbeweglich auf dem Gehäuse befestigt ist und sich durch beide Stufen erstreckt. Ein Vorder- 2 und ein Rückdeckel 9 mit eingebauten Steuerorganen, Lagern, Getrieben und einer Leistungswelle ergänzen die Gestalt des Drehkolben-Expanders. Diese vier Einheiten bilden die Hauptgliederungsteile des Drehkolben-Expanders. Ein verzweigtes Flüssigkeitssystem und ein Luftkühlsystem regulieren das Wärmeregime des Drehkolben-Expanders.
Rotierende Teile: Durch beide Stufen erstreckt sich ein Hauptläufer 11 und mit ihm durch äußere Längsverzahnung 56 (s. 1f, Einzelheit N) gebundene drei Nebenläufer 4. Alle Nebenläufer 4 haben längliche Vorsprünge - Verdrängungskämme 43, die als rotierende Kolben dienen. In jeder Stufe überstreichen die Kolben bei Drehung die von Stirn- und Seitenwänden der Stufen gebildete Arbeitskammern. Der Durchmesser jeder Arbeitskammer ist doppelt so groß wie der Durchmesser des zylindrischen Körpers der Nebenläufer 4. Der Hauptläufer 11 erhält in jeder Stufe drei längliche Vertiefungen 23, die einen Eingriff der Verdrängungskämme 43 in den Hauptläufer 11 und eine gemeinsame Drehung des Hauptläufers 11 mit den Nebenläufern 4 ermöglichen. Der Hauptläufer 11 stellt seine Innenräume 42 für die Speicherung des Druckmediums sowie für das feststehende Brennrohr 19 frei. Der Hauptläufer 11 dient auch als Verbindungs- und Synchronisationsstück für die Nebenläufer 4. Die gemeinsame Drehung der Läufer 4, 11 und der optimale Dichtkontakt zwischen Hauptläufer 11 und Nebenläufern 4 sind durch das Durchmesserverhältnis 3:1 und eine Übersetzung der länglichen Zahnverbindung des Hauptläufers mit den Nebenläufern von 3:1 erreicht. Dabei rotiert jeder Nebenläufer 4 mit der dreifachen Drehzahl gegenüber dem Hauptläufer 11. Die äußere Längsverzahnung 56 der Läufer 4, 11 verhindert klebenbleibende Mediumsreste sowie Körner an den Kontaktlinien der Läufer 4, 11 und erübrigt ein spezielles gemeinsames Synchronisierungsgetriebe für alle Läufer 4, 11. Die Wellen der Läufer 4, 11 sind mit Schlitzkupplungen verbunden.
Spezifische Profile: Die länglichen Vertiefungen 23 im Hauptläufer 11 sowie die Verdrängungskämme 43 der beiden Expansionsteilstufen 7, 46 weisen spezifische Profile auf, die durch die gemeinsame Bewegung der Läufer 4, 11 und Verdrängungskämme 43 definiert sind. Die Verdrängungskämme 43 der Expansionsteilstufen 7, 46 können einige Abweichungen von den Konturen haben, allerdings nur in Richtung nach innen. Die spezifischen Profile der Längsvertiefungen des Hauptläufers 11 und die Verdrängungskämme 43 der Nebenläufer zeigt 1t. Die graphische Studie zeigt die Bildungslinien der Profile als Spuren der Vektorenspitzen, die die Läufer bei ihrer gemeinsamen Bewegung imitieren. Die graphische Simulation der Lage des Verdrängungskamms (Vektor 2r) bei seiner Drehung mit 6° und des Hauptläufers (Vektor 3r) mit 2° zeigt die mit fließender Linie verbundenen Punkte einer Annäherung der Profilvertiefung und des Kamms. Die Drehungen um 6° und 2° entsprechen dem Verhältnis der Winkelgeschwindigkeiten des Läufers. Die Graphik dient als Anschauungsmaterial. Theoretische Profile mit beliebiger Annäherung definiert man mit Computerberechnungen unter Anwendung der mathematischen Methode der Vektoralgebra. Praktisch kann die in 1u dargestellte Methode angewendet werden.
Förderstrom: Durch Verbindungsrohr 53 und aus den Innenraum 42 des gleichmäßig rotierenden Hauptläufers 73 fließt permanent verdichtetes Medium in das feststehende Brennrohr 19 (s. 3a, 3b) und wird vom ihm durch längliche Einlassöffnungen 16 (s. 1i) in den Arbeitsräumen der Expansionsvorstufe 7 verteilt. Dort versetzt das Medium durch die Verdrängungskämme 43 bei seiner Expansion die Nebenläufer 4 in Drehung. Nach der Expansion in der Expansionsvorstufe 7 fließt das Medium durch die äußeren Mediumleitungen 60 in die Expansionsendstufe 46 und wird hier endgültig abgearbeitet. In den Expansionsteilstufen 7, 46 erfüllen die Verdrängungskämme 43 Expansionsarbeit des Mediums und treiben unmittelbar die eigenen Läufer sowie durch ein gemeinsames Getriebe — Rad des Getriebes 34 und Ritzel 47 — die Leistungswelle 24 an. Die Expansionsendstufe 46 hat drei Auslassöffnungen mit Auslasskanälen 59 und Auspuffflanschen 62 (s. 1h, 1j, 11), durch die das abgearbeitete Medium von den rotierenden Verdrängungskämmen 43 bei ihrer Drehung ständig in das Abgas- bzw. Abdampfsystem ausgestoßen wird.
Dichtungen: Der Eingriff der Verdrängungskämme 43 in die Vertiefungen des Hauptläufers 11 in der Expansionsendstufe 46 ergibt eine lückenlose Verdichtungslinie, denn die Dichtung der Arbeitsräume in dieser Stufe und in den Vertiefungen des Hauptläufers 11 ist durch die länglichen Dichtleisten 13 sowie die Stirndichtleisten 81 der Verdrängungsgskämme 43 gesichert. Dichtleisten sind an den Spitzen und Stirnseiten der Verdrängungskämme 43 angebracht und durch die Federn 55 an die Seitenwände der Arbeitskammern bei Drehung angepresst. Die Dichtleisten sind von Öl-Einspritzung geschmiert. Das Öl fließt aus den Öl-Kanälen in den Verdrängungskämmen 43 zu den Spielen der Dichtleisten. Bei erhöhten Drehzahlen reduzieren die Ausgleichgewichte 27, die in den Körpern der Nebenläufer 4 eingerichtet und mit länglichen Dichtleisten 13 durch die Verbindungsstöcke 54 verbunden sind, die Anpresskraft der Feder. Bei großen Drehzahlen werden die Dichtleisten trotz Wirkung der Federn 55 durch Gegengewichte zurück in die Verdrängungskämme 43 eingezogen, um einen starken Bremseffekt durch Reibung abzuwenden. Die Mediumverluste bei großen Drehzahlen sind relativ geringer als bei kleinen Drehzahlen. Um einem Bremseffekt durch Druckgefälle bei der Arbeit der Kraftmaschine mit kleinen Leistungen vorzubeugen (in diesem Fall übersteigt der verfügbare Ausdehnungsraum den notwendigen), sind in den Verdrängungskämmen 43 der Expansionsendstufe 46 die Ausgleichklappen 38 zum Auspuffraum eingerichtet.
Expansionsteilstufen 7, 46: Die Expansionsvorstufe 7 und die Expansionsendstufe 46 sind Teile des gemeinsamen Expansionsraums. Diese Teilung spielt eine wichtige Rolle. Die Expansionsvorstufe hat thermobeständige Schichten 45 auf allen mit heißem Medium in Berührung stehenden Flächen und keine Dichtungen an den laufenden Verdrängungskämmen 43 - das durch das Laufspiel entweichende Medium wird in der folgenden Stufe abgearbeitet. Die Expansionsendstufe 46 hat Dichtungen, die einen Mediumdruckverlust verhindern. Diese Stufe arbeitet mit Medium, dessen Temperatur nach der Expansion in der Expansionsvorstufe 7 gesunken ist. Durch diese Verteilung hält die Maschine den hohen Temperaturbelastungen stand. Ein zweite Vorteil besteht darin, dass mit dieser Teilung die vom Mediumarbeitsdruck ausgehenden Belastungen auf die Körper und Lager der Läuferhälften halbiert werden. Ein dritter Vorteil ergibt sich daraus, dass diese Teilung einem gleichmäßigen Verlauf des Drehmoments auf der Leistungswelle 24 dient: Die Drehmomente beider Expansionsteilstufen 7, 46 folgen nacheinander und überdecken einander. Deshalb fällt das gemeinsame Drehmoment niemals bedeutend, erst recht nicht bis auf null.
In den Seitenwänden und der hinteren Stirnwand der Expansionsendstufe 46 (s. 1j, 1m, 1p, 1r) sind die Sperrventile 64 bei den Einlasskanälen 61 eingerichtet sowie die separaten Getriebe-Triebräder 65 der Sperrventile 64 und Mittelzahnräder 66 (s. 1p) im Rückdeckelraum zur synchronen Drehung der Walzen der Sperrventile 64 mit den Nebenläufern 4 angebracht. Die Sperrventile 64 unterbinden den Verlust des Arbeitsmediums aus den Arbeitsräumen der Expansionsvorstufe 7 und der äußeren Gas-(bzw. Medium)-Leitungen 60 für die Zeit, in der die Arbeitsräume der Expansionsendstufe 46 mit dem Auspuffraum verbunden sind, d. h. bis zu dem Moment, wenn die Verdrängungskämme 43 nach Vorbeigehen an den Auslasskanälen 59 erneut in Stellung bei den Einlasskanälen 61 (s. 1h, 1k) kommen.
Einlassklappen: In den Verdrängungskämmen 43 der Expansionsendstufe 46 sind die Ausgleichklappen 38 als biegeweiche längliche Lamellen angebracht (s. 1i, 11). Die Lamellen sind in den Schächten untergebracht, die zwecks Abdichtung der Klappe in gesperrtem Zustand die Angüsse mit Konturensesseln für die Lamellen hat. Die Ausgleichklappen 38 bei den Verdrängungskämmen 43 in beiden Expansionsteilstufen 7, 46 sind ähnlich gebildet.
Feststehendes Rohr: Das feststehende Brennrohr 19 ist zweiteilig aus einem unbeweglichen 20 und einem beweglichen Teil 35 aufgebaut, die zusammen mit dem feststehendem Brennrohr 10 eine steuerbare Auslassöffnung 17 des Brennrohrs 19 bilden (s. 1a, 1n). Ein Stellgetriebe aus Zahnradsegment 36 und Zahnradgetriebe 37 (s. 1a) reguliert durch Verstellung des beweglichen Teils 35 des Brennrohrs 19 bezüglich des unbeweglichen Teils 20 des Brennrohrs 19 die steuerbare Auslassöffnung 17 des Brennrohrs 19 und steuert damit die Ausgabe des Mediums in die Expansionsendstufe 46.
Verbindungsrohr: Das Verbindungsrohr 53 und die Hauptläuferwelle 71 (s. 1a) sind mit zwei METAX-Gleitringdichtungen 124 vom Typ U vom Raum des Vorderdeckels isoliert und mit dem flüssigen Kühlmittel zwischen beiden Ringen gekühlt. Damit wird der Raum des Vorderdeckels mit Lager und Dichtungen von Wärme und Druck aus dem Druckraum des Hauptläufers geschützt.
Dichtung des Mediumraums: Die Abdichtung des Mediumraums von der übrigen Konstruktion erfordert spezielle Maßnahmen (s. 1a, 1n). Am hinteren Ende des unbeweglichen Teils 20 des Brennrohrs 19 ist eine METAX-Metallfaltenbalg-Gleitringdichtung 125 vom Typ MU angewendet, die den Raum zwischen dem Hauptläufer 11 und dem unbeweglichen Teil 20 des feststehenden Brennrohrs 19 abdichtet und damit den Raums des Rückdeckels vom Arbeitsdruckraum isoliert. In beiden Fällen müssen diese Dichtungen zu den Parametern und Arbeitsbedingungen an ihren Einsatzstellen (bei Mitberechnung der Kühlung des Einsatzraums) passen. Die Hochleistungs-GFT-Radialdichtungen vom Typ 103 dichten den Raum zwischen den feststehenden Brennrohrs 20 und zwischen dem beweglichen Brennrohr 35 und der Druckgasleitung 112 ab. Auch bei den Sperrventilen 64 kommen Rillenkugellager und GFT-Radialdichtungen des Typs 103 zur Anwendung. Diese Dichtungen haben Einsatzgrenzen wie oben genannt, sind für ihre vorgesehenen Einsatzstellen also geeignet.
Kompensation der Wärmeausdehnungen: Zur Kompensation der Wärmeausdehnungen des Gehäuses, des Verbindungsrohrs 53 und des unbeweglichen Teils 20 des feststehenden Brennrohrs 19 pressen Federn zur Kompensation der Wärmeausdehnungen 104 (s. 1a, 1n), die in einem Ansatz zur Stirnwand 121 angebracht sind, das feststehende Brennrohr 19 an das Verbindungsrohr 53. So werden O-Ringe 127 aus Sintermetall zwischen dem Verbindungsrohr 53, Gleitringdichtungen Typ U, und dem feststehenden Brennrohr 19 mit dem Arbeitsdruck angepresst.
Druckschutzklappe: Eine in der Leistungswelle 24 plazierte Druckschutzklappe 52 beugt der Gefahr des Überdrucks in den Arbeitsräumen vor, indem ein Teil des Mediums durch eine Druckgasleitung 112 in die Atmosphäre ausgelassen wird. Bei Ansprechen der Druckschutzklappe 52 (s. 1a, 1n) gelangt das Überdruckgas durch die Bohrungen in der Leistungswelle 24 in die Gasabfasshaube 107 und wird mit dann geringem Druck in das Auspuffsystem abgeführt.
Lagerung: Alle Läufer drehen sich in den Nadellagern 3 mit Borden und Innenringen (s. 1a), die in den Zwischenwänden der Stufen eingerichtet sind. Sie sind durch die Öl-Kanäle mit Schmieröl versehen und mit GFT-Dichtungen abgedichtet. Die Anwendung der FINDLING-Nadellager und GFT-Dichtungen ist bei den Läuferwellen in beiden Stufen durch extreme Arbeitsbedingungen und hohe Anforderungen definiert, hier Drücke bis 70 bar, Temperaturen (bei Kühlung mit flüssigem Mittel) bis 300 °C, Drehzahlen am Nebenläufer 4 bis 15 000 1/min, am Hauptläufer 11 bis 5555 1/min, dynamische Tragwerte bei der Schmierung bis 35 000 N. Diese Limitierungen für die Standfestigkeit der Nadellager 3 mit Borden und Innenringen in der Kombination mit Dichtungen aus federelastischem PTFE-Stoff mit Edelstahl können die Firmen FINDLING und GFT wahrscheinlich einhalten. Die Flüssigkeitskühl- und Schmierölsysteme müssen die oben genannten Temperaturbegrenzungen ebenfalls gewährleisten. Beim Vorder- und Rückdeckel sind die Läufer 4, 11 mit Rillenkugellagern 32 versehen, die die Nadellager 3 von Axialkräften entlasten.
Schmierölsystem: Es deckt den erforderlichen Ölbedarf sowohl für die Schmierung und Kühlung aller Lager der Drehkolbenkraftmaschine als auch denjenigen in den Vorrichtungen, die der Steuerung und Regelung dienen. Eine zentrale Ölversorgung liefert Hochdruck-Schmierkühlöl für die Traglager beider Stufen, flüssiges Kühlmittel zwischen beiden Ringen der Gleitringdichtungen und an Dichtleisten der Expansionsendstufe 46. Hochdruck-Kraftöl wird auch an gegebenenfalls ferngesteuerte hydraulische Stellorgane, Niederdruck-Schmieröl an alle am Vorder- und Hinterdeckel angewendeten Rillenkugellager geliefert.
Kühlsysteme: Für alle Nadellager 3 mit Dichtungen, das Verbindungsrohr 53 und Teile des Hauptläufers sowie die inneren Wände der Arbeitskammer der Expansionsteilstufen 7, 46 existiert ein gemeinsames Kühlsystem mit flüssigem Medium. Die Stirnwände beider Stufen sind dafür zweiteilig aufgebaut: die Stirnwände 101 selbst und die Auflage-Teile 102 mit Labyrinth-Kanälen 30 für das flüssige Kühlmittel (s. 1a, 1c) Entsprechend sind die Kühlflüssigkeits-Einlassstutzen 51 und Kühlflüssigkeits-Auslassstutzen 49 für flüssige Mittel eingerichtet. Die Seitenwände sind ebenfalls zweiteilig aufgebaut: die Seitenwand selbst mit länglichen Kanälen und eine Hülse 86 mit gehärteter Innenfläche, die von den Verdrängungskämmen bei ihrer Drehung überstrichen wird. Dabei sind die Seitenwände mit Zwischenwänden verstärkt und robusten dreieckigen Gestellen vereinigt, die die Stufengehäuse bilden. Die verdickten seitlichen Wände ermöglichen es, die länglichen Zufuhr- 61 und Auslasskanäle 59 (s. 1h, 1i) sowie die Sperrventile 64 der Expansionsendstufe für Luft oder Medium einzurichten (s. 1p. 1r). Nach außen bilden die Stufen Plattformen für äußere Mediumleitungen 60 und Auspuffflansche 62 (s. 1h, 1i). Das Innere der Nebenläufer wird mit Luft gekühlt, die durch die Kühlluftauslassstutzen 68 (s. 1a) den Wellen der Nebenläufer 4 zugeführt wird.
Arbeitsprozess: Bei dem Drehkolben-Expander verrichten die Stufen und Haupteinheiten folgende Funktionen: Durch das Verbindungsrohr 53 tritt ständig Druckmedium in die Expansionsvorstufe 7 ein. Darin tritt das Druckmedium durch Öffnungen des unbeweglichen Teils des Brennrohrs 19 (bzw. Mediumrohrs) in die Expansionsvorstufe 7. Hier passiert seine isobare Expansion durch den ganzen Arbeitsraum der Expansionsvorstufe 7 und ohne Unterbrechungen erfolgt Expansion durch diese Stufe bei weiteren Drehungen, solange Medium eintritt mit ständigem Druck des installierten Arbeitsregimes. Die Beständigkeit des Drucks ist durch die Innenräume 42 stabilisiert. Damit wird mittels der Verdrängungskämme 43 ständig Drehmoment auf den Nebenläufern 4 der Expansionsvorstufe 7 produziert. Dabei tritt ständig ein Teil des Mediums, der durch Laufspiel der Verdrängungskämme 43 durchgebrochen ist, durch die länglichen Öffnungen und länglichen Zufuhrkanäle 61 (s. 1h, 1k) mit einer polytropischen Ausdehnung in die Mediumleitungen 60 und akkumuliert sich hier, bis die Sperrventile 64 bei den länglichen Einlasskanälen 61 den Zutritt des Mediums in die Expansionsendstufe 46 öffnen. Nach teilweiser Ausdehnung des Mediums in der Expansionsendstufe 46, die dauert, bis die Verdrängungskämme 43 dieser Stufe die länglichen Öffnungen und Auslasskanäle 59 erreichen, wird Medium mit Restdruck in ein Abfuhrsystem ausgestoßen.
Unter Wirkung des expandierten Mediums drehen die Verdrängungskämme 43 der beiden Expansionsteilstufen 7, 46 die eigenen Läufer 4. Weil alle Läufer 4, 11 des Drehkolben-Expanders mittels äußerer Verzahnung verbunden sind, treiben die Läuferwellen der Expansionsteilstufen 7, 46 durch ein gemeinsames Getriebe mit Ritzel 47 und Rad des Getriebes 34 die Leistungswelle 24 an.
Der Arbeitsdruck des Mediums ändert sich bei angeforderter Leistungsänderung des Mediumerzeugers oder bei Änderung des Gegenmoments auf der Welle. Dabei kann der Druck wachsen, bis das Gegenmoment überwunden wurde. Der Arbeitsdruck ist dabei durch eine Druckschutzklappe 52 begrenzt, die das Überdruckmedium bei Ansprechen der Druckschutzklappe 52 in das Auspuffsystem überführt (s. 1a, 1n). Da die Expansionsvorstufe 7 keine Dichtungen hat, wird ein Teil des Mediums durch das Laufspiel der Verdrängungskämme 43 durchbrochen, geht aber nicht verloren, sondern wird in der folgenden Expansionsendstufe 46 ausgenutzt.
Die erste Stufe des Drehkolben-Expanders hört in keinem Augenblick auf das Drehmoment zu produzieren, denn das gesamte Arbeitsmedium dreht die Verdrängungskämme 43 dieser Stufe durch längliche Einlasskanäle 61 ununterbrochen. Das Druckmedium tritt auch aus dem Speicherraum in die Expansionsendstufe 46 durch die steuerbare Auslassöffnung 17 des feststehenden Brennrohrs 19 (s. 1a, 1n). In der Expansionsendstufe 46 gewährleisten die Längsdichtleisten 13 und Stirndichtleisten 81 an den Verdrängungskämmen 43 die verlustlose Abarbeitung des Mediums. Stellgetriebe aus Zahnradsegment 36 und Zahnradgetriebe 37 (s. 1a) regulieren durch Verstellung des beweglichen Teils 35 des Brennrohrs 19 bezüglich des unbeweglichen Teils 20 des Brennrohrs 19 die Auslassöffnung 17 des Brennrohrs 19 und steuert damit die Ausgabe des Mediums durch Einlassöffnungen 16 in die Expansionsendstufe. Diese steuerbare Verteilung des Druckmediums zwischen beiden Stufen des Drehkolben-Expanders ermöglicht die präzise Steuerung auf kleinen Regimen.
Schraubenkraftmaschine mit vier Nebenrotoren, mittels Arbeitsdruck gesteuerter Verdichterstufe und mittels Rückkopplung zum Auspuffraum optimal gesteuerter Brennkammer.
Obwohl herkömmliche Hubkolbenmaschinen und Turbinen nach wie vor eine breite Verwendung in der Antriebstechnik finden, wächst neuerlich eine Tendenz zur Entwicklung von Kraftmaschinen, die nach einem Rotationskolben-Prinzip arbeiten. Die Maschinen mit diesem Arbeitsprinzip fesseln die Aufmerksamkeit dadurch, dass sie zum Unterschied von Hubkolbenmaschinen einen kontinuierlichen Arbeitsprozess mit gezügelten Massenkräften haben. Dadurch entsteht der Anspruch auf größere Drehzahlen und relativ kleineres Gewicht der Maschine. Sie können die Leistungsvolumina K_L im Vergleich zu den Kolbenmaschinen (K_L bis 350 KW/m³) übertreffen und können sogar, wenigsten theoretisch, bei diesem Kennzeichen mit den Turbinen (K_L bis 9000 KW/m³) wetteifern. Zudem sind die Rotationskolbenkraftmaschinen billiger als Turbinen bei der Herstellung; darüber hinaus haben sie, wenigstens theoretisch, als Kolbenmotoren einen kleineren Brennstoffverbrauch und kleinere Schadenstoffemission.
Es existieren zahlreiche Anwendungen von Rotationskolbenkraftmaschinen. Beispielhaft seien hier die DE 2009 732 A , DE 197 11 084 A1 , US 3 203 406 A , DE 10 2006 038 957 A1 , DE 10 2009 005 107 B3 , WO 2010/081469 A3 , DE 2010 006 487 B4 , DE 10 2012 011 068 B4 und DE 10 2013 016 274 B4 genannt. Es gibt noch einen weiteren Typ von Verbrennungskraftmaschinen aus der Klasse der Kolbenmotoren, der mit fließendem Arbeitsverfahren und dadurch hohen Drehzahlen arbeiten kann, offenbart in der DE 2 500 816 A1 , DE 9 111 849 U1 , DE 9 401 804 U1 , WO 2000/077363 A1 und WO 2000/077364 A1 . Dieser Typ erweist sich als eine Kombination von Schraubenverdichter und Schraubenexpansionsmotor, der eine Verbrennung des Kraftstoffs in einer Brennkammer vor dem Schrauben-Expansionsmotor vorsieht. Als Hauptelemente für beide Stufen dienen einige Schraubenpaare mit Kompressions- oder Expansionswirkung. Der Arbeitsprozess ist ähnlich dem der herkömmlichen Kolbenmotoren. Das bedeutet, dass hier voneinander getrennte Kompressions- oder Expansionsmaschinen vorhanden sind. Nur werden hier die Räume durch Drehung der verzahnten Schraubpaare verkleinert und/oder vergrößert, was zu Verdichtung oder Entspannung führt. Der Verdichtungs- oder Expansions- bzw. Entspannungsprozess ist kontinuierlich und kann somit mit großen Drehzahlen laufen. Der wesentliche Vorteil besteht darin, dass die Läufer nicht miteinander im Kontakt stehen und dadurch nicht verschleißen.
Die Schraubenverdichter sind längst in Verdichter-, Kälte- und Fördertechnik bewährt. Im Internet findet man eine ganze Palette von Schraubenkompressoren, Förderpumpen oder Kältetechnikmaschinen mit Schraubenverdichtern als Bestandteil. Die Einsatzgebiete für die meist verwendeten einstufigen Verdichter liegen in den Bereichen, wo die Förderströme 1-750 m³/min betragen, Druckverhältnisse bis 22 bei Öleinspritzung möglich sind, die Läufer Durchmesser bis 650 mm bei einer Umfangsgeschwindigkeit von 50 bis 150 m/s erhalten und die Drehzahlen, wegen der Lager begrenzt, bis zu 25000 min^-1 möglich sind. Der Verschleiß der Läufer ist gering, freie Massenkräfte sind nicht vorhanden, und verschmutzte Medien (Luft) sind zulässig. Aber die Wirkungsgrade sind relativ klein, und die Herstellung muss sehr genau sein. Hier helfen neuentwickelte verbesserte Walzverfahren.
Also verbindet ein Schraubenverdichter die Vorteile einer rein rotierenden Turbomaschine (ihre Schnelläufigkeit, das Fehlen von Massenkräften) mit der stabilen Fördercharakteristik der Kolbenmaschinen. In Anbetracht seiner Eigenschaften ist es sinnvoll, diesen Konstruktionstyp in einer umgekehrten Rolle zu verwenden, nämlich als Expansionsmotor. Im Zusammenwirken mit einer separaten Brennkammer und noch einem Schraubenkompressor für die Luftzufuhr könnte ein Aggregat dieser Art als Kraftmaschine in verschiedenen Anwendungen dienen. Eine Kraftmaschine von dieser Art wurde noch nicht gebaut, obschon Patente lange existieren. Der Grund könnte im Nichtvorhandensein eines konstruktiven Schemas liegen, das die Wärme und Verdichtungs- wie auch Expansionsprozesse den Arbeitsräumen (Kanälen) regelt. Die thermische Ausdehnung und Gefahr der Verzehrung der Schraubenpaare bei konstruktiv nicht sichergestellten Wärmebedingungen können ein Haupthindernis stellen. Die fortwährende Weiterentwicklung im Maschinenbau und Materialwesen geben zusätzliche Perspektive für eine ordentlich konstruierte Schraubenkraftmaschine. Eine solche Schraubenkraftmaschine ist in den folgenden Figuren dargestellt und mit folgenden Texten erläutert.
4a zeigt ein räumliches Schema der Schraubenkraftmaschine mit vier Nebenrotoren, mittels Arbeitsdrucks gesteuerter Verdichterstufe und mittels Rückkopplung zum Auspuffraum optimal gesteuerter Brennkammer. Auf dem Schnitt durch den Hauptläufer und einen der Nebenläufer sind der Arbeitsvorgang und Übergänge von Medien zu sehen. 4b zeigt Schnitte und Ansichten.
4a stellt eine fünfwellige Schraubenkraftmaschine dar, die aus einer Verdichterstufe 331, einer Expansionsstufe 341 und einer Entspannungsstufe 338 besteht sowie einen Hauptläufer 330 (Malerotor genannt) und vier Nebenläufer 366 (Femalerotoren) aufweist, die in Zahnverbindung mit dem Hauptläufer 330 stehen. Weiter sind einige Sperrscheiben 373 bei Drucksteuerkanten 374 der Verdichterstufe 331 mit einer Steuereinrichtung 329, ein Einlassrohr 361 mit elektrischen Kraftstoff- und Anlassluftleitungen 362, eine Brennkammer 347 mit einer Auslassdruckklappe 355 und einer mit dieser verbundenen Rückkopplungseinrichtung mit Dehnbuchse 352, ein zweiteilig aufgebautes Brennrohr 344, 345, ein Synchronisierungsgetriebe 335 und ein Leistungswellengetriebe 349 in 4a zu sehen.
Konstruktiv besteht die Schraubenkraftmaschine aus folgenden Einheiten, die mit schnell zerlegbaren Kopplungen miteinander verbunden sind:

- Vorderdeckel 324 mit Kugelrollenlager 325 für Lagerung Welle des Hauptläufers 330,
- Vordereinheit 326 mit Kugelrollenlager 364 für Lagerung den Nebenläuferwellen 365,
- hintere Stirnwand 337 der Verdichterstufe 331 mit Gleitlager 328 für Lagerung den allen Läuferwellen, Sperrscheiben 373 bei Drucksteuerkanten 374 (s. Schnitt A-A) und ihren Steuereinrichtungen 329,
- Verdichterstufe 331,
- vordere Stirnwand 334 der Verdichterstufe 331 mit Gleitlager, Saugstutzen 332 und Luftfilter 333,
- hintere Stirnwand 337 der Entspannungsstufe 338 mit Auslassöffnungen bei Auslasssteuerkanten und Auspuffstutzen 336 der Entspannungsstufe 338 wie auch Synchronisierungsgetriebe 335,
- Entspannungsstufe 338,
- vordere Stirnwand 334 der Entspannungsstufe 338 mit Gleitlager und Gasleitungen 340,
- Expansionsstufe 341,
- hintere Stirnwand 342 der Expansionsstufe 341 mit Gleitlager und Gasleitungen 340,
- Hinterteil 344, der eine Brennkammer 347 und ein zweiteilig ausgebauten Brennrohr 345, 348, hintere Lufteintrittsöffnungen 367, Luftzufuhrleitungen 368 [s. Schnitt (N - N)], eine Auslassdruckklappe 355, eine Rückkopplungseinrichtung mit Dehnbuchse 352 und eine Gasleitung 353 hat,
- Leistungswellengetriebe 349 mit Kugelrollenlager 369,
- Hinterdeckel 350 mit Kegelrollenlager 351 für Lagerung der Leistungswelle 370.

In 4a ist zu sehen, dass bei vier Saugstutzen 332 angesaugte Luft von der Verdichterstufe 331 komprimiert wird und von den gesteuerten Drucksteuerkanten 376 der Verdichterstufe 331 zu einem Druckluftraum 372 fließt. Hier teilt sie sich in fünf Richtungen: Ein Hauptstrom geht zur Brennkammer 347 durch die Hauptläuferwelle 360 und kühlt unterwegs Hauptläufer 330 von innen das und Einlassrohr 361 mit elektrischen Leitungen, Kraftstoff- und Anlassluftleitungen 362 von außen. Die vier restlichen Ströme gehen durch die Nebenläuferwellen 365, kühlen unterwegs die Nebenläufer 366 von innen und gelangen in die Brennkammer 347 durch die Luftzufuhrleitungen 368.
Aus der Brennkammer 347 fließt hochgeladenes Gas durch die Auslassdruckklappe 355 und Gasleitungen 346 im Brennrohr 345, 348 in die vier Richtungen zu den Einlassöffnungen bei den Druckkanten der Expansionsstufe 341. In der Expansionsstufe 341 verrichtet Gas die Expansions- und einen Teil der Entspannungsarbeit und fließt weiter zu der Entspannungsstufe 338. Hier verrichtet das Gas den restlichen Teil der Entspannungsarbeit und wird danach durch die vier Auspuffstutzen 336 in eine Entsorgungseinrichtung ausgeschoben. Da der für vollständige Ausdehnung des Gases benötigte Expansionsraum den Verdichterraum fast zweimal übersteigt, ist es sinnvoll, den gesamten Expansionsraum auf zwei Expansionsstufen zu verteilen: auf eine größere Expansionsstufe 341 und kleinere Entspannungsstufe 338. Eine zusätzliche Stützwand, nämlich Stirnwand 339 zur Lagerung der Läuferwellen zwischen den Stufen ermöglicht, das zu erreichen und dadurch die Arbeitsbedingungen zu verbessern. Außerdem kann man in der Expansionsstufe 341, die bei sehr hohen thermischen Belastungen arbeiten muss, das Kaltspiel der Läufer ε / D beträchtlich vergrößern, um den Kontakt der Läufer aufgrund ihrer Wärmeausdehnung zu vermeiden. In der Entspannungsstufe 338 dagegen kann man strengere Anforderungen an die Qualität der Abdichtung anlegen, sogar vielleicht Wassereinspritzung einsetzen, denn nach der Ausdehnung in der Expansionsstufe 341 und Abkühlung durch die Kühlsysteme der Schraubenmaschine (s. dafür weitere Erläutungen) steht das Arbeitsgas hier schon mit niedrigerer Temperatur.
Die Brennkammer 347 ist wie bei Gasturbinen ausgelegt. Sie gewährleistet eine ordentliche Zerstäubung, Zündung und vollständige Verbrennung des Kraftstoffes mit geringer Erzeugung von Schadstoffen. Das Brennrohr 345, 348 ist aus Montagegründen zweiteilig ausgebildet. Der vordere Teil 345 ist mit Bolzen auf der hinteren Stirnwand 342 montiert und mit dem hinteren Teil 348 fest verbunden. Er hat eine Lufteintrittsöffnung 367 für komprimierte Luft, die durch Hauptläufer 330 einfließt, wie auch eine Luftzufuhrleitung 368 für die Luft, die durch die Nebenläufer 366 und Verbindungsflansche der beiden Brennrohrteile 345, 348 zugestellt wird. Der zweite Teil des Brennrohrs ist mit der Auslassdruckklappe 355, einer Rückkopplungseinrichtung mit Dehnbuchse 352 und Gasleitungen 353 ausgestattet und mit flüssigem Kühlmittel gekühlt. Dafür hat er auch Einlass- und Auslassstutzen und Kanäle für Kühlmittel. Die Dehnbuchse 352 ist mit dem Auspuffraum durch eine Gasleitung 353 verbunden. Der Gasdruckraum der Brennkammer 347 ist von dem Gehäuseraum durch eine Labyrinthdichtung 354 um den Verbindungsstock von der Auslassdruckklappe 355 zur Dehnbuchse 352 abgedichtet. Die Einzelheiten ergänzender Merkmale der Schraubenkraftmaschine, Auslegungen und Berechnungen sind im ganzen Umfang näher erläutert und in Zeichnungen dargestellt in der DE 10 2010 020 681 A1 .
Der Arbeitsprozess in der Brennkammer 347 ist ein einfacher Joule-Prozess (Diesel-Prozess), bei dem eine stabile Verbrennung des Kraftstoffs bei ständigem Druck stattfindet. Dafür strömt nur eine bestimmte Menge des Gases bei ständigem Druck durch die rückkopplungsgesteuerte Auslassdruckklappe 355 im hinteren Teil 348 des Brennrohrs und vier Gasleitungen 346 zu den Einlasssteuerkanten 376 der Expansionsstufe 341. Dabei korrigiert der Gasdruck aus dem Auspuffraum mit seiner Gegenwirkung bei der Dehnbuchse 352 die Lage der Auslassdruckklappe 355. In den Arbeitsräumen der Expansionsstufe 341 verrichtet das einströmende Gas die Arbeit anfänglich mit dem konstanten Druck des Diesel-Prozesses. Nachdem der Gaseintritt unterbrochen wird, verrichtet das eingelassene Gas dann die Entspannungsarbeit bis zum Ausstoß des Gases in die Entspannungsstufe 338. Dort wird die endgültige Ausdehnungsarbeit verrichtet. Grundsätzlich ist das Gasgeben für die Steuerung der Leistung maßgebend. Gerade die Rückkopplungseinrichtung ermöglicht es, eine beinahe vollständige Ausdehnungsarbeit des Gases beizubehalten und die Kraftstoffzufuhr (Verbrauch) dem Leistungsbedarf anzupassen und dadurch effizient zu regeln.
Weitere thermodynamische Betrachtungen der Arbeitsprozesse der Kraftmaschine erlauben es, die Parameter der Arbeitsprozesse, darunter V_V und V_E, exakt zu definieren und daraus Abmessungen und Baumasse der Schraubenkraftmaschine zu bestimmen. Bei thermodynamischen Betrachtungen ist ein unstöchiometrischer (das heißt bei Luftüberfluss ω = V_V/N_min > 2) isobarischer Verbrennungsprozess in der Brennkammer vorgesehen, wobei die Parameter des Arbeitsmediums als Bedingungen, dass Drucke und Temperaturen in einem bestimmten Bereich liegen, definiert sind. Der auserkorene Temperaturbereich gilt als verträglich für Materialien, aber mit Vorbehalt, dass je höher Arbeitstemperaturen und Drucke sind, desto höher der Wert des thermodynamischen Wirkungsgrades η_V liegt.
Berechnungsvorgang, Analyse der resultierenden Daten und Auswahl der besten Ausführungsvariante mit einem Berechnungsbeispiel sind ausführlich in der DE 20 2006 008 158 U1 vorgeführt. Bei Eingabe der gewünschten Leistung, von Drehzahlen und Werten verschiedener Konstanten liefert ein Works-Computerprogramm Berechnungsdaten über die Parameter beliebiger Varianten der Drehkolbenkraftmaschine, darunter Abmessungen, Temperaturfelder, Wirkungsgrade und Verbrauch, Abwärme, etc. Die Algorithmen und Programme der thermodynamischen Berechnungen sowie der Vorgang der Berechnungen sind identisch für die ganze Klasse der Drehkolbenkraftmaschinen mit kontinuierlichem Brennprozess. Spezifisch sind nur die konstruktiven Eigenschaften und die Vorgabe-Daten der konkreten Kraftmaschine. Algorithmen und Programme sind vom Erfinder in dem Buche „Eine Hybride von Drehkolbenmotor und Turbine mit riesigem Synergieeffekt“ zugänglich für jedermann gemacht (ISBN 978-3-954-751-2, Internationaler wissenschaftlicher Fachverlag Cuvillier Verlag Göttingen; ISBN 978-3-7357-6793-6 BoD Books on Demand, Norderstedt).
Ausarbeitung erfindungsgemäßer Flugzeugsformen
Frontluftverdichter
Die beste Auswahl für einen Frontluftverdichter wäre eine Verdichterstufe, die gestaltet ist wie die Verdichterstufe einer Drehkolbenkraftmaschine mit kontinuierlichem Brennprozess, aber bei erhöhten Dimensionen und gemäßigten Drehzahlen (s. 6a-c). Eine künstlich erschaffene Umgebung für die Drehkolbenkraftmaschine mit kontinuierlichem Brennprozess kann eine Drucklufthülle mit von dem Frontluftverdichter produzierter Druckluft bilden. Diese Druckluft kann als eine hocheffektive Luftaufladung für die Drehkolbenkraftmaschine dienen und damit seine Leistung exponentiell steigern, während die Umgebung die Kraftmaschine von der äußeren Welt isolieren und damit die Abgas- und Kühlwärme von Kraftmaschine und seiner Wärmeaustauscher utilisieren kann, was zu beträchtlich höheren Wirkungsgraden führt.
Eine neue Art von Einrichtungen zur Erschaffung des Auftriebs für Senkrechtstart und -landung eines Flugzeugs, nämlich mit steuerbaren storeartigen Luftstromdüsen sowie einer lenkbaren sphäroidischen Luftstrahldüse für den Vortrieb kann beste Ergebnisse bei Senkrechtstart, Senkrechtlandung und Lagesteuerung des Flugzeugs bringen. Also findet sich eine wirtschaftliche und umweltfreundliche Lösung des Problems einer Triebwerkanlage mit Multiplizierung der Leistung einer Kraftmaschine mit kontinuierlichem Brennprozess, die auch VTOL-Eigenschaften besitzen soll, bei folgender Zusammensetzung der Bestandteile:
Frontluftverdichter
Der Frontluftverdichter 138 (s. 6a, 6b) ist eine Verdichteranlage, die ähnlich gebaut ist wie die Verdichterstufe bei einer Drehkolbenkraftmaschine mit kontinuierlichem Brennprozess. Er wird als Betreiber in einem Triebwerk verwendet, das in der DE 10 2017 009 911 B4 offenbart ist. An dieser Stelle kann im allgemeinen auch ein anderer Typ des Verdichters angewendet sein, wie zum Beispiel ein Schraubenverdichter, der breite Verwendung in der Kühl- oder Fördertechnik gefunden, oder der Schaufelkompressor von einem Fan- oder Profantriebwerk eines Großflugzeugs. Aber die Auswahl fällt auf den oben genannten Typ, weil er den höchsten Kennwert des Leistungsvolumens (KL = P/ΣV) und bessere Wirkungsgrade zeigt, als der Schraubenverdichter oder ein anderer Typ des Verdichters (s. dazu das Technische Projekt „Dreistufige Drehkolbenkraftmaschine mit kontinuierlichem Brennprozess“ ISBN 978-3-954-751-2, Internationaler wissenschaftlicher Fachverlag Cuvillier Verlag Göttingen; ISBN 978-3-7357-6793-6, BoD Books on Demand, Norderstedt).
Zur Erfüllung seiner Hauptfunktion hat der Frontluftverdichter 138 (6a) hat drei Nebenläufer 72, jeder mit Verdrängungskamm 57, und einen freien inneren Raum mit einer Einlassöffnung 114 für den Eintritt von Luft, die jeweils durch selbstreinigende Luftfilteranlagen 90 gereinigt ist, sowie einen Hauptläufer 73 mit freien inneren Räumen 170 für komprimierte Luft. Spezifische Profile von Längsvertiefungen 74 des Hauptläufers 73 und Verdrängungskämme 57 der Nebenläufer 72 sind in der DE 10 2009 005 107 sowie in 1t gezeigt. Die Dichtung jedes Verdichtungsraumes und der Vertiefungen im Hauptläufer 73 ist mit von Federn 110 belasteten Längs- und Stirn-Dichtleisten (hier nicht gezeigt) erreicht, die in den Verdrängungskämmen 57 angebracht sind. Bei großen Drehzahlen werden alle Dichtleisten trotz Wirkung der Federn 110 durch spezielle Einrichtungen mit mitrotierenden Ausgleichgewichten 205 zurück in die Verdrängungskämme 57 eingezogen, um einen starken Bremseffekt durch Reibung abzuwenden. Die Luft- und Gasverluste bei großen Drehzahlen sind geringer als bei kleinen Drehzahlen, außerdem sind sie durch ÖI-Einspritzung bei den Dichtleisten reduziert. Die komprimierte Luft tritt durch längliche Eintrittsdruckklappen 176 bei jeder Umdrehung in die Verdrängungskämme 57 ein.
Der Frontluftverdichter 138 hat auch eine Vorrichtung zur Steuerung des Luftauslassventils mittels Steuerventilen 83 des Frontluftverdichters 138 (s. 6a) eines Systems zur Steuerung der Arbeitsgastemperatur sowie völligen oder partiellen Ausschaltung der selbstreinigenden Luftfilteranlagen 90, das einen ähnlichen Aufbau wie bei einer Drehkolbenkraftmaschine mit kontinuierlichem Brennprozess hat. Dafür ist dieses System mit Ventilen und den Steuerventilen 83 des Frontluftverdichters 138, Stellgetrieben 174 der Steuerventile 83 des Frontluftverdichters 138 (s. 6b, 6c) zur Umstellung der Ventilbuchsen 171 sowie Stellgetrieben 70 für Triebwalzen der Ventilbuchsen 171 und Triebwalzen 99 von Filterschleifen ausgestattet ist. Über längliche Ausstoßöffnungen 204 (s. 6b) sind die selbstreinigenden Luftfilteranlagen 90 aufgestellt, die als unendliche Schleifen-Laufbänder eingerichtet und von den Stellgetrieben 70 für die Triebwalzen 70 der Ventilbuchsen 171 mit variabler Geschwindigkeit durch die Filtereinrichtungen geschoben werden. Die Laufbänder werden von der überflüssigen Luft, die aus der Verdichterkammer ausgestoßen wird, durchblasen. Ein Laufbandabschnitt realisiert dann die Filtration der Ansaugluft, ein benachbarter Bereich parallel die Spülung des Laufbands, so dass der Schmutz durch eine Schmutzluftleitung 92 in die Umgebung ausgeblasen werden kann.
Zum Betreiben der Läufer des Frontluftverdichters 138 hat die Anlage ein eigenes Getriebe, das aus einem Reduziergetriebe 184 und einem Ritzel 40 eines auswechselbaren Getriebes 40 zur Reduzierung der Drehzahlen der Läufer des Frontluftverdichters 138 gegenüber der Drehzahlen der Drehkolbenkraftmaschine mit multiplizierter Leistung 80 besteht. Die Läufer des Frontluftverdichters 138 sind miteinander durch eine äußere Längsverzahnung 56 verbunden — ähnlich wie Läufer einer Drehkolbenkraftmaschine. Aus dem Raum des Hauptläufers und dem Innenraum der Anlage, der auch als Speicher dient, fließt die komprimierte Luft durch drei Druckluftleitungen 169 in eine Drucklufthülle 296 mit der Drehkolbenkraftmaschine mit kontinuierlichem Brennprozess in Inneren, die als Betreiber für den Frontluftverdichter 138 dient.
Die Triebwerkanlage nach einer Variante 2 aus 6b weist einen ähnlich wie bei einer patentierten Drehkolbenkraftmaschine gebauten Frontluftverdichter mitsamt selbstreinigenden Filteranlagen und einem System zur Steuerung der Gasarbeitstemperatur sowie mit einem austauschbaren Reduziergetriebe auf, mit dem Ziel, einfach die Leistung der Drehkolbenkraftmaschine an Bedürfnisse des Frontluftverdichters 138 in dieser Variante mit variablen Drehzahlen anzupassen. Aber dabei zeigt der Frontluftverdichter 138 in dieser Variante vergrößerte Dimensionen mit einem erhöhten Durchmesserverhältnis der Verdichterkammern zu den Nebenläufern von 2,66:1, um ein großes Druckmoment für die Welle des Gebläses bzw. Turbopropvortriebs oder erhöhte Druckluftmassen bei der Anwendung der Triebwerkanlage in Flugzeugen mit Kurzstreckenstart und -landung zu gewährleisten.
Der Frontluftverdichter 138 hat einen Luftstrommantel 187 zum Zuordnen der Frontluft zur Kühlung der Anlage und zum Einbau im Flugzeug. Für der Auftrieb sind in dieser Variante eine steuerbare storeartige zentral beim Zentrum der Gewichtmassen in der Drucklufthülle 296 eingebaute Luftstrahldüse 198 und drei kleinere als Drosselschieber gebaute Luftstrahldüsen eingerichtet. Von diesen Luftstrahldüsen dient eine vordere Drosseldruckklappe 212 dem Zurücktrieb, zwei seitliche Drosseldruckklappen 200 der Lagebestimmung des Flugzeugs. Noch eine sphäroidische Luftstrahldüse 190 ist für Vortrieb und Steuerung von hinten an der Triebwerkanlage vorgesehen. Daneben wird durch drei Kühlluft-Einlassstutzen (Diffusoren) 203 Ansaugluft angesaugt und zu den drei Luftfilteranlagen 90 geführt. Die Größe der Ansaugöffnungen der Diffusoren 203 kann man mit einer Einrichtung zur Anpassung an atmosphärische Bedingungen nach Flughöhe und Fluggeschwindigkeit steuern (hier nicht näher gezeigt).
Hecksteuerung
Bei etlichen Arten von Flugzeugen gewährleistet eine Hecksteuerung die sichere Lage des Flugzeugs und beliebige Evolutionen bei Senkrechtstart/-landung und Übergangsflügen zum horizontalen Flug und zurück. Sie besteht aus einem Heck-Schaufelwerk 250 und Bedienungsvorrichtungen, die auf 7a-e zu sehen sind. 7d zeigt in Fragment A einen Teil einer Vorrichtung für die Hecksteuerung, der alle nötigen Umstellungen des Heck-Schaufelwerks 250 vollführt — in sowohl eine von Pilot und Automatik gesteuerte Lage bei senkrechten Flügen und Schweben als auch zwei fixierte Positionen für Verladevorgänge, Reparatur und Prophylaxen. Die Vorrichtung besteht aus einem Getriebe, das zwei Getriebeeinheiten vereint:

- eine erste Getriebeeinheit 252 zur Übertragung des Drehmomentes von Kraftmaschinen zum Heck-Schaufelwerk 250,
- eine zweite Getriebeeinheit 281 zur Umstellung eines Drehbalkens 248 mit dem darauf befestigten Heck-Schaufelwerk 250.

Auf dem Fragment A (s. 7a, 7d) sind zu sehen:

- eine Drehwippe 261 mit zweireihiger Pendelrollen-Lagerung 262 (DIN 628), die radiale und axiale Lasten in beiden Richtungen sowie Momentenbelastungen aufnimmt,
- ein Drehbalken 248 (s. 7c) mit dem darauf befestigten Heck-Schaufelwerk 250,
- ein Hydrozylinder 269 (s. 7d) zur Wendung der Drehwippe 261 und des mit ihr mittels Verschraubung verbundenen Drehbalkens 248,
- ein Hypoidradpaar 263 (s. 7d) zum Betreiben einer Welle 272 des Heck-Schaufelwerks 250,
- ein Stellgetriebe 249 (s. 7c, 7d) zur Umstellung in die Rollrichtungen des Heck-Schaufelwerks 250,
- Verbindungsgetriebe 254 (s. 7a, 7b) zur Übertragung des Drehmomentes von zwei Drehmaschinen,
- eine schleifringlose elektromagnetisch betätigte Einflächenkupplung 253 mit dem Verbindungsgetriebe 254 (s. 7d).

7c zeigt ein Fragment B des Systems der Hecksteuerung, auf dem man die Konstruktion und das Betriebsverhalten dieses Systems näher betrachten kann.
In 7c sind zu sehen:

- das Stellgetriebe 249 mit einer Lagerung 270 zur Umstellung in die Rollrichtungen des Heck-Schaufelwerks 250,
- eine Nabe 268 des Heck-Schaufelwerks 250,
- ein Kopf 266 mit Stangen 267 zur Verbindung des Kopfs 266 mit dem Heck-Schaufelwerk 250,
- der Hydrozylinder 269 mit Stock 264 und Lager 265 zur Umstellung des Heck-Schaufelwerks 250 auf den erforderlichen Winkel.

Außerdem sind in 7c zwei Positionen des Kopfes 266 und entsprechend zwei Stellungen eines Schaufelrades 299 mit Grenzpositionen des Heck-Schaufelwerks 250 dargestellt:

- Stellung 1 mit hoch ausgeschobenem Kopf 266 und minimalem Anstellwinkel von Blättern 255 des Heck-Schaufelwerks 250,
- Stellung 2 mit einer unteren Position des Kopfes 266 und maximalem Anstellwinkel der Blätter 255.

Der Kopf 266 dreht sich zusammen mit der Nabe 268, denn er ist durch die Stangen 267 mit den Blättern 255 verbunden. Zur Umstellung der Blätter 255 auf den erforderlichen Winkel dient dabei der Hydrozylinder 269, der mit seinem Stock 264 den Kopf 266 bewegt, wodurch der Anstellwinkel der Blätter 255 bestimmt ist. Durch die Änderung des Anstellwinkels der Blätter 255 steuert man die Nick-Bewegungen des Flugzeugs bei senkrechten Flügen und Schweben. Die Drehung des Heck-Schaufelwerks 250 mit dem Stellgetriebe 249 rund um die Achse dient zur Gierbewegung des Flugzeugs bei senkrechten Flügen und Schweben. Die Umstellung des Drehbalkens 248 mit dem darauf befestigten Heck-Schaufelwerk 250 nach unten dient zur rückwärtigen Bewegung des Flugzeugs bei senkrechten Flügen und Schweben.
Zur Übertragung des Drehmomentes von beiden Triebwerken zur Hecksteuerung dienen neben dem Verbindungsgetriebe 254 auch ein weiteres Verbindungsgetriebe 258 sowie eine Schaltbox 259, die auf 7a zu sehen sind. Die Schaltbox 259 erfüllt folgende Funktionen:

- Verteilung des Drehmomentes zur Vorrichtung der Hecksteuerung zwischen den Triebwerken oder Anschaltung nur eines der Triebwerke dafür,
- Verbindung von Schaufelrädern der beiden Triebwerke miteinander bei Ausfall eines der Triebwerke.

Für die Steuerung der Fluglage beim Vertikalstart in Roll- und Gierbewegung sind auch Rollbewegungs-Steuerdüsen 278 auf den Tragflächen 256 (s. 7a, 7b) verwendbar, besonders für präzise Steuerung. Die Düsen können von Abgasen der Triebwerke, die aber nach ihrer teilweisen Abkühlung noch einen ausreichenden Druck haben, gespeist werden. Dabei erzeugen und unterstützen die beiden Kraftmaschinen erhöhten Druck. Der Einsatz der Rollbewegungs-Steuerdüsen 278 auf den Tragflächen ist sehr behilflich für erhöhte und präzise Manövrierfähigkeit.
Drucklufthülle
Die Drehkolbenkraftmaschine mit kontinuierlichem Brennprozess in der Drucklufthülle 296 in Triebwerken nach der DE 10 2017 009 911 B4 (s. 6a, 6b) ist mit der Antriebswelle zum Frontluftverdichter 138 nach vorn gekehrt eingebaut, für eine Verbindung mit einer Welle des Reduziergetriebes 184. Zur Übertragung des Drehmomentes von der Drehkolbenkraftmaschine des nebenstehenden Triebwerks des Flugzeugs bei Ausfall der eigenen Drehkolbenkraftmaschine dient ein Übertagungsgetriebe 283, das aus einem Getriebe 182 mit Kegelradpaar, einer reibschlüssigen Schaltkupplung 180, einer Hochleistungs-GFT-Radialdichtung 178 vom Typ 103 und einer Antriebswelle 168 zum Frontluftverdichter 138 besteht.
Jede Drehkolbenkraftmaschine 80 weist eine multiplizierte Leistung auf und besteht funktionell aus drei Stufen: aus einer Verdichterstufe 146, einer Expansionsvorstufe 147 und einer Expansionsendstufe 150. Eine Einheit (hier nicht ganz gezeigt), die durch einige Druckluftleitungen 162 mit einigen Lufteinnahmestutzen ein Brennrohr mit Brennkammer im Inneren durch Druckluftleitungen 169 vereint, überstellt zugestellte frische Druckluft in eine Ansauglängsöffnung 163, so dass die Ausstoßgase der Drehkolbenkraftmaschine 80 nicht in die Ansauglängsöffnung 163 gelangen können. Die Einheit ist unbeweglich auf der Drehkolbenkraftmaschine 80 befestigt und erstreckt sich durch alle drei Stufen. Ein Vorderdeckel 141 und ein Hinterdeckel 153 der Drucklufthülle 296 mit eingebauten Steuerorganen, Lagern, Getrieben und einer Antriebswelle 168 zum Frontluftverdichter 138 ergänzen die Gestalt der Drehkolbenkraftmaschine 80. Diese sechs Einheiten bilden die Hauptgliederungsteile der Drehkolbenkraftmaschine 80 mit multiplizierter Leistung. Die Expansionsvorstufe 147 und die Expansionsendstufe 150 bilden zusammen eine Motorstufe der Drehkolbenkraftmaschine 80. Auf der Verdichterstufe 146 sind keine Luftfilter montiert. Zusätzliche Bedienungseinrichtungen sind äußere Wärmetauscher 185, Aggregate von Hilfssystemen, eine Armatur und Rahmen für Verbindung zur Drucklufthülle 296 (näher nicht gezeigt).
Die Triebwerkanlage nach einer Variante 3 aus 6c weist einen ähnlich wie bei der in der DE 10 2017 009 911 B4 offenbarten Drehkolbenkraftmaschine gebauten Frontluftverdichter mitsamt selbstreinigenden Filteranlagen und ein System zur Steuerung der Gasarbeitstemperatur sowie ein austauschbares Reduziergetriebe auf. Aber dabei zeigt der Frontluftverdichter dieser Variante vier Nebenläufer mit einem erhöhten Durchmesserverhältnis der Verdichtungskammern zu den Nebenläufern von 2,66:1, um Produzieren des großen Druckmomentes für die Welle eines Gebläses bzw. Turbopropvortriebs oder die erhöhten Druckluftmassen für Druckluftstrahldüsen bei Anwendung der Triebwerkanlage in Flugzeugen mit Kurzstreckenstart und -landung bzw. Vertikalstart und -landung zu gewährleisten. Für der Auftrieb sind in dieser Variante eine steuerbare storeartige zentral in der Drucklufthülle 296 beim Zentrum der Gewichtsmassen eingebaute Luftstrahldüse 198 und drei kleinere, als Drosselschieber gebaute seitliche bzw. vordere Drosseldruckklappen 200 (s. 6b, 6c) für seitliche Lagebestimmung des Flugzeugs sowie eine lenkbare sphäroidische Luftstrahldüse 190 für Vortrieb und Steuerung von hinten an der Triebwerkanlage vorgesehen.
Transportflugzeuge mit VTOL-Eigenschaften
In Gegenden ohne Flughafen und entwickelte Infrastruktur oder schwer zugänglichen Territorien sind Transportflugzeuge mit VTOL-Eigenschaften von äußerster Notwendigkeit. Hier braucht man VTOL-Flugzeuge von mittlerem Abfluggewicht und großer Reichweite, die in der Lage sind, kostspielige und in Steuerung und Wartung komplizierte Hubschrauber zu ersetzen.
Auf 8a und 8b sind Transportflugzeuge von zwei Typen dargestellt. Für Transportflugzeuge mit erhöhtem Abfluggewicht, die VTOL-Eigenschaften besitzen sollen, ist die Verwendung von Schwenkdüsentriebwerken neuer Art mit erhöhtem Gesamtschub sinnvoll. Triebwerke von diesem Schema sind kompakter als eine Antriebsanlage mit bemänteltem Schaufelrad mit Einrichtungen zur Schubablenkung, die in der DE 10 2015 014 868 B4 offenbart ist. In diesem Triebwerk bewegt eine Drehkolbenkraftmaschine mit entsprechender Leistung einen Frontluftverdichter, der zwei Paare von schwenkbaren Düsen mit Druckluft versorgt. Die Flexibilität dieses Schemas erlaubt die Unterbringung der Triebwerke entweder in Gondeln an den Flügeln (Typ 1) oder im Rumpf des Flugzeugs (Typ 2).
Der Hauptvorteil des Schemas von Typ 1 besteht darin, dass sich die Steuerungsmöglichkeiten des Flugzeugs bei Senkrechtflügen dank im Querschnitt viel weiter auseinandergezogener Düsen verbessern. Der Hauptvorteil des Schemas von Typ 2. besteht in Ersparungen bei der Gesamtmasse des Flugzeugs und besseren Flugeigenschaften bei Dauerflug, denn es verringert sich der Luftwiderstand aufgrund der entfallenden Gondeln.
In 8a ist ein senkrechtstartendes Flugzeug mit sphäroidischen Druckluft-Schwenkdüsen 303, 308 der traditionellen Bauweise von Typ 1 dargestellt. Zwei Triebwerke mit jeweils einer Drehkolbenkraftmaschine 1 mit kontinuierlichem Brennprozess, einem Frontluftverdichter (Frontluftkompressor) 138, vorderen sphäroidischen Druckluft-Schwenkdüsen 303 und hinteren sphäroidischen Druckluft-Schwenkdüsen 308 sind in den Flügeln eingebaut. Ein unbedingter Vorteil dieses Schemas besteht darin, dass der Rumpf des Flugzeugs frei ist und beste Möglichkeiten bietet, als Passagierkabine für 8-10 Personen zu dienen. Eine Verwendung als Frontluftverdichter von Schaufelkompressoren ausgedienter Fan- oder Profantriebwerke, die in der DE 10 2015 015 756 B4 beschrieben ist, würde sich als zusätzliche Vorteil zeigen, weil die Schaufelkompressoren bei Betreib minderen thermischen Belastungen unterliegen, als die Schaufeln von Turbinenrädern. Üblicherweise gibt es bei ihnen einen beträchtlichen Restbestand der Ressource.
Hydraulische Ausführorgane sind der Anschaulichkeit halber als Hydrozylinder 196 dargestellt. In der Wirklichkeit müssen sie nicht als hydraulische, sondern können auch als elektrische Stellgetriebe (Servogetriebe) ausgeführt sein. Sie können entweder Teile des Triebwerks sein oder zur Ausrüstung des Flugzeugs gehören. Ein gemischtes Schema ist auch möglich.
Man muss ständig berücksichtigen, dass ein VTOL-Flugzeug mit Luftdüsenantrieb üblicherweise keine zusätzliche Gas-/Luftsteuerung im Heck und an den Flügelenden braucht. Dennoch eingerichtete Gas-/Luftsteuerungsanlagen, die eine Heck-Steuerdüse 290 und Rollbewegungs-Steuerdüsen 278 in den Flügelenden umfassen, dienen zur Erhöhung der Flugsicherheit bei Pannen und zur Präzisierung der Steuerlage des Flugzeugs bei Bedarf. Die Möglichkeit, diese Mittel nicht unbedingt anzuwenden, ist eine wichtige Eigenschaft dieses Transporters, um ihn in Ballungsgebieten frei zu einsetzen. Die Kreisflächenbelastung von Luftdüsen kann man noch als umweltfreundlich annehmen, denn die Druckluft dabei besitzt etwa 1 bar. Gasdüsen dagegen arbeiten mit Gasdruck von 3-5 bar und erzeugen dadurch großen Lärm.
Neben allen Vorteilen ist dieses Schema auch mit einem Nachteil bezeichnet, der darin besteht, dass Heißgasleitungen 293 mit heißem Gas für die Heck-Steuerdüse 290 durch den Rumpf zu einer Steueranlage 294 im Heck des Flugzeugs verlegt sind. Der Aufwand dabei, besonders bei der Thermoisolierung der Konstruktion des Flugzeugs, ist eine Herausforderung. Auch als Nachteil des dieses Schemas könnte man ein Übertragungsgetriebe 283 und eine Schaltbox 259 - komplizierter als bei Typ 2 — zwischen den beiden Drehkolbenkraftmaschinen 1 betrachten. Dies gilt auch für die Verbindungsleitungen von der Kabine des Piloten zu den Drehkolbenkraftmaschinen 1 und den sphäroidischen Druckluft-Schwenkdüsen 303, 308.
Eigene Vorteile und Nachteile haben die VTOL-Flugzeuge von Typ 2. Bei Unterbringung der beiden Triebwerke dicht beieinander im Rumpf (s. 8b) können sie, außer einem verkürzten mechanischen Verbindungsgetriebe 254 zwischen ihren Kraftmaschinen, eine eng verbundene gemeinsame Drucklufthülle 143 und Heißgasleitungen 293 haben. Die gemeinsame Drucklufthülle 143 versorgt mit gemeinsamer Druckluft alle sphäroidischen Druckluft-Schwenkdüsen 303, 308 auch bei Ausfall einer von beiden Kraftmaschinen. Diese ist in diesem Fall mit Hilfe des Verbindungsgetriebes 254 und einer Luft-Verbundklappe (nicht gezeigt) von ihrem Frontluftverdichter abgeschaltet. Die verbliebene Kraftmaschine, die ein forciertes Regime bekommt, bewegt beide Frontluftverdichter. Dies ermöglicht den weiteren Flug oder sichere Landung.
Die Anwendung der zusätzlichen Rollbewegungs-Steuerdüsen 278 sowie der Heck-Steuerdüse 290 auf allen Enden der Achsen erhöht die Manövrierfähigkeit des Flugzeugs. Diese Steuerdüsen stellen ein Ersatzmittel bei Ausfall eines der Hauptsteuermittel - der sphäroidischen Druckluft-Schwenkdüsen 303, 308 dar. Seinerseits schafft ein Ausfall der präzisen Düsensteuerung, z. B. der Heck-Steuerdüse 290, oder der Rollbewegungs-Steuerdüsen 278 keine unüberwindlichen Probleme. Die Lagesteuerung des Flugzeugs kann man auch nur mit Hauptdüsensteuerung durchführen, wenn auch mit verminderter Präzision. Das zusätzliche Steuersystem ist nichtsdestoweniger auf der Skizze auch dargestellt, denn dieses wird gebraucht für präzise Lagesteuerung.
Ein mit solchen Triebwerken ausgerüstetes Flugzeug könnte die besten Flug- und Wirtschaftseigenschaften besitzen. Dafür auch spricht noch eine Eigenschaft des Modells - die Fähigkeit zu Start und Landung als gewöhnliches Flugzeug. Bei diesem Verfahren ist eine erhöhte Beladung möglich. Einer Verwendung für einen Privat-Senkrechtstarter stehen bei Triebwerken mit schwenkbaren Düsen die großen Werte der Kreisflächenbelastung und das große Düsenlärmniveau entgegen.
Bei dieser Anordnung des Antriebes ist der Rumpf des Flugzeugs zur Hälfte mit Triebwerken mit einem gemeinsamen Druckluftraum und schwenkbaren Düsen besetzt. Aber der Rumpf ist bedeutend breiter als bei Schema 1. Ein Flugzeug von diesem Schema könnte besser als Militär- oder Spezialflugzeug dienen. Der breitere Rumpf erlaubt, trotz der im Rumpf plazierten Triebwerke, ein Kommando von 6 Mann unterzubringen. Welcher Faktor bezüglich des Luftwiderstands bei Dauerflug für die Flugzeuge mit verschiedener Anordnung des Antriebes prävaliert, ist noch nicht klar, aber die kleinere Trägheit des Flugzeugs bei der Lagesteuerung kann man als Vorteil hinsichtlich der Manövrierfähigkeit für ein Militärflugzeug betrachten, denn die gewichtigen Triebwerke liegen näher am Schwerpunkt des Flugzeugs.
Die erhöhte Sicherheit der Einrichtungen für die Schwenkung der Düsen in diesem Konzept, im Vergleich zu von den Firmen Hawker und McDonnell Douglas dafür entwickelten Vorrichtungen, z. B. für VTOL-Flugzeuge von Typ Hawker P1154 oder Harrier, beruht auf der Verwendung der modernsten Kugelführungen. Diese Einrichtungen bieten mehr Qualität und Maß der Beweglichkeit und sind dadurch verwendbar nicht nur bei Flugzeugen dieses Typs, sondern auch bei anderen Typen von VTOL/STOL-Flugzeugen (s. die weiter unten vorgeführten Varianten von VTOL-Flugzeugen).
Versetzbare storeartige Luftstrahldüse
Eine zentral eingerichtete Luftstrahldüse 310 (s. 9c) ist mit Druckluft einer gemeinsamen Drucklufthülle 143 gespeist und über einer Öffnung eingebaut, die in einem unteren Teil der gemeinsamen Drucklufthülle 143 eingerichtet ist. Die zentral eingerichtete, versetzbare und storeartige Luftstrahldüse 310 besteht aus in zwei Teilen ausziehbaren Stores 311, die mittels Kugelführungen 295 und zweier Hydrozylinder 284 im Bereich des Zentrums der Gewichtsmassen des Flugzeugs separat umgestellt werden können und damit zusammen mit den Wänden der Öffnung die Ausmaße der Düse 310 bestimmen. Durch separate Ansteuerung der beiden Hydrozylinder 284 werden nicht nur die Ausmaße der Düse 310, sondern wird auch die Lage der Düse 310 im Bereich des Zentrums der Gewichtsmassen des Flugzeugs geregelt.
Die konstruktiven Einzelheiten der Einrichtungen kann man auch auf 9d sehen. Zwei vordere Nebenstrahldüsen 313 dienen zur Steuerung der Lage des Flugzeugs in Rollbewegung und zum Rückschub des Flugzeugs. Durch Steuerung einer Drosselklappe in den vorderen Nebenstrahldüsen 313 ist der Druckluftschub regulierbar. Die Anordnung der beiden vorderen Nebenstrahldüsen 313 und zweier hinterer Nebenstrahldüsen 317 kann man auf 9d sehen. Eine lenkbare sphäroidische Luftstrahldüse 301 für Vortrieb (s. 9d) ist mit einer Einrichtung 299 auf der Heckseite einer zur Isolierung des Druckgasraums von der Kabine dienenden Hülse 292 installiert und wird mit Druckluft der gemeinsamen Drucklufthülle 143 gespeist. Die Einrichtung 299 ist eine Art von Rohrverlängerung der gemeinsamen Drucklufthülle 143. In der Hülse 292 für die Isolation des Druckgasraums von der Kabine sind ein hydraulisches Stellgetriebe 314 und eine Drosselklappe 300 eingerichtet. Durch Steuerung der Drosselklappe 300 in der lenkbaren sphäroidischen Luftstrahldüse 301 für Vortrieb ist der Druckluftschub reguliert oder kann ganz gesperrt werden.
Diskusförmige VTOL/STOL-Flugzeuge mit Schwenkdüsentriebwerken (erste Variante von VTOL/STOL -Plattformen).
VTOL/STOL-Flugzeuge können nicht nur mit einem traditionellen Schema gebaut sein sondern auch diskusförmig ausgestaltet werden („Fliegende Untertasse“) und dank dieser besonderen Gestalt neue spezifische Eigenschaften besitzen. Mit Schwenkdüsentriebwerken und ihrer Anordnung kann man Apparate für besondere Einsätze gestalten: z. B. im militärischen Bereich gepanzerte Ausführungen für die Infanterie, fliegende Zerstörer oder Rettungsdienstamphibien. Bei diskusförmigen VTOL/STOL-Flugzeugen spielen die aerodynamischen Eigenschaften eine zwar wichtige aber untergeordnete Rolle, und andere Eigenschaften treten in den Vordergrund, wie z. B. relative Unanfechtbarkeit auf dem Kampffeld, verringerte Empfindlichkeit bei Kollisionen mit Hindernissen oder volle Einsatzfähigkeit bei Naturkatastrophen, Sandstürmen und anderen atmosphärischen Unregelmäßigkeiten. Die geringe Empfindlichkeit von Drehkraftmaschinen mit kontinuierlichem Brennprozess gegenüber Luftverschmutzungen (Staub, Rauch, Partikeln) ist gewährleistet, denn die eingesaugte Luft wird ständig durch selbstreinigende Luftbänder gereinigt. In einer Ausführungsform als Kampfflieger für Sondereinsätze ermöglicht die diskusartige Form des Fliegers optimale Panzerung, denn eine sichere Panzerung benötigt nur eine relativ kleine gewölbte Unterfläche, so dass die Crew besser geschützt ist vor Angriffen von unten wegen Panzerung und Triebwerklage.
Auf 9a ist ein individuelles diskusförmiges Flugzeug, hier beispielhaft ein Kommandeurs-VTOL-Flugapparat, skizziert. Er ist mit einem Triebwerk mit einer Drehkolbenkraftmaschine 1 mit kontinuierlichem Brennprozess, einem Frontluftverdichter 138 und zwei Paar sphäroidischen Druckluft-Schwenkdüsen 303, 308 sowie einem parallelen präzisen Lagesteuerungssystem 278, 290, 293 ausgestattet. Das präzise Lagesteuerungssystem 278, 290, 293 benutzt das Abgas als Arbeitsmedium für Steuerdüsen 278, 290.
Mit einer Untertassenform kann man auch ein Mehrzweckflugzeug (einen fliegenden Jeep^®) als einfachen und anspruchsvollen Flieger konzipieren (s. 9b, 9c). Zwei Triebwerke erhöhen die Sicherheit. Zur Sicherheitssteigerung trägt die kompakte stromlinienförmige Gestalt bei, wie auch ein Dämpfungsring um die Kontur des Apparates und die Anwendung von Stoßdämpfern 320 an der Peripherie des Diskus. Diese Einrichtungen erhöhen die Unempfindlichkeit gegenüber Zusammenstößen mit Behinderungen.
Ein besonderer Vorteil dieser VTOL/STOL-Flugzeuge mit schwenkbaren Düsen besteht darin, dass bei Ausfall einer beliebigen Düse, auch die präzisen Steuerdüsen 290; 278 im Heck und an den Enden der Flügel eingerechnet, die intakten Düsen in verschiedenen Kombinationen die sichere Steuerung oder, bei einem Notfall, die sichere Landung des Flugzeugs übernehmen. Solche Eigenschaften des Triebwerks sind damit gewährleistet, dass die sphäroidischen Druckluft-Schwenkdüsen 303, 308 an allen Seiten des Triebwerks, bzw. des Flugzeugs, angeordnet sind. Dies erlaubt eine Anordnung des Triebwerks, bei der der Schwerpunkt des Flugzeugs bei einem Kreuzmittelpunkt zwischen allen Paaren der Düsen in Längs- und Querrichtung liegt. Die in alle Richtungen separat oder gemeinsam drehbaren Düsen in verschiedenen Kombinationen ermöglichen einen effektiven Ersatz des ausgefallenen Elementes und bewahren damit die Steuerung des Flugzeugs bei Senkrechtstart und -landung wie auch bei Schweben und Übergängen zum Horizontalflug und zurück auf erforderlichem Stand. Bei horizontalem Dauerflug sind die sphäroidischen Druckluft-Schwenkdüsen 303, 308 in der Vortriebsrichtung gerichtet.
Der Kommandeurs-VTOL-Flugapparat ist ein Flugzeug mit viel Laderaum, relativem Komfort und einer bestimmten Vorgabe bei der Leistung der Kraftmaschine 1, die eine zusätzliche Ladung oder Personal ermöglichen. Auch eine besondere Ausrüstung mit speziellen Apparaturen und Waffen am Flugzeug ist möglich. An sphäroidischen Einrichtungen (s. 9a) ist zu sehen, dass die sphäroidischen Druckluft-Schwenkdüsen 303, 308 mittels zwei kreuzweise zusammenliegenden Kugelführungen 295 schwenkbar installiert sind und hydraulische Ausführorgane 275 für die Drehung der Düsen dienen. Hier auf 9a-d sind die hydraulischen Ausführorgane 275 als Hydrozylinder dargestellt, um mehr der Anschaulichkeit zu dienen, können aber als hydraulische oder elektrische Stellgetriebe (Servogetriebe) ausgeführt sein. Sie können entweder Teile des Triebwerks sein oder zur Ausrüstung des Flugzeugs gehören. Ein gemischtes Schema ist auch möglich.
Auch Amphibieneigenschaften sind leicht dieser Gestaltungsform beizugeben (s. 9c, 9d). Hier ist auf der Darstellung das Flugzeug mit einer Luftanlaufführung 305 mit zwei Sperrluken 306, 307 ausgestattet, um die Schwimmlage des Flugzeugs zu gewährleisten. Bei Start aus der Schwimmlage ist die Sperrluke 306 geschlossen, die Sperrluke 307 aber geöffnet, soweit die Anwendung eines Schnorchels selbst für eine Luftversorgung der Kraftmaschine unproblematisch ist.
Eine besondere Eigenschaft von Drehkolbenkraftmaschinen, die den Start eines VTOL-Flugzeugs aus einer Schwimmlage und die schnelle Verdrängung der Wassermassen aus den Düsenlufträumen ermöglicht, besteht darin, dass die Kraftmaschine ein großes Startdrehmoment auf ihrer Welle hat und sofort nach Anschaltung aus dem Stand heraus ein großes Drehmoment und große Drehzahlen produzieren kann.
Die Vorteile der vorgeführten Einrichtungen bewähren sich nicht nur in Hinsicht auf die VTOL-Eigenschaften, sondern auch bei solchen Flugeigenschaften des Flugzeugs bei Dauerflug wie erhöhter Fluggeschwindigkeit, Reichweite und Komfort. (Die Kraftmaschinen erzeugen wenig Lärm und Vibration.) Überdies besitzen die Apparate aerodynamischen Eigenschaften und Wirtschaftlichkeit.
Diskusförmiges VTOL/STOL-Flugzeug mit Schwenkdüsentriebwerken und storeartigen zentralen Gas-Luftstrahldüse als zweite Variante von VTOL/STOL-Plattformen
Auf 9c und 9d ist ein fliegender Jeep^® als einfacher und anspruchsvoller Flieger mit Diskusform und VTOL/STOL-Eigenschaften konzipiert. In dessen Unterteil sind folgende Einrichtungen und folgende besondere Bestandteile untergebracht:

- eine zentral eingerichtete Luftstrahldüse 310 für Hauptaufschub, die mit zwei ausziehbaren Stores 311 mit vier Kugelführungen 295 in Eigenschaft einer storeartigen Blende versehen ist;
- vier Neben-Luftstrahldüsen 313, 317, davon zwei vordere Neben-Luftstrahldüsen 313 für seitlichen Aufschub und zwei hintere Neben-Luftstrahldüsen 317, die jeweils mit zwei ausziehbaren Platten mit Kugelführungen in Eigenschaft von Steuerblenden versehen sind;
- eine vordere sphäroidische Druckluft-Schwenkdüse 303, optional als sphäroidische Vorrichtung mit austauschbaren Geräten oder Waffen;
- eine hintere sphäroidische Druckluft-Schwenkdüse 308;
- zwei Luftstrahldüsen 312 vom am Unterteil, je mit drehbaren Absperrschiebern 318;
- hydraulische Stellgetriebe 314 (s. 9d) für die Steuerblenden und Absperrschieber;
- ein System 315 von Luft- und Gasleitungen (s. 9d) einer gemeinsamen Drucklufthülle 143 mit beiden Triebwerken, welches zum Unterteil des Flugzeugs führt und im Inneren des Unterteils die Druckluft verteilt;
- drehbare Teile der Luft- und Gasleitungen zur Verbindung und zum Absperren von Abschnitten des Systems 315 der Luft- und Gasleitungen mit- und voneinander.

Die Lage der zentral eingerichteten Luftstrahldüse 310 im dem Boden des Unterteils ermöglicht es, den Schubvektor von dieser Düse mit Hilfe der ausziehbaren Stores 311 eben auf dieselbe Vertikale mit dem Schwerpunkt des Flugzeugs zu schieben, was allen anderen Steuerdüsen ermöglicht, effektiv und präzis zu funktionieren. Die Anordnung aller anderen Steuerdüsen ist dem Prinzip untergeordnet, dass sie in verschiedenen Kombinationen zusammen mit der zentral eingerichteten Luftstrahldüse 310 alle Evolutionen des Flugzeugs bei Flug und Schweben ermöglichen. So sorgt für Vorschub, Nick- und Gier-Wendungen die hintere sphäroidische Druckluft-Schwenkdüse 308. Dabei können die Nick-Bewegungen auch von den beiden vorderen Neben-Luftstrahldüsen 313 oder den beiden hinteren Neben-Luftstrahldüsen 317 ausgeführt werden. Für Rück-Bewegung sorgt die vordere sphäroidische Druckluft-Schwenkdüse 303, oder die zwei Luftstrahldüsen 312 vorn am Unterteil. Für die Roll-Bewegungen dienen beide linken oder beide rechten Neben-Luftstrahldüsen 313 für seitlichen Aufschub. Die sphäroidischen Druckluft-Schwenkdüsen 303, 308 haben lenkbare Sperrschieber 319 um Schubimpuls zu steuern. Die vordere sphäroidische Vorrichtung der vorderen sphäroidischen Druckluft-Schwenkdüse 303 kann man bei Bedarf mit steuer- und austauschbaren Geräten oder Waffen ausrüsten; dann bleiben für die Rückbewegung allein die lenkbaren Absperrschieber 318 zuständig.
Das System 315 der Luft- und Gasleitungen richtet die Druckluft von der gemeinsamen Drucklufthülle 143 und Auspuffgase der Triebwerke zu den Steuerdüsen; dabei dienen für verschiedene Richtungen der Luft- und Gasströme bestimmte Lagen von Steuerbuchsen 321 (s. 9d) und 322 (s. 9c), die bestimmte Luft- und Gasleitungen des Systems 315 mit den Düsen kommunizieren lassen. Im Notfall kann das Flugzeug sogar von Auspuffgas der Triebwerke mit erhöhtem Druck kurze Zeit gesteuert werden, allerdings mit Beimischung der Druckluft. Die Auffüllung des Unterteils des Flugzeugs mit Wasser, wie auch die Verdrängung des Wassers erfolgt durch die zentrale Öffnung der Düse 310 und eine Öffnung 323 mithilfe des hydraulischen Stellgetriebes 314 (s. 9d). Nach Anschalten der Triebwerke und schneller Verdrängung des Wassers hebt sich das Flugzeug über der Wasseroberfläche und bekommt dank dem Bodeneffekt eine größere Tragfähigkeit, als nötig ist für das Auffliegen, so dass die Ladekapazität des Flugzeugs bis um das Zweifache überstiegen werden kann. Mit beträchtlich vergrößertem Ladegewicht kann das Flugzeug über Wasser fliegen, wahrscheinlich mit Fluggeschwindigkeit 200-300 km/h. Diese Fähigkeit ist wichtig bei Rettungsdienst. Die Fluglagesteuerung des Flugzeugs mittels Joystick-Technologie gewährleistet die oben beschriebenen Manövrierfähigkeiten.
Für Volks-Senkrechtsstarter wäre eine Verwendung der Schwenkdüsentriebwerke und eines zusätzlichen Systems der präzisen Düsensteuerung in der Umgebung der Stadtgebiete sehr erwünscht. Aber erstere steht in Frage wegen hoher negativer Wirkung der Luftströme von reaktiven Düsen und hohen Lärmpegels. Die großen Werte der Kreisflächenbelastung und ein großes Düsenlärmniveau sind Grund dafür. Aber einer Verwendung von Flugzeugen mit schwenkbaren Düsen für Privat-Senkrechtstarter in den Ballungsgebieten (nicht in der Umgebung eines Stadtzentrums) steht möglicherweise eine bessere Perspektive bevor. Der Fortschritt im Bereich Lärmbekämpfung eröffnet diese Perspektive.
Bezugszeichenliste

1: Drehkolbenkraftmaschine mit kontinuierlichem Brennprozess
2: Vordeckel
3: Nadellager mit Borden und Innenring
4: Nebenläufer
5: Verdichterstufe
6: Auslassventil
7: Expansionsvorstufe
8: Ausgleichkanäle
9: Rückdeckel
10: kalibrierte Auslassöffnung
11: Hauptläufer
12: Verdrängungskamm
13: Längliche Dichtleiste
14: Flansch
15: Längsvertiefung
16: Einlassöffnungen
17: Auslassöffnung des Brennrohrs
18: Austrittsdruckklappe
19: Brennrohr
20: unbeweglicher Teil des Brennrohrs
21: Brennkammer
22: Gehäuse
23: längliche Vertiefung
24: Leistungswelle
25, 26: Einlassöffnung
27: Ausgleichgewicht
28: Gleitringdichtung
29: Schlitz
30: Ringkanal (des Auflage-Teils 102)
31: Einlassrohr
32: Rillenkugellager
33: Kraftstoff- oder Druckgasleitung
34: Rad des Getriebes
35: beweglicher Teil des Brennrohrs
36: Zahnradsegment
37: Zahnradgetriebe
38: Ausgleichklappe
39: Umleitöffnung (Ausschnitt in Gehäuse)
40: Ritzel des auswechselbaren Getriebe
41: Eintrittsdruckklappe
42: Innenraum (des Hauptläufers)
43: Verdrängungskamm
44: Dichtleiste
45: thermobeständige Schicht
46: Expansionsendstufe
47: Ritzel
48: leerer Raum
49: Kühlflüssigkeits-Auslassstutzen
50: Luftleitung
51: Kühlflüssigkeits-Einlassstutzen
52: Druckschutzklappe
53: Verbindungsrohr
54: Verbindungsstock
55: Feder
56: äußere längliche Verzahnungen
57: Verdrängungskamm
58: Kühlluft-Einlassstutzer
59: Auslasskanal
60: äußere Gasleitung
61: Einlasskanal
62: Auspuffflansch
63: Thermoisolation
64: Sperrventil
65: Triebrad des Sperrventils
66: Mittelzahnrad
67: Kühlluft-Einlassstutzen
68: Kühlluft-Auslassstutzen
69: Auslassventil
70: Stellgetriebe für Triebwalze der Buchse
71: Hauptrotorwelle
72: Nebenläufer
73: Hauptläufer
74: Längsvertiefung
75: Umleitungskanal
76: Bedienungsluftsystem
77: Triebwalze
78: Nadellager mit Borden und Innenring
79: Zwischenrad
80: Drehkolbenkraftmaschine mit multiplizierter Leistung
81: Stirndichtleiste
82: Einlassklappe
83: Steuerventile des Frontluftverdichters
84: Synchronriemen
85: Ventilbuchse
86: Hülse
87: Absperrschieber
88: Stellgetriebe
89: Spannrolle
90: selbstreinigende Luftfilteranlagen
91: Filterlaufband
92: Schmutzluftleitung
93: Ansaugansatz
94: Stützwalze
95: Brenndüse
96: Spannwalze
97: Ausstoßkanal
98: Längsöffnung
99: Triebwalze
100: Mantelluftstromtriebwerk
101: Stirnwand
102: Auflage-Teil
103: GET-Dichtung
104: Feder zur Kompensation der Temperaturausdehnungen
105: Paket aus Rillenkugellager und GFT-Radialdichtungen Typ 103
106: Wasserleitungsröhrchen
107: Gasabfasshaube
108: Rahmen
109: Dichtlamelle
110: Feder
111: Regelklappe
112: Druckgasleitung
113: Tauchkolben
114: Einlassöffnung
115: Angreifstock
116: Regelklemme
117: Wasserdüse
118: Schmierölkanal
119: Paket der Rillenkugellager
120: Rillenkugellager
121: Ansatz zur Stirnwand
122: Kühlluftleitung
123: Stutzen von Druckwasseranlage
124: METAX-Gleitringdichtung Typ U
125: METAX-Metallbalg-Gleitringdichtung Typ MUA
126: Mitnehmerring
127: O-Ring
128: GFT-Radialdichtung Typ 103
129: Nadelkranz
130: Triebrad der Ventilbuchse
131: Leitung zur lonisationselektrode
132: Leitung zur Zündelektrode
133: Brennkopf
134: Luftleitgitter
135: gemeinsame Luftfilteranlagen
136: Ansaugkanal
137: Versatzkopfschrauben
138: Frontluftverdichter
139: Mutter
140: Ritzel der gemeinsamem Getriebe der Drehkolbenkraftmaschine
141: Vorderdeckel der Drucklufthülle
142: Welle des Nebenläufers
143: gemeinsame Drucklufthülle
144: Vorderdeckel der Drehkolbenkraftmaschine
145: Auslassöffnung für Ausstoßluft
146: Verdichterstufe
147: Expansionsvorstufe
148: äußere Gasleitung zwischen Stufen
149: Ausstoßansatz
150: Expansionsendstufe
151: Ausstoßflansch
152: Einlassstutzen
153: Hinterdeckel der Drucklufthülle
154: Satz der Elemente des Dampf-Gas-Zyklus
155: Stellgetriebe für Auslassklappe
156: Druckschutzklappe
157: Lüftungseinrichtung
158: Zahnradsegment
159: Getriebe des Zahnradsegments
160: Auslassstutzen
161: Auslassklappe
162: Druckluftleitung
163: Ansauglängsöffnung
164: Einführplatte
165: Stellgetriebe der Steuerventile der Kraftmaschine
166: Auslassstutzen
167: Kraftstoff- oder Erdgasleitung
168: Antriebswelle zum Frontluftverdichter
169: Drucktluftleitung
170: freier innerer Raum
171: Ventilbuchse
172: Ansaugansatz
173: Riemen
174: Stellgetriebe der Steuerventile des Frontluftverdichters
175: Hauptleistungswelle
176, 177: längliche Eintrittsdruckklappe
178: Hochleistungs-GFT-Radialdichtung
179: zusätzliche Leistungswelle
180: Schaltkupplung
181: Verbindungseinheit
182: Getriebe mit Kegelradpaar
183: zusätzliche Leistungswelle
184: Reduziergetriebe
185: Wärmetauscher
186: Einheit mit zusätzlichen Leistungswellen
187: Luftstrommantel
188: Stellgetriebe für Drosselscheibe
189: Drosselscheibe
190: lenkbarer Teil der sphäroidischen Luftstrahldüse
191: vertikale Kugelführung
192: Stellgetriebe der vertikalen Kugelführung
193: Holm
194: Stellgetriebe der horizontalen Kugelführung
195: horizontale Kugelführung
196: Hydrozylinder
197: Kugelführung des Stores
198: Luftstrahldüse
199: Store der Luftstrahldüse
200: seitliche bzw. vordere Drosseldruckklappe
201: Verbindungseinheit
202: Antriebswelle zum Frontluftverdichter
203: Diffusor
204: längliche Ausstoßöffnung
205: Ausgleichgewicht
206: Feder
207: Dichtleiste
208: Dichtungsschranke
209: Kontursitz mit Dichtung
210: Öffnung der storeartigen Luftstrahldüse
211: Fußlage der Kugelführung
212: seitliche bzw. vordere Drosseldruckklappe
213: Steuerventil der Verdichterstufe der Drehkolbenkraftmaschine
214: Stellgetriebe für Sperrschieber
215: Einlassöffnung
216: Stellgetriebe für Ausstoßluft
217: Riemengetriebe
218: Flansch des Vorderdeckels des Frontluftverdichters
219: Stellgetriebe der Riemeneinrichtung
220: Spannwalze
221: Ausstoßkanal
222: Ansaugkanal
223: Ansauglängsöffnung
224: Steuerventil
225: Büchse des Steuerventils
226: Verdrängungskamm mit Durchmesserverhältnis der Verdichterkammer zu Nebenläufern von 2,66:1
227: Mantel
228: Hinterdeckel
229: Schaufelrad
230: Holm
231: Rohr mit verschiedenen Leitungen
232: Spoiler
233: Abgaskühlanlage
234: Armatur des Gas-Dampf-Systems
235: Nabe des Schaufelrads
236: ringförmiger hydraulischer Zylinder
237: Stange
238: Einflächenkupplung
239: Übertragungswelle (Transmission)
240: Mitdrehungs-Ring
241: Kolben
242: Dichtung
243: Übergangseinsatz
244: senkrechter Schild
245: schwenkbarer Schild
246: Steuerruder
247: Drehvorrichtung
248: Drehbalken
249: Stellgetriebe
250: Heck-Schaufelwerk
251: Leiter
252: erste Getriebeeinheit
253: schleifringlose elektromagnetisch betätigte Einflächenkupplung
254: Verbindungsgetriebe
255: Blatt
256: Tragfläche
257: Stellgetriebe
258: Verbindungsgetriebe
259: Schaltbox
260: Öffnung der Steuerbuchse 322
261: Drehwippe
262: Pendelrollen-Lagerung
263: Hypoidradpaar
264: Stock
265: Lager
266: Kopf
267: Stange
268: Nabe
269: Hydrozylinder
270: Lagerung
271: aerodynamisches Ruder
272: Welle
273: Lufteintrittsvorrichtung
274: drehbarer Teil des Flügels
275: hydraulischer Zylinder
276: Riegel
277: Laderampe
278: Rollbewegungs-Steuerdüse
279: Eingangsluke
280: herausziehbarer Teil
281: zweite Getriebeeinheit
282: Kühlanlage
283: Übertragungsgetriebe
284: Hydrozylinder
285: Rahmen der Drehwippe
286: Hilfshydrozylinder
287: Hydraulischer Stutzen
288: Kugelklappe
289: Stützwand
290: Heck-Steuerdüse
291: Drehbares Endteil des inneren Sphäroids
292: Hülse für Isolation des Druck-Gas-Raums von der Kabine
293: Heißgasleitung
294: Hecksteueranlage
295: Kugelführung
296: Drucklufthülle
297: Gasleitung
298: Auslassöffnung
299: Einrichtung der Luftstrahldüse für Vortrieb
300: Drosselklappe
301: lenkbare sphäroidische Luftstrahldüse für Vortrieb
302: Düsenende des inneren Sphäroids
303: vordere sphäroidische Druckluft-Schwenkdüse
304: GFT-Radialdichtung
305: Luftanlaufführung
306: erste Sperrluke
307: zweite Sperrluke
308: hintere sphäroidische Druckluft-Schwenkdüse
309: Vorrichtung mit austauschbaren Geräten oder Waffen
310: zentral eingerichtete Luftstrahldüse
311: ausziehbarer Store
312: Luftstrahldüsen
313: vordere Nebenstrahldüse
314: hydraulisches Stellgetriebe
315: System von Luft- und Gasleitungen
316: drehbarer Teil der Luft- und Gasleitungen
317: hintere Nebenstrahldüse
318: drehbarer Absperrschieber
319: lenkbarer Sperrschieber
320: Stoßdämpfer
321,322: Steuerbuchse
323: Öffnung
324: Vorderdeckel der Schraubenkraftmaschine
325: Kugelrollenlager
326: Vordereinheit
327: vordere Stirnwand
328: Gleitlager
329: Steuereinrichtung
330: Hauptläufer
331: Verdichterstufe
332: Saugstutzen
333: Luftfilter
334: vordere Stirnwand
335: Synchronisierungsgetriebe
336: Auspuffstutzen
337: hintere Stirnwand
338: Entspannungsstufe
339: Stirnwand zur Lagerung der Läuferwellen
340: Gasleitung
341: Expansionsstufe
342: hintere Stirnwand
343: Gasleitung
344: Hinterteil
345: vorderer Teil des Brennrohrs
346: Gasleitung
347: Brennkammer
348: hinterer Teil des Brennrohrs
349: Leistungswellengetriebe
350: Hinterdeckel
351: Kegelrollenlager
352: Dehnbuchse
353: Gasleitung
354: Labyrinthdichtung
355: Auslassdruckklappe
360: Hauptläuferwelle
361: Einlassrohr
362: Anlassluftleitung
364: Kugelrollenlager
365: Nebenläuferwelle
366: Nebenläufer
367: Lufteintrittsöffnung
368: Luftzufuhrleitung
369: Kugelrollenlager
370: Leistungswelle
372: Druckluftraum
373: Sperrscheibe
374: Drucksteuerkante
376: Einlasssteuerkante

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006038957 B3 [0006]
DE 102009005107 B3 [0006, 0080]
DE 102010006487 B4 [0006]
DE 102012011068 B4 [0006, 0080]
DE 102013016274 B4 [0006, 0014, 0016, 0056, 0080]
DE 102020005656 A1 [0007, 0014, 0016]
DE 102017113550 A1 [0007, 0014]
DE 102017009911 B4 [0007, 0014, 0094, 0108, 0110]
DE 102010020681 A1 [0007, 0014, 0088]
DE 102015015756 B4 [0008, 0114]
DE 102015014868 B4 [0008, 0014, 0112]
DE 102017108543 A1 [0008, 0014]
DE 102015756 B4 [0014]
DE 102010020681 [0016]
DE 2009732 A [0080]
DE 19711084 A1 [0080]
US 3203406 A [0080]
DE 102006038957 A1 [0080]
WO 2010/081469 A3 [0080]
DE 2010006487 B4 [0080]
DE 2500816 A1 [0080]
DE 9111849 U1 [0080]
DE 9401804 U1 [0080]
WO 2000/077363 A1 [0080]
WO 2000/077364 A1 [0080]
DE 202006008158 U1 [0091]
DE 102009005107 [0095]

Claims

Mittelstrecken-VTOL/STOL-Flugzeug mit Triebwerken vom Typ „Pegasus“, die eigentlich Zweistromtriebwerke mit gabelförmig gebauten Luft-/Gasleitungen und schwenkbaren Düsen unten und hinter dem Triebwerk zur Ausführung sowohl von Horizontalflügen als auch Start- und Landungsvorgängen sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittelstrecken-VTOL/STOL-Flugzeug eine Passagierkabine in einem Rumpf und zwei je in einem Flügel horizontal festangebaute Triebwerke, je mit einem Frontluftverdichter (138), einer dreistufigen Drehkolbenkraftmaschine (1) mit kontinuierlichem Brennprozess, einer Drucklufthülle (296) sowie zwei Paaren schwenkbare Luftstrahldüsen (303, 308) als Antrieb für Vertikal- und Horizontalflüge des Mittelstrecken-VTOL/STOL-Flugzeugs, aufweist.
Mittelstrecken-VTOL/STOL-Flugzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die schwenkbaren Luftstrahldüsen (303, 308) mit je zwei Sphäroiden und einer Vorrichtung, insbesondere zwei kreuzweise zueinander liegenden Kugelführungen (191, 195), die zwischen jeweils beiden Sphäroiden eingerichtet sind, und einem hydraulischen oder elektrischen Stellgetriebe (194), zur Steuerung einer Luftstrahlrichtung angebracht sind.
Mittelstrecken-VTOL/STOL-Flugzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Steuerdüsen (278, 290, 294), die zur Erhöhung der Flugsicherheit bei Pannen und bei Bedarf zur Präzisierung der Steuerlage des Mittelstrecken-VTOL/STOL-Flugzeugs dienen können und mit Heißgas von den Drehkolbenkraftmaschinen (1) durch Heißgasleitungen (293) gespeist sind, in den Flügeln und einem Heck des Mittelstrecken-VTOL/STOL-Flugzeugs eingerichtet sind.
Mittelstrecken-VTOL/STOL-Flugzeug, gekennzeichnet durch zwei in dem Rumpf des Mittelstrecken-VTOL/STOL-Flugzeugs horizontal festangebaute Triebwerke, je mit einem Frontluftverdichter (138) und einer dreistufigen Drehkolbenkraftmaschine (1) mit kontinuierlichem Brennprozess, eine gemeinsame Drucklufthülle (143) zur Multiplizierung der Leistung der Drehkolbenkraftmaschinen (1) sowie zwei Paare schwenkbare Luftstrahldüsen (303, 308) als Antrieb für Vertikal- und Horizontalflüge des Mittelstrecken-VTOL/STOL-Flugzeugs.
Mittelstrecken-VTOL/STOL-Flugzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass, die Flugzeug die bessere Flugfähigkeiten als Flugzeug von Typ 1 hat sowie die kleinere Trägheit des Flugzeugs bei Lagesteuerung kann man als Vorteil bei Manövrierfähigkeit für Militärflugzeug zu betrachten, denn die gewichtige Triebwerke bei dem Schwerpunkt des Flugzeugs liegen.
Diskusförmiges VTOL/STOL-Flugzeug mit mindestens einem Triebwerk mit eingebauten Schwenkdüsen (303, 308).
Diskusförmiges VTOL/STOL-Flugzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das diskusförmige VTOL/STOL-Flugzeug mit Diskusform, dem mindestens einen Triebwerk mit den eingebauten Schwenkdüsen (303, 308) sowie ihrer Anordnung für besondere Einsätze gestaltet ist, insbesondere als gepanzerte Ausführung für Infanterie, fliegender Zerstörer oder Rettungsdienstamphibie.
Diskusförmiges VTOL/STOL-Flugzeug nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Triebwerk eine Drehkolbenkraftmaschine (1) mit kontinuierlichem Brennprozess und einen Frontluftverdichter (138) aufweist, wobei das diskusförmige Flugzeug — z. B. als ein Kommandeurs-VTOL/STOL-Flugapparat — mit den Schwenkdüsen (303, 308) sowie einem parallelen präzisen Lagesteuerungssystem (278, 290, 293) ausgestattet ist, das Abgas der Drehkolbenkraftmaschine (1) als Arbeitsmedium für Steuerdüsen (278, 290) des präzisen Lagesteuerungssystems (278, 290, 293) benutzt.
Diskusförmiges VTOL/STOL-Flugzeug nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das diskusförmige VTOL/STOL-Flugzeug mit Untertassenform und zwei Triebwerken in kompakter stromlinienförmiger Gestalt ausgebildet ist sowie einen Dämpfungsring von Stoßdämpfern (320) um die Kontur des diskusförmigen VTOL/STOL-Flugzeugs aufweist, um die Unempfindlichkeit bei einem Zusammenstoß mit einem Hindernis zu erhöhen.
Diskusförmiges VTOL/STOL-Flugzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das diskusförmige VTOL/STOL-Flugzeug als Kampfflieger für Sondereinsätze eine Panzerung an einer gewölbten Unterfläche des diskusförmigen VTOL/STOL-Flugzeugs aufweist, so dass eine Crew geschützt ist von Angriffen von unten durch Triebwerklage und die Panzerung.
Diskusförmiges VTOL/STOL-Flugzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 10, gekennzeichnet durch Amphibieneigenschaften, wozu das diskusförmige VTOL/STOL-Flugzeug mit einer Luftanlaufführung (305) mit einer ersten und einer zweiten Sperrluke (306, 307) ausgestattet ist, wobei in einer Schwimmlage die erste Sperrluke (306) geschlossen, die zweite Sperrluke (307) aber geöffnet ist, sowie die Anwendung eines Schnorchels zur Luftversorgung einer Kraftmaschine (1) des mindestens einen Triebwerks unproblematisch ist.
Diskusförmiges VTOL/STOL-Flugzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Triebwerk eine Drehkolbenkraftmaschine (1) aufweist, welche einen Start des diskusförmigen VTOL/STOL-Flugzeugs aus einer Schwimmlage durch schnelle Verdrängung von Wassermassen aus Düsenlufträumen der eingebauten Schwenkdüsen (303, 308) aufgrund eines großen Startdrehmoments und großer Drehzahl sofort nach Anschaltung auf einer Leistungswelle (24, 175, 179, 183, 370) der Drehkolbenkraftmaschine (1) ermöglicht.
Diskusförmiges VTOL/STOL-Flugzeug nach Anspruch 6 mit einem Unterteil, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Triebwerk zwei Triebwerke umfasst und folgende Einrichtungen in dem Unterteil untergebracht sind: - eine zentral eingerichtete Luftstrahldüse (310) für Hauptaufschub, die mit zwei ausziehbaren Stores (311) mit Kugelführungen (295) in Eigenschaft einer Steuerblende versehen ist; - vier Neben-Luftstrahldüsen (313, 317) für seitlichen Aufschub, die jeweils mit zwei ausziehbaren Stores mit Kugelführungen in Eigenschaft von Steuerblenden versehen sind; - eine vordere lenkbare sphäroidische Luftstrahldüse (303) oder eine vordere sphäroidische Vorrichtung mit austauschbaren Geräten oder Waffen; - eine hintere lenkbare sphäroidische Luftstrahldüse (308); - zwei Luftstrahldüsen (312) vorn am Unterteil, je mit drehbaren Absperrschiebern (318); - hydraulische oder elektrische Stellgetriebe (314), welche die Steuerblenden und Absperrschieber (318) einstellen, - ein System (315) von Luft- und Gasleitungen einer gemeinsamen Drucklufthülle (143) und der Triebwerke, welches zum Unterteil führt und im Inneren des Unterteils Druckluft verteilt; - drehbare Teile (316) der Luft- und Gasleitungen zum Verbinden und Absperren von Abschnitten der Luft- und Gasleitungen des Systems (315) mit- und voneinander.
Diskusförmiges VTOL/STOL-Flugzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zentral eingerichtete Luftstrahldüse (310) eine derart zentrierte Lage in einem Boden des Unterteils aufweist, dass ein Schubvektor von der zentral eingerichteten Luftstrahldüse (310) mit Hilfe der Stores (311) auf eine selbe Vertikale mit einem Schwerpunkt des Flugzeugs verschiebbar ist, wobei die übrigen Luftstrahldüsen (303, 308, 312, 313, 317) derart angeordnet sind, dass sie in verschiedenen Kombinationen zusammen mit der zentral eingerichteten Luftstrahldüse (310) alle Evolutionen des diskusförmigen VTOL/STOL-Flugzeugs bei Flug und Schweben ermöglichen, wobei Vorschub, Nick-Bewegungen und Gier-Wendungen mittels der hinteren lenkbaren sphäroidischen Luftstrahldüse (308) ausführbar sind, wobei die Nick-Bewegungen auch von zwei vorderen der Neben-Luftstrahldüsen (313) oder zwei hinteren der Neben-Luftstrahldüsen (317) ausführbar sind, wobei Rück-Bewegung mittels der vorderen lenkbaren sphäroidischen Luftstrahldüse (303) oder den beiden vorderen Neben- Luftstrahldüsen (313), je mit lenkbaren Absperrschiebern (318), ausführbar ist, wobei Roll-Bewegungen oder seitlicher Aufschub mittels zweier linker oder zweier rechter der Neben-Luftstrahldüsen (313, 317) ausführbar sind, wobei die lenkbaren sphäroidischen Luftstrahldüsen (303, 308) lenkbare Sperrschieber (319) haben, um Schubimpuls zu steuern, wobei die vordere lenkbare sphäroidische Luftstrahldüse (303) bei Bedarf als die vordere sphäroidische Vorrichtung mit steuer- und austauschbaren Geräten oder Waffen ausrüstbar ist und dann für die Rück-Bewegung allein die vorderen Neben-Luftstrahldüsen (313) zuständig bleiben, wobei das System (315) der Luft- und Gasleitungen ausgebildet ist, die Druckluft von der gemeinsamen Drucklufthülle (143) und Auspuffgase der Triebwerke zu den Luftstrahldüsen (303, 308, 310, 312, 313, 317) zu leiten, indem für verschiedene Richtungen von Luft- und Gasströmen entsprechende Lagen von Steuerbuchsen (322, 321) eingestellt werden, die bestimmte Luft- und Gasleitungen mit bestimmten Luftstrahldüsen (303, 308, 310, 312, 313, 317) kommunizieren lassen, wobei in einem Notfall das diskusförmige VTOL/STOL-Flugzeug von Auspuffgas der Triebwerke mit erhöhtem Druck kurze Zeit unter Beimischung der Druckluft steuerbar ist, wobei Wasser in das Unterteil einfüllbar und aus diesem verdrängbar ist, indem die Einfüllung wie auch die Verdrängung des Wassers durch eine zentrale Öffnung der zentral eingerichteten Luftstrahldüse (310) und eine Öffnung (323) einer Steuerbuchse (321) erfolgt, wobei das diskusförmige VTOL/STOL-Flugzeug ausgebildet ist, nach Anschalten der Triebwerke und der Verdrängung des Wassers sich über eine Wasseroberfläche zu heben und insbesondere dank Bodeneffekt eine größere Tragfähigkeit als nötig für Auffliegen bekommt, so dass eine Ladekapazität zwei und mehr Mal überstiegen werden und das diskusförmige VTOL/STOL-Flugzeug mit vergrößertem Ladegewicht über das Wasser fliegen kann, wahrscheinlich mit Fluggeschwindigkeit 200-300 km/h, was wichtig ist bei Rettungsdienst.