DE299799C - - Google Patents

Description

Bei Luftfahrzeugen, jedoch auch bei schnellfahrenden Automobilen, Lokomotiven und anderen Fahrzeugen haben die während der Fahrt von Luft durchströmten Kühler einen im Verhältnis zu ihrer Größe erheblichen Anr teil am Gesarotluftwiderstand des Fahrzeuges, weil die beim Strömen der Luft durch die Kühlkanäle infolge der -Reibung und Wirbelbildung entstehenden Verluste einen zusätzliehen Fahrwiderstand schaffen. Es ist versucht worden, den Widerstand von luftgekühlten Rotationsmotoren durch Einbau in den Rumpf des Flugzeuges zu verringern und dabei den Rumpf mit Zu- und Abflußöffnungen für die Kühlluft zu versehen, deren Querschnitte kleiner sind als der Durchtrittsquerschnitt für die Luft an der Stelle des Rotationsmotors. Es ist aber dabei nicht darauf Rücksicht genommen, die Luftführung auch im Innern des Rumpfes möglichst verlustlos zu machen, so daß die eintretenden Luftmengen verhältnismäßig klein sind und die Kühlwirkung dadurch sehr verschlechtert wird. Außerdem sind derartige Anordnungen naturgemäß auf den Rumpf des Flugzeuges beschränkt, sie lassen sich also nicht allgemein verwenden. Bei Wasserkühlern hat man versucht, den Widerstand dadurch zu verringern, daß zur Vermeidung von Wirbelbildung die von der Luft durchströmten Kanäle an ihren Enden trichterförmig ausgebildet wurden.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung von auf Fahrzeugen, insbesondere Luftfahrzeugen eingebauten, durch den Fahrtwind bestrichenen Kühlern, wie sie beispielsweise zur Rückkühlung des Kühlwassers der Verbrennungskraftmaschine dienen, welche den Fahrwiderstand des Kühlers und somit auch des Fahrzeuges verringern soll.

Nach der Erfindung wird der Fährwiderstand dadurch verringert, daß der Kühler in j eine Rohrleitung mit in der Strömungsrich-{ tung stetig sich änderndem Querschnitt so eingebaut ist, daß er sich an der Stelle des größten Querschnittes der Rohrleitung befindet, während die Rohrleitung an der Ein- und Austrittsstelle der Luft kleineren Querschnitt besitzt. \

Wird nach der Erfindung die Luftgeschwindigkeit beim Durchströmen des Kühlers und dadurch auch der Reibungswiderstand der Luft verringert, so wird zwar auch die Kühlleistung,, bezogen auf die Flächeneinheit der Kühlflächen, verringert. Trotzdem ist aber die neue Anordnung' von Vorteil; denn nach der Erfahrung ändert sich die Kühlleistung unter sonst gleichen Verhältnissen etwa proportional der Quadratwurzel aus der Geschwindigkeit der den Kühler durchströmenden Luft, der Widerstand aber proportional dem Quadrat der Geschwindigkeit. Wird z. B. durch eine geeignete Ausbildung des Kühlers die Luftgeschwindigkeit im Kühler auf die Hälfte verringert, so muß zur Erreichung der gleichen Kühlleistung unter sonst gleichen Verhältnissen

die Kühlfläche um das j/ 2 = 1,4 fache vergrößert weiden. Infolge dieser Verringerung der Luftgeschwindigkeit auf die Hälfte wird der Luftwiderstand, bezogen auf die Flächen-

(2. Auflage, ausgegeben am 17. Februar igu.}

einheit der Kühlerstirnfiäche, auf den vierten Teil verringert. Durch die Herabsetzung der Luftgeschwindigkeit auf die Hälfte und durch die zur Erreichung gleicher Kühlleistung notwendig gewordene Vergrößerung der Kühlfläche auf das 1,4 fache, was eine ebensolche Vergrößerung der Stirnfläche nötig macht, wird somit eine Verringerung des Luftwiderstandes . des Kühlers im Verhältnis 4 : 1,4 = 2,8 : 1 erreicht.

Dieser bedeutenden Verringerung des Luftwiderstandes steht allerdings infolge der Vergrößerung der Kühlerstirnfläche eine geringe Erhöhung des Kühlergewichtes gegenüber, doch

ist'zu berücksichtigen, daß durch eine Gewichtsvermehrung eines Fahrzeuges um beispielsweise ι kg der Fortbewegungswiderstand nur um einen geringen ,Bruchteil dieses Gewichtes erhöht wird. Bei einem Flugzeug verhält sich z. B. das Gesamtgewicht des Apparates zu dem Widerstand, den der Propellerschub überwinden muß, etwa wie 5 : 1. d. h. wird das Gewicht des Flugzeuges um 5 kg vermehrt, so erhöht sich der Fortbewegungswiderstand, sei es durch entsprechende Vergrößerung der Tragflächen, sei es durch Einstellung der Tragflächen in steilerem Winkel gegen die Flugrichtung, nur um etwa 1 kg. Bei einem Lenkballon verhält sich das Gewicht des Fahrzeuges zu seinem Widerstand wie 10 : 1. Wird das Gewicht seines Kühlers um einen bestimmten Betrag erhöht und dementsprechend der Ballonkörper vergrößert, so nimmt der Widerstand des Ballons bei voller Fahrt nur etwa um ¹Z₁₀ des zusätzlichen Gewichtes zu. Bei Landfahrzeugen, z. B. bei Automobilen, erzeugt jedes Kilogramm Mehrgewicht bei horizontaler Fahrt eine Vermehrung des Widerstandes um nur etwa ¹Z₂₀ bis ^x/₅₀ kg, je nach der Größe der rollenden und der Zapfenreibung.

Während also jeder schädliche Widerstand in seiner vollen Größe in Rechnung gesetzt und durch eine gleich große Erhöhung der Antriebskraft ausgeglichen werden muß, spielt eine Gewichtsvermehrung eine viel kleinere Rolle, da von dem Gewicht nur ein geringer Bruchteil in Rechnung zu ziehen ist.

Die Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit der Jjttit im Kühler läßt sich gemäß der Erfindung auf verschiedene, Weise verwirklichen, wie die Figuren der Zeichnung dies in einigen Beispielen zeigen.

Fig. ι zeigt einen Kühler, der in eine Rohrleitung an der Stelle des größten Querschnittes eingebaut ist,

Fig. 2 einen Kühler in einem Rohr mit stromlinienartig verlaufenden Wandungen,

Fig. 3 einen an eine vorhandene Wand angebauten Kühler.

In allen Figuren gibt der gefiederte Pfeil die Bewegungsrichtung des den Kühler tragenden Fahrzeuges an, während die ungefiederten Pfeile α die bei der Fahrt sich einstellende Luftströmung veranschaulichen sollen.

Nach Fig. 1 ist der Kühler 1 in eine Rohrleitung 2 eingebaut. Diese Rohrleitung hat einen in der Strömungsrichtung stetig sich ändernden Querschnitt, und zwar ist an der Eintrittsstelle 3 der Luft der Querschnitt kleiner als die. Stirnfläche des Kühlers, ebenso ist an der Austrittsstelle 4 der Rohrquerschnitt wieder verengt. Die bei 3 annähernd mit der Fahrgeschwindigkeit eintretende Luft verteilt sich im Rohr über den immer größer werdenden Querschnitt und tritt mit entsprechend verminderter Geschwindigkeit durch den Kühler 1 hindurch, erhöht dann ihre Geschwindigkeit allmählich wieder bis, annähernd zur Fahrgeschwindigkeit Und verläßt die Rohrleitung bei 4 mit sehr geringem Verlust an Strömungsenergie.

Besonders zweckmäßig ist es, dem Rohr, wie Fig, 2 zeigt, zur Verminderung der Widerstände und der Energieumsetzungsverluste im Luftstrom eine etwa stromlinienartig verlaufende Wandung zu geben, d. h. die Rohrwand am Lufteintritt abzurunden und von der Abrundung an mit einer eine glatte Umströmung gewährleistenden Profilform allmählich gegen den Luftaustritt hin zu einer scharfen Kante auslaufen zu lassen, damit eine möglichst stoß- und wirbelfreie Trennung und Wiedervereinigung der durch das Rohr und um das Rohr herum fließenden Luftströme stattfindet.

Soll der etwa nach Fig. 2 in eine Rohrleitüng eingebaute Kühler neben einer festen Wand, z. B. neben dem Rumpf des Flugzeuges oder neben der Verkleidung des Motors angeordnet werden, so kann diese Wand einen Teil des Rohres bilden, falls die Wandfläche nur einen genügend stetigen- Verlauf aufweist, so daß keine plötzlichen Richtungs- oder Geschwindigkeitsänderungen in dem Kühlluftstrom auftreten können. Es ergibt sich dann eine Anordnung, wie sie beispielsweise in Fig. 3 dargestellt ist. In der Figur ist mit ι das Kühlerelement, mit 2 der Rumpf des Flugzeuges und mit 3 die nach einer Stromlinienform gestaltete Rohrwand bezeichnet.

Der Ausdruck »Rohr« oder »Rohrleitung« ist nicht so zu verstehen, daß die Ausdehnung dieses »Rohres« in Richtung des durchtretenden Luftstromes wesentlich größer sein müßte als senkrecht zu dieser Richtung. Es kann vielmehr genügen, daß vor und hinter dem Kühler ein schmaler, ringsum laufender Rand angesetzt ist, wenn dieser Rand nur an der Ein- und Austrittsstelle für die Luft geringeren Querschnitt hat als an der Stelle, an der der Kühler liegt. iao

Die Erfindung ist für alle Arten von Kühlern anwendbar, bei welchen, die Luft in be-

sonderen Luftkanälen durch den Kühler hindurchtritt, einerlei, ob die Wändungen dieser f Kanäle direkt vom Kühlwasser bespült wer- ' den, oder ob die Kanäle durch indirekte Kühlflächen, z. B. Rippen, begrenzt werden. Auch bei Kondensatoren für mit Dampf betriebene Fahrzeuge kann die Erfindung ebenso vorteilhaft yerwendung finden.

Auch wenn es sich darum handelt, einen

ίο ruhenden Körper, der von der Luft durchströmt werden soll, in einem freien Luftstrom so unterzubringen, daß von dem Luftstrom auf diesen Körper möglichst kleine Kräfte ausgeübt werden, kann,sich diese Anordnung als vorteilhaft erweisen. Beispielsweise gilt dies für Kühler, welche auf einem Flugzeuge dem vom Antriebspropeller erzeugten starken Luftstrom ausgesetzt sind.

Claims (3)

1. .Patent-Ansprüche:

   i. Kühleranordnung für Luft- und ändere

   Fahrzeuge, bei welcher der Kühler während der Fahrt infolge der Relativbewegung zwischen Fahrzeug und Luft von der Außenluft durchströmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühler in ein Rohr mit stetig sich änderndem Querschnitt SQ^ eingebaut ist, daß er sich an der Stelle des größten Querschnitts befindet, während Ein- und Austrittsöffnung des Rohres kleineren Querschnitt besitzen, zum Zweck, den Fahrwiderstand des Kühlers möglichst herabzusetzen und die Änderung der Luftgeschwindigkeit im Rohr mit geringen Verlusten erfolgen zulassen.
2. 2. Kühleranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen des zur Aufnahme des Kühlers dienenden Rohres etwa stromlinienförmigen Verlauf haben (Fig. 2), zum Zweck, auch den Fahrwiderstand des Rohres nach Möglichkeit zu verringern und Luftwirbel am Ein- und Austritt des Rohres zu vermeiden (Fig. 2). _Λ
3. 3. Kühleranordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung des Kühlers neben einer festen, einen stetigen Verlauf aufweisenden Wand diese Wand als Teil der Rohrleitung mitbenutzt wird (Fig. 3).

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.