DE9401658U1 - Engine combination for driving aircraft - Google Patents

Description

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Beschreibung des Schutzanspruchs 1page 1
Description of protection claim 1

SKIZZE: ASKETCH: A

Der Rotations - Turbo - Diesel (1), im weiteren Text nach seinem Erfinder Newbold als" N.D." (Newbold Diesel) bezeichnet, treibt über eine Antriebswelle oder ein Planetengetriebe einen FAN (mehrblättrigen Propeller)The rotary turbo diesel (1), referred to in the text as "N.D." (Newbold Diesel) after its inventor Newbold, drives a FAN (multi-blade propeller) via a drive shaft or a planetary gear

(2) an. Dieser ist von einer Duct (Mantel, ringförmig) (3)(2). This is surrounded by a duct (shell, ring-shaped) (3)

umgeben, der an einem Leitschaufelkranz (4) befestigt ist. Die sich vor dem Leitschaufelkranz aufbauende Ram · Air (Stau - Luft) (5 und 5a), führt dem FAN Energie zu und ist daher besonders für Flüge in großen Höhen und / oder für höhere Geschwindigkeiten besonders geeignet.which is attached to a guide vane ring (4). The ram air (5 and 5a) that builds up in front of the guide vane ring supplies energy to the FAN and is therefore particularly suitable for flights at high altitudes and/or for higher speeds.

Die Ram - Air stellt zudem Druck beaufschlagte Luft (6) für die Verbrennung zur Verfügung. Durch ein federbelastetes Ventil (7) kann dieser Druck reguliert werden. Im spitz zulaufenden Heck kann Kraftstoff (8) gelagert werden.The ram air also provides pressurized air (6) for combustion. This pressure can be regulated by a spring-loaded valve (7). Fuel (8) can be stored in the tapered rear.

Beschreibung der Alternativen nach
Schutzanspruch 1Description of alternatives according to
Protection claim 1

Hilfsantrieb für Segelflugzeuge (SF)
SKIZZE: BAuxiliary propulsion for gliders (SF)
SKETCH: B

Der N.D. (z.B. 50 PS Version) (1) treibt über eine Welle (2) oder ein Getriebe einen FAN (3) an. Dieser läuft in einem Duct (ringförmigen Mantel) (4), der von mindestens 4 Leitblechen (5) gehalten wird. Die zwischen dem aerodynamisch verkleideten N.D. (1) und dem Duct (4) zum FAN (3) strömende Luft (6) nimmt die über Abgashutzen (7) abgeführten Abgase mit. Die Spitze der Triebwerksgodel (8) kann als Diffusor ausgebildet sein, um damit dem N.D. (1) Luft zuzuführen. Je nach Platzangebot kann hierauch ein Kraftstofftank untergebracht werden.The N.D. (e.g. 50 HP version) (1) drives a FAN (3) via a shaft (2) or a gear. This runs in a duct (ring-shaped casing) (4) which is held by at least 4 guide plates (5). The air (6) flowing between the aerodynamically covered N.D. (1) and the duct (4) to the FAN (3) takes with it the exhaust gases discharged via the exhaust scoops (7). The tip of the engine pod (8) can be designed as a diffuser in order to supply air to the N.D. (1). Depending on the space available, a fuel tank can also be housed here.

Diese Triebwerkskombination ist als ein im Rumpf untergebrachtes triebwerk gedacht, welches nach oben ausgeklappt wird (9), jedoch bereits im eingefahrenen Zustand angelassen werden kann (Leerlauf). Die Luftzuführung für das im eingefahrenen Zustand laufende Triebwerk erfolgt durch rechts und links aus dem Rumpf ausgeschnittene federbelastete Klappen (10), die bei Unterdruck (laufendes Triebwerk) nach innen öffnen. Die im Leerlauf vom FAN (3) nach hinten „geblasene" Luft tritt auf einen Kegel (11) und wird dann über Klappen (12), die federbelastet nach außen öffnen, in die Außenluft befördert.This engine combination is designed as an engine housed in the fuselage, which is folded out upwards (9), but can be started even when retracted (idling). The air supply for the engine running in the retracted state is provided by spring-loaded flaps (10) cut out of the fuselage on the right and left, which open inwards when there is negative pressure (engine running). The air "blown" backwards by the FAN (3) when idling hits a cone (11) and is then transported into the outside air via flaps (12), which open outwards under spring load.

Beschreibung des Motoriuftstrahitriebwerks (ML)
SKIZZE: CDescription of the jet engine (ML)
SKETCH: C

Der N.D. (1) treibt über ein Planetengetriebe (2) einen Radial - Verdichter (3) an. Die verdichtete Luft wird zwecks Kühlung und Verbrennung in die Ringbrennkammer (4) geleitet. In der Ringbrennkammer wird Kraftstoff eingespritzt und verbrannt. Die expandierenden Gase können ungehindert, und nicht wie Sonst üblich durch ein Turbinenrad, mit günstigem Schub - WirkungsgradThe N.D. (1) drives a radial compressor (3) via a planetary gear (2). The compressed air is fed into the annular combustion chamber (4) for cooling and combustion. Fuel is injected and burned in the annular combustion chamber. The expanding gases can be driven unhindered, and not through a turbine wheel as is usual, with a favorable thrust efficiency.

entweichen und dabei Schub erzeugen. Eine Computergesteuerte, verstellbare „Zwiebel" (5) sorgt bei unterschiedlichen Gasaustrittsgeschwindigkeiten für optimalen Schub.escape and generate thrust. A computer-controlled, adjustable "onion" (5) ensures optimal thrust at different gas exit speeds.

In der Skizze: D wird ein ML Triebwerk skizziert, das sich lediglich dadurch von einem in der Skizze: C beschriebenen Triebwerk unterscheidet, daß die für die Brennkammer benötigte verdichtete Luft von einem Axialverdichter (6) (hier ein fünfstufiger) erzeugt wird.In sketch: D an ML engine is sketched, which differs from an engine described in sketch: C only in that the compressed air required for the combustion chamber is generated by an axial compressor (6) (here a five-stage one).

SKIZZEN: E/FSKETCHES: E/F

Diese Skizzen zeigen Verdichter - Arten, die für das ML - Triebwerk verwendet werden können.These sketches show compressor types that can be used for the ML engine.

SKIZZEN: G/HSKETCHES: G/H

Diese Skizzen erläutern den Vorteil eines D.F. / Impeller gegenüber einem in freiem Luftstrom laufenden Propellers, nämlich den Gewinn des Staueffektes.These sketches explain the advantage of a D.F. / Impeller over a propeller running in free air flow, namely the gain in the ram effect.

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I.Erläuterungen zu den Schutzansprüchen page 1
I. Explanations of the protection claims

2. Stand der Technik2. State of the art

3. Probleme3. Problems

4. Problemlösung4. Problem solving

Schutzanspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, daß der in der Erklärung beschriebene, bereits vorhandene, und ausschließlich zum Antrieb von Luftschrauben (Propellern) vorgesehene N.D. (1), in unserem Entwurf als eine Triebwerkskombination von N.D. und Ducted FAN (D.F.) bzw. Impeller vorgesehen ist. (Skizze A) Da es die Komponenten Ducted FAN und Impeller bereits gibt, soll sich unser Schutzanspruch nur auf die Kombination der Triebwerksbestandteile erstrecken. Eine solche Triebwerkskombination gibt es nach unseren Recherchen bis heute noch nicht. Protection claim 1 is characterized in that the ND (1) described in the declaration, which already exists and is intended exclusively for driving propellers, is provided in our design as an engine combination of ND and Ducted FAN (DF) or impeller. (Sketch A) Since the Ducted FAN and impeller components already exist, our protection claim should only extend to the combination of the engine components . According to our research, such an engine combination does not yet exist.

Stand der TechnikState of the art

Zur Zeit werden in der GA, der Klassen Ultralight und Segelflug mit Hilfstriebwerk, fast ausschließlich Kolbenmotoren, die einen Propeller antreiben, verwendet; obwohl ein Kolbenmotor im Vergleich zu dem Turbinentriebwerk (TL) oder der Propellerturbine (PTL) völlig veraltet ist. Die Vorteile von TL- Triebwerken sind:At present, in the GA, ultralight and glider classes with auxiliary power units, almost exclusively piston engines that drive a propeller are used; although a piston engine is completely outdated compared to the turbine engine (TL) or the propeller turbine (PTL). The advantages of TL engines are:

Günstiges Leistungsgewicht, Höhenleistung, Zuverlässigkeit und vibrationsfreier Lauf, um nur einige Vorteile aufzuzeigen. Der Grund, daß bis heute fast ausschließlich Kolbenmotoren verwendet werden, ist der, daß ein TL - TRW bzw. ein PTL - TRW um ein Vielfaches teurer ist als ein Kolbenmotor mit Luftschraube und deswegen für die Klassen UL, SF mit Hilfstriebwerk und für den größten Teil der Flugzeuge der GA im besonderen der E Klasse, von den Kosten her völlig utopisch ist. Außerdem kann ein TL - TRW nur in einem höheren Geschwindigkeitsbereich, also außerhalb des Geschwindigkeitsbereiches der o.a. Flugzeuge, wirtschaftlich betrieben werden.Good power-to-weight ratio, high-altitude performance, reliability and vibration-free operation, to name just a few of the advantages. The reason that piston engines are used almost exclusively to date is that a TL - TRW or a PTL - TRW is many times more expensive than a piston engine with a propeller and is therefore completely unrealistic in terms of costs for the UL and SF classes with auxiliary power units and for the majority of GA aircraft, particularly the E class. In addition, a TL - TRW can only be operated economically in a higher speed range, i.e. outside the speed range of the aircraft mentioned above.

Das PTL - TRW hat zwar den Vorteil, daß es bei geringerer Geschwindigkeit wirtschaftlich betrieben werden kann, jedoch hat die Luftschraube diverse Nachteile:The PTL - TRW has the advantage that it can be operated economically at lower speeds, but the propeller has various disadvantages:

1.) Einbauprobleme wie z.B. Bodenfreiheit.1.) Installation problems such as ground clearance.

2.) Gefährdung des Piloten und sich in der Nähe befindlicher Personen.2.) Danger to the pilot and persons in the vicinity.

3.) Lärmemission.3.) Noise emissions.

4.)Um den Wirkungsgrad eines Propellers zu verbessern, muß man den Propellerdurchmesser erhöhen, dadurch vergrößern sich die o.a. Nachteile (außer Lärm). Je größer der Propellerdurchmesser, um so eher erreichen die Blattspitzen die Schallgeschwindigkeit, wobei der Wirkungsgrad zusammenbricht. In der Höhe ist die Schallgeschwindigkeit niedriger, das bedeutet für den Propeller eine begrenzte Höhentauglichkeit.4.)To improve the efficiency of a propeller, the propeller diameter must be increased, which increases the above-mentioned disadvantages (apart from noise). The larger the propeller diameter, the sooner the blade tips reach the speed of sound, which causes the efficiency to collapse. At altitude, the speed of sound is lower, which means that the propeller is only suitable for altitudes at a limited level.

Ganz entscheidend ist aber, daß es bei einem Propeller keinen RAM - Effekt gibt.What is crucial, however, is that there is no RAM effect with a propeller.

(siehe Skizzen 7 u. 8)(see sketches 7 and 8)

Der RAM Effekt, der bei einem Ducted FAN und bei einem Impeller entsteht, gleicht den Wirkungsgradverlust, welcher durch den geringeren Durchmesser des FAWs gegenüber einer überdimensionierten Luftschraube vorhanden ist, nicht nur aus, er führt dem Triebwerk im Besonderen bei hohen Geschwindigkeiten und /oder in großen Höhen darüber hinaus Energie zu . Der N.D. kann im Besonderen dann, wenn ihm die Ver brennungsluft wie bei uns vorgeschlagen, als RAM Air zugeführt wird, (siehe Skizze 1) in großen Höhen operieren, und bei seinem extrem günstigen Leistungsgewicht auch mit hoher Geschwindigkeit betrieben werden, wobei die RAM Air eine entscheidende Rolle spielt. Der Impeller bzw, der Ducted FAN, der bis heute nur von gewöhnlichen Kolbenmotoren oder in seltenen Fällen von einer Propellerturbine angetrieben wird, ist dabei nur eine Vortriebserzeugende Variante zum Propeller ohne die Vorteile, welche die von uns vorgeschlagene Triebwerkskombination Newbold - Diesel /Ducted FAN oder Newbold - Diesel /Impeller hat.The RAM effect, which occurs with a ducted fan and an impeller, not only compensates for the loss in efficiency caused by the smaller diameter of the FAW compared to an oversized propeller, it also supplies the engine with energy, particularly at high speeds and/or at high altitudes. The N.D. can operate at high altitudes, particularly when the combustion air is supplied as RAM air, as we have suggested (see sketch 1), and can also be operated at high speeds thanks to its extremely favorable power-to-weight ratio, with the RAM air playing a decisive role. The impeller or ducted fan, which to date is only driven by conventional piston engines or, in rare cases, by a propeller turbine, is only a propulsion-generating variant of the propeller without the advantages of the engine combination Newbold - Diesel / Ducted FAN or Newbold - Diesel / impeller that we propose.

Ein Newbold Diesel wird etwa das gleiche Kosten wie ein entsprechender Kolbenmotor.A Newbold diesel will cost about the same as a corresponding piston engine.

Beispiel: Der 50 PS N.D. wird It. Hersteller für 6500.- DM (incl. Anlasser, Lichtmaschine und Planetengetriebe) zu haben sein. Bei heutigen Turbinentriebwerken werden :Example: The 50 HP N.D. will be available from the manufacturer for 6500 DM (including starter, alternator and planetary gear). For today's turbine engines:

a.)die Leistung, b.) das Leistungsgewicht, c.) der spezifische Verbrauch (Wirtschaftlichkeit) und d.) die geringe Lärmemission durch ein größeres Bypass Verhältnis erreicht. (Verhältnis von kaltem zu warmem Luftstrom).a.) the performance, b.) the power-to-weight ratio, c.) the specific consumption (economic efficiency) and d.) the low noise emissions are achieved through a larger bypass ratio (ratio of cold to warm air flow).

Das heißt, der Schub, der bei der Verbrennung erzeugt wird, erhält am Gesamtschub einen immer kleiner werdenden Anteil.This means that the thrust generated during combustion represents an ever smaller proportion of the total thrust.

Der N.D. erzeugt (fast) ausschließlich WELLENLEISTUNG, die dann, wie von uns vorgeschlagen, einen Ducted FAN oder Impeller antreibt, und damit alle Vorteile eines Turbinentriebwerkes erhält. (Bei einem Kraftstoffverbrauch, der erheblich unter dem eines TL - TRW's liegt.The N.D. generates (almost) exclusively SHAFT POWER, which then drives a ducted FAN or impeller, as we suggested, and thus has all the advantages of a turbine engine. (With a fuel consumption that is significantly lower than that of a TL - TRW.

ProblemeProblems

1.) Einbauprobleme wie z.B. Bodenfreiheit.1.) Installation problems such as ground clearance.

2.) Gefährdung des Piloten und sich in der Nähe befindlicher Personen.2.) Danger to the pilot and persons in the vicinity.

3.) Lärmemission.3.) Noise emissions.

4.)Um den Wirkungsgrad eines Propellers zu verbessern muß man den Propellerdurchmesser erhöhen, dadurch vergrößern sich die o.a. Nachteile. Je größer der Propellerdurchmesser, um so eher erreichen die Blattspitzen4.)To improve the efficiency of a propeller, the propeller diameter must be increased, which increases the above-mentioned disadvantages. The larger the propeller diameter, the sooner the blade tips reach

·· a a a a * ti * * ·· aaaa * ti * *

a a aa &phgr; 9 9 aa aa ϕ 9 9 * fta* a··* * fta* a··*

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die Schallgeschwindigkeit, wobei der Wirkungsgrad zusammenbricht. In der Höhe ist die Schallgeschwindigkeit niedriger, das bedeutet für den Propeller eine begrenzte Höhentauglichkeit. Ganz entscheidend ist aber, daß es bei einem Propeller keinen RAM - Effekt gibt.the speed of sound, whereby the efficiency collapses. At altitude, the speed of sound is lower, which means that the propeller has limited suitability at altitude. However, it is crucial that there is no RAM effect with a propeller.

ProblemlösungTroubleshooting

zu 1.) Die von uns vorgeschlagene Triebwerkskombination hat keinen freidrehenden Propeller, sondern einen ummantelten (ducted) FAN mit wesentlich geringerem Durchmesser.1.) The engine combination we propose does not have a freely rotating propeller, but rather a ducted FAN with a much smaller diameter.

zu 2.) siehe Punkt 12.) see point 1

zu 3.) Der DUCT schirmt Geräusch ab.3.) The DUCT shields noise.

zu 4.) die Probleme des Punktes 4 werden eliminiert durch den geringeren Durchmessers des FAN's. Der Wirkungsgradverlust durch den geringen Durchmesser wird durch den erzielten RAM - Effekt kompensiert.4.) the problems of point 4 are eliminated by the smaller diameter of the FAN. The loss of efficiency due to the small diameter is compensated by the RAM effect achieved.

Der RAM - Effekt hat die Eigenart bei hohen Geschwindigkeiten und/oder in großen Höhen einen größeren Effekt zu haben.The RAM effect has the peculiarity of having a greater effect at high speeds and/or at high altitudes.

Anordnunqsalternative. A* nach Schutzanspruch 1, ND. /D.F. als AFT-FAN ist dadurch gekennzeichnet, daß der D.F. als AFT-FAN angeordnet ist. Arrangement alternative. A* according to protection claim 1, ND. /DF as AFT-FAN is characterized in that the DF is arranged as AFT-FAN.

Während der FAN normalerweise als FRONT FAN (siehe Skizze 1) aufgebaut ist, soll eine zweite Triebwerkskombination, welche für den Antrieb eines Segelflugzeuges (SF) vorgesehen ist, einen AFT FAN erhalten (siehe Skizze 2). Diese Triebwerkskombination ist dadurch gekennzeichnet, daß sie einen geringeren Durchmesser als die konventionelle Ducted FAN Variante hat und damit auch in den schlanken Rumpf eines Hochleistungssegelflugzeuges, hinter dem Piloten paßt.While the FAN is normally designed as a FRONT FAN (see sketch 1), a second engine combination, which is intended to power a glider (SF), is to receive an AFT FAN (see sketch 2). This engine combination is characterized by the fact that it has a smaller diameter than the conventional Ducted FAN variant and thus also fits into the slim fuselage of a high-performance glider, behind the pilot.

Dieser Entwurf ermöglicht es auch, das Triebwerk in eingeklapptem Zustand anzulassen.This design also makes it possible to start the engine when it is folded.

Die Eigenschaften des N.D., extrem günstiges Leistungsgewicht und fast vibrationsfreier Lauf, prädestinieren diese Triebwerkskombination geradezu für den Einbau in ein Segelflugzeug.The properties of the N.D., extremely good power-to-weight ratio and almost vibration-free operation, make this engine combination ideal for installation in a glider.

Stand der TechnikState of the art

Segelflugzeughilfsmotoren:Glider auxiliary engines:

1. Wegen Platzmangel können meist nur Einzylindermotoren verwendet werden.1. Due to lack of space, usually only single-cylinder engines can be used.

2.Der Hilfsmotor kann erst ,nachdem er ausgeklappt wurde, gestartet werden (Der Luftwiderstand der beim Ausklappen des TRW's entsteht, bevor das TRW läuft, ist erheblich).2.The auxiliary motor can only be started after it has been unfolded (The air resistance that occurs when the auxiliary motor is unfolded before the auxiliary motor is running is considerable).

3.Das Einklappen des TRW's wird mittels eines Klappmechanismus in Verbindung mit einem Nullstellungsmechanismus der Luftschraube bewerkstelligt.3.The folding of the TRW is accomplished by means of a folding mechanism in conjunction with a zeroing mechanism for the propeller.

ProblemeProblems

1. Wegen Platzmangel können meist nur Einzylindermotoren verwendet werden.1. Due to lack of space, usually only single-cylinder engines can be used.

2. Die von diesen Motoren ausgehenden Vibrationen sorgen für erheblichen Verschleiß alter Beschläge, Passungen usw. schon nach relativ kurzer Laufzeit.2. The vibrations emitted by these motors cause significant wear to old fittings, fits, etc. after a relatively short period of operation.

3. Ein solcher Einzylindermotoren ist zwangsläufig in seiner Leistung stark begrenzt.3. Such a single-cylinder engine is inevitably very limited in its performance.

4.Der Luftwiderstand, der beim Ausklappen des Triebwerks entsteht, bevor das Triebwerk läuft, ist erheblich. 5,Der Klappmechanismus in Verbindung mit dem Nullstellungsmechanismus der Luftschraube herkömmlicher Bauweisen ist Gewichts-, Kosten- und Verschleißintensiv. Die Notwendigkeit des Nullstellungsmechanismus ist aufgrund der erforderlichen Luftschraubengröße gegeben.4.The air resistance that occurs when the engine is unfolded before the engine is running is significant. 5,The folding mechanism in conjunction with the propeller zeroing mechanism of conventional designs is weight, cost and wear intensive. The need for the zeroing mechanism is due to the required propeller size.

ProblemlösungTroubleshooting

zu1.) Die Triebwerkskombinationsvariante ND /AFT FAN ist so konzipiert, daß der vortriebserzeugende FAN keinen größeren Durchmesser als der davoriiegende Motor hat.1.) The engine combination variant ND / AFT FAN is designed in such a way that the propulsion-generating FAN does not have a larger diameter than the preceding engine.

zu 2.) Die ND /AFT FAN Triebwerkskombination läuft aufgrund seiner Auslegung ähnlich wie ein TL - TRW fast vibrationsfrei.2.) The ND / AFT FAN engine combination runs almost vibration-free due to its design similar to a TL - TRW.

zu 3.) Der durch die FAN Anordnung bewirkte Wirkungsgradverlust kann hingenommen werden, da der ND ein extrem günstiges Leistungsgewicht hat.3.) The loss of efficiency caused by the FAN arrangement can be accepted because the ND has an extremely favorable power-to-weight ratio.

zu 4.) Der ND / AFT FAN kann in eingeklapptem Zustand gestartet werden, (und mindestens im Leerlauf drehen ).4.) The ND / AFT FAN can be started in the folded-in state (and at least rotate at idle).

zu 5.) Der sehr leichte und relativ kleine ND / AFT FAN benötigt einen nicht so aufwendigen Klappmechanismus.5.) The very light and relatively small ND / AFT FAN requires a less complex folding mechanism.

Der Nullstellungsmechanismus entfällt.The zero setting mechanism is no longer required.

Anordnungsalternative . B" nach Schutzanspruch 1. Motorluftstrahltriebwerk (ML)Arrangement alternative . B" according to protection claim 1. Motor air jet engine (ML)

ist dadurch gekennzeichnet, daß der Newbold - Diesel zum Antrieb des Verdichters eines Motorluftstrahltriebwerkes (Skizze C/D) verwendet wird.is characterized in that the Newbold diesel is used to drive the compressor of a jet engine (sketch C/D).

Das ML wurde bereits im Jahre 1940 projektiert, kam aber über die Grundentwurfsphase nicht hinaus. Später, 1944 wurde ein ML TRW von der Fa. Heinkel (HeS 60) entwickelt, dessen Verdichter von einem schweren Dieselmotor angetrieben wurde. Dieses TRW wurde jedoch nicht fertig. Über eine weitere Entwicklung eines ML TRW 's ist nichts bekannt. Der hohe Entwicklungsstand (Leistungsgewicht) der Turbinenluftstrahitriebwer- ke (TL TRW) macht den Einbau eines bisher vorhandenen Motors (Diesel- oder "Ottomotor") zum Zwecke des Antriebs des Verdichters wenig sinnvoll, erst der ND bringt durch sein günstiges Leistungsgewicht und die gute Höhenleistung die Vorteile, die es sinnvoll machen, das ML TRW zur Weiterentwicklung wieder aufzugreifen. DieThe ML was already planned in 1940, but never got past the basic design phase. Later, in 1944, an ML TRW was developed by the Heinkel company (HeS 60), whose compressor was driven by a heavy diesel engine. However, this TRW was never completed. Nothing is known about a further development of an ML TRW. The high level of development (power-to-weight ratio) of the turbine jet engines (TL TRW) makes it not very sensible to install an existing engine (diesel or "Otto engine") to drive the compressor; only the ND, with its favorable power-to-weight ratio and good altitude performance, offers the advantages that make it sensible to take up the ML TRW again for further development. The

Verwendung des Newbold - Diesels zum Antrieb des Verdichters eines ML TRW's (siehe Skizze -C) ist es, für das wir Musterschutz beantragen.
Ein ML TRW hat folgende Vorteile:The use of the Newbold diesel to drive the compressor of an ML TRW (see sketch -C) is what we are applying for design protection for.
An ML TRW has the following advantages:

1. Günstiger Verbrauch1. Economical consumption

2. geringe Herstellungskosten da keine Hot-Section (von heißen Auspuffgasen durchströmte Turbine) benötigt wird2. Low manufacturing costs as no hot section (turbine through which hot exhaust gases flow) is required

3. geringer Verschleiß da keine Hot-Section3. Low wear due to no hot section

4. Leistungsgewicht sowie Baugröße sind extrem günstig4. Power-to-weight ratio and size are extremely favorable

5. ein durch heiße Verbrennungsgase schuberzeugendes TRW hat gegenüber dem TRW, welches seinen Schub durch einen FAN erzeugt, den Vorteil, daß es für Flugzeuge die Überschall fliegen wollen, geeignet ist.5. A TRW that generates thrust through hot combustion gases has the advantage over a TRW that generates its thrust through a FAN, that it is suitable for aircraft that want to fly supersonic.

Ein ML kann verschieden ausgelegt sein. Die wahrscheinlich billigste Version wäre ein von einem ND angetriebener einstufiger Radialverdichter. (siehe Skizze -C)An ML can be designed in different ways. The probably cheapest version would be a single-stage radial compressor driven by a ND. (see sketch -C)

Variationen vom Doppelradialverdichter bis zum mehrstufigen Radialverdichter wären möglich. Ein ML als FAN Triebwerk (Zweiwellen TRW) mit möglicherweise zwei hintereinandertiegenden ND könnte projektiert werden.Variations from a double radial compressor to a multi-stage radial compressor would be possible. An ML as a FAN engine (two-shaft TRW) with possibly two NDs arranged one behind the other could be planned.

Natürlich könnte der Verdichter auch ein Axialverdichter sein, auch hier mit der Möglichkeit der Ausführung in mehrstufiger bzw. mehrwelliger Bauweise.Of course, the compressor could also be an axial compressor, here too with the possibility of a multi-stage or multi-shaft design.

(Siehe Skizzen D - H)(See sketches D - H)

Stand der TechnikState of the art

Schuberzeugende TurbinenluftstrahltriebwerkeThrust-generating turbine jet engines

Alle zur Zeit verwendeten schuberzeugenden TL - TRW setzen sich aus folgenden Hauptbaugruppen zusammen:All thrust-generating TL - TRW currently in use consist of the following main components:

Dem Verdichter, dem Verbrennungsraum und der den Verdichter antreibenden Turbine.The compressor, the combustion chamber and the turbine that drives the compressor.

ProblemeProblems

1. Die Turbine ist extrem teuer da sie aus Spezialwerkstoffen besteht (Hitze- und Formbeständig).1. The turbine is extremely expensive because it is made of special materials (heat and shape resistant).

Diese "Hot Section" muß nach einer bestimmten Laufzeit gewechselt werden.This "hot section" must be replaced after a certain period of time.

2. Da die Turbine den Verdichter antreiben muß, wird ein großer Teil der in der Brennkammer erzeugten Energie der Schubleistung entzogen.2. Since the turbine has to drive the compressor, a large part of the energy generated in the combustion chamber is taken away from the thrust.

3. Der Kraftstoffverbrauch eines heutigen TL - TRW ist durch seine kontinuierliche Verbrennung erheblich höher als beim N.D..3. The fuel consumption of a modern TL - TRW is considerably higher than that of the N.D. due to its continuous combustion.

ProblemlösungTroubleshooting

zu 1.) Die Turbine wird nicht benötigt, da der ND den Verdichter antreibt.1.) The turbine is not needed because the LP drives the compressor.

zu 2.) Durch den Wegfall der Turbine können die verbrannten Gase ähnlich wie bei einem Raketenmotor frei und ungestört entweichen und Schub erzeugen.2.) By eliminating the turbine, the burned gases can escape freely and undisturbed, similar to a rocket engine, and generate thrust.

Dadurch ergibt sich ein sehr günstiger Strahlwirkungsgrad der zusätzlich durch eine eine "Zwiebel" optimiert werden kann. Zusätzlich ergibt sich dadurch eine hohe Leistung
bei einer geringen Baugröße und einem geringerem Baugewicht.This results in a very good beam efficiency, which can be further optimized by an "onion". This also results in a high performance
with a small size and a lower weight.

Der erhebliche Anteil der erforderlichen Leistung zum Antrieb des Verdichters wird jetzt von dem wesentlich sparsameren ND erzeugt,
zu 3.) siehe Punkt 2.The significant portion of the power required to drive the compressor is now generated by the much more economical ND,
3.) see point 2.

Erreichte VorteileBenefits achieved

Zusammenfassung der Vorteile der von uns konzipierten Triebwerkskombinationen: Newbold - Diesel / Ducted FAN bzw. Newbold - Diesel / Impeller gegenüber dem Newbold - Diesel mit Propellerantrieb. Summary of the advantages of the engine combinations we have designed : Newbold - Diesel / Ducted FAN or Newbold - Diesel / Impeller compared to the Newbold - Diesel with propeller drive.

Es werden die Nachteile, weiche ein Propeller bringt eliminiertThe disadvantages of a propeller are eliminated

a.)Einbauprobleme ( Bodenfreiheit etc.) sowie Gefährdung von Personen durch den Propellerschlag.a.)Installation problems (ground clearance etc.) and danger to persons due to propeller impact.

b.)Noch vibrationsfreierer Lauf des eh schon extrem ruhig laufenden Newbold - Diesels durch das weglassen der Propellerblätter (Verringerung der rotierenden Masse) c.)Der Wirkungsgrad bricht zusammen, wenn sich die Blattspitzengeschwindigkeit der Schallgeschwindigkeit nähert.b.)Even more vibration-free running of the already extremely quiet Newbold diesel by omitting the propeller blades (reduction of the rotating mass) c.)The efficiency collapses when the blade tip speed approaches the speed of sound.

d.)Die Lärmemission wird durch die Abschottung der Blattspitzen durch den Duct enorm verringert.d.)The noise emission is reduced enormously by the duct sealing off the blade tips.

Der entscheidende Vorteil unserer Kombination ist die Gewinnung des RAM Effekts, das heißt, daß bei großer Geschwindigkeit u./o. großer Höhe ein enormer Energie- / Leistungszuwachs erzielt wird, der das Erreichen und das Riegen in großen Höhen erst ermöglicht.The decisive advantage of our combination is the achievement of the RAM effect, which means that at high speed and/or high altitude an enormous increase in energy/performance is achieved, which makes it possible to reach and climb at high altitudes.

3.)Die vom Newbold - Diesel erreichten Drehzahlen können voraussichtlich ohne Getriebe den FAN antreiben. Sie müßten für einen FAN optima! sein.3.)The speeds achieved by the Newbold diesel can probably drive the FAN without a gearbox. They should be optima! for a FAN.

Zusammenfassung der Vorteile der Anordnunqsvariante "a" zu Schutzanspruch 1: Triebwerkskombination Newbold Diesel - Ducted Fan als AFT FAN Anordnung zwecks Hilfsantrieb für Segelflugzeuge. Es können nahezu alle derzeitigen Probleme, die beim Betrieb von Segelflugzeugen mit Hilfsmotoren heute auftreten, gelöst werden. Summary of the advantages of arrangement variant "a" for protection claim 1 : Newbold Diesel - Ducted Fan engine combination as AFT FAN arrangement for auxiliary propulsion for gliders. Almost all current problems that occur when operating gliders with auxiliary engines can be solved.

Zusammenfassung der Vorteile der Anordnunqsvariante "b" zu Schutzanspruch 1:Summary of the advantages of arrangement variant "b" for protection claim 1:

Für den Geschwindigkeitsbereich "hoher Unterschall" und "Überschau¹¹ kann erstmalig ein TRW gebaut werden, dasFor the speed range "high subsonic" and "overview ^11" a TRW can be built for the first time, which

a: erheblich billiger unda: considerably cheaper and

b: wesentlich wirtschaftlicher (geringerer Kraftstoffverbrauch ) sein wird und c: zudem geringere Wartungskosten (kein Hot - Sektion Verschleiß ) haben wird.b: will be significantly more economical (lower fuel consumption) and c: will also have lower maintenance costs (no hot section wear).

Claims (1)

Arno Mannich - Schlesische Str 16 - 52477 Aisdorf Anselm Cosier - Augustastr. 78 A - 52070 Aachen Arno Mannich - Schlesische Str. 16 - 52477 AisdorfArno Mannich - Schlesische Str 16 - 52477 Aisdorf Anselm Cosier - Augustastr. 78 A - 52070 Aachen Arno Mannich - Schlesische Str. 16 - 52477 Aisdorf Deutsches Patentamt Zweibrückenstr. 12 80297 MünchenGerman Patent Office Zweibrückenstr. 12 80297 Munich Dat 29.09.94Date 29.09.94 Betr. Musterschutzanmeldung:Re: Design protection application: 'Triebwerkskombination zum Antrieb von Luftfahrzeugen" insbesondere für UL /GA'Engine combination for propulsion of aircraft', in particular for UL /GA Schutzanspruch 1Protection claim 1 Triebwerkskombination zum Antrieb von Luftfahrzeugen, bestehend aus den Komponenten Rotations Turbo Diese! (Newbold Diesel (N.D.) und einem Ducted FAN (D.F) bzw. Impeller; insbesondere für: Ultra- Light Flugzeuge (UL)₁ Flugzeuge der General Aviation (GA) (incl. Geschäftsflugzeuge) und Luftschiffe.Engine combination for powering aircraft, consisting of the components rotary turbo diesel (ND) and a ducted fan (DF) or impeller; particularly for: ultra-light aircraft (UL) ₁ general aviation (GA) aircraft (incl. business jets) and airships. Dadurch gekennzeichnet, daß sie wie folgt angeordnet ist:Characterized in that it is arranged as follows: Der Rotations Turbo Diesel (Newbold Diesel) treibt über ein Getriebe oder eine Welle direkt einen FAN (vergleichbar mit einem mehrblättrigen Propeller geringerem Durchmessers) an, der von einem ringförmigen Mantel umgeben ist, damit die im Fluge entstehende Stau - Luft vor dem FAN als Energie - Zufuhr genutzt werdenThe rotary turbo diesel (Newbold diesel) drives a FAN (comparable to a multi-blade propeller of smaller diameter) directly via a gearbox or a shaft, which is surrounded by a ring-shaped casing so that the stagnant air in front of the FAN that occurs during flight can be used as an energy supply. kann.can. Anordnungsalternativen nach Schutzanspruch 1
a.) N.D. / D.F. in der Anordnung als AFT- FAN
b.) Motorluftstrahltriebwerk (ML)Arrangement alternatives according to protection claim 1
a.) ND / DF in the arrangement as AFT- FAN
b.) Motor jet engine (ML)