DE1144061B

DE1144061B - Rocket with pivoting nozzle

Info

Publication number: DE1144061B
Application number: DEU7522A
Authority: DE
Inventors: Walter A Ledwith
Original assignee: United Aircraft Corp
Current assignee: RTX Corp
Priority date: 1960-01-04
Filing date: 1960-10-18
Publication date: 1963-02-21

Description

Rakete mit verschwenkbar gelagerter Düse Zum Steuern der Schubrichtung von Raketen ist es bekannt, bei Raketen aus Brennkammer und Düse die Düse verschwenkbar an einer als Halterung dienenden Verlängerung der Brennkammer zu lagern. Durch Verschwenken der Düse um die Längsachse der Rakete wird die Schubrichtung geändert. Die Lösung eines dabei auftretenden Problems verlangt, daß die auf die Düse einwirkenden Axialkräfte herabgesetzt werden, um die von der Schwenklagerung aufzunehmenden Kräfte gering zu halten. Hierzu ist es bekannt, die Düse auf einen Teil ihrer Länge auf Innen-und Außenwand dem Druck der Brennkammer auszusetzen, damit die Düse auf diesem Teil ihrer Länge auf beiden Seiten mit dem gleichen Druck beaufschlagt wird und auftretende Druckkräfte ausgeglichen werden. Dieser ideale Zustand vollkommenen Druckausgleichs wird bei einer bekannten Anordnung jedoch nur im nicht eintretenden statischen Zustand erreicht. Im wirklichen Betriebsfall, bei dem dynamische Verhältnisse vorliegen, werden die auf beiden Seiten dieses Teiles der Düse auftretenden Drucke nur unvollständig ausgeglichen, so daß innere Kräfte entstehen, die von der Schwenklagerung aufgenommen werden müssen.Rocket with swiveling nozzle For controlling the direction of thrust It is known from rockets that the nozzle can be pivoted in rockets consisting of a combustion chamber and nozzle to be stored on an extension of the combustion chamber serving as a holder. By pivoting the nozzle around the longitudinal axis of the rocket, the direction of thrust is changed. The solution One problem that arises requires that the axial forces acting on the nozzle are reduced in order to reduce the forces to be absorbed by the pivot bearing to keep. For this purpose, it is known that the nozzle over part of its length on the inside and outside External wall to expose the pressure of the combustion chamber so that the nozzle on this part the same pressure is applied to its length on both sides and occurs Pressure forces are balanced. This ideal state of perfect pressure equalization is only in the non-occurring static state in a known arrangement achieved. In the real operating case, where dynamic conditions exist, the prints appearing on both sides of this part of the nozzle are only incomplete balanced, so that internal forces arise that are absorbed by the pivot bearing Need to become.

Bei der Erfindung wird das Problem des Druckausgleichs auf beiden Seiten des innerhalb der Brennkammer liegenden Teiles der Düse dadurch gelöst, daß das stromaufwärts liegende Ende der Düse innerhalb und in einem Abstand von der Halterung liegt, wobei das stromabwärts liegende Ende der Halterung dichtend auf der Außenwand der Düse anliegt.In the invention, the problem of pressure equalization on both Pages of the part of the nozzle lying within the combustion chamber solved in that the upstream end of the nozzle within and at a distance from the Bracket lies, with the downstream end of the bracket sealingly on against the outer wall of the nozzle.

Bei der konstruktiven Lösung der Aufgabe, die Düse verschwenkbar an der Brennkammer zu lagern, geht die Erfindung von einer an sich bekannten Halterung einer schwenkbaren Raketendüse aus, bei der die Halterung aus einer mit der Brennkammer verbundenen Kugelschale und einer dichtend in diese eingelegten, mit dieser zusammen ein Gelenk bildenden weiteren Kugelschale besteht, an die das divergente stromabwärtige Düsenende angeformt ist. Die erfindungsgemäß vorgesehene Lösung zeichnet sich dadurch aus, daß die Halterung aus einer mit der Brennkammer verbundenen Kugelschale und einer dichtend auf dieser außen aufliegenden und mit dieser zusammen ein Gelenk bildenden weiteren äußeren Kugelschale besteht, deren stromabwärts liegendes Ende auf der Außenwand der Düse befestigt ist. Dabei ist die äußere Kugelschale einteilig mit dem divergierenden stromabwärts liegenden Ende der Düse ausgebildet.In the constructive solution to the problem, the nozzle can be pivoted To store the combustion chamber, the invention is based on a holder known per se a swiveling rocket nozzle, in which the bracket from one with the combustion chamber connected spherical shell and a sealingly inserted into this, together with this there is a joint forming further spherical shell to which the divergent downstream Nozzle end is molded. The solution provided according to the invention is characterized by this from that the holder consists of a spherical shell connected to the combustion chamber and one sealingly rests on this outside and with this one joint forming further outer spherical shell, the downstream end of which is attached to the outer wall of the nozzle. The outer spherical shell is in one piece formed with the diverging downstream end of the nozzle.

Als Beispiel für die Erfindung wird in der nachfolgenden Zeichnung eine Ausführung der Rakete mit der verschwenkbar gelagerten Düse im Längsschnitt gezeigt.As an example of the invention is shown in the following drawing an embodiment of the rocket with the pivoted nozzle in longitudinal section shown.

Die Rakete weist eine Brennkammer 2 mit einer Einschnürung 4 auf, die sich in einer Kugelschale 6 fortsetzt. Auf der Kugelschale 6 ist eine Kugelschale 10 gelagert, an die das strömungsabwärtige Ende 12 der Halterung angeformt ist. Die Kugelschale 10 ist derart ausgebildet, daß ein Zusammenbau vom Ende her möglich ist. Zum Zusammenhalten dient ein Ring 13, der mit Schwenkzapfen 14 schwenkbar in an der Brennkammer 2 befestigten Stützen 15 gehalten wird. Der Ring 13 ist seinerseits über Schwenkzapfen 16 mit der Kugelschale 10 verbunden. Dabei liegen die Schwenkzapfen 16 in Augen 17 der Kugelschale 10. Die Zapfen 14 stehen rechtwinklig zu den Zapfen 15 und gestatten auf diese Weise eine Schwenkbewegung der Kugelschale 10 in der sie aufnehmenden Lagerfläche.The rocket has a combustion chamber 2 with a constriction 4, which continues in a spherical shell 6. On the spherical shell 6 is a spherical shell 10 stored, on which the downstream end 12 of the holder is formed. The ball socket 10 is designed in such a way that it can be assembled from the end is. To hold it together, a ring 13 is used, which can be pivoted with pivot pin 14 in on the combustion chamber 2 attached supports 15 is held. The ring 13 is in turn Connected to the ball socket 10 via pivot pins 16. The trunnions are located here 16 in eyes 17 of the spherical shell 10. The pins 14 are at right angles to the pins 15 and allow in this way a pivoting movement of the ball socket 10 in the they receiving storage area.

Das stromabwärts liegende Ende 12 der Halterung ist einstückig bis zu dem divergierenden Ende 18 der Düse verlängert. Auch mit der äußeren Kugelschale 10 ist das Ende einteilig ausgebildet.The downstream end 12 of the bracket is integrally extended to the diverging end 18 of the nozzle. The end is also formed in one piece with the outer spherical shell 10.

Bis über die Einschnürung 4 innerhalb der Kugelschale 10 ragt ein Rohr 19, das die konvergierenddivergierende Engststelle der Düse bildet. Das Rohr 19 ist an seinem strömungsunteren Ende an dem Ende 12 mit einem Klemmring 20 befestigt, der einen Flansch 21 gegen eine an dem Ende 12 vorgesehene Schulter preßt. Das Rohr 19 liegt radial innerhalb des Endes 12 mit Ausnahme seines strömungsunteren Endes, so daß der in der Brennkammer 2 herrschende Druck in den Ringraum 24 eintritt. Auf diese Weise ist die eingeschnürte Stelle des Rohres 19 keinen wesentlichen Radialkräften ausgesetzt und läßt sich aus verhältnismäßig dünnem Werkstoff herstellen, der die erforderliche Festigkeit gegenüber den beim Betrieb der Rakete auftretenden Temperaturen besitzt.As far as the constriction 4 within the spherical shell 10 protrudes Tube 19 which forms the converging diverging throat of the nozzle. The pipe 19 is attached at its lower flow end to the end 12 with a clamping ring 20, which presses a flange 21 against a shoulder provided at the end 12. The pipe 19 lies radially inside the end 12 with the exception of its downstream end, so that the pressure prevailing in the combustion chamber 2 in the Annulus 24 entry. In this way, the constricted point of the tube 19 is not essential Exposed to radial forces and can be manufactured from relatively thin material, which has the required strength compared to that which occurs during operation of the rocket Temperatures.

Die aufeinanderliegenden Kugelschalen 6 und 10 gestatten ein Schwenken der Düse um einen kleinen Winkel und damit eine Richtungssteuerung der Rakete. Um dies zu ermöglichen, ist das die Einschnürung bildende Rohr 19, wie ersichtlich, derart ausgebildet, daß es mit den umgebenden Bauteilen bei Schwenken der Düse nicht in Berührung kommt. Zwischen den beiden Kugelschalen 6 und 10 liegt im gezeigten Beispiel eine Dichtung 26.The ball sockets 6 and 10 lying on top of one another allow pivoting the nozzle by a small angle and thus a directional control of the rocket. Around to make this possible is the tube 19 forming the constriction, as can be seen, designed in such a way that it does not interfere with the surrounding components when the nozzle is pivoted comes into contact. Between the two spherical shells 6 and 10 is shown Example of a seal 26.

Die Durchmesser der Kugelschalen 6 und 10 mit der Dichtung 26 werden derart gewählt, daß die auf die Düse wirkenden Axialkräfte soweit wie möglich ausgeglichen werden. Hierbei gleicht der in der Brennkammer 2 herrschende Druck, der von außen auf das Rohr 19 einwirkt, die von innen auf es einwirkenden einströmseitigen Drucke aus, so daß die Drucke innerhalb des eingezeichneten und mit »ausgeglichene Schubfläche = (A)« bezeichneten Durchmessers, der gleich dem Durchmesser der Dichtung 26 ist, ausgeglichen werden. Durch Herabsetzen oder Ausgleich der Schubkräfte werden die auf die Schwenklagerung einwirkenden Kräfte auf einen Geringstwert herabgesetzt, so daß nur eine ganz kleine Betätigungseinrichtung für die Richtungssteuerung der Rakete erforderlich ist.The diameters of the spherical shells 6 and 10 with the seal 26 are selected in such a way that the axial forces acting on the nozzle are compensated as far as possible. Here, the pressure prevailing in the combustion chamber 2, which acts on the pipe 19 from the outside, compensates for the pressures on the inflow side acting on it from the inside, so that the pressures within the diameter indicated by "balanced thrust area = (A)", the is equal to the diameter of the seal 26, are compensated. By reducing or balancing the thrust forces, the forces acting on the pivot bearing are reduced to a minimum, so that only a very small actuating device is required for controlling the direction of the rocket.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Rocket with combustion chamber and nozzle in which the nozzle pivotably mounted on an extension of the combustion chamber serving as a holder and the pressure of the combustion chamber on part of its length on the inner and outer walls is exposed, characterized in that the upstream end (19) of the nozzle is inside and at a distance from the holder, the downstream of which lying end (12) rests sealingly on the outer wall of the nozzle.

2nd missile after Claim 1, characterized in that the holder consists of one with the combustion chamber (2) connected spherical shell (6) and one sealingly resting on this outside and with this together a joint-forming further outer spherical shell (10) consists, the downstream end (12) of which is attached to the outer wall of the nozzle.

3. Missile according to claim 2, characterized in that the outer spherical shell (10) is formed in one piece with the diverging downstream end (18) of the nozzle. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1022 847; French Patent No. 1128 730; "Raketentechnik und Raumfahrtforschung", Vol. III, No. 3 (July / September 1959), pp. 84 to 86.