DE102014100345B4 - Method for producing a thrust chamber device, thrust chamber device and rocket engine - Google Patents

Method for producing a thrust chamber device, thrust chamber device and rocket engine Download PDF

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Abstract

Um ein Verfahren zur Herstellung einer Schubkammervorrichtung bereitzustellen, mittels welchem eine stabile und zugleich leichte Schubkammervorrichtung herstellbar ist, wird vorgeschlagen, dass das Verfahren zur Herstellung einer Schubkammervorrichtung Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Basiskörpers in Form von Vollmaterial; Abtragen von Material des Basiskörpers zur Herstellung einer Außenform einer inneren Lage der Schubkammervorrichtung; Versehen der inneren Lage der Schubkammervorrichtung mit einer die innere Lage umgebenden Verstärkungslage und Abtragen von Material des Basiskörpers zur Herstellung einer Innenform der inneren Lage der Schubkammervorrichtung.In order to provide a method for producing a thrust chamber device by means of which a stable and at the same time lightweight thrust chamber device can be produced, it is proposed that the method for producing a thrust chamber device comprises: providing a base body in the form of solid material; Removing material of the base body to produce an outer shape of an inner layer of the thrust chamber device; Providing the inner layer of the thrust chamber device with a reinforcement layer surrounding the inner layer and removing material from the base body to produce an inner shape of the inner layer of the thrust chamber device.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Schubkammervorrichtung.The present invention relates to a method of manufacturing a thrust chamber device.

Schubkammervorrichtungen finden insbesondere bei Triebwerken, beispielsweise Raketentriebwerken, Verwendung.Thrust chamber devices are used in particular in engines, for example rocket engines, use.

Solche Schubkammervorrichtungen können beispielsweise eine Brennkammervorrichtung umfassen oder Teil einer Brennkammervorrichtung sein. Derartige Brennkammervorrichtungen und Verfahren zur Herstellung derartiger Brennkammervorrichtungen sind beispielsweise aus der DE 10 2010 043 336 A1 bekannt.Such thrust chamber devices may, for example, comprise a combustion chamber device or be part of a combustion chamber device. Such combustion chamber devices and methods for producing such combustion chamber devices are known for example from US Pat DE 10 2010 043 336 A1 known.

Die DE 197 30 674 A1 offenbart eine Brennkammer und ein Verfahren zur Herstellung einer Brennkammer, wobei die Brennkammer einen Außenmantel aus einem Faserkeramikmaterial und einen Innenmantel aus einem Faserkeramikmaterial oder aus Graphit umfasst.The DE 197 30 674 A1 discloses a combustion chamber and a method for producing a combustion chamber, wherein the combustion chamber comprises an outer sheath of a fiber-ceramic material and an inner sheath of a fiber-ceramic material or of graphite.

Die DE 691 05 464 T2 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer Brennkammerwand, bei welchem mehrere metallische Bänder in eine vorgegebene Form gebracht und miteinander verschweißt werden.The DE 691 05 464 T2 discloses a method for producing a combustion chamber wall in which a plurality of metallic bands are brought into a predetermined shape and welded together.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Schubkammervorrichtung bereitzustellen, mittels welchem eine stabile und zugleich leichte Schubkammervorrichtung herstellbar ist.The present invention has for its object to provide a method for producing a thrust chamber device, by means of which a stable and at the same time easy Schubkammervorrichtung can be produced.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a method according to claim 1.

Dadurch, dass die Außenform der inneren Lage der Schubkammervorrichtung vorzugsweise unabhängig von der Innenform der inneren Lage der Schubkammervorrichtung hergestellt wird und zudem die innere Lage mit einer die innere Lage umgebenden Verstärkungslage versehen wird, kann die innere Lage eine geringe Materialstärke aufweisen und dennoch stabil ausgebildet sein.Characterized in that the outer shape of the inner layer of the thrust chamber device is preferably made independent of the inner shape of the inner layer of the thrust chamber device and also the inner layer is provided with a reinforcing layer surrounding the inner layer, the inner layer may have a low material thickness and yet be made stable ,

Vorzugsweise ist die innere Lage die einen Brennraum und/oder einen Düsenraum begrenzende Lage.The inner layer is preferably the layer delimiting a combustion space and / or a nozzle space.

Unter dem Herstellen der Außenform ist die Formgebung im Bereich einer einem Brennraum und/oder Düsenraum abgewandten Außenseite (äußere Oberfläche) der inneren Lage zu verstehen.The outer shape is to be understood as meaning the shaping in the region of an outer side (outer surface) of the inner layer facing away from a combustion space and / or nozzle space.

Unter dem Herstellen der Innenform ist die Formgebung im Bereich einer dem Brennraum und/oder Düsenraum zugewandten Innenseite (innere Oberfläche) der inneren Lage zu verstehen.Under the production of the inner mold is the shaping in the region of the combustion chamber and / or nozzle chamber facing inside (inner surface) to understand the inner layer.

Vorzugsweise wird bei dem Verfahren zur Herstellung einer Schubkammervorrichtung zunächst der Basiskörper in Form von Vollmaterial bereitgestellt. Anschließend wird vorzugsweise das Material des Basiskörpers zur Herstellung einer Außenform der inneren Lage der Schubkammervorrichtung abgetragen. Im Anschluss daran wird vorzugsweise die innere Lage der Schubkammervorrichtung mit einer die innere Lage umgebenden Verstärkungslage versehen. Hieran anschließend wird vorzugsweise Material des Basisköpers abgetragen, um die Innenform der inneren Lage der Schubkammervorrichtung herzustellen.Preferably, in the method for producing a thrust chamber device, the base body is first provided in the form of solid material. Subsequently, the material of the base body for producing an outer shape of the inner layer of the thrust chamber device is preferably removed. Following this, the inner layer of the thrust chamber device is preferably provided with a reinforcing layer surrounding the inner layer. Following this, preferably material of the base body is removed to produce the inner shape of the inner layer of the thrust chamber device.

Die vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte können unmittelbar hintereinander durchgeführt werden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass zwischen den Verfahrensschritten ein oder mehrere weitere Verfahrensschritte durchgeführt werden.The method steps described above can be carried out immediately after one another. However, it can also be provided that one or more further method steps are carried out between the method steps.

Zur Herstellung der Außenform der inneren Lage der Schubkammervorrichtung wird das Material des Basiskörpers vorzugsweise ausgehend von einer Außenseite des Basiskörpers abgetragen.To produce the outer shape of the inner layer of the thrust chamber device, the material of the base body is preferably removed from an outer side of the base body.

Zur Herstellung der Innenform der inneren Lage wird der Basiskörper vorzugsweise ausgehöhlt. Insbesondere wird dabei Material des Basiskörpers an einer Innenseite abgetragen.To produce the inner shape of the inner layer, the base body is preferably hollowed out. In particular, material of the base body is removed on an inner side.

Es kann vorgesehen sein, dass das Material des Basiskörpers durch spanende Bearbeitung abgetragen wird, insbesondere zur Herstellung der Außenform und/oder der Innenform.It can be provided that the material of the base body is removed by machining, in particular for producing the outer mold and / or the inner mold.

Unter einer spanenden Bearbeitung ist dabei vorzugsweise ein Bohren, Drehen, Feilen, Fräsen, Hobeln, Raspeln, Räumen, Reiben, Sägen, Schaben, Stoßen, Wirbeln, Gleitspanen, Honen, Hubschleifen, Lappen, Schleifen und/oder Strahlen zu verstehen.By machining, drilling, turning, filing, milling, planing, rasping, broaching, reaming, sawing, scraping, pushing, whirling, sliding sawing, honing, lifting loops, lobes, grinding and / or blasting are preferably to be understood here.

Günstig kann es sein, wenn die innere Lage der Schubkammervorrichtung nach dem Herstellen der Außenform und/oder nach dem Herstellen der Innenform in einem Verfestigungsverfahren und/oder in einem Umwandlungsverfahren, beispielsweise in einem Sinterverfahren, behandelt wird.It may be favorable if the inner layer of the push chamber device is treated after the outer shape has been produced and / or after the inner shape has been produced in a solidification method and / or in a conversion method, for example in a sintering method.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Basiskörper durch Schichten von Vollmaterial-Plattenelementen bereitgestellt wird.In one embodiment of the invention it is provided that the base body is provided by layers of solid material plate elements.

Der Basiskörper kann beispielsweise ein Grünkörpermaterial umfassen oder aus einem Grünkörpermaterial gebildet sein.The base body may, for example, comprise a green body material or be formed from a green body material.

Unter einem Grünkörpermaterial ist insbesondere ein Material zu verstehen, welches in einem Ausgangszustand bereitgestellt, in dem Ausgangszustand zur Beeinflussung der Form behandelt und anschließend zur Änderung der Materialeigenschaften, insbesondere zur Umwandlung des Materials, beispielsweise durch Sintern, nachbehandelt wird. In particular, a green body material is to be understood as meaning a material which is provided in an initial state, treated in the initial state for influencing the shape and then aftertreated for changing the material properties, in particular for converting the material, for example by sintering.

Günstig kann es sein, wenn die Verstärkungslage auf die innere Lage der Schubkammervorrichtung oder auf einen separaten Kern aufgewickelt wird.It may be favorable if the reinforcing layer is wound onto the inner layer of the thrust chamber device or onto a separate core.

Die Verstärkungslage wird insbesondere auf die innere Lage der Schubkammervorrichtung oder auf einen separaten Kern aufgewickelt, bevor die Innenform der inneren Lage hergestellt wird.In particular, the reinforcing ply is wound onto the inner layer of the pusher chamber device or onto a separate core before the inner shape of the inner ply is made.

Die Verstärkungslage umfasst vorzugsweise ein faserverstärktes Material oder ist aus einem faserverstärkten Material gebildet.The reinforcing layer preferably comprises a fiber-reinforced material or is formed from a fiber-reinforced material.

Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein erstes Material der Verstärkungslage Fasern umfasst oder aus Fasern besteht, welche auf die innere Lage der Schubkammervorrichtung oder auf einen separaten Kern aufgewickelt werden. Ein weiteres Material der Verstärkungslage ist vorzugsweise ein Infiltrationsmaterial, beispielsweise ein Matrixmaterial, mittels welchem insbesondere Zwischenräume zwischen den Fasern aufgefüllt werden, um ein faserverstärktes Material bereitzustellen.For example, it can be provided that a first material of the reinforcing layer comprises fibers or consists of fibers which are wound onto the inner layer of the push chamber device or onto a separate core. Another material of the reinforcing layer is preferably an infiltrating material, for example a matrix material, by means of which, in particular, interstices between the fibers are filled up in order to provide a fiber-reinforced material.

Die Verstärkungslage kann nach dem Aufbringen der Fasern und dem Füllen von Zwischenräumen der Fasern einem Umwandlungsverfahren, beispielsweise einem Sinterverfahren, unterzogen oder anderweitig nachbehandelt werden.The reinforcing layer may be subjected to or otherwise post-treated after the application of the fibers and the filling of interstices of the fibers with a conversion process, for example a sintering process.

Die innere Lage der Schubkammervorrichtung umgibt vorzugsweise einen Brennraum und/oder einen Düsenraum der Schubkammervorrichtung.The inner layer of the thrust chamber device preferably surrounds a combustion space and / or a nozzle space of the thrust chamber device.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die innere Lage der Schubkammervorrichtung bei der Verwendung der Schubkammervorrichtung direkt mit heißen Betriebsgasen der Schubkammervorrichtung in Kontakt kommt.In particular, it can be provided that the inner layer of the thrust chamber device comes into direct contact with hot operating gases of the thrust chamber device when using the thrust chamber device.

Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass die innere Lage der Schubkammervorrichtung mittels einer Beschichtung vor einem direkten Kontakt mit den heißen Betriebsgasen im Betrieb der Schubkammervorrichtung geschützt ist.Alternatively, it may be provided that the inner layer of the thrust chamber device is protected by a coating from direct contact with the hot operating gases during operation of the thrust chamber device.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass vor dem Versehen der inneren Lage der Schubkammervorrichtung mit einer die innere Lage umgebenden Verstärkungslage mindestens ein Platzhalterelement an der inneren Lage angeordnet wird.In one embodiment of the invention it can be provided that at least one placeholder element is arranged on the inner layer before providing the inner layer of the thrust chamber device with a reinforcing layer surrounding the inner layer.

Es kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine Platzhalterelement entfernt wird, insbesondere nachdem die innere Lage mit der die innere Lage umgebenden Verstärkungslage versehen wurde.It can be provided that the at least one placeholder element is removed, in particular after the inner layer has been provided with the reinforcement layer surrounding the inner layer.

Vorzugsweise wird mittels des mindestens einen Platzhalterelements ein Abstand und/oder ein Hohlraum zwischen der inneren Lage und der Verstärkungslage gebildet.Preferably, a distance and / or a cavity between the inner layer and the reinforcing layer is formed by means of the at least one placeholder element.

Das Platzhalterelement wird hierzu insbesondere auf einer Außenseite der inneren Lage aufgebracht und dann beim Versehen der inneren Lage mit der Verstärkungslage mit der Verstärkungslage umgeben.The placeholder element is this applied in particular on an outer side of the inner layer and then surrounded when providing the inner layer with the reinforcing layer with the reinforcing layer.

Günstig kann es sein, wenn das mindestens eine Platzhalterelement nach der Fertigstellung, bei der Fertigstellung und/oder durch die Fertigstellung der inneren Lage und/oder der Verstärkungslage entfernt wird.It may be favorable if the at least one placeholder element is removed after the completion, during the completion and / or through the completion of the inner layer and / or the reinforcement layer.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine Platzhalterelement während eines Sinterschritts bei der Herstellung der Schubkammervorrichtung verbrannt, verdampft oder sonstwie aufgelöst wird.In particular, it can be provided that the at least one placeholder element is burned, vaporized or otherwise dissolved during a sintering step in the production of the push chamber device.

Mittels des mindestens einen Platzhalterelements wird vorzugsweise ein Fluidkanal für ein Fluid, insbesondere Treibstoff, Oxidator und/oder Inertgas, gebildet.By means of the at least one placeholder element is preferably formed a fluid channel for a fluid, in particular fuel, oxidizer and / or inert gas.

Insbesondere wird mindestens ein Fluidkanal durch einen Hohlraum, welcher durch Entfernen des mindestens einen Platzhalterelements entsteht, gebildet.In particular, at least one fluid channel is formed by a cavity, which is created by removing the at least one placeholder element.

Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Fluidkanal durch eine Ausnehmung und/oder Aussparung, beispielsweise eine Tasche, des Basiskörpers gebildet ist oder wird.Alternatively or additionally, it may be provided that at least one fluid channel is or will be formed by a recess and / or recess, for example a pocket, of the base body.

Günstig kann es sein, wenn die innere Lage und/oder die Verstärkungslage an einer Innenseite und/oder an einer Außenseite mit einer Schutzschicht versehen wird.It may be favorable if the inner layer and / or the reinforcing layer is provided on an inner side and / or on an outer side with a protective layer.

Eine solche Schutzschicht kann insbesondere eine chemische Schutzschicht, eine Hitzeschutzschicht und/oder eine Schicht zur Abdichtung der inneren Lage und/oder der Verstärkungslage, das heißt eine Schicht zum Schutz vor einem unerwünschten Fluiddurchlass, sein.Such a protective layer may in particular be a chemical protective layer, a heat protection layer and / or a layer for sealing the inner layer and / or the reinforcing layer, that is to say a layer for protection against an undesired fluid passage.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Vollmaterial des Basiskörpers als ein offenporöses Material bereitgestellt wird oder dass das Material des Basiskörpers bei der Fertigstellung der Schubkammervorrichtung offenporös wird. In one embodiment of the invention, it is provided that the solid material of the base body is provided as an open-pore material or that the material of the base body is open-pored during the completion of Schubkammervorrichtung.

Hierdurch ist die innere Lage vorzugsweise fluiddurchlässig, insbesondere für ein Fluid, beispielsweise für Treibstoff, für Oxidator und/oder für ein anderes Fluid, vorzugsweise ein Inertgas, insbesondere Helium.As a result, the inner layer is preferably fluid-permeable, in particular for a fluid, for example for fuel, for oxidant and / or for another fluid, preferably an inert gas, in particular helium.

Insbesondere kann hierdurch ermöglicht werden, dass auf einer Außenseite der inneren Lage, insbesondere zwischen der inneren Lage und der Verstärkungslage, beispielsweise durch die Fluidkanäle, ein Fluid zugeführt wird, wobei das Fluid dann vorzugsweise durch die innere Lage hindurch dem Brennraum und/oder dem Düsenraum zugeführt wird.In particular, this can be made possible in that on an outer side of the inner layer, in particular between the inner layer and the reinforcing layer, for example, through the fluid channels, a fluid is supplied, the fluid then preferably through the inner layer through the combustion chamber and / or the nozzle chamber is supplied.

Das Fluid kann insbesondere Treibstoff und/oder Oxidator sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Fluid ein Inertgas ist oder umfasst. Beispielsweise kann Helium, welches vorzugsweise zur Tankbedrückung mitgeführt wird, als Fluid zugeführt werden, um einen inerten Schutzfilm zu erzeugen.The fluid may in particular be fuel and / or oxidizer. However, it can also be provided that the fluid is or comprises an inert gas. For example, helium, which is preferably carried for tank depression, may be supplied as fluid to produce an inert protective film.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Schubkammervorrichtung, welche durch ein erfindungsgemäßes Verfahren erhältlich ist.The present invention further relates to a thrust chamber device obtainable by a method according to the invention.

Die erfindungsgemäße Schubkammervorrichtung weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.The thrust chamber device according to the invention preferably has one or more of the features and / or advantages described in connection with the method according to the invention.

Die erfindungsgemäße Schubkammervorrichtung eignet sich insbesondere zur Verwendung in einem Raketentriebwerk.The thrust chamber device according to the invention is particularly suitable for use in a rocket engine.

Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch ein Raketentriebwerk, welches eine erfindungsgemäße Schubkammervorrichtung umfasst.The present invention therefore also relates to a rocket engine comprising a thrust chamber device according to the invention.

Das erfindungsgemäße Raketentriebwerk weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und/oder der erfindungsgemäßen Schubkammervorrichtung beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.The rocket engine according to the invention preferably has one or more of the features and / or advantages described in connection with the method according to the invention and / or the thrust chamber device according to the invention.

Ferner können das erfindungsgemäße Verfahren, die erfindungsgemäße Schubkammervorrichtung und/oder das erfindungsgemäße Raketentriebwerk einzelne oder mehrere der nachfolgend beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile aufweisen:
Vorzugsweise können mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens dünnwandige mechanisch und thermisch stabile Strukturen einfach und kosteneffizient hergestellt werden.
Furthermore, the method according to the invention, the thrust chamber device according to the invention and / or the rocket engine according to the invention can have one or more of the features and / or advantages described below:
Preferably, by means of the method according to the invention, thin-walled mechanically and thermally stable structures can be produced simply and cost-efficiently.

Eine Konturgebung der inneren Lage erfolgt vorzugsweise durch Bearbeitung von Vollmaterial.A contouring of the inner layer is preferably carried out by processing solid material.

Eine die innere Lage umgebende Verstärkungslage wird vorzugsweise durch Wicklung und In-situ-Silizierung hergestellt.A reinforcing layer surrounding the inner layer is preferably produced by winding and in situ silicization.

Zwischen die innere Lage und die Verstärkungslage werden vorzugsweise diskretisierte Filmleger (Platzhalterelemente) eingebracht.Between the inner layer and the reinforcing layer preferably discretized film layer (spacer elements) are introduced.

Die erfindungsgemäße Schubkammervorrichtung eignet sich insbesondere zur Verwendung in Kleintriebwerken, welche beispielsweise bei einem Brennkammerdruck von weniger als 20 bar betrieben werden. Derartige Kleintriebwerke werden insbesondere nur im Vakuum betrieben und daher lediglich über den Tankdruck und ohne Turbopumpen mit Treibstoff und Sauerstoff versorgt (druckgeförderter Triebwerkzyklus).The thrust chamber device according to the invention is particularly suitable for use in small engines, which are operated for example at a combustion chamber pressure of less than 20 bar. Such small engines are operated in particular only in a vacuum and therefore supplied only via the tank pressure and without turbopumps with fuel and oxygen (pressure-pumped engine cycle).

Durch geeignete Auswahl des Materials der inneren Lage und/oder durch eine geeignete Beschichtung der inneren Lage kann vorzugsweise eine hohe zulässige Wandtemperatur erzielt werden, wodurch der Massenstrombedarf einer Filmkühlung reduziert und die Effizienz des Triebwerks erhöht werden kann.By suitable selection of the material of the inner layer and / or by a suitable coating of the inner layer, preferably a high permissible wall temperature can be achieved, whereby the mass flow requirement of a film cooling can be reduced and the efficiency of the engine can be increased.

Die Verwendung von teuren Refraktärmetallen, beispielsweise Titanlegierungen, für die Herstellung der inneren Lage und/oder der Verstärkungslage wird vorzugsweise vermieden.The use of expensive refractory metals, for example titanium alloys, for the production of the inner layer and / or the reinforcing layer is preferably avoided.

Vorzugsweise kann bei der erfindungsgemäßen Schubkammervorrichtung eine Delamination von Fasern in der Innenkontur, insbesondere in der inneren Lage, verhindert werden, insbesondere aufgrund der Bereitstellung des Basiskörpers zur Herstellung der inneren Lage in Form von Vollmaterial.Preferably, in the thrust chamber device according to the invention a delamination of fibers in the inner contour, in particular in the inner layer, can be prevented, in particular due to the provision of the base body for producing the inner layer in the form of solid material.

Durch die Bereitstellung eines Basiskörpers in Form von Vollmaterial und die unabhängige Formgebung der Außenform und der Innenform der inneren Lage kann vorzugsweise eine Gradierung der Materialstärke auf einfachem Wege ermöglicht werden.By providing a base body in the form of solid material and the independent shaping of the outer shape and the inner shape of the inner layer, a gradation of the material thickness can be made possible in a simple way.

Vorzugsweise werden eine Schichtbauweise zur Bereitstellung der inneren Lage und eine Wickelbauweise zur Bereitstellung der Verstärkungslage mit jeweils minimalen Wandstärken kombiniert.Preferably, a layer construction for providing the inner layer and a winding construction for providing the reinforcing layer are combined with respective minimum wall thicknesses.

Die Verstärkungslage dient vorzugsweise der Aufnahme von mechanischen Lasten.The reinforcing layer preferably serves to receive mechanical loads.

Die innere Lage dient vorzugsweise der Aufnahme der thermochemischen Belastungen. The inner layer is preferably used to absorb the thermochemical loads.

Insbesondere aufgrund einer inneren Schichtbauweise wird vorzugsweise der radiale Wärmetransport, das heißt der Wärmetransport senkrecht zur Durchströmungsrichtung der Schubkammer vorrichtung, erhöht. Delaminationsprobleme der Wickelbauweise können hierdurch vorzugsweise entschärft werden.In particular, due to an inner layer construction, preferably the radial heat transfer, that is, the heat transfer device perpendicular to the flow direction of the thrust chamber device is increased. Delamination problems of the winding construction can be thereby defused preferably.

Eine benötigte Kühlmittelmenge für einen Kühlfilm auf einer inneren Oberfläche der inneren Lage kann einerseits durch einen gestaffelten Filmleger (Fluidkanäle) und die damit ermöglichte ortsgenaue Zuleitung von Fluid und/oder andererseits durch den Einsatz von hochtemperaturresistenten Materialen zur Herstellung der inneren Lage und/oder zur Beschichtung der inneren Lage minimiert werden.A required amount of coolant for a cooling film on an inner surface of the inner layer can on the one hand by a staggered film layer (fluid channels) and the localized supply of fluid and / or on the other hand by the use of high temperature resistant materials for the production of the inner layer and / or coating the inner layer can be minimized.

Als hochtemperaturresistente Materialen können insbesondere kohlenstofffaserverstärkte Materialen, beispielsweise C/C oder C/C-SiC, Anwendung finden.Carbon-fiber-reinforced materials, for example C / C or C / C-SiC, can be used in particular as high-temperature-resistant materials.

Vorzugsweise weist die innere Lage eine in axialer Richtung, das heißt längs der Durchströmungsrichtung der Schubkammervorrichtung, gradierte und/oder variierende Materialstärke auf.The inner layer preferably has a graded and / or varying material thickness in the axial direction, that is to say along the flow direction of the thrust chamber device.

Anstelle einer Herstellung der Verstärkungslage auf der inneren Lage kann die Verstärkungslage auch separat auf einem Kern hergestellt werden.Instead of producing the reinforcing layer on the inner layer, the reinforcing layer can also be produced separately on a core.

Die Herstellung der Verstärkungslage entspricht dabei im Wesentlichen der im Zusammenhang mit der Herstellung auf der inneren Lage beschriebenen Herstellung der Verstärkungslage.The production of the reinforcing layer essentially corresponds to the production of the reinforcing layer described in connection with the production on the inner layer.

Vorteilhaft kann es sein, wenn die Verstärkungslage die innere Lage im Bereich des Brennraums und/oder des Düsenraums im Wesentlichen vollständig umgibt.It may be advantageous if the reinforcing layer substantially completely surrounds the inner layer in the region of the combustion chamber and / or the nozzle chamber.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Verstärkungslage die innere Lage in axialer Richtung, das heißt senkrecht zur Strömungsrichtung innerhalb der Schubkammervorrichtung, im Wesentlichen vollständig abdeckt.In particular, it can be provided that the reinforcing layer essentially completely covers the inner layer in the axial direction, that is to say perpendicular to the flow direction within the thrust chamber device.

Die Schubkammervorrichtung ist vorzugsweise Bestandteil oder bildet vorzugsweise einen Bestandteil eines strahlungsgekühlten Triebwerks, welches als sekundäre Kühlung eine Transpirationskühlung und/oder Filmkühlung aufweisen kann.The thrust chamber device is preferably a component or preferably forms part of a radiation-cooled engine, which as a secondary cooling can have a transpiration cooling and / or film cooling.

Die Verbindung zwischen der inneren Lage und der äußeren Lage ist vorzugsweise eine formschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung.The connection between the inner layer and the outer layer is preferably a positive and / or cohesive connection.

Vorzugsweise sind zur Verbindung der inneren Lage mit der Verstärkungslage keine zusätzlichen Verbindungselemente erforderlich.Preferably, no additional connecting elements are required for connecting the inner layer to the reinforcing layer.

Ein mit der erfindungsgemäßen Schubkammervorrichtung versehenes Triebwerk eignet sich insbesondere als ein sogenannter Apogäumsmotor oder als Landetriebwerk, beispielsweise bei einer Mondlandung. Die Schubkammervorrichtung eignet sich somit insbesondere für sogenannte ”In Space”-Anwendungen.An engine provided with the thrust chamber device according to the invention is particularly suitable as a so-called apogee engine or as a landing gear, for example during a moon landing. The thrust chamber device is thus particularly suitable for so-called "in-space" applications.

Insbesondere im fertiggestellten Zustand der Schubkammervorrichtung umfasst diese vorzugsweise lediglich zwei Bauteile, nämlich die innere Lage und die Verstärkungslage, welche sich vorzugsweise beide von einer Einlassöffnung bis zu einer Austrittsöffnung erstrecken und somit einen Brennraum und einen Düsenraum in axialer Richtung, insbesondere im Wesentlichen vollständig, umgeben.Particularly in the finished state of the thrust chamber device, this preferably comprises only two components, namely the inner layer and the reinforcing layer, which preferably both extend from an inlet opening to an outlet opening and thus surround a combustion chamber and a nozzle chamber in the axial direction, in particular substantially completely ,

Weitere bevorzugte Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.Further preferred features and / or advantages of the invention are the subject of the following description and the drawings of exemplary embodiments.

In den Zeichnungen zeigen:In the drawings show:

1 eine schematische geschnittene Darstellung einer Schubkammervorrichtung, welche eine innere Lage und eine die innere Lage umgebende Verstärkungslage umfasst; 1 a schematic sectional view of a Schubkammervorrichtung, which comprises an inner layer and a reinforcing layer surrounding the inner layer;

2 einen schematischen Längsschnitt durch einen Basiskörper zur Herstellung der inneren Lage, wobei bereits eine Außenform der inneren Lage hergestellt wurde; 2 a schematic longitudinal section through a base body for producing the inner layer, wherein an outer shape of the inner layer has already been prepared;

3 eine der 2 entsprechende schematische Darstellung des Basiskörpers, wobei der Basiskörper mit Platzhalterelementen versehen wurde; 3 one of the 2 corresponding schematic representation of the base body, wherein the base body has been provided with placeholder elements;

4 eine der 2 entsprechende schematische Darstellung des Basiskörpers, wobei der Basiskörper und die daran angeordneten Platzhalterelemente mit einer Verstärkungslage umgeben wurden; 4 one of the 2 corresponding schematic representation of the base body, wherein the base body and the placeholder elements arranged thereon have been surrounded by a reinforcing layer;

5 eine der 2 entsprechende schematische Darstellung der aus dem Basiskörper gebildeten inneren Lage und der Verstärkungslage, wobei zur Fertigstellung der inneren Lage die Innenform der inneren Lage hergestellt wurde und wobei die Platzhalterelemente zur Bereitstellung von Fluidkanälen zwischen der Verstärkungslage und der inneren Lage entfernt wurden; 5 one of the 2 corresponding schematic representation of the formed from the base body inner layer and the reinforcing layer, wherein the inner layer of the inner layer was prepared to complete the inner layer and wherein the placeholder elements have been removed to provide fluid channels between the reinforcing layer and the inner layer;

6 bis 8 den 2 bis 4 entsprechende Darstellungen einer alternativen Ausführungsform zur Herstellung der Schubkammervorrichtung, wobei zunächst ein Kern bereitgestellt und mit den Platzhalterelementen und der Verstärkungslage versehen wird, wobei anschließend der Kern durch den Basiskörper zur Herstellung der inneren Lage ersetzt wird und wobei schließlich die innere Lage durch Herstellung der Innenform der inneren Lage fertiggestellt wird; 6 to 8th the 2 to 4 corresponding representations of an alternative embodiment for the production of Schubkammervorrichtung, wherein initially provided a core and with the spacer elements and the reinforcing layer is provided, wherein subsequently the core is replaced by the base body for the preparation of the inner layer and finally the inner layer is completed by producing the inner shape of the inner layer;

9 eine der 6 entsprechende Darstellung der Verstärkungslage und des nach Entfernen des Kerns eingebrachten Basiskörpers zur Herstellung der inneren Lage; 9 one of the 6 corresponding representation of the reinforcing layer and the introduced after removal of the core base body for the preparation of the inner layer;

10 eine schematische Darstellung von Fluidkanälen der Schubkammervorrichtung; 10 a schematic representation of fluid channels of the thrust chamber device;

11 eine vergrößerte Darstellung eines Platzhalterelements und der das Platzhalterelement umgebenden Verstärkungslage zur Herstellung der Fluidkanäle; und 11 an enlarged view of a placeholder element and surrounding the placeholder element reinforcing layer for the preparation of the fluid channels; and

12 eine vergrößerte Darstellung eines Fluidkanals, welcher von der Verstärkungslage und der inneren Lage begrenzt wird. 12 an enlarged view of a fluid channel, which is bounded by the reinforcing layer and the inner layer.

Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.Identical or functionally equivalent elements are provided with the same reference numerals in all figures.

Eine in 1 dargestellte als Ganzes mit 100 bezeichnete Schubkammervorrichtung ist beispielsweise Bestandteil eines Raketentriebwerks 102 zum Antreiben einer (nicht dargestellten) Rakete oder eines sonstigen Raumflugzeugs.An in 1 shown as a whole with 100 designated Schubkammervorrichtung is for example part of a rocket engine 102 for driving a rocket (not shown) or other spacecraft.

Die Schubkammervorrichtung 100 umfasst insbesondere eine Brennkammervorrichtung 104 des Raketentriebwerks 102 und eine Düsenvorrichtung 106, welche sich bezüglich einer Strömungsrichtung 108 von in der Brennkammervorrichtung 104 verbranntem Brennstoff und Oxidator stromabwärts an die Brennkammervorrichtung 104 anschließt.The thrust chamber device 100 includes in particular a combustion chamber device 104 of the rocket engine 102 and a nozzle device 106 , which with respect to a flow direction 108 in the combustion chamber device 104 burned fuel and oxidizer downstream of the combustor device 104 followed.

Die Brennkammervorrichtung 104 umfasst insbesondere einen Brennraum 110, welcher von der Schubkammervorrichtung 100 umgeben ist.The combustion chamber device 104 includes in particular a combustion chamber 110 , which of the Schubkammervorrichtung 100 is surrounded.

Die Düsenvorrichtung 106 umfasst insbesondere einen Düsenraum 112, welcher von der Schubkammervorrichtung 100 umgeben ist.The nozzle device 106 in particular comprises a nozzle space 112 , which of the Schubkammervorrichtung 100 is surrounded.

Die Schubkammervorrichtung 100 ist vorzugsweise mehrlagig ausgebildet.The thrust chamber device 100 is preferably formed multi-layered.

Beispielsweise umfasst die Schubkammervorrichtung 100 eine innere Lage 114, welche dem Brennraum 110 und/oder dem Düsenraum 112 zugewandt angeordnet ist.For example, the thrust chamber device comprises 100 an inner situation 114 which the combustion chamber 110 and / or the nozzle space 112 is arranged facing.

Ferner umfasst die Schubkammervorrichtung 100 beispielsweise eine Verstärkungslage 116, welche die innere Lage 114 umgibt und somit auf einer dem Brennraum 110 und dem Düsenraum 112 abgewandten Seite der inneren Lage 114 angeordnet ist.Furthermore, the thrust chamber device comprises 100 for example, a reinforcing layer 116 which the inner situation 114 surrounds and thus on a the combustion chamber 110 and the nozzle space 112 opposite side of the inner layer 114 is arranged.

Die Verstärkungslage 116 bildet insbesondere eine Ummantelung 118 der inneren Lage 114.The reinforcement layer 116 forms in particular a sheath 118 the inner situation 114 ,

Die Schubkammervorrichtung 100 weist vorzugsweise eine bezüglich der Strömungsrichtung 108 stromaufwärts angeordnete Einlassöffnung 120 und eine bezüglich der Strömungsrichtung 108 stromabwärts angeordnete Austrittsöffnung 122 auf.The thrust chamber device 100 preferably has one with respect to the flow direction 108 upstream inlet port 120 and one with respect to the flow direction 108 downstream outlet opening 122 on.

Durch die Einlassöffnung 120 werden insbesondere Brennstoff und Oxidator in die Schubkammervorrichtung 100 eingeleitet.Through the inlet opening 120 In particular, fuel and oxidizer are introduced into the thrust chamber device 100 initiated.

Der Brennstoff und/oder der Oxidator oder daraus erzeugtes Abgas verlassen die Schubkammervorrichtung 100 durch die Austrittsöffnung 122.The fuel and / or the oxidizer or exhaust gas generated therefrom leave the thrust chamber device 100 through the outlet 122 ,

Die innere Lage 114 bildet insbesondere eine Innenwandung 124, welche im Betrieb der Schubkammervorrichtung 100 mit heißem Gas in Kontakt kommen könnte.The inner situation 114 forms in particular an inner wall 124 during operation of the thrust chamber device 100 could come into contact with hot gas.

Die Innenwandung 124 muss daher thermisch stabil ausgebildet sein.The inner wall 124 must therefore be thermally stable.

Die innere Lage 114 kann hierzu beispielsweise mit einer Beschichtung, insbesondere einer Hitzeschutzschicht, versehen sein.The inner situation 114 For this purpose, it can be provided, for example, with a coating, in particular a heat protection layer.

Ferner kann vorgesehen sein, dass die innere Lage 114 zumindest abschnittsweise oder vollständig fluiddurchlässig ist, so dass durch Hindurchleiten eines Fluids durch die innere Lage 114, insbesondere durch Zuführung von Fluid zu dem Brennraum 110 und/oder dem Düsenraum 112, ein Kühlmittelfilm auf der inneren Lage 114 gebildet werden kann, wodurch eine thermische Belastung der inneren Lage 114 reduziert werden kann.Furthermore, it can be provided that the inner layer 114 at least partially or completely fluid-permeable, so that by passing a fluid through the inner layer 114 , in particular by supplying fluid to the combustion chamber 110 and / or the nozzle space 112 , a coolant film on the inner layer 114 can be formed, creating a thermal load on the inner layer 114 can be reduced.

Zur Zuführung eines solchen Fluids, insbesondere Brennstoff und/oder Sauerstoff, zu der inneren Lage 114, insbesondere an einer dem Brennraum 110 und/oder dem Düsenraum 112 abgewandten Außenseite 126 der inneren Lage 114, umfasst die Schubkammervorrichtung 100 vorzugsweise mehrere Fluidkanäle 128.For supplying such a fluid, in particular fuel and / or oxygen, to the inner layer 114 , in particular at one of the combustion chamber 110 and / or the nozzle space 112 opposite outside 126 the inner situation 114 includes the thrust chamber device 100 preferably a plurality of fluid channels 128 ,

Die Fluidkanäle 128 sind zwischen der inneren Lage 114 und der Verstärkungslage 116 angeordnet und/oder ausgebildet.The fluid channels 128 are between the inner situation 114 and the reinforcement layer 116 arranged and / or trained.

Die vorstehend beschriebene Schubkammervorrichtung 100 kann beispielsweise wie folgt hergestellt werden:
Wie den 2 bis 5 zu entnehmen ist, kann die innere Lage 114 beispielsweise aus einem Vollmaterial hergestellt werden.
The thrust chamber device described above 100 can be prepared, for example, as follows:
Like that 2 to 5 it can be seen, the inner layer 114 for example, be made of a solid material.

Hierzu wird ein Basiskörper 130 in Form von Vollmaterial bereitgestellt und zunächst an einer Außenseite 126 bearbeitet, insbesondere spanend bearbeitet.For this purpose, a base body 130 provided in the form of solid material and initially on an outside 126 edited, in particular machined.

Der Basiskörper 130 wird dabei so geformt, dass eine Außenform 132 der inneren Lage 114 hergestellt wird (siehe 2).The base body 130 is shaped so that an outer shape 132 the inner situation 114 is produced (see 2 ).

Beispielsweise in demjenigen Abschnitt der inneren Lage 114, welcher später den Brennraum 110 umgeben soll, werden in einem nächsten Schritt Platzhalterelemente 134 an dem Basiskörper 130 angeordnet.For example, in that portion of the inner layer 114 , which later the combustion chamber 110 Surround in a next step placeholder elements 134 on the base body 130 arranged.

Insbesondere werden die Platzhalterelemente 134 an einer Außenseite 126 der inneren Lage 114 angeordnet (siehe 3).In particular, the placeholder elements become 134 on an outside 126 the inner situation 114 arranged (see 3 ).

Im Anschluss daran wird die Verstärkungslage 116 hergestellt.Following this, the reinforcing layer 116 produced.

Die Verstärkungslage 116 wird beispielsweise durch Umwickeln des Basiskörpers 130 samt der daran angeordneten Platzhalterelemente 134 mit einem faserhaltigen Material und durch anschließendes Infiltrieren desselben hergestellt.The reinforcement layer 116 For example, by wrapping the base body 130 including the placeholder elements arranged thereon 134 made with a fibrous material and then infiltrated by the same.

Die Verstärkungslage 116 umgibt somit die innere Lage 114 an deren Außenseite 126 und deckt zugleich die Platzhalterelemente 134 ab.The reinforcement layer 116 thus surrounds the inner situation 114 on the outside 126 and at the same time covers the placeholder elements 134 from.

Beispielsweise während der Fertigstellung der Verstärkungslage 116 in einem Sinterschritt werden die Platzhalterelemente 134 entfernt, insbesondere verdampft oder verbrannt.For example, during the completion of the reinforcement layer 116 in a sintering step, the placeholder elements become 134 removed, in particular evaporated or burned.

Die Verstärkungslage 116 behält dabei diejenige Form bei, welche sie mit den vorhandenen Platzhalterelementen 134 aufgewiesen hat.The reinforcement layer 116 Retains the form that they use with the existing placeholder elements 134 exhibited.

An denjenigen Stellen, an denen zuvor die Platzhalterelemente 134 angeordnet waren, werden somit Kanäle, nämlich die Fluidkanäle 128, gebildet.In those places where previously the placeholder elements 134 were arranged, thus channels, namely the fluid channels 128 , educated.

Insbesondere nach Fertigstellung der Verstärkungslage 116, nämlich insbesondere dann, wenn die Verstärkungslage 116 die gewünschte Stabilität und Steifigkeit zur Verstärkung der inneren Lage 114 aufweist, wird eine Innenform 136 der inneren Lage 114 hergestellt.Especially after completion of the reinforcement layer 116 , in particular, when the reinforcing layer 116 the desired stability and rigidity to reinforce the inner layer 114 has, becomes an inner shape 136 the inner situation 114 produced.

Der Basiskörper 130 wird hierfür ausgehöhlt, so dass die Bereiche geschaffen werden, welche im montierten Zustand des Raketentriebwerks 102 den Brennraum 110 und den Düsenraum 112 bilden.The base body 130 is hollowed out for this purpose, so that the areas are created, which in the assembled state of the rocket engine 102 the combustion chamber 110 and the nozzle space 112 form.

Die innere Lage 114 kann aufgrund der bereits erfolgten Verstärkung mittels der Verstärkungslage 116 hierbei besonders dünn und dennoch sehr stabil ausgebildet werden.The inner situation 114 can due to the already made reinforcement by means of the reinforcing layer 116 Here are made very thin and yet very stable.

Bei Bedarf kann die innere Lage 114 weiteren Behandlungsschritten unterworfen werden, insbesondere um die Hitzebeständigkeit, die chemische Beständigkeit, die Stabilität und/oder die Steifigkeit der inneren Lage 114 weiter zu erhöhen.If necessary, the inner situation 114 be subjected to further treatment steps, in particular the heat resistance, the chemical resistance, the stability and / or the rigidity of the inner layer 114 continue to increase.

Im fertiggestellten Zustand (siehe 5) der Schubkammervorrichtung 100 liegt dann eine sehr stabile und dennoch sehr dünnwandige und somit leichte Schubkammervorrichtung 100 vor.In the finished state (see 5 ) of the thrust chamber device 100 Then there is a very stable, yet very thin-walled and thus easy Schubkammervorrichtung 100 in front.

Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn zur Bereitstellung des Basiskörpers 130 ein Zylinder aus einem Faserkeramikmaterial oder einem Faserkeramik-Grünkörpermaterial hergestellt wird. Die Zylinderachse liegt dann vorzugsweise quer zu Faserebenen des Basiskörpers 130.It may be particularly advantageous if for the provision of the base body 130 a cylinder is made of a fibrous ceramic material or a fibrous ceramic green body material. The cylinder axis is then preferably transverse to fiber planes of the base body 130 ,

Das Vollmaterial kann sortenrein sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass verschiedene Materialvarianten schichtweise, insbesondere sogar Faserebene für Faserebene, miteinander kombiniert werden.The solid material can be sorted. However, provision may also be made for different material variants to be combined with one another in layers, in particular even fiber-level, for the fiber plane.

Insbesondere dann, wenn zur Herstellung der Verstärkungslage 116 ein Siliziervorgang vorgesehen ist, kann vorgesehen sein, dass die innere Lage 114 nach Herstellung der Außenform 132 mit einer (nicht dargestellten) Schutzschicht, beispielsweise Harz oder Wachs, abgedichtet wird. Eine unerwünschte Silizierung des Materials der inneren Lage 114 kann hierdurch vorzugsweise verhindert werden.In particular, if for the production of the reinforcing layer 116 a silicating process is provided, it can be provided that the inner layer 114 after production of the outer shape 132 is sealed with a protective layer (not shown), for example, resin or wax. An undesirable silicization of the material of the inner layer 114 This can preferably be prevented.

Die Verstärkungslage 116 kann insbesondere durch Nassablegen, insbesondere Wickeln oder Flechten, hergestellt werden.The reinforcement layer 116 can be produced in particular by wet laying, in particular winding or braiding.

Die Verstärkungslage 116 ist vorzugsweise nach deren Fertigstellung fluiddicht.The reinforcement layer 116 is preferably fluid-tight after its completion.

Insbesondere eine thermische Schutzschicht (Thermal Barrier Coating, TBC) kann zum zusätzlichen Schutz der inneren Lage 114 vorgesehen sein.In particular, a thermal barrier coating (thermal barrier coating, TBC) can provide additional protection of the inner layer 114 be provided.

In den 6 bis 9 ist eine alternative Möglichkeit zur Herstellung der Schubkammervorrichtung 100 abgebildet.In the 6 to 9 is an alternative way of producing the thrust chamber device 100 displayed.

Bei dieser Möglichkeit ist ein Kern 138 vorgesehen, welcher beispielsweise als ein Metallkern ausgebildet ist und eine äußere Form aufweist, welche der Außenform 132 der inneren Lage 114 entspricht.With this possibility is a core 138 provided, which is for example formed as a metal core and has an outer shape, which the outer shape 132 the inner situation 114 equivalent.

Der Kern 138 ist insbesondere zweiteilig ausgebildet, wobei die beiden Teile des Kerns 138 im Bereich einer Engstelle 140 der Schubkammervorrichtung 100, welche den Brennraum 110 von dem Düsenraum 112 trennt, aneinander angeordnet und miteinander verbunden sind.The core 138 is particularly formed in two parts, wherein the two parts of the core 138 in the area of a bottleneck 140 the thrust chamber device 100 which the combustion chamber 110 from the nozzle space 112 separated, juxtaposed and interconnected.

Wie insbesondere den 7 und 8 zu entnehmen ist, werden die Fluidkanäle 128 und die Verstärkungslage 116 bei dieser Möglichkeit zur Herstellung der Schubkammervorrichtung 100 direkt auf den Kern 138 aufgebracht, indem zunächst die Platzhalterelemente 134 an dem Kern 138 angeordnet werden und anschließend die Verstärkungslage 116 hergestellt wird.As in particular the 7 and 8th it can be seen, the fluid channels 128 and the reinforcement layer 116 in this possibility for the production of Schubkammervorrichtung 100 directly to the core 138 applied by first placing the placeholder elements 134 at the core 138 are arranged and then the reinforcing layer 116 will be produced.

Nach Fertigstellung der Verstärkungslage 116 und dem dabei erfolgenden Entfernen der Platzhalterelemente 134 wird der Kern 138 entfernt. Insbesondere werden die zwei Teile des Kerns 138 in einander entgegengesetzten parallel zur Strömungsrichtung 108 verlaufenden Richtungen aus der Verstärkungslage 116 herausgezogen.After completion of the reinforcement layer 116 and thereby removing the placeholder elements 134 becomes the core 138 away. In particular, the two parts of the core 138 in opposite directions parallel to the flow direction 108 extending directions from the reinforcement layer 116 pulled out.

Daran anschließend wird der Basiskörper 130, welcher bereits so bearbeitet wurde, dass dieser die Außenform 132 der inneren Lage 114 aufweist, in einen von der Verstärkungslage 116 umgebenen Innenraum 142 eingebracht.Then the base body becomes 130 , which has already been edited so that this is the outer shape 132 the inner situation 114 in one of the reinforcing ply 116 surrounded interior 142 brought in.

Der Basiskörper 130 kann dabei zunächst zweiteilig ausgebildet sein.The base body 130 can be initially formed in two parts.

Die zwei Teile, welche insbesondere an der Engstelle 140 aneinander angrenzen, müssen dann noch miteinander verbunden werden.The two parts, which in particular at the bottleneck 140 adjacent to each other, then still need to be interconnected.

In einem weiteren Schritt nach der Einbringung des Basiskörpers 130 in den Innenraum 142 der Verstärkungslage 116 wird der Basiskörper 130 (weiter) ausgehöhlt, um die Innenform 136 der inneren Lage 114 herzustellen.In a further step after the introduction of the base body 130 in the interior 142 the reinforcement layer 116 becomes the base body 130 (further) hollowed out to the inner mold 136 the inner situation 114 manufacture.

Gegebenenfalls nach weiteren Bearbeitungsschritten zur Umwandlung und/oder Verfestigung der inneren Lage 114 wird dann schließlich die in den 1 und 5 dargestellte Schubkammervorrichtung 100 erhalten.If necessary, after further processing steps for the conversion and / or solidification of the inner layer 114 will eventually be in the 1 and 5 illustrated Schubkammervorrichtung 100 receive.

In den 10 bis 12 sind schematische Darstellungen zur Illustration der Fluidkanäle 128 dargestellt.In the 10 to 12 are schematic representations illustrating the fluid channels 128 shown.

10 zeigt dabei die Schubkammervorrichtung 100 in einer schematischen Seitenansicht. 10 shows the Schubkammervorrichtung 100 in a schematic side view.

Insbesondere wird aus 10 ersichtlich, dass mittels der Fluidkanäle 128 durch geeignete Ausgestaltung derselben ein gewünschtes Fluid zu beliebigen Stellen der Schubkammervorrichtung 100 zuführbar und schließlich durch die innere Lage 114 hindurch in den Brennraum 110 und/oder den Düsenraum 112 einleitbar ist.In particular, will be off 10 it can be seen that by means of the fluid channels 128 by suitable design of the same a desired fluid to arbitrary locations of the thrust chamber device 100 feedable and finally by the inner situation 114 through into the combustion chamber 110 and / or the nozzle space 112 can be introduced.

Die Schubkammervorrichtung 100 kann somit eine an einzelne Anwendungsfälle angepasste hocheffiziente Kühlung aufweisen.The thrust chamber device 100 can thus have a highly efficient cooling adapted to individual applications.

Zudem kann die Schubkammervorrichtung 100 besonders leicht und stabil ausgebildet sein, wenn die Außenform 132 der inneren Lage 114 der Schubkammervorrichtung 100, die Innenform 136 der inneren Lage 114 der Schubkammervorrichtung 100 und die Verstärkungslage 116 der Schubkammervorrichtung 100 im Wesentlichen unabhängig voneinander hergestellt werden.In addition, the Schubkammervorrichtung 100 be particularly lightweight and stable when the outer shape 132 the inner situation 114 the thrust chamber device 100 , the inner shape 136 the inner situation 114 the thrust chamber device 100 and the reinforcement layer 116 the thrust chamber device 100 are made essentially independently of each other.

Die Schubkammervorrichtung 100 eignet sich dann insbesondere zur Verwendung als eine hauptsächlich strahlungsgekühlte Raketenbrennkammer (Brennkammervorrichtung 104) eines Raketentriebwerks 102.The thrust chamber device 100 is then particularly suitable for use as a primarily radiation-cooled rocket combustion chamber (combustion chamber device 104 ) of a rocket engine 102 ,

Zusätzlich zur Strahlungskühlung kann dann insbesondere eine Transpirationskühlung und/oder Filmkühlung der Schubkammervorrichtung 100 vorgesehen sein.In addition to the radiation cooling, in particular a transpiration cooling and / or film cooling of the thrust chamber device can be used 100 be provided.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100
SchubkammervorrichtungThrust chamber device
102102
RaketentriebwerkRocket engine
104104
Brennkammervorrichtungcombustion chamber device
106106
Düsenvorrichtungnozzle device
108108
Strömungsrichtungflow direction
110110
Brennraumcombustion chamber
112112
Düsenraumnozzle chamber
114114
innere Lageinner situation
116116
Verstärkungslagereinforcing layer
118118
Ummantelungjacket
120120
Einlassöffnunginlet port
122122
Austrittsöffnungoutlet opening
124124
Innenwandunginner wall
126126
Außenseiteoutside
128128
Fluidkanalfluid channel
130130
Basiskörperbase body
132132
Außenformexternal form
134134
PlatzhalterelementTemplate item
136136
Innenforminterior shape
138138
Kerncore
140140
Engstellebottleneck
142142
Innenrauminner space

Claims (15)

Verfahren zur Herstellung einer Schubkammervorrichtung (100), umfassend folgende zeitlich aufeinanderfolgende Verfahrensschritte: – Bereitstellen eines Basiskörpers (130) in Form von Vollmaterial; – Abtragen von Material des Basiskörpers (130) zur Herstellung einer Außenform (132) einer inneren Lage (114) der Schubkammervorrichtung (100); – Versehen der inneren Lage (114) der Schubkammervorrichtung (100) mit einer die innere Lage (114) umgebenden Verstärkungslage (116); und – Abtragen von Material des Basiskörpers (130) zur Herstellung einer Innenform (136) der inneren Lage (114) der Schubkammervorrichtung (100).Method for producing a thrust chamber device ( 100 ), comprising the following temporally successive process steps: - providing a base body ( 130 ) in the form of solid material; - Removal of material of the base body ( 130 ) for producing an outer mold ( 132 ) of an internal situation ( 114 ) of the thrust chamber device ( 100 ); - providing the internal situation ( 114 ) of the thrust chamber device ( 100 ) with an inner layer ( 114 ) surrounding reinforcing layer ( 116 ); and - removal of material of the base body ( 130 ) for producing an inner mold ( 136 ) of the internal situation ( 114 ) of the thrust chamber device ( 100 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Basiskörpers (130) zur Herstellung der Außenform (132) der inneren Lage (114) und/oder zur Herstellung der Innenform (136) der inneren Lage (114) durch spanende Bearbeitung abgetragen wird.Method according to claim 1, characterized in that the material of the base body ( 130 ) for producing the outer mold ( 132 ) of the internal situation ( 114 ) and / or for the production of the inner mold ( 136 ) of the internal situation ( 114 ) is removed by machining. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Lage (114) der Schubkammervorrichtung (100) nach dem Herstellen der Außenform (132) und/oder nach dem Herstellen der Innenform (136) in einem Verfestigungsverfahren und/oder in einem Umwandlungsverfahren, beispielsweise in einem Sinterverfahren, behandelt wird.Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the inner layer ( 114 ) of the thrust chamber device ( 100 ) after making the outer mold ( 132 ) and / or after producing the inner mold ( 136 ) in a solidification process and / or in a conversion process, for example in a sintering process. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Basiskörper (130) durch Schichten von Vollmaterial-Plattenelementen bereitgestellt wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the base body ( 130 ) is provided by layers of solid material plate elements. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Basiskörper (130) ein Grünkörpermaterial umfasst oder aus einem Grünkörpermaterial gebildet ist.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the base body ( 130 ) comprises a green body material or is formed from a green body material. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungslage (116) auf die innere Lage (114) der Schubkammervorrichtung (100) oder auf einen separaten Kern (138) aufgewickelt wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the reinforcing layer ( 116 ) on the internal situation ( 114 ) of the thrust chamber device ( 100 ) or on a separate core ( 138 ) is wound up. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Lage (114) der Schubkammervorrichtung (100) einen Brennraum (110) und/oder einen Düsenraum (112) der Schubkammervorrichtung (100) umgibt.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the inner layer ( 114 ) of the thrust chamber device ( 100 ) a combustion chamber ( 110 ) and / or a nozzle space ( 112 ) of the thrust chamber device ( 100 ) surrounds. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Versehen der inneren Lage (114) der Schubkammervorrichtung (100) mit einer die innere Lage (114) umgebenden Verstärkungslage (116) mindestens ein Platzhalterelement (134) an der inneren Lage (114) angeordnet wird.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that prior to the provision of the inner layer ( 114 ) of the thrust chamber device ( 100 ) with an inner layer ( 114 ) surrounding reinforcing layer ( 116 ) at least one placeholder element ( 134 ) on the inner layer ( 114 ) is arranged. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Platzhalterelement (134) entfernt wird, so dass ein Hohlraum (128) zwischen der inneren Lage (114) und der Verstärkungslage (116) gebildet wird.Method according to claim 8, characterized in that the at least one placeholder element ( 134 ) is removed so that a cavity ( 128 ) between the internal situation ( 114 ) and the reinforcing layer ( 116 ) is formed. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Platzhalterelement (134) nach der Fertigstellung, bei der Fertigstellung und/oder durch die Fertigstellung der inneren Lage (114) und/oder der Verstärkungslage (116) entfernt wird.Method according to one of claims 8 or 9, characterized in that the at least one placeholder element ( 134 ) after completion, completion and / or completion of the internal situation ( 114 ) and / or the reinforcing layer ( 116 ) Will get removed. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des mindestens einen Platzhalterelements (134) ein Fluidkanal (128) für ein Fluid, insbesondere für Treibstoff, Oxidator und/oder Inertgas, gebildet wird.Method according to one of claims 8 to 10, characterized in that by means of the at least one placeholder element ( 134 ) a fluid channel ( 128 ) is formed for a fluid, in particular for fuel, oxidizer and / or inert gas. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Lage (114) und/oder die Verstärkungslage (116) an einer Innenseite und/oder an einer Außenseite (126) mit einer Schutzschicht versehen wird.Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that the inner layer ( 114 ) and / or the reinforcement layer ( 116 ) on an inner side and / or on an outer side ( 126 ) is provided with a protective layer. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Vollmaterial des Basiskörpers (130) als ein offenporöses Material bereitgestellt wird oder dass das Material des Basiskörpers (130) bei der Fertigstellung der Schubkammervorrichtung (100) offenporös wird.Method according to one of claims 1 to 12, characterized in that the solid material of the base body ( 130 ) is provided as an open porous material or that the material of the base body ( 130 ) in the completion of the Schubkammervorrichtung ( 100 ) becomes porous. Schubkammervorrichtung (100), erhältlich durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13.Thrust chamber device ( 100 ) obtainable by a method according to any one of claims 1 to 13. Raketentriebwerk (102), umfassend eine Schubkammervorrichtung (100) nach Anspruch 14.Rocket engine ( 102 ) comprising a thrust chamber device ( 100 ) according to claim 14.
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