DE1070882B - Raketenantrieb - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf Raketenantriebe, bei welchen als Treibmittel flüssiger Brennstoff und ein Oxydationsmittel verwendet werden, wobei eine Turj)ine vorgesehen ist, die mittels der Gase angetrj&henwird, die bei der katalytischen Zersetzung von Wasserstoffsuperoxyd frei werden, wobei die Turbine dazu dient, Treibmittelpumpen und Hilfseinrichtungen anzutreiben. Solche Hilfseinrichtungen können z. B. Schmiermittelpumpen sein.

Bei einem Raketenantrieb nach der Erfindung ist die Kombination folgender, an sich bekannter Merkmale vorgesehen:

a) die erwähnten Gase strömen von der Turbine in die Brennkammer des Raketenantriebes;

b) in die Brennkammer werden gesondert Zersetzungsprodukte des Wasserstoffsuperoxyds eingeführt, die hier mit dem flüssigen Brennstoff reagieren und Schub erzeugen.

Es ist bekannt, bei einem derartigen Raketenantrieb die Turbine mit Hilfe von Zersetzungsprodukten von Wasserstoffsuperoxyd zu betreiben, wobei die Gase aus der Turbine unmittelbar in eine Brennkammer strömen. Bei dieser bekannten Anordnung werden aber der Brennkammer keineswegs gesondert Zersetzungsprodukte von Wasserstoffsuperoxyd zugeleitet, vielmehr wird der für den Antrieb benötigte Schub überwiegend mittels eines allein verbrennenden Treibmittels erzielt, wobei nur ein geringer Teil eines Treibstoffs mit den Abgasen der Turbine reagiert.

Diesem bekannten Raketenantrieb gegenüber vermittelt die Erfindung den Vorteil, daß der neue Antrieb erheblich sich&rer ist als der bekannte. Vor allem ist ein Raketenantrieb, der allein mit einem selbstverbrennenden Treibmittel gespeist wird, deswegen gefährlich, weit der Treibstoff zu Explosionen neigt, und daher ist ein solcher Antrieb nur für ferngesteuerte Rakten u.dgl. brauchbar. Für bemannte Raketen ist er dagegen völlig ungeeignet. Die Erfindung befaßt sich demgegenüber mit einem Zweistoff-Raketenantrieb, der als verhältnismäßig sicher bezeichnet werden kann, da der Sauerstoffträger und der Brennstoff in getrennten, verhältnismäßig weit voneinander entfernten Vorratsbehältern untergebracht und nur in der Brennkammer miteinander in Berührung ' gebracht werden.

Ein weiterer Vorteil eines Raketenantriebs nach der Erfindung besteht darin, daß die Menge der Zersetzungsprodukte von Wasserstoffsuperoxyd, die durch die Turbine hindurchtritt, allein durch den Leistungsbedarf der Turbine bestimmt wird, während bei dem obenerwähnten bekannten Antrieb ■ die Menge des Wasserstoffsuperoxyds nicht nur durch den Leistungsbedarf der Turbine, sondern auch dadurch bestimmt wird, daß dieses Wasserstoffsuperoxyd mit dem eigent-

W UL

Anmelder:

The De Havilland Engine Company Limited, Leavesden, Hertfordshire (Großbritannien)

Vertreter: Dipl.-Ing. K. Lengner, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Frank Bernhard Haiford, Northwood, Middlesex,
· Arthur Valentine Cleaver, London,

und Wilfrid Norwood Neat, Kenton, Middlesex

(Großbritannien),
sind als ETfinder genannt worden

liehen Treibmittel reagieren und hierbei genügend Wärme erzeugen muß, um die weitere Zersetzung des Treibstoffs aufrechtzuerhalten. Bereits im Leerlauf kann durchaus der Fall eintreten, daß für die Zündung des Treibmittels mehr Wasserstoffsuperoxyd gebraucht wird als der Antrieb der Turbine benötigt. Infolgedessen ist der bekannte Raketenantrieb hinsicht-Hch des Verbrauchs an Wasserstoffsuperoxyd wesentlich unwirtschaftlicher als ein Raketenantrieb nach der Erfindung.

Bei dem Raketenantrieb nach der Erfindung wird also die Wärmeenergie und der Sauerstoffgehalt der Gase nicht unnütz verschwendet; vielmehr erzeugen sie hierbei eine nützliche Vortriebswirkung, indem die Wärmeenergie des in die Brennkammer eingespritzten Brennstoffs ausgenützt und das Gas in der Düse expandiert wird. Ein weiterer Vorteil des neuen Raketenantriebs besteht darin, daß beim Anlassen und beim Stillsetzen des Raketenmotors Zersetzungsprodukte des Wasserstoffsuperoxyds durch die Brennkammer reinigend hindurehströmen_r so daß die Gefahr sehr verringert wird, daß sich flüssiges Oxydationsmittel oder Brennstoff in solchen Mengen in der Brennkammer ansammelt,, daß eine Explosion auftreten kann. Die Erfindung ist besonders dann mit Vorteil anwendbar, wenn Wasserstoffsuperoxyd auch als Oxydationsmittel benutzt wird, denn in diesem Falle kann ein Teil des Wasserstoffsuperoxyds' für den Antrieb der Turbine ausgenutzt werden.

Bei einem Raketenantrieb nach der Erfindung kann in an sich bekannter Weise eine durch einen Hebel bed'ienbare Steuervorrichtung vorgesehen sein, mit deren

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Hilfe, Ventile betätigt werden können, die den Zu-, Zeichnung veranschaulichten Ausführungsform des strom des zersetzten Oxydationsmittels und des Brenn- Raketenantriebes hervor. :

Stoffs zur Brennkammer steuern, wobei ferner ein von Fig. 1 zeigt schematisch die gesamte Raketen-

der Turbine angetriebener Regler vorgesehen ist, der antriebsanlage;

ein Ventil für die Zufuhr von Wasserstoffsuperoxyd 5 Fig. 2 zeigt schematisch die Führung des Hauptzur Zersetzung und Zufuhr zur Turbine betätigt, wo- Steuerhebels,

bei eine Einrichtung vorgesehen ist, die zur Geschwin- Der Raketenantrieb nach Fig. 1 besteht aus einer

digkeitseinstellung des Reglers in Abhängigkeit von Verbrennungskammer 10, der zwei Treibmittel durch der Stellung des Steuerhebels'dient. Gemäß einer Wei- Pumpen zugeführt werden, nämlich Wasserstoffterbildung der Erfindung ist bei einem derartig aus- io peroxyd als Oxydationsmittel aus dem Behälter 11 und gebildeten Raketenantrieb am Steuerhebel ein An- Brennstoff, z. B. Kerosen oder Ammoniak, aus dem fangsbereich vorgesehen, in welchem der Turbine Zer- Behälter 12. Die Behälter 11 und 12 können durch Setzungsprodukte des Wasserstoffsuperoxyds züge- Stickstoff oder ein anderes geeignetes unter Druck führt werden, wobei jedoch die Ventile geschlossen stehendes Gas unter Druck gesetzt werden; dieses sind, die die Zufuhr von Wasserstoffsuperoxyd und 15 Druckgas befindet sich in einem Druckbehälter 13, desBrennstoff steuern. sen Auslaß mittels eines Ventils 14 regelbar ist. Das Eine derartige Ausbildung der Steuereinrichtung Wasserstoffsuperoxyd gelangt aus dem Behälter 11 in ergibt zusammen mit dem weiteren Merkmal, daß die eine Niederdruckpumpe 15, und zwar durch ein Saug-Turbinenabgase in die Brennkammer strömen, eine rohr 17. Eine kleine Menge kann auch unter gewissen, sehr zweckmäßige Vergrößerung des Sicherheitsfak^ao noch zu beschreibenden Umständen einer Hochdrucktors. Wird nämlich der Steuerhebel von der Leerlauf- pumpe 16 zugeführt werden, und zwar durch eine Leisieüung.'in die Vollaststellung gelegt, so gelangt Abgas tung 17 A, in der ein Rückschlagventil 17i? angeordnet aus,der Turbine in die Brennkammer, bevor der Haupt- ist. Der Brennstoff gelangt aus dem Behälter 12 durch zustrom von Wasserstoffsuperoxyd und Brennstoff eine Leitung 18 zu einer Brennstofförderpumpe 19. Die freigegeben wird. Auf diese Art werden Reste von 25 Pumpen 15, 16 und 19 werden durch Wellen 20 und 21 Wasserstoffsuperoxyd oder-Brennstoff aus der Brenn- von einer Turbine22 angetrieben, die ihrerseits von kammer herausgespült, sofern sich solche darin ange- den heißen, gasförmigenZersetzungsprodukten (Dampf sammelt haben. Verstellt man ferner diesen Hebel in und Sauerstoff) antreibbar ist, die aus der katalytiumgekehrter Richtung, um-den Raketenantrieb abzu- sehen Zersetzung des Wasserstoffsuperoxyds in einem stellen, so dauert der Zustrom von Turbinenabgasen 30 ringförmigen Katalysator 23 entstehen. Dieser Katanoch eine kleine Weile an, nachdem die Ventile für den lysator kann beispielsweise aus-einer ringförmigen Hauptzustrom von Wasserstoffsuperoxyd und Brenn- Packung silberplattierter Drahtgaze gebildet werden, stoff bereits geschlossen sind. Auch hierbei ergibt sich Die Brennkammer 10 ist verhältnismäßig kurz und also ejri_Aussgülen derJBrennkammer._Auf diese Weise hat an ihrem hinteren Ende eine zunächst konvergiei wird eine~ctuTcir' "Ansammiüng" von Treibstoffen be- 35 rende und dann divergierende Düse 24, durch die die dingte Explosionsgefahr weitgehend verringert. , Verbrennungsgase mit hoher Geschwindigkeit ent-" Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausbildungs- weichen, so daß der Vortriebdruck erzeugt wird. Die form der Erfindung ist bei einem Raketenantrieb, bei Brennkammer ist von einem Kühlmantel 25 umgeben, dem die Brennkammer mit einem Kühlmantel versehen der einen ringförmigen Kühlraum 26 umschließt, durch ist, durch den das eine flüssige Treibmittel hindurch- 40 den ein Strom von Wasserstoffsuperoxyd hindurchgeleitet wird, bevor, es in die Brennkammer einge- strömt, das mittels der Niederdruckpumpe 15 durch spritzt wird, die ,'Anordnung so getroffen, daß dieses die Rohrleitung 27 zugeführt wird. Der Kühlstrom des Treibmittel durch den Kühlmantel unter verhältnis- Wasserstoffsuperoxyds schreitet in Vorwärtsrichtung mäßig niedrigem Druck hindurchgeführt und dann (d.h. von rechts nach links in der Zeichnung) durch mittels- einer Pumpe auf höheren Druck gebracht wird, 45 den Raum.26 hindurch und gelangt zu einer Rückflußum in die Brennkammer eingespritzt zu werden. Ein- leitung29, die zu dem Einlaß der Hochdruckpumpe niedriger Druck im Innern des Kühlmantels ist dann 16 führt. Von mehreren Stellen des Kühlmantels aus von Vorteil, wenn bestimmte Formen der Brennkam- führen Zweigleitungen 28 zu der Rückfluß leitung 29, mer zur Anwendung gelangen. Wenn sich die heiße .. so daß sich beim Abschalten in dem Kühlmantel keine innere Kammer und der kalte äußere Mantel infolge 50 Dampfpfropfen bilden können. Damit die Brennkamder Anordnung einer gleitenden Abdichtung zwischen mer 10 und der. Kühlmantel 25 sich unterschiedlich diesen beiden Teilen, und zwar in derem hinteren Ende, ausdehnen können, ist am hinteren Ende dieser Teile unterschiedlich ausdehnen können, so wird ein hoher eine verschiebbare Dichtung 31 vorgesehen. Druck in dem.Mantel entsprechend hohe axiale Be- In der Nähe der Düsenmündung24 hat die Brennlastungen an der Düsenmündung zur Folge haben. In- 55 kammer eine Doppelwandung, die durch eine Hülse folge der hohen Temperaturen in diesem Bereich und erzeugt wird; auf diese Weise wird erreicht, daß das den mit Rücksicht auf die Kühlanforderungen begrenz- Kühlmittel dicht an den Wandungen der Düseiimünten Dickenverhältnissen der Wandung, können die Be- dung entlangstreichen kann. Schraubenförmige Leitanspruchungen unzulässig hoch werden, wenn nicht flächen 33 sind zwischen der Hülse 32 und zwischen die erfindungsgemäß in Vorschlag gebrachte Nieder- 60 den äußeren Wandungen der Düsenmündung der druckkühlung zur Anwendung gelangt. Dieser Vorteil Brennkammer vorgesehen, so daß das Kühlmittel gewirkt sich insbesondere bei Raketenantrieben mit zwungen wird, in schraubenförmiger Bahn fortzuvariablem Druck aus, bei denen ein hoher Brenn- schreiten. :

.kammerdruck benötigt wird, um maximale Druckver- In der vorderen Wand 34 der Brennkammer befindet

hältnisse zu schaffen, ,damit auch bei geringer Druck- 65 sich eine mittlere Öffnung 35; rund um diese Öffnung wirkung im Kühlmantel der Brennkammerdruck noch herum sind Brennstoffeinspritzdüsen 36, 37 und 38 sohoch genug ist, um eine gute Verbrennung und Lei- wie Einlaßöffnungen 39 für das Oxydationsmittel vorstung zu gewährleisten. gesehen. Die Brennstoffeinspritzdüsen und die Ein-

. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung laßöffnungen für das Oxydationsmittel sind abwechgehen aus der nachstehenden Beschreibung einer in der 70 selnd angeordnet. Unmittelbar hinter den Einlaß-

öffnungen 39 für das Oxydationsmittel liegen Kammern 40, in denen 'Katalysatoren liegen, die beispielsweise aus Packungen von silt>erplattierter Drahtgaze gebildet werden. Das Oxydationsmittel wird durch diese Katalysatoren in die Brennkammer 10 eingeführt, und zwar aus einer Hauptzuführungsleitung 41, die an den Auslaß der Hochdruckpumpe 16 für das Wasserstoffsuperoxyd angeschlossen ist. Die Katalysatoren zersetzen den Strom des unter hohem Druck stehenden Wasserstoffsuperoxyds in Dampf und Sauerstoff; es werden also diese gasförmigen Zersetzungsprodukte in die Brennkammer 10 eingeführt und nicht etwa das flüssige Wasserstoffsuperoxyd.

Die Brennstoffeinspritzdüsen 36, 37 und 38 sind so angeordnet, daß sie nacheinander zur Wirkung kommen, und zwar' entsprechend der Einstellung des Hauptsteuerhebels 42; auf diese Weise kann die Brennstoffeinspritzung verändert werden bei stets wirksamer Zerstäubung über den ganzen Arbeitsbereich hinweg.

Die mittlere Öffnung 35 im vorderen Ende der Brennkammer mündet in ein Gehäuse 43, in dem sich die Turbine 22 befindet. Die Turbine ist einstufig und die Rückseite ihrer Rotorscheibe ist mittels eines ortsfesten domartigen oder kegelförmigen Teils 44 abgeschirmt; dieser Teil begrenzt zusammen mit den Wandungen des Gehäuses 43 reinen ringförmigen, vom Schaufelring der Turbine ausgehenden Ausstoßkanal. Dieser Kanal geht allmählich in die mittlere Öffnung 35 über, die in die Brennkammer hineinführt.

Wie weiter unten noch genauer zu beschreiben sein wird, wird ein Teil des Wasserstoffsuperoxyds durch den ringförmigen Katalysator 23 aus einer Zuführungsleitung 45 eingespritzt und wird dann zu einer heißen Mischung von Dampf und Sauerstoff zersetzt: diese Mischung expandiert während sie durch den Düsenring 46 der Turbine hindurchtritt und treibt dann die Turbine an. Die Abgase der Turbine gelangen durch den ringförmigen, den domartigen Teil 44 umgebenden Kanal und durch die mittlere öffnung 35 hindurch in die Brennkammer; in diese Brennkammer wird Brennstoff durch die erste Reihe der Düsen 36 eingespritzt; der Brennstoff entzündet sich augenblicklich und verbindet sich mit dem vorhandenen freien Sauerstoff, wobei das Maximum der Wärmeenergie frei wird. Sollte in der Brennkammer keine Zündung erfolgen, so wird doch eine Ansammlung des flüssigen Treibstoffs in der Kammer durch die kräftige Blaswirkung der Turbinenabgase verhindert.

Die Turbinenwelle 20 ragt vom Gehäuse 43 aus nach vorn in eine auf der Zeichnung nicht veranschaulichte Kammer, in der ein nur schematisch dargestelltes Getriebe 47 enthalten ist, mit welchem die Pumpen 15, 16 und 19 sowie die Hilfseinrichtungen, wie beispielsweise eine Zahnradpumpe 48 und ein Regler 49 mit richtiger Geschwindigkeit angetrieben werden. Alle diese angetriebenen Teile sind in der erwähnten Kammer angeordnet.

Die Brennstoffpumpe 19 fördert den Brennstoff mit einem Druck, der höher ist als der in der Kammer 10 herrschende Druck. Der Brennstoff gelangt durch ein druckabhängiges Absperrventil 50 zu einem Regelventil 51, mit dessen Hilfe wahlweise der Brennstoff den Einspritzdüsen 36, 37 und 38 zugeführt werden kann, und zwar in Abhängigkeit von den Verstellungen des Hauptsteuerhebels 42; dieser Hebel ist mit einem Stellhebel 52 des Ventils 51 durch ein Gestänge 53 od. dgl. verbunden. Das Absperrventil 50 ist so angeordnet und ausgebildet, daß es nur öffnet, wenn der Brennstoffdruck einen Wert erreicht hat, der einem »Mindestvortriebdruck« entspricht; auf diese Weise ist ein Brennstoff verlust über das Regelventil 51 verhindert, und zwar bei allen Arbeitsbedingungen des Raketenantriebs, die unterhalb dieses »Mindestantriebsdruckes« liegen. :

Die Hochdruckpumpe 16 für das Oxydationsmittel erhält das Wasserstoffsuperoxyd in vorgewärmtem Zustand, und zwar aus der Kühlmittelrückführleitung 29; die Pumpe fördert das Wasserstoffsuperoxyd in die Brennkammer durch die Leitung 54 mit einem

ίο Druck der größer ist als der Innendruck der Brennkammer. An der Abzweigstelle 55 wird der Strom des Wasserstoffsuperoxyds in zwei Teile aufgespalten ;_>der_ gine Strom tritt zunächst durch ein Rückschlagventil 56 und gelangt zji^emeji_^R^elvejitil^_?__w_:elches von

1-5 einem druckabhängigen Teil 58 steuerbar ίΙΐΓ

Leitung" 59 von ■der Zähnrädpümpe.^^geliefert und durch einen Regler 49 geregelt wird; weiterhin tritt dieser Strom des Wasserstoffsuperoxyds durch ein Sicherheitssperrventil 60 und gelangt durch eine Leitung 45 zu dem Katalysator 23. Der andere Strom des Wasserstoffsuperoxyds tritt durch ein Rückschlagventil 61 in die Hauptzuführungsleitung 41 für das Oxydationsmittel; in dieser Leitung befindet sich ein Regelventil 62. Dieses Regelventil wird mittels des Hauptsteuerhebels 42 betätigt, und zwar unter Vermittlung eines Gestänges 63 od. dgl.; das Ventil regelt die Zufuhr des Hauptstromes des Oxydationsmittels in die Brennkammer, und zwar in Abhängigkeit von

der Stellung des Hauptsteuerhebels 42. ;

Wie bereits erwähnt, findet sich Unter den von" der Turbine 22 angetriebenen Hilfseinrichtungen auch der Regler 49. Mit diesem Regler 49 ist der Steuerhebel 42 durch ein Gestänge64 verbunden, so daß die.Einstellung des Reglers Verändert und damit die Geschwindigkeit der Turbine geregelt werden kann, indem das Regelventil 57 beeinflußt wird, welches die Zufuhr von Wasserstoffsuperoxyd zum Katalysator 23 steuert. .
Der Raketenantrieb ist mit einer Startvorrichtung ausgestattet, die bei 66 schematisch veranschaulicht ist und mittels eines Starthebels 65 bedient werden kann. In der Kühlmittelrückflußleitung. 29 befindet sich ein Ventil 67, das mittels eines druckempfindlichen Organs 68 betätigt wird, welches über eine Leitung 69 mit der Drückseite der Niederdruckpumpe 15 für das Wasserstoffsuperoxyd in Verbindung steht. Die Kühlmittelrückführleitung 29 ist weiterhin mit einer Leitung 70 verbunden; in der ein Entlastungsventil 71 vorgesehen ist, und die in die Wasserstoffsuperoxyd-Zuführungsleitung 45 zum Katalysator 23 führt. Das Ventil 67 ist so ausgebildet, daß es nur öffnet, wenn die Niederdruckpumpe 15 arbeitet. Ist also der Raketenantrieb abgeschaltet, so kann kein Kühlmittel aus dem Kühlmantel in die Hochdruckpumpe 16 gelangen; hat sich in dem Kühlmantel ein Druck gebildet, beispielsweise dadurch, daß das Kühlmittel von den Wandungen der Brennkammer Wärme aufgenommen hat, so wird das Kühlmittel durch die Leitung 70 und das Ventil 71 in die Zuführungsleitung 45 geführt und von dort zu dem Katalysator 23, so daß durch die Brenn-. kammer Gas hindurchströmt und die Kammer reinigt.

Das Sicherheitsabsperrventil 60, mit dessen Hilfe

die Zuführung von Wasserstoffsuperoxyd zur Turbine abgesperrt werden kann, wird mittels eines druckabhängigen Teiles 72 bewegt, das über ein Ventil 73 mit der Kühlmittelrückführungsleitung 29 in Verbindung gebracht werden kann und über eine Leitung 74 und ein Ventil 75 mit der Druckleitung 54 der Hochdruckpumpe 16 für das Wasserstoffsuperoxyd in Verbindung steht. Die Ventile 73 und 75 sind drück-

7 8

"V gj^stejieji^Afentilejj^^ talysator40 und die Einlaßöffnungen 39 in die Brenn-

\ dann.offnen,_wenn _ die Drücke in der Rückführungs- kammern gelangen kann. Wenn sich die Turbinen-

^vleitung_29_und__m der TJeTtung-54-bestimmte Werte geschwindigkeit vergrößert, steigt der Lieferdruck der

oberhalb der normalen BeTriebsbedingungen über-. Brennstoffpumpe so weit an, daß das Ventil 50 in der

schreiten. Sobald eines der Ventile beim Auftreten 5 Brennstoff zuführungsleitung geöffnet wird; auf diese

eines ungewöhnlich hohen Druckes öffnet, schließt der Weise wird Brennstoff dem Regelventil 51 zugeführt.

druckempfindliche Teil 72 das Ventil 60, so daß die Bei dieser Einstellung des Steuerhebels 42 ist das Ven-

Zuführung von Wasserstoffsuperoxyd zur Turbine ab- til 51 teilweise geöffnet, so daß Brennstoff nur durch

geschaltet wird; auf diese Weise wird der Raketen- die erste Düsenstufe36 zugeführt wird. Die Zerset-

antrieb stillgesetzt. io zungshitze des Wasserstoffsuperoxyds gewährleistet,

Die Starteinrichtung 66 ist so ausgebildet, daß sie daß die Dampf- und Sauerstoffmischungen heiß genug

eine verhältnismäßig kleine Startmenge Wasserstoff- sind, um den Brennstoff zu zünden. Die Verbrennung

superoxyd durch eine Leitung 76 und ein Rückschlag- beginnt, und die Verbrennungsprodukte treten aus der

ventil 77 einer Abzweigung 78 zuführt, die vor dem Düse 24 aus, wobei sie einen verhältnismäßig geringen

Sicherheitsventil 60 liegt; auf diese Weise wird zum 15 Vortriebsdruck ausüben.

Starten der Turbine eine Anfangsmenge Wasserstoff- Wenn dieser Vortriebsdruck erhöht werden soll, superoxyd dem Katalysator 23 zugeführt. Eine Leitung wird der Steuerhebel 52 durch seine Führung weiter-79, die ein Rückschlagventil 80 aufweist und zur Start- bewegt, und zwar bis in die Stellung »voller Antriebseinrichtung 66 führt, zweigt von der Niederdruck- druck«, die mit 104 bezeichnet ist; auf diese Weise leitung 27 des Wasserstoffsuperoxyds ab; durch diese 20 wird mehr Oxydationsmittel durch das Regelventil 62 Leitung 79 wird die Starteinrichtung selbsttätig wie- hindurchtreten und gleichzeitig auch mehr Brennstoff der mit Wasserstoffsuperoxyd gefüllt, wenn die Nie- durch das Regelventil 51 zugeführt. An einer zwischen derdruckpumpe 15 zu arbeiten begonnen hat. Damit den Stellungen 103 und 104 liegenden Stelle'werden sich kein Überdruck auf der Förderseite der Startein- die Brennstoffeinspritzdüsen 37 der zweiten Stufe zurichtung 66 bilden kann, ist eine Entlastungsleitung 81 25 sätzlich zu den Düsen 36 in Betrieb gesetzt. Zur gleivorgesehen, die zur Hauptlief erleitüng 17 zurückführt chen Zeit wird die Gesehwindigkeitseinstellung des und ein Entlastungsventil 82 aufweist. Reglers 49 erhöht, so daß das von dem Regler ge-Die Arbeitsweise des Raketenantriebes ist folgende: steuerte Ventil 57 mehr Oxydationsmittel zu dem Ka-Der Steuerhebel 42 wird zunächst aus der Ausschalt- talysator 23 zuläßt; auf diese Weise wird erreicht, daß stellung 100 in seiner Führung (Fig. 2) in eine Leer- 30 die Turbine eine höhere Leistung abgibt, die benötigt laufstellung 101 übergeführt. In der Leerlaufstellung wird, um größere Mengen Brennstoff und Oxydationssind das Brennstoffventil 51 und das Hauptventil 62 mittel unter dem erforderlichen höheren Druck gefür das Oxydationsmittel geschlossen. Der Raketen- fördert werden.

antrieb wird dann gestartet, indem der Starthebel 65 Ist der Steuerhebel 42 vollständig in die dem maxi-

so betätigt wird, daß die Starteinrichtung 66 in Wir- 35 malen Antrieb entsprechende Stellung 104 übergeführt

kung tritt; dadurch wird eine gewisse Menge von worden, so wird der Brennstoff durch die Düsen 36, 37

Wasserstoffsuperoxyd durch den Katalysator23 hin- und 38 aller drei Stufen zugeführt; außerdem strömt

durchgeführt, so daß eine bestimmte Anfangsmenge die größtmögliche Menge des Oxydationsmittels durch

von Dampf und Sauerstoff der Turbine 22 zuströmt das Regelventil 62. Außerdem wird der Regler 49 so

und diese in Drehung versetzt. 40 eingestellt, daß er mit Maximalgeschwindigkeit ar-

Die Ausströmgase der Turbine gelangen durch die beitet.

Brennkammer 10 und reinigen diese von jedem flüssi- Soll der Vortriebsdruck herabgesetzt werden, so· gen Brennstoff oder Oxydationsmittel, das sich dort kann der Steuerhebel in Richtung auf die Stellung 105 angesammelt haben sollte. Die Drehung der Turbine 22 zurückbewegt werden, die dem »minimalen Vortriebstreibt die Pumpen 15, 16 und 19 sowie die Hilf sein- 45 druck« entspricht und in der das Hauptregelventil 62 richtungen 48 und 49 an. Die Niederdruckpumpe 15 für das Oxydationsmittel und das Regelventil für den für das Oxydationsmittel sorgt dafür, daß Wasser- Brennstoff nahezu geschlossen sind; der Brennstoff stoffsuperoxyd durch den Kühlmantel 25 hindurch- wird dann lediglich durch die Düsen 36 der ersten strömt. Der Rückfluß des Wasserstoffsuperoxyds Stufe eingespritzt. In dieser Stellung »minimaler Vordurch die Leitung 29 versorgt die Hochdruckpumpe 19. 50 triebsdruek« strömt weniger Brennstoff und Oxyda-Diese Pumpe führt einen Teil des Oxydationsmittels tionsmittel zu als in der Zündstellung. Dies wird dadurch die Leitung 41 bis zum Regelventil 62 und einen durch erreicht, daß die »Zündstellung« in die Schleife anderen Teil des Oxydationsmittels bis zu dem vom 102 der Hebelführung gelegt wird,, so daß der Steuer-Regler gesteuerten Ventil 57. Dieses Ventil 57 wird hebel bei der Vorwärtsverstellung aus der Leerlaufteilweise geöffnet, und zwar durch Öl, welches unter 55 stellung 101 in die Zündstellung 103 in die Schleife Druck durch die Leitung 59 und den Regler 49 von eintritt. Wird der Hebel über die Zündstellung 103 der Zahnradpumpe48 her gefördert wird; auf diese hinwegbewegt, so verläßt er die Schleife und gelangt . Weise wird eine weitere Menge von Wasserstoffsuper- wieder in die Hauptführung 106. Beim Rückhub jeoxyd dem Katalysator 23 zugeführt, so daß die Turbine doch tritt der Hebel nicht in die Schleife 102, sondern 22 weiterhin mit Gasen versorgt wird. Der Raketen- 60 er kann in die dem »minimalen Vortriebsdruck« entantrieb wird auf diese Weise so lange im Leerlauf sprechende Stellung 105,. in die »Leerlaufstellung« 101 arbeiten, wie der Steuerhebel· 42 in seiner Leerlauf- und in die »Abschaltstellung« 100 bewegt werden, ohne Stellung 101 steht. Wird nun der Steuerhebel 49 durch daß er wieder durch die Schleife geführt zu werden die Schleife 102 der Führung in die Zündstellung 103 braucht.. In der Hauptführung 106 ist ein nur in einer bewegt, so wird eine höhere Turbinengeschwindigkeit 65 Richtung wirksam werdender Riegel 1.07 vorgesehen, am Regler 49 eingestellt; dies hat zur Folge, daß das und zwar unmittelbar Jenseits: der Einmündung der •5 f* Ventil 4^ weiter geöffnet wird und die Turbinen- Schleife 102; der Steuerhebel kann daher wohl von geschwindigkeit erhöht wird. Gleichzeitig wird das seiner Hauptantriebss.tellung in die Absehaltstellung ^X Hauptregelventil 42* für das Oxydationsmittel teilweise zurückbewegt werden, ohne durch die Schlaufe hingeöffhet, so daß das Oxydationsmittel durch den Ka- 70 durchgeführt werden zu müssen;, der Hebel muß aber

stets durch die Schlaufe und die »Zündstellung« bewegt werden, wenn er aus der »Leerlaufstellung« 101 nach vorn bewegt wird.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Raketenantrieb, bei welchem als Treibmittel. flüssiger Brennstoff und ein Oxydationsmittel verwendet werden und der eine Turbine enthält, die mittels der Gase angetrieben wird, die bei der katalytischen Zersetzung von Wasserstoffsuper- ίο oxyd frei werden, wobei die Turbine dazu dient, Treibmittelpumpen und Hilfseinrichtungen anzutreiben, gekennzeichnet durch die Kombination folgender, an sich bekannter Merkmale:

a) die erwähnten Gase strömen von der Turbine in die Brennkammer des Raketenantriebs;

b) in die Brennkammer werden gesondert Zersetzungsprodukte des Wasserstoffsuperoxyds eingeführt, die hier mit dem flüssigen Brennstoff reagieren und Schub erzeugen.

2. Raketenantrieb nach Anspruch 1 mit einer durch einen Hebel bedienbaren Steuervorrichtung, mit deren Hilfe Ventile betätigt werden können, die den Zustrom des zersetzten Oxydationsmittels und des Brennstoffs zur Brennkammer steuern, ferner mit einem von der Turbine angetriebenen

Regler, der ein Ventil für die Zufuhr von Wasser- . stoffsuperoxyd zur Zersetzung und Zufuhr zur Turbine betätigt, und mit einer Einrichtung zur Geschwindigkeitseinstellung des Reglers in Abhängigkeit von der Stellung des Steuerhebels, dadurch gekennzeichnet, daß am Steuerhebel ein Anfangsbereich vorgesehen ist, in dem der Turbine Zersetzungsprodukte des Wasserstoffsuperoxyds zugeführt werden, wobei jedoch die Ventile geschlossen sind, die die Zufuhr von Wasserstoffsuperoxyd und Brennstoff steuern.

3. Raketenantrieb nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Brennkammer mit einem Kühlmantel versehen ist, durch den das eine der flüssigen Treibmittel hindurchgeleitet wird, bevor es in die Brennkammer eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Treibmittel durch den Kühlmantel unter verhältnismäßig niedrigem Drück hindurchgeführt und dann mittels einer Pumpe auf höheren Druck gebracht wird, um in die Brennkammer eingespritzt zu werden.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 915 759; britische Patentschriften Nr. 771 896, 730 564, 962, 680 717.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

909 688/128 12.