DE1118539B

DE1118539B - Rocket combustion chamber

Info

Publication number: DE1118539B
Application number: DEU7172A
Authority: DE
Inventors: Julius W Tumavicus
Original assignee: United Aircraft Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1959-05-25
Filing date: 1960-05-30
Publication date: 1961-11-30

Description

Raketenbrennkammer Die Erfindung betrifft eine Raketenbrennkammer mit einem im Meridianschnitt sich entlang der Längsachse ändernden Durchmesser.Rocket Combustion Chamber The invention relates to a rocket combustion chamber with a diameter that changes in the meridional section along the longitudinal axis.

Für viele Zwecke werden Raketenbrennkammem mit einem sich von einem Ende zum anderen Ende verändernden Durchmesser benötigt, und es ist bekannt, solche Kammern aus Stangen oder Rohren auszubilden, wobei der Querschnitt dieser Stangen oder Rohre trotz Änderungen des Kammerdurchmessers nicht geändert zu werden braucht. Neben einer Verbilligung der Fertigung durch Verwendung von Stangen oder Rohren praktisch gleichbleibenden Querschnittes liegt bei der Verwendung von Rohren der Vorteil darin, daß sich der freie Durchf(ußquerschnitt für das in den Rohren fließende Kühlmittel praktisch nicht ändert.For many purposes, rocket combustion chambers are separated from one another End to end changing diameter is needed, and it is known to do so Form chambers from rods or tubes, the cross-section of these rods or pipes do not need to be changed despite changes in the chamber diameter. In addition to cheaper production through the use of rods or tubes practically constant cross-section is when using tubes of the The advantage is that the free flow cross-section for the Coolant practically does not change.

Bei einer bekannten Konstruktion werden die Schwierigkeiten, welche sich durch die Änderung des Kammerdurchmessers ergeben, dadurch behoben, daß eine Windung der verwendeten Rohre mit verschiedenen Steigungen um die Kammerlängsachse gelegt wird. Eine andere bekannte Raketenbrennkammer mit veränderlichem Durchmesser besteht aus in axialer Richtung nebeneinander verlaufenden Rohren, die an Stellen größeren Durchmessers der Brennkammer in Umfangsrichtung miteinander fluchtend oval gedrückt sind, mit der größeren Achse in Umfangsrichtung, so daß sie mit benachbarten Rohren noch etwa in Berührung kommen können, während an Stellen kleineneren Durchmessers der Kammer die Rohre mit Kreisquerschnitt belassen werden.In a known construction, the difficulties which result from the change in the chamber diameter, corrected by the fact that a Winding of the pipes used with different pitches around the longitudinal axis of the chamber is placed. Another known variable diameter rocket combustion chamber consists of tubes running next to one another in the axial direction, which at points Larger diameter of the combustion chamber in the circumferential direction aligned with one another oval are pressed, with the major axis in the circumferential direction so that they are with adjacent Pipes can still come into contact, while in places of smaller diameter In the chamber, the pipes are left with a circular cross-section.

Mit der Erfindung wird die zuletzt genannte Konstruktion verbessert, und die Erfindung betrifft somit eine Raketenbrennkammer mit einem im Meridianschnitt sich entlang der Längsachse ändernden Durchmesser, deren Begrenzungswand aus in axialer Richtung verlaufenden, nebeneinander angeordneten Stangen gebildet wird, die an Stellen größeren Kammerdurchmessers in Umfangsrichtung miteinander fluchten und mit den benachbarten Stangen in Berührung stehen.With the invention, the last-mentioned construction is improved, and the invention thus relates to a rocket combustion chamber with a meridional section changing diameter along the longitudinal axis, the boundary wall of which consists of in axially extending rods arranged next to one another is formed, which are aligned with one another in the circumferential direction at points of larger chamber diameter and are in contact with the neighboring bars.

Gegenstand der Erfindung ist, daß die Stangen an Stellen kleineren Kammerdurchmessers in radialer Richtung aus der in Umfangsrichtung fluchtenden Lage heraus versetzt sind. An Stelle der Stangen können auch Rohre verwendet werden, wenn diese zum Durchfluß eines Kühlmittels erforderlich sind.The object of the invention is that the rods are smaller in places Chamber diameter in the radial direction from the position aligned in the circumferential direction are offset. Instead of the rods, tubes can also be used, if these are necessary for the flow of a coolant.

Der erzielte technische Vorteil liegt darin, daß stets Stangen oder Rohre mit jeweils gleichbleibender geometrischer Gestalt verwendet werden können und somit das Stauchen der Rohre an Stellen größeren Durchmessers der Brennkammer wegfällt. Dies wirkt sich u. a. günstig auf den Preis der fertigen Brennkammer aus.The technical advantage achieved is that there is always rods or Tubes with a constant geometric shape can be used and thus the upsetting of the tubes at points of larger diameter in the combustion chamber ceases to exist. This affects inter alia. favorably on the price of the finished combustion chamber.

Die Erfindung läßt sich dadurch verwirklichen, daß die erste, dritte, fünfte usw. Stange bzw. Rohr eine radial außerhalb der übrigen Stangen bzw. Rohre liegende, diese berührende Reihe bilden. Ebenso kann jeweils die erste, dritte, fünfte usw. Stange bzw. Rohr einen kleineren Durchmesser besitzen als die übrigen Stangen bzw. Rohre. Bei Verwendung von Stangen oder Rohren mit kleinerem Durchmesser können diese eine radial innerhalb der übrigen Stangen oder Rohre liegende Reihe bilden.The invention can be realized in that the first, third, fifth, etc. rod or tube one radially outside the remaining rods or tubes lying, this touching row form. The first, third, fifth, etc. rod or tube have a smaller diameter than the rest Rods or tubes. When using rods or tubes with a smaller diameter these can be a row lying radially within the rest of the rods or tubes form.

Bei Verwendung von Rohren an Stelle von Stangen sind die einander benachbarten Enden nebeneinanderliegender Rohre zwecks Bildung eines Strömungskanals für das Kühlmittel miteinander verbunden. Hinzuweisen ist darauf, daß dieses Merkmal für sich allein von einer anderen Raketenbrennkammer her bekannt ist.When using tubes instead of rods, they are mutually exclusive adjacent ends of adjacent tubes to form a flow channel connected to each other for the coolant. It should be noted that this feature is known in and of itself from another rocket combustion chamber.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen beschrieben. Dabei ist Fig. 1 ein Längsschnitt durch eine Düse nach der Erfindung, Fig. 2 ein Teil-Querschnitt in größerem Maßstab entlang der in Fig.1 eingetragenen Linie 2-2, Fig. 3 ein der Fig. 2 entsprechender Schnitt entlang der in Fig. 1 eingetragenen Linie 3-3, Fig. 4 ein der Fig. 2 entsprechender Schnitt entlang der in Fig. 1 eingetragenen Linie 4-4, Fig. 5 ein der Fig. 2 entsprechender Schnitt entlang der in Fig. 1 eingetragenen Linie 5-5, Fig. 6 ein entlang der in Fig. 1 eingetragenen Linie 6-6 abgewickelter Längsschnitt, Fig. 7 eine Abwandlung im Schnitt entsprechend Fig. 2.The invention will now be described with reference to the drawings. Included Fig. 1 is a longitudinal section through a nozzle according to the invention, Fig. 2 is a partial cross section on a larger scale along the line 2-2 entered in FIG. 1, FIG. 3 one of the FIG. 2 shows a corresponding section along the line 3-3 entered in FIG. 1, Fig. 4 shows a section corresponding to FIG. 2 along the line entered in FIG. 1 4-4, FIG. 5 shows a section corresponding to FIG. 2 along that entered in FIG Line 5-5, Fig. 6 one developed along the line 6-6 entered in Fig. 1 Longitudinal section, FIG. 7 shows a modification in section corresponding to FIG. 2.

Die Erfindung wird beschrieben in Verbindung mit einer Rakete, die eine Brennkammer 2 aufweist, deren Wand 4 auf einem Teil ihrer Länge zylindrisch ist und sodann bei 6 in Richtung auf das Einlaßende 8 der Düse kegelstumpfförmig verläuft. Strömungsabwärts des Einlaßendes verläuft die Wand 10 der Düse divergierend in Richtung auf das Auslaßende 12 der Düse.The invention is described in connection with a missile which has a combustion chamber 2, the wall 4 of which is cylindrical over part of its length and then at 6 towards the inlet end 8 of the nozzle frustoconical runs. Downstream of the inlet end, the wall 10 of the nozzle is divergent towards the outlet end 12 of the nozzle.

Die dargestellte Wand ist aus axial verlaufenden Rohren 14 und 16 gebildet, wobei der Durchmesser der Rohre 14 etwas größer ist als der der Rohre 16, und zwar zu einem weiter unten geschilderten Zweck. Obgleich die Bauteile 14 und 16 als Rohre dargestellt und beschrieben sind, können an Stelle dieser Rohre, falls keine Kühlung der Düsenwand erforderlich ist, auch Stangen verwendet werden; in beiden Fällen werden aber jeweils zwei Gruppen von Stangen oder Rohren mit unterschiedlichen Durchmessern verwendet.The wall shown is formed from axially extending tubes 14 and 16 , the diameter of the tubes 14 being slightly larger than that of the tubes 16, for a purpose described further below. Although the components 14 and 16 are shown and described as tubes, rods can also be used in place of these tubes, if cooling of the nozzle wall is not required; in both cases, however, two groups of rods or tubes with different diameters are used.

Wie Fig. 2 zeigt, sind die Rohre oder Stangen 14 am Einlaßende der Düse, d. h. also an derjenigen Stelle, an der der Düsendurchmesser am kleinsten ist, in Form eines Umfangsringes, in Umfangsrichtung nebeneinander und aneinander anliegend, angeordnet. An dieser Stelle bilden die Rohre oder Stangen 16 einen fortlaufenden, auf der Innenseite der Rohrreihe 14 liegenden Ring, dessen einzelne Rohre ebenfalls in Umfangsrichtung nebeneinander- und aneinanderliegen. Die Rohre 14 und 16 liegen gegenseitig auf Lücke, wie Fig. 2 zeigt, so daß an dieser Stelle die Düse durch eine Doppelwandkonstruktion gebildet wird, die aus einer Innenwand in Form des aus den Rohren 16 gebildeten Ringes und einer Außenwand in Form des aus den Rohren 14 gebildeten Ringes besteht. Die gesamte Anordnung ist zu einer einheitlichen Einheit zusammengelötet. Die Rohre 16 liegen innerhalb der zwischen den nebeneinanderliegenden Rohren 14 gebildeten Vertiefungen.As FIG. 2 shows, the tubes or rods 14 are arranged at the inlet end of the nozzle, ie at the point where the nozzle diameter is smallest, in the form of a circumferential ring, next to one another in the circumferential direction and in contact with one another. At this point, the tubes or rods 16 form a continuous ring lying on the inside of the tube row 14 , the individual tubes of which also lie next to and against one another in the circumferential direction. The tubes 14 and 16 are mutually gaps, as shown in FIG. 2, so that at this point the nozzle is formed by a double-wall construction, which consists of an inner wall in the form of the ring formed from the tubes 16 and an outer wall in the form of the Tubes 14 formed ring. The entire arrangement is soldered together to form a unitary unit. The tubes 16 lie within the depressions formed between the adjacent tubes 14.

Bei Vergrößerung des Düsendurchmessers, beispielsweise bei der Schnittlinie 3-3, divergieren die nebeneinanderliegenden Rohre 14 gegeneinander, so daß sie in einem gewissen gegenseitigen Abstand zueinander verlaufen, wie Fig. 3 zeigt. In gleicherWeise divergieren auch die die innere Reihe bildenden Rohre 16 gegeneinander. Jedes Rohr 16 ist in Umfangsrichtung gegenüber dem außenliegenden Rohr 14 versetzt, so daß jedes Rohr 16 weiterhin in der Vertiefung liegt, die sich zwischen den benachbarten, gegenseitig divergierenden Rohren 14 befindet. Dementsprechend bilden die Rohre 14 und 16 gemeinsam nach wie vor eine ununterbrochene Düsenwand, wobei die aufeinanderfolgenden Rohre der Düse, beispielsweise die Rohre 14, einen radial außerhalb des aus unter einem gegenseitigen Abstand verlaufenden Rohren 16 gebildeten Ringes liegenden Außenring bilden.When the nozzle diameter is enlarged, for example at section line 3-3, the tubes 14 lying next to one another diverge from one another, so that they run at a certain mutual distance from one another, as FIG. 3 shows. In the same way, the tubes 16 forming the inner row also diverge from one another. Each tube 16 is offset in the circumferential direction with respect to the outer tube 14, so that each tube 16 continues to lie in the recess which is located between the adjacent, mutually diverging tubes 14 . Correspondingly, the tubes 14 and 16 together still form an uninterrupted nozzle wall, the successive tubes of the nozzle, for example the tubes 14, forming an outer ring located radially outside the ring formed from tubes 16 extending at a mutual distance.

In Fig. 4 ist ein Teil der Düsenwand dargestellt, der einen noch größeren Durchmesser aufweist; hier liegen die Rohre 14 in Umfangsrichtung noch weiter voneinander entfernt, und die Rohre 16 sind nach wie vor in Berührung mit den Rohren 14 und diesen gegenüber in Umfangsrichtung versetzt, so daß die Rohre 14 in den Zwischenräumen 18 liegen und beide Rohrgruppen weiterhin eine ununterbrochene Düsenwand bilden.In Fig. 4 a part of the nozzle wall is shown, which is an even larger Has diameter; here the tubes 14 lie further apart in the circumferential direction removed, and the tubes 16 are still in contact with the tubes 14 and offset against these in the circumferential direction, so that the tubes 14 in the spaces 18 and both tube groups continue to form an uninterrupted nozzle wall.

Gemäß Fig. 5, die einen Querschnitt an derjenigen Stelle zeigt, an der die Düsenwand den größten Durchmesser aufweist, liegen die Rohre 14 hier noch weiter voneinander in Umfangsrichtung der Düse entfernt, und die Rohre 16 fluchten in Umfangsrichtung mit den Rohren 14. Die Rohre 16 haben also die gleiche Umfangserstreckung wie der Schlitz zwischen einander benachbarten Rohren 14, so daß die Rohre 16 an der in Fig. 5 gezeigten Stelle mit den Röhren 14 zusammen eine durchlaufende Düsenwandung bilden.According to FIG. 5, which shows a cross section at that point the nozzle wall has the largest diameter, the tubes 14 are still here further away from each other in the circumferential direction of the nozzle, and the tubes 16 are aligned in the circumferential direction with the tubes 14. The tubes 16 thus have the same circumferential extension as the slot between adjacent tubes 14, so that the tubes 16 at the point shown in Fig. 5 together with the tubes 14 a continuous nozzle wall form.

Nach Beendigung des Zusammenbaues der Rohre 14 und 16 wird, wie dargestellt, die gesamte Einheit zusammengelötet, wodurch eine fertige Düsenwand gebildet wird, die aus zwei Gruppen von Rohren oder Stangen besteht, von denen jede infolge der versetzten Anordnung über die gesamte Länge der Düse konstante Durchmesser aufweisen kann.After completion of the assembly of the tubes 14 and 16, as shown, the entire unit is soldered together, creating a finished nozzle wall, which consists of two groups of tubes or rods, each of which as a result of the staggered arrangement over the entire length of the nozzle have constant diameter can.

Die Strömung des Kühlmittels durch die Rohre 14 und 16 kann in. jeder beliebigen Weise erfolgen. Vorzugsweise wird die Anordnung jedoch derart getroffen, daß das Kühlmittel durch die Rohre 16 in Richtung stromabwärts der Düse fließt und die Rückströmung des Kühlmittels durch den äußeren Rohrring 14 erfolgt. Um dies zu ermöglichen, ist jedes Rohr 16 am strömungsunteren Ende, wie in Fig. 6 dargestellt, durch Endkappen 20 mit dem benachbarten Rohr 14 verbunden. Auf diese Weise strömt das Kühlmittel zuerst durch die dünnere Rohrreihe 16, wobei das Kühlmittel die niedrigste Temperatur aufweist und daher die stärkste Wirkung hat. Der Rückfluß des Kühlmittels erfolgt durch die einen größeren Durchmesser aufweisenden Rohre 14.The flow of coolant through tubes 14 and 16 can be in any be done in any way. Preferably, however, the arrangement is made in such a way that that the coolant flows through the tubes 16 in the direction downstream of the nozzle and the backflow of the coolant takes place through the outer tubular ring 14. To this to enable each tube 16 at the downstream end, as shown in Fig. 6, connected to the adjacent tube 14 by end caps 20. That way it flows the coolant first through the thinner row of tubes 16, with the coolant being the lowest Temperature and therefore has the greatest effect. The reflux of the coolant takes place through the tubes 14 having a larger diameter.

Um den Durchmesser des Düseneinlasses zu verringern, kann es wünschenswert sein, die Rohre auch zusätzlich in bekannter Weise in elliptische oder ovale Form abzuflachen, die in Fig. 7 dargestellt ist, wobei die Hauptachse des Querschnittes radial liegt, so daß mehr Rohre eines bestimmten Durchmessers am Düseneinlaß untergebracht werden können. In ähnlicher Weise können die Rohre auch an der Stelle des größten Durchmessers in entgegengesetzter Richtung abgeflacht werden, um an dieser Stelle einen größeren Durchmesser verwirklichen zu können.To reduce the diameter of the nozzle inlet it may be desirable be, the tubes also in a known manner in elliptical or oval shape flattened, which is shown in Fig. 7, being the major axis of the cross-section lies radially, so that more tubes of a certain diameter are accommodated at the nozzle inlet can be. Similarly, the pipes can also be used in the place of the largest Diameter to be flattened in the opposite direction to at this point to be able to realize a larger diameter.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Rocket combustion chamber with one in the meridional section changing diameter along the longitudinal axis, the boundary wall of which consists of in axially extending rods arranged next to one another is formed, which are aligned with one another in the circumferential direction at points of larger chamber diameter and are in contact with the adjacent rods, characterized in that the rods at points of smaller chamber diameter in the radial direction from the are offset in the circumferential direction aligned position.

2. rocket combustion chamber according to claim 1, characterized in that the first, third, fifth, etc. rod form a row lying radially outside the rest of the rods and touching them.

3. rocket combustion chamber according to claim 1 and 2, characterized in that each the first, third, fifth, etc. rod has a smaller diameter than that remaining rods. 4. rocket combustion chamber according to claim 3, characterized characterized in that the rods with the smaller diameter have one radially inward the rest of the rods lying row. 5. rocket combustion chamber according to claim 1 to 4, characterized in that tubes are provided instead of rods. 6. rocket combustion chamber according to claim 5, characterized in that the each other adjacent ends of adjacent tubes to form a flow channel are connected to each other. Publications considered: German patent specification No. 568,050; U.S. Patent No. 2,880,577; »Interavia«, 14th year, No. 5 (May 1959), p. 548; "Flight", vol. 69, issue 2460 (March 16, 1956), p. 299, 300.