DE2809169C3 - Strahlrohr zum Antrieb und zur Steuerung von Flugzeugen - Google Patents
Strahlrohr zum Antrieb und zur Steuerung von FlugzeugenInfo
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Description
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Strahlrohr zum Antrieb und zur Steuerung von Flugzeugen mit einem
feststehenden ersten Rohrteil, an welchem ein zweites mit einer Schubdüse versehenes Rohrteil durch eine
Verstelleinrichtung räumlich derart verschwenkbar angeordnet ist, daß es entweder um eine vertikale oder
um eine horizontale Drehachse oder gleichzeitig -im diese beiden Achsen verschwenkbar ist.
Bei einem solchen aus der DE-OS 22 48 480 bekannten Strahlrohr greifen zwecks räumlicher Verschwenkbarkeit
des Triebwerksschubstrahls das jeweils stationäre erste sowie das schwenkbare zweite Rohrteil
mittels kugelartiger Rohrauswölbungen kardanisch ineinander.
Als nachteilhaft wird es in diesem bekannten Fall zum einen angesehen, daß infolge der kugelförmigen
Auswölbung der beiden Rohrteile nicht unerhebliche Strömungsverluste der Triebwerksgase angenommen
werden müssen, welche u. a. in der technischen Strömungslehre durch den bekannten Begriff der
sogenannten »Carnotschen Stoßverluste« definierbar sind.
Würde man in diesem bekannten Fall ferner eine geeignete Verstellbarkeit des zweiten mit der Schubdüse
versehenen Rohrteils schaffen wollen, so würde dies im Rahmen der kardanischen Aufhängung, dazu führen,
daß die Verstellkräfte über jeweils zwei Punkte eingeleitet werden müssen, was wiederum verhältnismäßig
umfangreiche Versteifungen an den kugelförmigen Schalenteilen bzw. an den Rohrteilen erzwingen
würde, mit einem daraus resultierenden verhältnismäßig starken Gewichtszuwachs.
Außerdem dürften die kugelförmig ineinandergreifenden
Rohrteile technische Schwierigkeiten hinsichtlich der Schaffung einer geeigneten Schubdüsenverstellung
erwarten lassen, die u. a. im Hinblick auf den gewünschten Schlankheitsgrad des Flugzeugrumpfhecks
sowie hinsichtlich eif ; ;.. erweisen Triebwerksunterbringung räumlich begründet sind.
Aus der US-PS 37 27 843 ist ferner ein in erster Linie für die Steuerung einer Rakete vorgesehenes Strahlrohr
bekannt, bei dem am austrittsseitigen Ende eines feststehenden ersten Rohrteils ein mit einer konvergent/divergent
ausgebildeten Schubdüse versehenes zweites Rohrteil entweder um eine vertikale oder um
eine horizontale Drehachse oder gleichzeitig um diese beiden Drehachsen räumlich verschwenkbar sein soll,
wobei das erste und das zweite Rohrteil mittels kugelförmiger, zum Schwenkmiitelpunkt konzentrischer
Endpartien ineinandergreifen.
Hierbei weist das schwenkbare zweite Rohrteil einen Zentralkörper auf, der zwischen sich und einem
angrenzenden äußeren konzentrischen Düsenmantel einen konvergent/divergenten Düsenringkanal bildet,
wobei der engste Düsenquerschnitt durch geringfügige Axialverschiebbarkeit des äußeren Düsenmantels gegenüber
den angrenzenden Flächen des Zentralkörpers begrenzt variierbar ist
Die Schwenkung des zweiten Rohrteils soll im vorliegenden bekannten Fall mittels hydraulisch beaufschlagbarer
Druckkammern erfolgen, die im wesentlichen von vier in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandeten,
in die gekrümmte Außenwand der kugelförmigen Endpartie des zweiten Rohrteils eingelassenen
Vertiefungen gebildet sind, die von der angrenzenden,
dem kugelförmigen Verlauf entsprechend ausgewölbten Innenwand der zum festen Rohrteil gehörenden
Endpartie abgedeckt sind. Den Vertiefungen zugeordnete Seitenwandteile sind dabei mittels Dichtleisten an
der angrenzenden gewölbten Innenwand der zum festen Rohrteil gehörenden Endpartie zur Anlage gebracnt.
Diese Vertiefungen sind im vorliegenden bekannten Fall wiederum von einem dieselben mittig durchlaufenden
Schaufelkörper in zwei gegeneinander abzudichtende, wechselweise hydraulisch beaufschlagbare Kammern
unterteilt, wobei jeder Schaufelkörper an einem Zapfen schwenkbar angeordnet ist, der seinerseits an der
kugelförmigen Endpartie des feststehenden Rohrteils befestigt ist. Neben der Schaufelkörperaufhängung
sollen die genannten Zapfen gleichzeitig als Schwenkzapfen des zweiten Rohrteils fungieren, indem deren
Längsachsen (erstes Zapfenpaar) gleichzeitig mit der horizontalen Drehachse, die Längsachsen eines zweiten
Zapfenpaars mit der vertikalen Drehachse zusammenfallen sollen.
Neben den infolge der kugelförmigen Rohraufweitung zu erwartenden Strömungsverlusten (Carnotsche
Stoßverluste) für die Gasströmung kann das vorliegende bekannte Strahlrohr infolge der beschriebenen
Düsenausbildung mit innerem Zentralkörper keinen über den gesamten Strahlrohrquerschnitt im wesentlichen
von Strömungshindernissen freien Gasmassendurchsatz gewährleisten, wie er bei Strahlrohren,
insbesondere für Hochgeschwindigkeitsflugzeuge, u. a. unter Zugrundelegung einer wahlweisen zuschaltbaren
Nachverbrennung für die Triebwerksabgase gefordert wird.
Die zum vorliegenden bekannten Fall erläuterten Einrichtungen für die Erzeugung der Schwenkbewegungen
des zweiten Rohrteils führen zu einem verhältnismäßig komplizierten Verstellmechanismus, wobei nicht
nur durch die Vielzahl zu verwendender Bauteile sondern auch durch die Vielzahl erforderlicher Dichtungen
bei länger anhaltendem Betrieb mit erhöhten Verschleiß- und damit Störanfälligkeiten zu rechnen ist.
Die verhältnismäßig hohe Anzahl miteinander korrespondierender Reibflächen zwischen den ineinandergreifenden,
kugelförmig gewölbten Endpartien des ersten und des schwenkbaren zweiten Rohrteils dürften
ferner verhältnismäßig hohe Verstellkräfte erwarten lassen und sich im übrigen nicht gerade zu Gunsten
einer erwünschten äußerst rasch durchführbaren Schwenkmöglichkeit im Interesse äußerst rasch voll-
ziehbarer Steuermanöver auswirken, die insbesondere bei neuzeitlichen Hochgeschwindigkeitskampfflugzeugen
gefordert werden.
Im übrigen dürfte das vorliegende bekannte Strahlrohr nur mit einem relativ hohen Eigengewicht
realisierbar sem.
Durch die US-PS 37 76 467 ist weiter eine Einrichtung zur Ablenkung des Schubstrahls für Gasturbinenstrahltriebwerke
bekannt, bei der sich an ein ortsfestes Triebwerksstrahlrohr zwei verdrehbar aneinander gelagerte
Rohrteile anschließen, wobei die Ebene des Drehlagers bzw. die Schniltebene zwischen diesen
beiden drehbaren Rohrteilen zur Strahlrohrlängsachse so geneigt ist, daß infolge gleichzeitigen Verdrehens der
beiden Rohricüc urn gleiche Drehwinke! gegeneinander
oder infolge Verdrehens der beiden Rohrteile um jeweils unterschiedliche Drehwinkel der Schubstrahl
entweder z. B. in der vertikalen Triebwerks- bzw. Strahlrohrlängsmittelebene oder aber im Rahmen eines
vorgegebenen maximalen Strahlablenkwinkels räumlich beliebig, d. h. gleichzeitig um eine vertikale oder um eine
horizontale Drehachse verschwenkbar ist.
Diese bekannte Lösung mag zwar grundsätzlich für verhältnismäßig langsame Schwenkbewegungen der
Schubdüse, bzw. des mit der Schubdüse versehenen Rohrteils geeignet sein, stößt aber auf Schwierigkeiten,
wenn verhältnismäßig rasche Richtungsänderungen des Schubvektors erforderlich werden, woraus wiederum
verhältnismäßig hohe Drehgeschwindigkeiten und Beschleunigungen der drehbaren Rohrteile sowie schließlich
hohe Antriebsleistungen resultieren.
Das im vorliegenden bekannten Fall für den Antrieb der beiden Rohrteile vorgesehene Differentialgetriebe
nebst Zahnkränzen an den Rohrteilen läßt im übrigen einen verhältnismäßig hohen Hersteilungsaufwand
sowie ein verhältnismäßig hohes Gewicht erwarten.
Aus der DE-AS 20 47 173 ist ein Flugzeug mit zwei im
Rumpfheck angeordneten Strahltriebwerken bekannt, deren Düsen schwenkbar sind, und zwar einmal in einer
horizontalen Ebene (Steuerbewegung des Flugzeugs um dessen Hochachse) und zum anderen in einer vertikalen
Ebene, bzw. parallel dazu (Steuerung des Flugzeugs um seine Querachse), wobei zwischen den Düsen ein mittels
eines Hebels und daran angreifender Kolbenstange eines Verstellzylinders schwenkbares Füllstück angeordnet
ist, an dem die Düsen zum Zwecke ihrer gemeinsamen Verschwenkung angelenkt sind. Das
Füllstück soll hierbei um eine Querachse schwenkbar auf einem Tragarm gelagert sein, welcher seinerseits im
Bereich seines vorderen Endes um eine Hochachse schwenkbar am Rumpf zwischen den Triebwerken
angeordnet ist, wobei an dem Füllstück im Bereich seines hinteren Endes wenigstens ein quer zur
Flugzeuglängsachse sich erstreckender Bügel befestigt ist, dessen Enden jeweils mit einer Düse verbunden sind.
Weiter sollen hierbei die Düsen als selbständige, mit den feststehenden Strahlrohren der Triebwerke mittels
flexibler Bälge verbundene Bauteile ausgebildet sein, jeweils über einen Ansatz am vorderen Düsenende in
mit den Triebwerken verbundenen Führungsschienen geführt und an dem Bügel jeweils um eine Hochachse
verschwenkbar angelenkt sein.
Bei dieser bekannten Lösung müssen die hydraulischen oder mechanischen Verstelleinrichtungen umfangsseitig
an mehreren Stellen der Triebwerksstrahlrohr/Schwenkdüsenkombination angeordnet sein und
für die Schubvektorsteuerung unterschiedlich gesteuerte Verstellwege zurücklegen.
Ferner müssen bei dieser bekannten Lösung die durch den im Sinne eines im Querschnitt aufgeschnittenen
Druckbehälters hervorgerufenen Kräfte von den Betätigungs- und Verstellelemenlen aufgenommen
werden, was zu verhältnismäßig hohen Verstellkräften und demzufolge groß dimensionierten Bauteilen dieser
Betätigungseinrichtungen führt.
Außerdem führt der bei dieser bekannten Lösung zugrunde gelegte Düsenverstell- und schwenkmechanismus
zu einer jeweilig verhältnismäßig lang bauenden Strahlrohr/Schwenkdüsenkombination mit daraus resultierenden
gewichtlichen Nachteilen. Ferner bereiten die bei dieser bekannten Lösung vorgesehenen flexiblen
Bälge Schwierigkeiten bezüglich der Temperaturbeherrschung,
insbesondere mit Rücksicht auf die Hindurchleitung einer infolge eingeschalteter Nachverbrennung
hochtemperierten Abgasströmung durch die Triebwerksstrahlrohrkombination.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zu Bekannten vorgebrachten Nachteile zu beseitigen und
ein Strahlrohr nach der eingangs genannten Art zu schaffen, welches auf verhältnismäßig einfache Weise
rasche Änderungen des Schubvektors ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale
gekennzeichnet.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Patentansprüchen 2 bis 14 hervor.
Das erfindungsgemäße Strahlrohr eignet sich bevorzugt für verhältnismäßig rasch vollziehbare Steuermanöver
eines Flugzeugs, also z. B. für dessen Steuerbewegungen um die Hoch- oder Querachse. Das Strahlrohr
nebst Schubdüse kann vorteilhafter Weise einem oder mehreren im Rumpfheck eines Flugzeugs angeordneten
Turbinenstrahltriebwerken zugeordnet sein, wobei der verhältnismäßig kompakt ausführbare Verstellmechanismus
für die Verschwenkung des zweiten Rohrteils sich günstig auf den Schlankheitsgrad des Flugzeugrumpfhecks,
bzw. auf dessen aerodynamisch günstige Gestaltbarkeit auswirkt.
Infolge des in allen Schwenksiellungen von Strömungshindernissen freien Gasdurchflusses eignet sich
das erfindungsgemäße Strahlrohr weiter für die Anordnung einer Nachverbrennungseinrichtung für die
Triebwerksabgase innerhalb des Strahlrohrs, bzw. für einen einwandfreien, d. h. insbesondere mit verhältnismäßig
geringe zu erwartenden Strömungsverlusten verbundenen Durchsatz des infolge Nachverbrennung
hochtemperierten Abgasstromes.
Ferner zeichnet sich das erfindungsgemäße Strahlrohr nebst Verstellmechanismus durch ein verhältnismäßig
niedrig zu haltendes Eigengewicht aus.
Anhand der Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise weiter erläutert, es zeigt
F i g. 1 eine Ansicht des Strahlrohrs in Blickrichtung A der F ig. 2,
F i g. 2 die seitliche Ansicht des teilweise aufgeschnitten dargestellten Strahlrohrs nebst Verstelleinrichtungen,
F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie 11MII der F i g. 2,
F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie 11MII der F i g. 2,
Fig.4 einen Strahlrohrabschnitt gemäß Blickrichtung
öder F ig. 2,
F i g. 5 einen vergrößert wiedergegebenen seitlichen
Abschnitt des Strahlrohrs, wobei hier jedoch der zweite drehbare Rohrteil die Winkelhebel teilweise ummantelt,
F i g. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI der F i g. 5,
Fig.7 ein Schnittbild eines unteren Winkelhebels
nebst zugeordnetem Kompensationsschlitten zwischen
dem ersten und zweiten Strahlrohr,
Fig.8 eine Ansicht gemäß Blickrichtung C der
Fig. 7,
F i g. 9 die seitliche Ansicht einer Ersatzgetriebeanordnung zwecks Betätigung eines Winkelhebels,
Fig. 10 die seitliche Ansicht eines Strahlrohrabschnitts unter Zuordnung einer weiteren Variante für
die Verstellmittel,
Fig. 11 die seitliche Ansicht eines Strahlrohrabschnitts
unter Zuordnung einer weiteren Variante für to die Verstellmittel und
Fig. 12 eine schematisch sowie in die Zeichenebene projiziert dargestellte weitere Verstellantriebsvariante,
F i g. 1 und 2 veranschaulichen eine schematische Darstellung des Sirahlrohrs mit einem feststehenden
ersten Rohrteil 1, an welchem ein zweites mit einer Schubdüse 3 versehenes Rohrteil 2 räumlich verschwenkbar
angeordnet ist. Hierzu sind am ersten Rohrteil 1 als kraftübertragende Elemente zwei z. B.
mittels Elektromotoren 4,5 antreibbare Ringkörper 6,7 in Umfangsrichtung verdrehbar gelagert, die über
Winkelhebel 8,9,10, 11 in der Weise gelenkig mit dem
zweiten Rohrteil 2 gekoppelt sind, daß es entweder um eine vertikale Drehachse 12 oder um eine horizontale
Drehachse 13 oder gleichzeitig um diese beiden Achsen 12,13 verschwenkbar sein soll. Die Elektromotoren 4,5
greifen mittels auf deren verlängerten Motorwellen angeordneten Zahnritzeln 14, 15 in Zahnkränze 16, 17
der beiden Ringkörper 6,7 ein.
Weiter sind hierbei sämtliche Winkelhebel 8,9,10,11
mit ihren jeweils knieseitigen Drehpunkten a, a'am ersten Rohrteil 1 schwenkbar angeordnet, wobei alle
Drehpunkte a a' in einer gemeinsamen Ebene 18 (F i g. 2) liegen, die die verlängerte Triebwerks- bzw. die
Strahlrohrlängsachse 19 im rechten Winkel schneidet; hierbei liegen zwei am Umfang des ersten Rohrteils
einander gegenüberliegende knieseitige Drehpunkte a' eines ersten Winkelhebelpaars 8,9 in einer parallel zur
vertikalen Drehachse 12 des zweiten Rohrteils 2 verlaufenden Ebene 20, während zwei am Umfang des
ersten Rohrteils 1 einander gegenüberliegende knieseitige Drehpunkte a eines zweiten Winkelhebelpaars 10,
11 in einer parallel zur horizontalen Drehachse 13 des zweiten Rohrteils 2 verlaufenden Ebene 21 liegen
Wie aus Fig. 1, 2 und 4 zur besseren Verdeutlichung
der grundsätzlichen geometrischen Zuordnung der Verstellkinematik zum Strahlrohr ersichtlich, liegen hier
die an den Enden der jeweils einen freien Schenkel 22' angeordneten Anlenkpunkte ö'des ersten Winkelhebelpaars
8, 9 auf der vertikalen Drehachse 12 des zweiten so Rohrteils Z während die an den jeweils einen freien
Enden 22 liegenden Anlenkpunkte b des zweiten Winkelhebelpaars 10, 11 hier auf der horizontalen
Drehachse 13 liegen; mit den übrigen freien Enden 23' ist das erste Winkelhebelpaar 8,9 in den Punkten c'mit
dem ersten Ringkörper 6 gekoppelt, während das zweite Winkelhebelpaar 10, Il in den Punkten c mit
dem zweiten Ringkörper 7 gekoppelt ist.
Unter Anwendung der im letzten Absatz angegebenen unmittelbaren Koppelung der betreffenden Bauteile
an den Punkten b. b' bzw. c, c' der Verstellkinematik
wäre allerdings eine in der Praxis brauchbare Verschwenkbarkeit des zweiten Rohrteils 2 noch nicht
realisierbar.
Hierüber gibt dann F i g. 3 v/eiteren Aufschluß, indem
für die Verschwenkung des zweiten Rohrteils 2 gegenüber dem ersten Rohrteil 1 am zweiten Rohrteil 2
vier gleichmäßig über seinen Umfang versetzt angeordnete, sich in Rohrradialrichtung erstreckende, zapfenartige
Führungsglieder 25 befestigt sind, deren jeweilige Längsachsen mit der vertikalen, 12, bzw. horizontalen
Drehachse 13 zusammenfallen und welche am ersten Rohrteil 1 in einer Führung 28 mit Radialspiel sowie in
Rohrachsrichtung axial verschiebbar geführt angeordnet sind. Wie hierzu beispielsweise für den Winkelhebel
11 in F i g. 3 verdeutlicht, weist dieser einen langlochartigen Führungsschlitz 24 auf, in dem hier das eine der
genannten zapfenartigen Führungsglieder 25 mit einer Kugelfläche 26 verschiebbar angeordnet ist. Eine am
gegenüberliegenden Ende des zapfenartigen Führungsgliedes 25 angeordnete Kugelfläche 27 greift in die
Führung 28 am ersten Rohrteil 1 ein. Der Winkelhebel !1 ist ferner an einem Bolzen 29 schwenkbar
angeordnet, der über eine seitliche Aussparung 30 (Fig. 2) des zweiten Rohrteils 2 nach außen geführt ist.
In sinngemäßer Funktionsweise der F i g. 3 können dann auch die übrigen Winkelhebel 8, 9 und 10 mit den
zapfenartigen Führungsgliedern 25 gekoppelt sowie die letzteren am ersten Rohrteil 1 in den Führungen 28 axial
verschiebbar angeordnet sein.
Um auch bezüglich der Anlenkpunkte c, c' eine praxisgerechte Koppelung der Winkelhebel 8, 9, 10, 11
mit den z. B. als Ringkörper 6, 7 ausgebildeten kraftübertragenden Elementen zu erzielen, weist der
z. B. gemäß F i g. 5 herausgegriffene Winkelhebel 11 an seinem übrigen freien Ende 23 einen langlochartigen
Führungsschlitz 31 auf, in welchen hier z. B. ein mit dem zweiten Ringkörper 7 verbundener Zapfen 33 eingreift.
Mit entsprechenden Führungsschlitzen können alle übrigen Winkelhebel 8,9 und 10 ausgestattet sein.
Aus F i g. 5 und 6 ist ferner eines von zwei mit seiner Längsachse auf der horizontalen Drehachse 13 liegenden
zapfenartigen Führungsgliedern 34 entnehmbar, welches hier unmittelbar in einen langlochartigen
Führungsschlitz 32 am einen freien Schenkel 22 des Winkelhebel 11 eingreift.
Das zapfenartige Führungsglied 34 ist ferner parallel zur Strahlrohrlängsachse 19, seitlich außen am ersten
Rohrtei! 1 in der Führung 28 verschiebbar angeordnet,
wobei es gleichzeitig als Schwenkzapfen des zweiten Rohrteils 2 dient, wenn dieses um die horizontale
Drehachse 13 verdreht werden soll. Gemäß F i g. 6 ist der Winkelhebel 11 weiter an einem mit dem ersten
Rohrteil 1 verbundenen Zapfen 35 um den Punkt a schwenkbar angelenkt.
Die in F i g. 5 und 6 wiedergegebenen Bauteile der Verstellkinematik gelten sinngemäß für den auf der
gegenüberliegenden Seite am ersten Rohrteil 1 um den Punkt a schwenkbaren Winkelhebel 10.
Das Winkelhebeipaar 10,11 wird verwendet, um das
zweite Rohrteil 2 um die vertikale Drehacnse 12 (F i g. 1) zu schwenken. Infolge Verdrehens des Ringkörpers 7 in
Pfeilrichtung Vi wird somit gleichzeitig der Winkelhebe] 11 um den Punkt a in Richtung V^, der auf der
gegenüberliegenden Seite angeordnete Winkelhebel 10 gleichzeitig um den Punkt a in entgegengesetzter
Richtung in Pfeilrichtung V3 verschwenkt, und zwar
gegebenenfalls in die strich-punktiert wiedergegebene Endstellung, wobei die ursprünglich in der vertikalen
sowie rechtwinkelig zur Strahlrohrlängsachse 19 verlaufender Ebene 18 gelegenen Punkte b der beiden
Winkelhebel 10, 11 infolge gleichzeitig einander entgegengerichteten Wanderns in der horizontalen
Ebene die Punkte &'(zu Hebe! 10) und 6"(zu Hebel 11)
einnehmen.
Im übrigen kann das zweite Rohrteil 2 zumindest
teilweise sämtliche Winkelhebel ummanteln, wie dies in F i g. 5 z. B. für den Winkelhebel 11 und in F i g. 7 für den
Winkelhebel 9 verdeutlich ist.
Zwecks kinematisch absolut einwandfreier räumlicher Verschwenkbarkeit des Rohrteils 2 können anstelle
des zuvor erwähnten unmittelbaren Eingriffs der zapfenartigen Führungsglieder in !ungleichartige Führungsschlitze
der Winkelhebel z. B. zwischen das erste Winkelhebelpaar 8, 9 und das zweite Rohrteil 2 am
ersten Rohrteil 1 axial verschiebbar angeordnete Schlitten, z. B. 36 (F i g. 7 und 8), geschaltet sein. Hierbei
weist der Schlitten 36 jeweils eine Führungsnut 37 für den Eingriff eines am zweiten Rohrteil 2 befestigten,
sich in Rohrradialrichtung erstreckenden zapfenartigen Führungsgliedes 38 auf und greift ferner in einer
gegenüber dieser Führungsnut 37 versetzten Ebene mit einem Zapfen 39 in den jeweils langlochartigen
Führungsschlitz 40 eines Winkelhebels 8 bzw. 9 ein. Zwei derartige zapfenartige Führungsglieder 38, deren
jeweilige Längsachsen hier z. B. mit der vertikalen Drehachse 12 zusammenfallen, bilden somit gleichzeitig
die Schwenkzapfen zum Verschwenken des Rohrteils 2 um diese vertikale Drehachse 12.
Die vorstehend erwähnten Kompensationsmittel wie Führungsschlitze in den Winkelhebeln oder Schlitten
sind u. a. erforderlich, weil je nach gewünschtem Ablenkwinkel die horizontale Drehachse 13 in der
horizontalen Ebene um den Mittelpunkt M (Fig. 1)
verdreht und hierbei gleichzeitig oder für sich die ursprünglich vertikale Drehachse 12 in der vertikalen
Ebene um diesen Mittelpunkt M verdreht wird.
Wie im übrigen aus F i g. 2 ersichtlich, kann das zweite Rohrteil 2 mittels einer kugelartigen Innenmantelfläche
41 entlang einer rotationssymmetrisch am äußeren Ende des ersten Rohrleils 1 angeordneten Dichtung 42
verschiebbar angeordnet sein.
Es können weiter Ersatzgetriebe vorgesehen sein, mit denen die Rotationsbewegung der Ringkörper 6,7 in die
gewünschte Verstellhebelbewegung umwandelbar ist. Hierzu wäre auf F i g. 9 zu verweisen, wonach z. B. der
Ringkörper 7 mit einem stirnseitigen Zahnkranz 43 versehen ist, der mit einem Zahnkranz 44 am
entsprechend seitlich aufgeweitet ausgebildeten äußeren Ende des Winkelhebels 11 korrespondiert
Unter Verwendung gleicher Bezugszeichen für im wesentlichen gegenüber den bisher erläuterten Ausführungsbeispielen
unveränderten Bauteilen veranschaulicht Fig. 10 die Möglichkeiten, den Winkelhebel 11 an
seinem übrigen freien Ende 23 über einen Lenker 50 mit dem Ringkörper 7 und an seinem freien Schenkel 22
über einen weiteren Lenker 51 mit einem seitlich am ersten Rohrtei! 1 axial verschiebbar geführten Schliüen
52 zu koppeln. H.erbei greift das am zweiten Rohrteil 2 befestigte zapfenartige Führungsglied 34 in eine Nut 53
dieses Schlittens 52 ein.
In den Zeichnungen nicht weiter dargestellt, können sämtliche übrigen Winkelhebel 8, 9 und 10 in
sinngemäßer Funktionsweise mit dem jeweils zugeordneten Ringkörper bzw. Schlitten gekoppelt sein.
Wie aus Fi g. 10 und 11 weiter ersichtlich ist, liegt der
Drehpunkt a des Winkelhebels 11 außerhalb der durch den Mittelpunkt Ai(Fig. 1) hindurchgehenden vertikalen
Ebene 18, was dann selbstverständlich auch für die übrigen Drehpunkte a des Winkelhebels 10 sowie a'der
Winkelhebel 8,9 gilt.
Bezüglich F i g. 11 wird davon ausgegangen, daß die
Verstellung bzw. Schwenkung des zweiten Rohrteils 2 nicht — wie bisher veranschaulicht — über die beiden
motorisch angetriebenen Ringkörper 6, 7 erfolgen soll, sondern beispielsweise mittels am ersten Rohrteil 1
befestigter, hydraulisch betätigter Verstellzylinder 54.
Anstelle hydraulisch betätigter Verstellzylinder könnte der Antrieb auch mittels pneumatisch betätigter Verstellzylinder oder mittels motorisch angetriebener Kugelrollspindeln erfolgen.
Anstelle hydraulisch betätigter Verstellzylinder könnte der Antrieb auch mittels pneumatisch betätigter Verstellzylinder oder mittels motorisch angetriebener Kugelrollspindeln erfolgen.
Gemäß F i g. 11 greift die aus dem Verstellzylinder 54
herausgeführte Kolbenstange 55 an einem mittels Rollen 56 am ersten Rohrteil 1 axial verschiebbar
geführten Wagen 57 an, der eine Nut 58 aufweist, in die das am zweiten Rohrteil 2 befestigte in Rohrradialrichtung
vorstehende zapfenartige Führungsglied 34 eingreift.
Der Winkelhebel 11 wiederum ist einerseits über den
Lenker 5ö mit dem Ringkörper 7 sowie andererseits über den weiten Lenker 51 mit dem Wagen 57 gelenkig
gekoppelt.
Führungsbahnen 59 für die Rollen 56 des Wagens 57 am ersten Rohrteil 1 können entweder gerade — wie
dargestellt — oder bogenförmig verlaufend ausgebildet sein.
In sinngemäßer Funktionsweise der Fig. 11 kann ein
in den Zeichnungen nicht weiter dargestellter weiterer Verstellzylinder gegenüber dem Verstellzylinder 54 um
90° versetzt am Rohrteil 1 angeordnet sein, wo dessen Kolbenstange mit einem »Wagen« oder »Schlitten« zu
koppeln wäre, der seinerseits wiederum über einen Lenker mit dem zugeordneten Winkelhebel 9 zu
koppeln wäre.
Hierbei ist selbstverständlich zugrundegelegt, daß die noch verbleibenden Winkelhebel 8 und 10 ebenfalls über
Lenker mit »Wagen« oder »Schlitten« einerseits sowie über den Ringkörpern 6 bzw. 7 andererseits gekoppelt
sind.
Mit den erwähnten, um etwa 90° zueinander versetzten Verstellzylindern kann somit das Rohrteil 2
gleichzeitig oder unabhängig voneinander um die beiden Drehachsen 12,13(Fig. 1) verschwenkt werden,
ohne auf einen motorischen Antrieb über die beiden Ringkörper 6,7 angewiesen zu sein, denen lediglich nur
noch eine Führungsaufgabe zukommt, sowie die Aufgabe der gegensinnigen Bewegungssteuerung der
Winkelhebel.
Im Rahmen des Ausführungsbeispiels nach Fig. U kann somit anhand der erwähnten Verstellkinematik —
mit Verstellkrafteinleitung an nur zwei Punkten — ohne weiteres zusätzliche Hilfseinrichtungen eine räumliche
Verschwenkbarkeit des Rohrteils 2 erzielt werden, wobei durch den im Strahlrohr herrschenden Innendruck
hervorgerufene Kräfte über die dargestellte Kinematik aufgenommen werden und die Antriebselemente
im wesentlichen nur Reib- und Beschleunigungskräfte zu überwinden haben.
Ferner besteht die Möglichkeit, mit den um 90° bzw. um etwa 90° am ersten Rohrteil 1 versetzt angeordneten
hydraulisch oder pneumatisch betätigten Verstellzylindern oder motorisch angetriebene Kugelrollspindeln
die Verstellkraft unmittelbar in das zweite Rohrteil 2 einzuleiten.
Im Rahmen des vorerwähnten Ausführungsbeispiels nach F i g. 11 — wonach den Ringkörpern 6,7 nur noch
eine Führungs- und Bewegungssteuerungsaufgabe zukommt —, bietet es sich an, diese Ringkörper 6, 7 durch
andere kraftübertragende Elemente, wie gelenkige Bänder, Ketten- oder Seilzüge oder — wie in Fig. 12
mit 60 bezeichnet — durch biegsame Wellen zu ersetzen.
Im Falle einer Verwendung von Bändern, Ketten- oder Seilzügen wären die Winkelhebel 8, 9 an den
Anlenkpunkten c', die Winkelhebel 10, 11 an den Punkten c mit den betreffenden Bändern, Ketten- oder
Seilzügen zu koppeln.
Fig. 12 verkörpert ein schematisch dargestelltes, in die Zeichenebene projiziertes Ausführungsbeispiel, bei
dem ein am Umfang des Rohrteils 1 angeordneter Verstellzylinder 61 vorgesehen ist, dessen Kolbenstange
62 mit einem am ersten Rohrteil 1 axial verschiebbar geführten Wagen 63 verbunden ist, der über einen
Lenker 64 im Punkte ö'am einen freien Schenkel 22' des
Winkelhebels 9 angelenkt ist. Die Winkelhebel 9 und 8 sind über sogenannte »Schraubgetriebe« 65, 66 mit der
biegsamen Welle 60 im Eingriff. Diese Schraubgetriebe
ce cc
f
*7 ι* j u L
7 ι* j u L c*T co J* *i 'L
jriuiut.i3v.iii auui.il Vi , \nj, uiC mil iuren
zahnartigen Gewinden in Zahnkränze 69, 70 an den übrigen freien Schenkeln 23' der Winkelhebel 9 bzw. 8
eingreifen,
Weiter ist in Fig. 12 der Winkelhebel 8 im Punkte b' mit einem Lenker 71 gekoppelt, der seinerseits mit
einem am ersten Rohrteil 1 axial verschiebbar geführten Wagen 72 verbunden ist. Dieser Wagen 72 ist dem
Wagen 63 gegenüberliegend am ersten Rohrteil 1 angeordnet und entspricht ausführungsgemäß prinzipiell
dem Wagen 57 in F i g. 11.
Auf diese Weise können die Winkelhebel 8, 9 gleichzeitig einander entgegengerichtet um deren
jeweilige Drehpunkte a', und damit das zweite Rohrteil 2 um die Drehachse 13 verschwenkt werden.
In sinngemäßer Weise kann die Verstellkinematik zum Verschwenken des zweiten Rohrteils 2 um die
Drehachse 12 ausgeführt werden, wobei dann u. a. die Winkelhebel 10, 11 über Schraubgetriebe mit einer
weiteren biegsamen Welle zu koppeln wären.
Die beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung nach den Fig. 7,8,10,11 und 12 führen zu einwandfreien
kinematischen Verhältnissen, während bezüglich der ausschließlich langlochartigen Kompensalionsmittel,
d. h. Führungsschlitze und darin eingreifende Zapfen bzw. zapfenartige Führungsglieder, z. B. bei den
Winkelhebeln U nach Fig.5 und 6. kleinere aber tolerierbare kinematische Fehlbewegungen zu berücksichtigen
wären.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (14)
1. Strahlrohr zum Antrieb und zur Steuerung von Flugzeugen mit einem feststehenden ersten Rohrteil,
an. welchem ein zweites mit einer Schubdüse versehenes Rohrteil durch eine Verstelleinrichtung
räumlich derart verschwenkbar angeordnet ist, daß es entweder um eine vertikale oder um eine
horizontale Drehachse oder gleichzeitig um diese beiden Achsen verschwenkbar ist, gekennzeichnet
durch folgende Merkmale:
a) Die Verstelleinrichtung weist vier mit ihren knieseitigen Drehpunkten (a, a'J am ersten
Rohrteil schwenkbar sowie am Umfang des ersten (1) oder zweiten Rohrteils (2) versetzt
angeordnete Winkelhebe! (8 bis 11) auf, wobei alle Drehpunkte (a, a') in einer gemeinsamen
Ebene (18) liegen, die die verlängerte Triebwerks- bzw. die Strahlrohrlängsachse (19) im
rechten Winkel schneidet;
b) sich jeweils am Umfang des ersten Rohrteils (1) einander gegenüberliegende knieseitige Drehpunkte
(a'bzw. a) eines ersten (8, 9) bzw. eines zweiten Winkelhebelpaars (10, 11) liegen in
einer parallel zur vertikalen Drehachse (12) verlaufenden Ebene (20) bzw. in einer parallel
zur horizontalen Drehachse (13) verlaufenden
Ebene (21);
c) für seine Verschwenkung gegenüber dem ersten Rohrteil (1) sind am zweiten Rohrteil (2)
vier gleichmäßig über seinen Umfang versetzt angeordnete, sich in Rohrradialrichtung erstreckende,
zapfenartige Führungsglieder (25, 34 bzw. 38) befestigt, deren jeweilige Längsachsen
mit der vertikalen (12) bzw. horizontalen Drehachse (13) zusammenfallen und welche am
ersten Rohrteil (1) mit Radialspiel sowie in Rohrachsrichtung axial verschiebbar geführt
angeordnet sind;
d) die zapfenartigen Führungsglieder, z. B. (34), "to
sind entweder unmittelbar durch Eingriff in langlochartige Führungsschlitze (32) an den
jeweils einen freien Schenkeln (22) der Winkelhebel (10, 11) mit diesen gekoppelt — oder
mittelbar — wozu die zapfenartigen Führungs- «5
glieder (34 bzw. 38) in axial am ersten Rohrteil (1) verschiebbare Schlitten (52 bzw. 36) oder
Wagen (57 bzw. 63) eingreifen, die ihrerseits
z. B. über Zapfen (39) im Führungsschlitz (40) oder über Lenker (51 bzw. 64) mit den einen
freien Schenkeln (22 bzw. 22') der Winkelhebel (11 bzw. 9) gekoppelt sind;
e) mit zwei am äußeren Umfang des ersten Rohrteils (1) unabhängig voneinander verdrehbaren
kraftübertragenden Elementen, von denen über das eine die übrigen freien Schenkel
(23') des ersten Winkelhebelpaars (8, 9) und über das andere die übrigen freien Schenkel (23)
des zweiten Winkelhebelpaars (10, 11) kraftschlüssig untereinander gekoppelt sind, ist das
erste Winkelhebelpaar (8, 9) jeweils um die knieseitigen Drehpunkte (a')\n einander entgegengesetzter
Drehrichtung, das zweite Winkelhebelpaar (li[), 11) jeweils um die knieseitigen
Drehpunkte (a) in einander entgegengesetzter Drehrichtung verschwenkbar;
f) die für die Verschwenkung des zweiten Rohrteils (2) erforderliche Verstejlkraft wird
entweder motorisch auf die unabhängig voneinander oder gemeinsam antreibbaren kraftübertragenden
Elemente übertragen oder sie wird mittels am ersten Rchrteil (1) etwa um 90°
zueinander versetzt angeordneter, hydraulisch oder pneumatisch betätigter Verstellzylinder
oder Kugelrollspindeln unmittelbar in das zweite Rohrteil bzw. über einen der jeweils
beidseitig einander gegenüberliegenden Schlitten oder Wagen (63) in das Verstellsystem
eingeleitet
2. Strahlrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die zapfenartigen Führungsglieder (34, 38) des zweiten Rohrteils (2) jeweils in einer die
Strahlrohrlängsachse (19) schneidenden Ebene seitlich außen am ersten Rohrteil (1) verschiebbar
geführt sind.
3. Strahlrohr nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die am ersten Rohrteil angeordneten
Führungen, in welche die zapfenartigen Führungsglieder des zweiten Rohrteils eingreifen,
mit Rücksicht auf den Schwenkradius des zweiten Rohrteils kurvenförmig ausgebildet sind.
4. Strahlrohr nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zapfenartigen Führungsglicder
(25) mit balligen Führungsflächen (26, 27) versehen sind.
5. Strahlrohr nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitten (36) oder
Wagen (63, 72) mit jeweils einer quer zu deren Verschieberichtung verlaufenden Führungsnut (37
oder 58) für das jeweils darin eingreifende zapfenartige Führungsglied (38) des zweiten Rohrteils
(2) ausgestattet sind, wobei ferner die Schlitten (36) mit jeweils einem für die Hebelverbindung
vorgesehenen Zapfen (39) ausgestattet sind, der in einer gegenüber dieser Führungsnut versetzten
Ebene angeordnet ist.
6. Strahlrohr nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als kraftübertragende
Elemente am ersten Rohrteil (i) zwei unabhängig voneinander um dieses Rohrteil verdrehbar gelagert
angeordnete Ringkörper (6,7) vorgesehen sind.
7. Strahlrohr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsbewegung der Ringkörper
(6, 7) mittels Ersatzgetrieben in die gewünschte Verstellhebelbewegung umwandelbar ist.
8. Strahlrohr nach den Ansprüchen 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkörper (7) mit
stirnseitigen Zahnkränzen (43) versehen sind, welche mit Zahnkränzen (44) an den entsprechend seitlich
aufgeweitet ausgebildeten äußeren Enden der Winkelhebel (11) korrespondieren.
9. Strahlrohr nach den Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkörper (7)
mittels Zapfen (33) in an den übrigen freien Schenkeln (23) der Winkelhebel (11) angeordnete
Führungsspitze (31) eingreifen oder durch Lenker (50) mit den übrigen freien Schenkeln (23) der
Winkelhebel (11) gekoppelt sind.
10. Strahlrohr nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als kraftübertragende
Elemente gelenkige Bänder, Ketten- oder Seilzüge oder biegsame Wellen (60) vorgesehen sind, wobei
die Bänder, Ketten- oder Seilzüge mittels Rollen oder dergleichen am Umfang des ersten Rohrteils (1)
verdrehbar angeordnet sind.
11. Strahlrohr nach den Ansprüchen 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die biegsamen Wellen (60) über Schraubgetriebe (65, 66) mit den
Winkelhebeln (9,8) im Eingriff sind.
12. Strahlrohr nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wagen (57, 58) mittels Rollen (56), Laufrädern oder dergleichen am ersten Rohrteil (1) verschiebbar geführt sind, wobei die zugehörigen Rollbahnen (59) gerade oder bogenförmig ausgeführt sind.
12. Strahlrohr nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wagen (57, 58) mittels Rollen (56), Laufrädern oder dergleichen am ersten Rohrteil (1) verschiebbar geführt sind, wobei die zugehörigen Rollbahnen (59) gerade oder bogenförmig ausgeführt sind.
- 13. Strahlrohr nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Rohrteil (2)
die Winkelhebel bzw. die Verstelleinrichtungen zumindest teilweise ummantelt
14. Strahlrohr nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Rohrteil (2)
mittels einer kugelartigen Innenmantelfläche (41) entlang einer rotationssymmetrisch am äußeren
Ende des ersten Rohrteils (1) angeordneten Dichtung (42) verschiebbar ist
IO
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