(57)【要約】  装置が、爆発を繰り返し発生させ、特に航空機を推進させるのに役立つ。この装置は、  燃焼室（２１）と、  流動性の爆発性材料または混合すると爆発性材料を形成する成分を燃焼室（２１）に供給するための少なくとも１つの供給導管と、  爆発性物質の点火により燃焼室（２１）内に生成されるガス圧を有向放出するための放出装置と、  放出装置の部分的または完全な閉鎖のための可動ノズル調整要素（２６）と、  放出装置の開放後および放出装置を通る爆発ガスの流出中に放出装置をさらに開放するように設計された作動要素（２５）と、  を備える。  本明細書では、放出装置は、ガス圧を放出するための複数の部分ノズル（４０）を備え、部分ノズル（４０）の位置は作動要素（２５）によって調整され得る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
爆発を繰り返し発生させ、化学エネルギーを前記爆発の流出排気ガスの運動エネルギーに変換するための装置、特に航空機を推進させるための推力を発生させるための装置であって、
燃焼室（２１）と、
流動性の爆発性材料または混合すると爆発性材料を形成する成分を前記燃焼室（２１）に供給するための少なくとも１つの供給導管と、
前記爆発性材料の点火により前記燃焼室（２１）内に生成されるガス圧を有向放出するための放出装置と、
前記放出装置の部分的または完全な閉鎖のための可動ノズル調整要素（２６）と、
前記放出装置の開放後および前記放出装置を通る爆発ガスの流出中に前記放出装置をさらに開放するように設計された作動要素（２５）と、
を備える装置において、
前記放出装置が、前記ガス圧を放出するための複数の部分ノズル（４０）を備え、前記部分ノズル（４０）の位置が、前記作動要素（２５）によって調整可能であることを特徴とする、装置。
【請求項２】
前記部分ノズル（４０）のそれぞれが部分弁座（４１）および部分弁本体（４２）を備え、部分ノズル入口面積（４３）が、前記部分弁座（４１）に対する前記部分弁本体（４２）の位置によって決定され、前記ノズル調整要素（２６）が、前記部分弁座（４１）に対する前記部分弁本体（４２）の前記位置を決定する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記部分ノズル（４０）の開口部が、互いに同心に配置される環状開口部を備える、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記燃焼室（２１）が可変容積を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記燃焼室（２１）の境界を形成する変位可能に配置された分離壁（２８）を備える、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記分離壁（２８）が、前記放出装置と対向する前記燃焼室（２１）の境界を形成し、特に前記作動要素（２５）が前記分離壁（２８）を通って導かれる、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記流動性の爆発性材料または前記爆発性材料の前記成分の少なくとも１つを圧縮するための圧縮装置（１、２）を備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記圧縮装置が、連続運転される圧縮機（２）、特に回転圧縮機、例えばターボ圧縮機である、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記圧縮機（２）がタービン（４）によって駆動され、前記タービン（４）が、タービン燃焼室（６）からの排気ガスジェット（５）によって駆動されるように配置され、前記タービン燃焼室（６）が前記燃焼室（２１）とは異なる、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記圧縮機（２）がタービン（４）によって駆動され、前記タービン（４）が、前記燃焼室（２１）の排気ガス（１７）によって駆動されるように配置される、請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
力学的仕事を力学的消費物に、特に、
輸送機関、特に航空機を推進させるためのフローマシン、特にプロペラ、
電気エネルギーに変換するための発電機、
の少なくとも１つに与えるための出力を備える、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
周囲空気に対して超音速を与えられた前記装置の流入空気を圧縮するための、空気入口（１）の形をとる圧縮装置を備える、請求項７〜１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
爆発を繰り返し発生させ、化学エネルギーを前記爆発の流出排気ガスの運動エネルギーに変換する方法、特に、航空機を推進させるための推力を生成する方法であって、
流動性の爆発性材料または混合すると爆発性材料を形成する成分を燃焼室（２１）内に供給するステップであって、前記燃焼室（２１）の放出装置が可動ノズル調整要素（２６）によって少なくとも部分的に閉鎖される、ステップ、および、周囲圧力に対して、前記燃焼室（２１）内に過圧力を発生させる、ステップと、
前記放出装置を開放するステップと、
前記燃焼室（２１）内の前記爆発性材料に点火するステップと、
前記放出装置を通る爆発ガスを遠ざけるステップと、
前記可動ノズル調整要素（２６）により前記放出装置を少なくとも部分的に閉鎖するステップと、
を繰り返し実行する、方法において、
前記放出装置を開放するために、爆発ガスを遠ざけると、複数の部分ノズル（４０）が互いに同期して開放され、
前記放出装置を前記少なくとも部分的に閉鎖するために、複数の部分ノズル（４０）が互いに同期して少なくとも部分的に閉鎖される
ことを特徴とする、方法。
【請求項１４】
前記部分ステップの「前記放出装置を開放するステップ」、「前記燃焼室内の爆発性材料に点火するステップ」および「前記可動ノズル調整要素によって前記放出装置を通る爆発ガスを遠ざけるステップ」が、時間的にオーバーラップする形で実行される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記部分ノズル（４０）がそれぞれ、部分弁座（４１）および部分弁本体（４２）を備え、前記部分弁本体（４２）が、前記ノズル調整要素（２６）によって、前記部分弁座（４１）に対して互いに同期して動かされる、請求項１３または１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギー変換のための爆発を繰り返し発生させるための、例えば、特に航空機において推力を発生させるための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
推進機関（ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ  ｅｎｇｉｎｅｓ）、いわゆるパルスデトネーションエンジン（ｐｕｌｓｅ  ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ  ｅｎｇｉｎｅｓ）（ＰＤＥ）が知られており、このエンジンに関して、一定圧力での連続燃焼の代わりに、一定容積での等容燃焼（ｉｓｏｃｈｏｒｉｃ  ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ）の、すなわち爆発による温度および圧力の増加が利用される。生成された圧力がピストンを直接的な形で駆動する内燃機関とは対照的に、流出する燃焼ガスの運動エネルギーの最大化が所望される。したがって、爆発で生成される燃焼ガスは、最大推力を生成するために最高速度まで加速され、推進目的で供給されることになる。電気を発生させるＨｏｌｚｗａｒｔｈタービンならびに爆発により推力を高周波で生成したパルスジェットエンジン（ｐｕｌｓｅｄ  ｊｅｔ  ｅｎｇｉｎｅｓ）が知られるようになった。
【０００３】
爆発により圧力インパルスを生成する方法が、欧州特許出願公開第２３１９０３６号明細書（および同様に米国特許出願公開第２０１１／１８００２０号明細書）に記載されている。上記明細書では、オキシダントと可燃物の混合気がバルブによって閉鎖された容器内で点火され、爆発が生成される。バルブは点火の直前に開かれ、爆発の圧力波は、出口開口部を通って容器の指定場所へ導かれ得る。この装置は、爆発発生器（ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ  ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）（ＥＧ）とも呼ばれ、汚染された蒸気ボイラを洗浄するために現今適用されている。
【０００４】
パルスデトネーション駆動装置（ｐｕｌｓｅ  ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ  ｄｒｉｖｅ）が、欧州特許出願公開第３１４６２７０号明細書（および同様に米国特許出願公開第２０１７／０８２０６９号明細書）に開示されており、前記パルスデトネーション駆動は作動装置を備え、作動装置は、爆発ガスが出口ノズルから流出すれば、ノズル入口面積とノズル出口面積との間の面積比を調整し、前記面積比は、爆発空間内の圧力に応じて爆発ガスの最高出口速度を生成するための理想面積比に少なくともほぼ従う。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の１つの可能な目的は、爆発すると放出されるエネルギーの燃焼ガスの運動エネルギーへの変換の改善をもたらす最初に言及したタイプの装置および方法を提供することである。
【０００６】
この目的は、それぞれの独立特許クレームの特徴を有する装置および方法によって達成される。
【０００７】
この装置は、爆発を繰り返し発生させ、化学エネルギーを爆発の流出排気ガスの運動エネルギーに変換するのに、特に航空機を推進させるための推力を発生させるのに役立つ。この装置は、
爆発空間としての燃焼室と、
流動性の爆発性材料または混合すると爆発性材料を形成する成分を燃焼室に供給するための少なくとも１つの供給導管と、
爆発性材料の点火により燃焼室内に生成されるガス圧を有向放出するための放出装置と、
放出装置の部分的または完全な閉鎖のための閉鎖要素としての可動ノズル調整要素と、
放出装置の開放後および放出装置を通る爆発ガスの流出中に放出装置をさらに（連続的に）開放するように設計された作動要素と、
を備える。
【０００８】
本明細書では、放出装置は、ガス圧を放出するための複数の部分ノズルを備え、部分ノズルの位置は作動要素によって調整され得る。
【０００９】
部分ノズルはそれぞれ、放出装置の別個の開口部に対応する。原則として、個々の開口部は個々に閉鎖可能であるが、一実施形態では、一般に作動させ、一般に閉鎖することができる。
【００１０】
作動要素の移動量が同じであれば、ノズル開口部を１つだけ有するノズルを１つだけ使用する場合よりも、複数の個々の小さい部分ノズルを使用する場合の方が、大きい断面積を解放することができる。これは、大きなノズルが１つだけの場合、同じ断面積を解放するために、作動要素がさらに大きく開放される必要があることを意味する。これは、単位時間当たりの断面積の同じ増加を達成するために、作動要素の速度がより高速でなければならないことを意味する。実際には、作動要素の最高速度は重要な制限変数である。この理由で、作動要素の必要な速度が可能な限り低く保たれ、ここで解放される面積が可能な限り最大に保たれれば有効であり得る。
【００１１】
これにより、諸実施形態では、ノズル、特に先細末広ノズルは、部分ノズルの合計によって実現され、このノズルは、ノズル端（ノズル出口面積）とノズルネック（ノズル入口面積）との間の面積比が全流出時間中に常に少なくともほぼ調整されるようにする。これにより、装置の排気ガス（燃焼ガス）の流出速度、またはこれらのガスの運動エネルギーは、理想的には少なくともほぼ最大化され得る。流出速度は音速を超えることが好ましい。装置または輸送機関が排気ガスによって直接駆動／推進される場合、推進に影響を与える推力が流出速度に従ってもたらされる。本明細書では、推力は、放出装置の当該開口部幅により内圧に従って最大化され得る。タービンが排気ガスによって駆動される場合、排気ガスの運動エネルギーの一部しかこの駆動に使用されない。このタービンの設計および設定／調整に応じて、タービンの出口での運動エネルギーの残存部分が、装置または輸送機関を駆動する／推進させるために直接的な方法で使用され得る。
【００１２】
全体として、化学エネルギーを力学的エネルギーまたは仕事に変換する装置によって高効率が実現され得る。化学エネルギーは、化合物の形でエネルギーキャリヤに貯蔵され、化学反応すれば解放され得るエネルギー形態として定義される。
【００１３】
欧州特許出願公開第３１４６２７０号明細書（または米国特許出願公開第２０１７／０８２０６９号明細書）の既知のパルスデトネーション駆動装置とは対照的に、すべてのノズル全体の断面積が変化する速度を上げることができる。
【００１４】
諸実施形態では、部分ノズルのそれぞれが部分弁座および部分弁本体を備え、部分ノズル入口面積は、部分弁座に対する部分弁本体の位置によって決定される。本明細書では、ノズル調整要素は、部分弁座に対する部分弁本体の位置を決定する。
【００１５】
本明細書では、部分ノズルは、当該部分弁本体が当該部分弁座に向かう動きにより閉鎖可能であり得る。部分ノズル入口面積の合計は総ノズル入口面積を形成し、部分ノズル出口面積の合計は総ノズル出口面積を形成する。
【００１６】
諸実施形態では、部分弁本体は弁本体の各部分である。したがって、弁本体の動きは、部分弁本体の相互の動き、特に、部分弁本体が部分弁座に向かう動きまたは部分弁座から離れる動きをもたらす。諸実施形態では、部分弁座はそれぞれ共通の弁座本体上に形成される。
【００１７】
諸実施形態では、部分ノズルの開口部は、互いに同心に配置される環状開口部を備える。
【００１８】
諸実施形態では、部分弁の開口部はそれぞれ、別個の円形開口部を備える。開口部は、すべて同じサイズまたは同じ直径を有することができる、または異なる直径を有することができる。諸実施形態では、部分弁の開口部はそれぞれ、別個の線形開口部を備える。
【００１９】
諸実施形態では、部分ノズルはそれぞれ、調整弁ニードル（ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ  ｖａｌｖｅ  ｎｅｅｄｌｅ）の形をとる部分弁本体を備え、部分ノズルの部分ノズル入口面積は、部分弁座に対する調整弁ニードルの位置によって決定される。
【００２０】
諸実施形態では、調整弁ニードルはそれぞれ、弁先端に向かって先細になる外側輪郭部、特に少なくともほぼ円錐形の外側輪郭を有する。
【００２１】
諸実施形態では、部分弁座および部分弁本体は、当該部分ノズルの先細末広部分を形成する。
【００２２】
好ましくはそれ自体が爆発性ではない成分を混合することによって形成される流動性の爆発性物質または流動性の爆発性混合気が燃焼室内に導入される。流動性の物質および／または物質混合気は、例えば、ガス状、流体、粉末状、ダスト状もしくは微粉状、またはそのような成分物質の混合物である。典型的には、１つの成分が可燃物であり、別の成分が酸化剤である。例えば、混合気は圧力下で２つのガスからなる。ここおよび以下では、物質および混合気のすべての変形および可能な組み合わせは単に「流動性の爆発性材料」と呼ばれ、これは単一物質または特定混合気に限定するものとして理解されない。
【００２３】
一定容積での等容燃焼の場合、一定圧力での燃焼の場合よりも高い燃焼温度が達成される。爆発燃焼の場合、非常に大きな圧力上昇がさらに達成される。例えば、一定容積での空気および天然ガスの化学量論的燃焼の場合、７．５倍の圧力上昇が達成され得る、すなわち、混合気の予備圧力が１０バールの場合、爆発空間内のピーク圧力は約７５バールである。等容燃焼を伴うそのような用途での目的は、爆発空間を最高速度で離れるガスジェットを生成することである。
【００２４】
諸実施形態では、装置は、周囲圧力と周囲圧力の２０倍との間で、例えば周囲圧力の６倍と１２倍との間で与えられる予備圧力で使用するために提供される。
【００２５】
諸実施形態では、燃焼室は変更可能な容積を有する。
【００２６】
これにより、燃焼室の容積を最大容積に対して減少させることが可能である。燃焼室の容積を減少させると、燃焼した混合気は最大容積に比べてより急速に流出する。流出期間が短くなると、推力が存在する持続時間は短くなる。これにより、複数パルスにわたる装置の平均推力が減少する。容積が減少すると、同時に、パルス当たりの爆発性混合気の量が減少し、時間的平均も減少するようになる。
【００２７】
諸実施形態では、装置は、燃焼室の境界を形成する変位可能に配置された分離壁を備える。
【００２８】
これにより、燃焼室の容積の変化は機械的に簡単な方法で実現することができる。
【００２９】
諸実施形態では、分離壁は、放出装置と対向する燃焼室の境界を形成する。特に、作動要素は分離壁を通って導かれ得る。
【００３０】
これにより、燃焼室の容積の変化は省スペースで実現することができ、隔壁の位置に関係なく、燃焼室の回転対称な形状を維持することができる。
【００３１】
諸実施形態では、作動要素は、放出装置の開放運動を駆動するための駆動手段を備え、特に駆動手段による放出装置の開放運動の駆動は、開放運動を支援する力を補助爆発が生成する補助爆発装置によって実現される。
【００３２】
この種の補助爆発装置の駆動に関する詳細は、最初に言及した欧州特許出願公開第２３１９０３６号明細書に記載されている。特に、一実施形態によれば、補助爆発装置内の爆発を、遅延導管とも呼ばれる導管により爆発空間内の爆発と同期させることが可能である。
【００３３】
開放運動を支援する別の力または力成分が、作動要素に対する流出爆発ガスの反動によって生じることができる。
【００３４】
一実施形態では、作動要素は、放出装置を一時的に完全に閉鎖するように構成される。これにより、爆発空間内の圧力を点火前の周囲圧力より高くすることが可能である。
【００３５】
諸実施形態では、装置は、流動性の爆発性材料またはこの爆発性材料の成分の少なくとも１つを圧縮するための圧縮装置を備える。
【００３６】
これにより、爆発性材料の圧力は、点火前の周囲圧力に対して高めることができる。爆発によって生成される圧力は、点火前のこの圧力の関数であり、この関数と共にそれに応じてさらに上昇する。これにより、装置によって生成される推力も増加させることができる。
【００３７】
諸実施形態では、圧縮装置は、連続運転される圧縮機、特に回転圧縮機、例えばターボ圧縮機である。
【００３８】
圧縮機は、回転圧縮機、特にターボ圧縮機とすることができる。
【００３９】
諸実施形態では、圧縮機はタービンによって駆動され、タービンは、タービン燃焼室からの排気ガスジェットによって駆動されるように配置され、タービン燃焼室は燃焼室とは異なる。
【００４０】
言い換えれば、圧縮機、タービン、およびタービン燃焼室は、本明細書ではガスタービンの一部である。ガスタービンは、圧縮機を動作させるために使用される。タービンまたはタービン燃焼室は、燃焼室の場合と同じ可燃物で運転され得る。したがって、爆発性材料は、燃焼室内のものと同じ混合気とすることができるが、混合比が異なることができる。
【００４１】
諸実施形態では、圧縮機はタービンによって駆動され、タービンは、燃焼室の排気ガスによって駆動されるように配置される。
【００４２】
別個のガスタービンを備えたトポロジとは対照的に、ここではしたがって、圧縮機の駆動に利用されるのはＰＥの排気ガスの流れである。これにより装置が簡素化され、従来型ガスタービンに比べてＰＥの効率が略向上するため、装置の総合効率が向上する。
【００４３】
諸実施形態では、装置は、力学的仕事を力学的消費物に与えるための出力を備える。
【００４４】
諸実施形態では、装置は、力学的仕事をフローマシンに与えるための出力を備える。これは、輸送機関、特に航空機を推進させるためのプロペラとすることができる。
【００４５】
諸実施形態では、装置は、力学的仕事を発電機に与えるための出力部を備える。これにより、力学的仕事は電気エネルギーに変換される。
【００４６】
諸実施形態では、装置は、周囲空気に対して超音速を与えられた装置の流入空気を圧縮するための、空気入口の形をとる圧縮装置を備える。
【００４７】
この種の圧縮装置は、圧縮機の代わりにまたは圧縮機に加えて存在することができる。これにより、特に航空機の場合、超音速に達すると圧縮機内の圧縮を空気入口内の圧縮に置き換えることができる。
【００４８】
諸実施形態では、放出装置は、爆発ガスが放出装置から流出すると、放出装置の総ノズル入口面積と総ノズル出口面積との間の面積比を調整するように構成され、前記面積比は、燃焼室内の圧力に応じて爆発ガスの最高出口速度を生成するための理想的面積比に少なくともほぼ従う。
【００４９】
これは、ノズル調整要素が部分ノズル入口面積の合計である総ノズル入口面積の変化のために配置されることにより実現することができる。本明細書では、作動要素は、上記の理想的な面積比に少なくともほぼ従って総ノズル入口面積を調整するためのノズル調整要素の動きを制御するように構成され得る。
【００５０】
諸実施形態では、作動装置は、ノズル調整要素の開放運動を駆動するための駆動手段を備え、特に駆動手段によるノズル調整要素の開放運動の駆動は、開放運動を支援する力を補助爆発が生成する補助燃焼室を備えた補助爆発装置によって実現される。
【００５１】
諸実施形態では、作動装置は、調整弁の開放運動を遅延させる制動手段を備え、特に制動手段による調整弁の開放運動の遅延は、ガス圧縮ばねまたはカムシャフトによって、あるいはカムシャフトと組み合わせたガス圧縮ばねによって実現される。
【００５２】
諸実施形態では、ノズル調整要素は、放出開口部を一時的に完全に閉鎖するように構成される。
【００５３】
爆発を繰り返し発生させ、化学エネルギーを爆発の流出排気ガスの運動エネルギーに変換する方法、特に、航空機を推進させるための推力を生成する方法は、
流動性の爆発性材料または混合すると爆発性材料を形成する成分を燃焼室内に供給するステップであって、燃焼室の放出装置が可動ノズル調整要素によって少なくとも部分的に閉鎖される、ステップ、および、周囲圧力に対して、燃焼室内に過圧力を発生させるステップと、
放出装置を開放するステップと、
燃焼室内の爆発性材料に点火するステップと、
放出装置を通る爆発ガスを遠ざけるステップと、
可動ノズル調整要素により放出装置を少なくとも部分的に閉鎖するステップと、
を繰り返し実行することを含む。
【００５４】
本明細書では
放出装置を開放するために、爆発ガスを遠ざけると、複数の部分ノズルが互いに同期して開放される。
【００５５】
放出装置を少なくとも部分的に閉鎖するために、複数の部分ノズルが互いに同期して少なくとも部分的に閉鎖される。
【００５６】
諸実施形態では、上記の部分ステップの「放出装置を開放するステップ」、「燃焼室内の爆発性材料に点火するステップ」および「可動ノズル調整要素によって放出装置を通る爆発ガスを遠ざけるステップ」は、時間的にオーバーラップする形で実行される。
【００５７】
諸実施形態では、部分ノズルはそれぞれ、部分弁座および部分弁本体を備え、部分弁本体は、ノズル調整要素によって、部分弁座に対して互いに同期して動かされる。
【００５８】
他の好ましい実施形態は、従属特許請求項から導出される。本明細書では、方法クレームの特徴は、必要に応じて装置クレームと組み合わせることができ、その逆も同様である。
【００５９】
本発明の主題について、添付図面に示されている好ましい実施形態例として以下でより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】パルス駆動機またはパルスエンジン（ＰＥ）の図である。
【図２】ＰＥの燃焼室の容積が可変の場合のＰＥの動作モードを示す図である。
【図３】周波数が可変の場合の動作モードを示す図である。
【図４】個々のノズル開口部を有する複数の部分ノズルを使用することによる開放速度の増加を示す図である。
【図５】それぞれ複数のノズル開口部を有する種々のノズル本体の図である。
【図６】別個のガスタービンによって給気を行うＰＥの図である。
【図７】ＰＥの排気ガスによって駆動されるタービンによって給気を行うＰＥの図である。
【図８】タービンによって駆動されるプロペラを備えたＰＥの図である。
【図９】タービンによって駆動される発電機を備えたＰＥの図である。  上記の図では基本的に、同じまたは同様に機能する部分には、図に同じ参照番号が与えられている。
【発明を実施するための形態】
【００６１】
図１は、以下にパルスエンジンまたはＰＥ１５とも称される、爆発を繰り返し発生させるための装置を示す。燃焼室２１または爆発空間は、充填装置を介して、流動性のある爆発性材料、例えば爆発性ガス混合気で充填され得る。このために、充填装置は、オキシダント、例えば空気を供給するための燃焼室空気入口１２と、可燃物または燃料、例えば水素を供給するための燃焼室可燃物入口１４と、を備える。オキシダントおよび燃料から形成される流動性の爆発性材料は、点火装置によって、例えばスパークプラグ２３によって点火され、爆発させることができる。
【００６２】
排気ガス１７用の燃焼室２１の出口は、ノズル開口部２７を通って通じている。ノズル開口部２７は、作動要素２４のノズル調整要素２６によって閉鎖可能である。中立位置では、ノズル開口部２７は作動要素２５によって閉鎖される。作動要素２５は、本明細書ではガススプリング２４によってこの位置に保持される。
【００６３】
ノズル調整要素２６は、燃焼室２１の充填中に燃焼室２１をノズル開口部２７に向かって密封する。これにより、過圧力を伴う予備圧力を生成することができ、この過圧力で、さらに大きな爆発圧力を生成することができる。
【００６４】
同様に、補助燃焼室２２は、補助燃焼室空気入口１１および補助燃焼室可燃物入口１３を有する別の充填装置を介して爆発性材料で充填可能である。作動要素２５は、補助燃焼室２２内での爆発によりガススプリング２４の圧力に抗して移動可能であり、これによりノズル開口部２７を開放することができる。
【００６５】
ＰＥ１５の運転時に、補助燃焼室２２および燃焼室２１にはそれぞれ同じ爆発性材料で充填され得る。基本的には、異なる材料または異なる混合気を両方の燃焼室内に供給することもできる。最初に、爆発性材料は、補助燃焼室２２内で割り当てられたスパークプラグ２３によって点火される。これにより、補助燃焼室２２内の圧力が上昇し、作動要素２５は動き始め、したがって燃焼室２１のノズル開口部２７を解放し始める。続いて、爆発性材料は、燃焼室２１内で例えば別のスパークプラグ２３によって点火される。
【００６６】
したがって、補助燃焼室２２のスパークプラグ２３および燃焼室２１のスパークプラグ２３は、互いに間もなく点火される。２つの点火時点の間の遅延は、排気ガス１７の出口速度または排気ガス１７の運動エネルギーに変換される総エネルギーが最大になるように選択され得る。
【００６７】
別の実施形態では、導管または遅延導管を経由して、同様に爆発性材料で充填された燃焼室２１内の材料は、補助燃焼室２２から生じ、遅延導管を通って導かれる爆発によって点火される。
【００６８】
燃焼室（燃焼室２１および補助燃焼室２２）の充填は、段階的に以下の順序で行うことができる、すなわち、最初に燃焼室空気入口１２または補助燃焼室空気入口１１からオキシダントを充填し、次いで燃焼室可燃物入口１４または補助燃焼室可燃物入口３から可燃物を充填する。これにより、当該燃焼室壁は、その燃焼室壁上で混合気が発火できない状態で、充填中にオキシダントで冷却され得る。このためにもたらされる冷却可能性は、サイクル周波数の最大化を可能にする。これにより、出力密度、したがって燃焼室容積当たりの最大推力を最大化することができる。
【００６９】
装置の運転のための設計および方法態様のさらなる要素に関して、最初に言及した欧州特許出願公開第３１４６２７０号明細書が参照され、これにより同明細書の内容は本出願に採用される。
【００７０】
燃焼室２１は分離壁２８を備え、分離壁２８は、燃焼室２１の壁全体の一部を形成する。燃焼室２１の容積は、分離壁２８を変位させることにより変更可能である。分離壁２８は、概略的に表現された調整装置２８１によって変位させることができ、それによって容積を変化させることができる。図１では、分離壁２８は例として同じ方向に移動可能であり、この方向に沿って作動要素２５が前後に移動する。
【００７１】
図２は、ＰＥ１５によって生成される推力Ｆの一時的なコースのそれぞれの場合の、ＰＥ１５の燃焼室内の容積が可変のＰＥ１５の動作モードを示し、上側のコースでは燃焼室の容積が大きい場合であり、下側のコースでは燃焼室の容積が小さい場合であるが、パルス周期ｔｃは一定である。燃焼室の容積が減少すると、燃焼した混合気は、容積が大きい場合に比べてより急速に流出する。流出期間が短くなると、推力はより短い期間に優勢になる。したがって、ＰＥ１５の平均推力は経時的には低下する。パルス当たりの可燃物および酸化剤の消費量ならびにその消費量の時間的平均もまた容積が小さいために減少する。
【００７２】
図３は、周波数が可変の場合のＰＥ１５の動作モードを示し、上側のコースでは大きい動作周波数（または小さいパルス周期ｔｃ１）の場合であり、下側のコースでは小さい動作周波数（または大きいパルス周期ｔｃ２）の場合である。本明細書では、減少するのは単位時間当たりの推力パルスの数だけであり、パルス自体は同じに、すなわち同じ容積に維持される。これにより、時間的平均での推力および消費も減少する。
【００７３】
運転時に、容積ならびに動作周波数を変化させることができる。これにより、同じ平均推力は、様々な組み合わせの容積および動作周波数で達成することができ、動作は最適化された。例えば、混合気の化学量論は、これにより変えることができる。例えば、急速な負荷変動は、動作周波数を適合させることによってもたらされ、その後、動作周波数によって同時に補償が与えられると、容積をゆっくり適合させることによって一定の負荷を与えることができる。最適化を考えると、動作周波数に対する推力調整により、個々のパルスはすべて特定の最適化された時間的コースまたはパルスタイプとなり得ることを考慮に入れることができる。熱損失については、容積に対する表面の比率に関して、小さい容積と比べて大きい容積の方が有効である。排気ガスタービンの駆動装置を考えると、動作状態の選択により追加の自由度が存在する、すなわち、排気ガスタービンの効率がＰＥ周波数およびＰＥ容積の関数としてどのように挙動するかに応じて、ＰＥ容積を部分負荷領域で減らすことができれば有効であり得る。
【００７４】
図４は、個々のノズル開口部を有する複数の部分ノズルを使用することによる開放速度の増加を示す。個々のノズル開口部２７を有するノズルが左側に示され、複数の部分ノズル４０を有するノズルが右側に示されている。部分ノズル４０はそれぞれ、部分弁座４１および部分弁本体４２を備える。部分弁本体４２は、部分弁座４１上に支承し、それによって部分ノズル４０を閉鎖することができ、部分ノズル４０を開放するために部分弁座４１から離れる向きに移動することができる。部分弁本体４２は、例えば、部分弁本体４２が同一の本体上に形成されることにより、あるいは部分弁本体４２のすべてが作動要素２５上にまたは共通の作動装置上に堅固な方法で互いに固定されることにより、作動要素２５によって一般に、すなわち同期して移動することができる。部分弁本体４２を部分弁座４１から離れる向きに移動させると、弁本体または作動要素２５の移動量が同じであれば、ノズルを１つだけ使用する場合よりも大きな断面積が解放される。これにより、すべての部分ノズル４０の全断面積の時間的変化は、単一ノズルを１つだけ使用する場合よりも大きい。したがって、複数の個々の部分ノズルからなるノズル開口部２７により、作動要素２５をより迅速に移動させる必要なしに、ノズル開口部２７が開放され、さらに大きな断面積が解放される速度を上げることができる。
【００７５】
複数の部分ノズル４０またはノズル開口部２７は異なる形状にすることができる。図５は、同心円の輪として、放射状線形ジェットとして、および様々な直径を有する円形開口部として配置された複数のノズル開口部２７をそれぞれ有する種々のノズル本体３０を示す。他の実施形態では、円形開口部はすべて同じ直径を有する（図示せず）。
【００７６】
図６は、別個のガスタービンによって給気を行うＰＥ１５を示す。本明細書では、燃料または可燃物は、可燃物タンク７から、燃料供給装置１８および燃料入口弁（補助燃焼室可燃物入口１３および燃焼室可燃物入口１４）を経由して、ＰＥ１５の燃焼室２１および補助燃焼室２２まで移送される。別の燃料供給装置１８ｂが、燃料をタービン燃焼室供給弁１０経由でタービン燃焼室６に供給し、タービン燃焼室６は連続的に（したがって非脈動方式で）運転され、タービン４およびシャフト３を介して圧縮機２を駆動する。この圧縮機２は、空気入口１から空気が供給され、この空気を圧縮し、この空気を空気入口弁（補助燃焼室空気入口１１および燃焼室空気入口１２）経由で燃焼室２１、２２内に導く。
【００７７】
圧縮機２は、ラジアル圧縮機または軸流圧縮機であり、そのうえ１段または複数段からなることができる。タービン４および別のタービン４ｂは１段または多段とすることができる。
【００７８】
空気は、空気入口１内でラム圧圧縮によって既に予備圧縮され得る。流入空気１６のマッハ数が高いほど、この（予備）圧縮は大きくなる。マッハ数が十分に高い場合、空気は既に空気入口１内で十分に圧縮されているため、圧縮機２はこれらのマッハ数では不要になる。圧縮機２が必要とされるマッハ数では、バイパス弁８が閉じられ、圧縮機入口弁９が開いている。流入空気１６の高速のために圧縮機がもはや使用されない場合、圧縮機入口弁９は閉じられ、バイパス弁８は開けられる。これにより、圧縮機２はブリッジされる。この場合、圧縮機出口弁１９も閉じられる。
【００７９】
輸送機関、特に航空機は、ＰＥ１５の流出排気ガス１７によって、またはこれによって生成される推力によって推進され得る。
【００８０】
図７は、共通シャフト３を介してＰＥ１５の排気ガス１７によって駆動される別のタービン４ｂによって給気を行うＰＥ１５を示す。圧縮機２は、補助アセンブリとして別個のガスタービンによって駆動される代わりに、ＰＥ１５からの排気ガス１７によって駆動されるタービン４ｂを介して駆動することもできる。この場合、別の燃料供給装置１８ｂならびにタービン燃焼室６をなしで済ませることができる。
【００８１】
図８はＰＥ１５を示し、ＰＥ１５の排気ガス１７によって駆動される別のタービン４ｂが、特に減速ギヤ２０を介してプロペラまたはエアスクリュー２０１を駆動する。このプロペラは、シュラウド付きまたは非シュラウド付きの設計にすることができる。プロペラは、ターボプロップと同様に、輸送機関、特に航空機を推進させるのに役立つ。別のタービン４ｂの排気ガスジェット５は、同様に推進に寄与することができる。
【００８２】
図９はＰＥ１５を示し、ＰＥ１５の排気ガス１７によって駆動される別のタービン４ｂが発電機２０２を駆動する。必要なときに、シャフト３と発電機２０２との間に減速ギヤ２０を配置することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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