DE1160695B - Verbindungseinrichtung fuer Feststoffraketen - Google Patents

Description

• Verbindungseinrichtung für Feststoffraketen Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbindungseinrichtung für eine Rakete mit einem Feststofftreibsatz, bei der die Verbindungseinrichtung und auch der Körper für die Brennkammer aus glasfaserverstärktem Kunststoff bestehen und die Verbindungseinrichtung den Kopf der Brennkammer und die Düse zusammenhalten, wobei die Verbindungseinrichtung die auftretenden Längskräfte aufnimmt.
• Verbindungseinrichtungen, die bei Reaktionsmotoren den Düsenboden mit dem Brennkammerkopf durch Zugstangen gegen dichtende Anschläge gegen die Stirnseiten des Mantels der Brennkammer drücken, sind an sich bekannt. Hierbei liegen die drei oder mehr Zuganker außerhalb des Mantels. Wegen des großen Gewichtes und des hohen Luftwiderstandes sind solche Ausführungen jedoch für Raketen nicht zu verwenden.
• Es wurde deshalb eine zentrale im Innern des Brennkammerraumes liegende Verbindungseinrichtung, bestehend aus einem Stab oder Rohr, aus 1-Jetall geschaffen und bereits beschrieben.
• Zur weiteren Herabsetzung des Gewichtes wurde versucht, die Rohre aus mit Glasfasern verstärktem Kunststoff herzustellen. Es hat sich aber gezeigt, daß die Zugfestigkeit dieser Rohre bei der gedrängten Bauart nicht ausreicht, zumal Korrosionen durch die heißen Gase auftreten und das Rohr schwächen, da die Rohrwandung ohne Vergrößerung der Abmessung nicht genügend viel Glasfasern aufnehmen kann.
• Die Weiterentwicklung des Grundgedankens aber führte zur Verwendung eines Stabes aus mit Glasfasern in Längsrichtung verstärktem Kunststoff, der die Düse mit dem Kopf der Brennkammer zentral innerhalb dieser verbindet und den teuren und schweren Düsenboden vermeidet. Diese Ausführung läßt eine bedeutende Gewichtsersparnis zu und führt zu einer Vergrößerung der Geschwindigkeit und damit auch zu einer größeren Reichweite und stellt einen guten technischen Fortschritt im Bau solcher Raketen dar.
• Große Schwierigkeiten machte die genügend starke Befestigung des Verbindungsstabes im Kopf der Brennkammer sowie in oder an der Düse.
• Erfindungsgemäß wurden diese Schwierigkeiten dadurch überwunden, daß der mit Glasfasern verstärkte Kunststoffstab an beiden Befestigungsenden mit jeweils einer Muffe aus Stahl versehen wurde, die nach dem Erhärten des Kunststoffes durch konzentrisches Zusammenpressen ihre Bohrungen soweit verengen, daß ein einwandfreier Form- und Kraftschluß erreicht wird und die Längskräfte vollständig aufgenommen werden. Das konzentrische Verengen der Bohrungen wird z. B. durch Einpressen der Muffen in einen oder mehrere Ringe mit kleineren Bohrungen, als der Außendurchmesser der Muffen beträgt, erzielt.
• Die Muffe, welche die Düse hält, die als Ringdüse ausgebildet ist, hat am Ende einen Bund, an dem sich der Haltestern abstützt, der mit seinen Stegen den äußeren Teil der Ringdüse in den Brennkammermantel preßt. Diese Muffe wird an ihrem innenliegenden zylindrischen Teil durch eine Kunststoffumhüllung gegen die Wärmeeinwirkung der ausströmenden Gase geschützt. Diese Umhüllung ist wiederum durch eine metallische Hülse überdeckt, die den inneren Teil der Ringdüse bildet.
• Der Verbindungsstab ist mit einer nach dem hinteren, also der Düse zu, sich verstärkenden Umwicklung aus mit Kunstharz getränkten Glasfasern versehen, welche die durch heiße Gase auftretende Korrosion verhindert und die Zugfestigkeit des Stabes während der ganzen Abbrennzeit sichert.
• Die Zeichnung veranschaulicht die Ausbildung der Verbindungseinrichtung im Längsschnitt.
• Der Raketenmotor besteht nach der Zeichnung im wesentlichen aus dem Brennkammermante115, 15', bei dem ein dünnwandiges Rohr 15 aus Kunststoff, Pappe usw. mit einer Ummantelung 15' aus mit Glasfasern verstärktem Kunststoff versehen ist, dem Kopf 12 und der Ringdüse 10, deren innerer Teil 8 mittelbar durch die Kunststoffhülse 7 von der Stahlmuffe 3 mit dem Bund 4 und mit dem Stab 1, der aus mit längslaufenden Glasfasern versehenem Kunststoff besteht, verbunden ist.
• Der Verbindungsstab 1 hat den Zweck, den Kopf 12 und die Düsenteile 8 und 11, mit dem Mantel 15, 15' zu verbinden und die als Innenbrenner ausgebildete Festtreibstoffladung 18 mittelbar in ihrer Lage zu halten und die beim Abbrand des Treibstoffes 18 entstehenden Zugspannungen aufzunehmen. Der Brennkammermantel ist von den auftretenden Zugspannungen völlig entlastet und hat nur dem Innendruck standzuhalten.
• Die Verbindungseinrichtung besteht somit aus dem Stab 1, den Stahlmuffen 2 und 3, dem Haltestern 5 mit drei Strahlen oder Stegen 6, dem äußeren Teil 1-1, der Ringdüse 10 und der Mutter 13, mit deren Hilfe die genannten Teile im Brennkammerrohr 15, 15' gehalten und gespannt werden.
• Damit die Festigkeit der Verbindung zwischen den Stahlmuffen 2 und 3 und der Zugstange 1 mit ausreichender Sicherheit erreicht wird und weil das einfache Einkleben nicht dazu ausreicht, werden beide Stahlmuffen 2 und 3 nach dem Erhärten des Kunstharzes nachträglich konzentrisch zusammengepreßt, so daß ein sehr fester Preßsitz erreicht wird. Dieses wird dadurch erreicht, daß die Muffen mit dem Außendurchmesser A durch Ringe gepreßt bzw. in solche eingepreßt werden, deren innerer Durchmesser kleiner ist als A und damit die Bohrungen a verengen, was durch eine gewisse Elastizität des ausgehärteten Kunststoffstabes möglich ist und damit ein fester Kraft- und Formenschluß erzielt wird. Auch wird auf diese Weise die Bewehrung aus längslaufenden Glasfasern geschont, während z. B. eine Verkeilung des Stabes durch in Längsrichtung eingepreßte keglige Stifte leicht Stauchungen hervorruft, welche die Festigkeit stark beeinträchtigen können.
• Nach dem Aufpressen der Muffe 3 mit dem Bund 4 wird der Haltestern 5, hierauf die Kunststoffhülse 7, die als Wärmeschutz dient, und darüber der innere Teil 8 der Ringdüse 10 geschoben. Hierauf wird die Muffe 2 aufgebracht, die mit dem Gewinde 14 für die Mutter 13 versehen wird. Dann wird der Verbindungsstab 1, wie es die Zeichnung darstellt, mit in Kunststoff getränkten Glasfasern so umwickelt, daß die Schichtdicke nach hinten zunimmt und gleichzeitig die Enden der Teile 7 und 8 abgedeckt werden.
• Dann wird die Verbindungseinrichtung in den laborierten Raketenmotor durch den äußeren Teil 11 der Ringdüse 10 sowie durch den Kopf 12 eingeführt und mit der Mutter 13 befestigt. Der Bund 4 der Muffe 3 drückt den Haltestern 5 mit seinen drei Stegen 6 den äußeren Teil 11 der Ringdüse 10 gegen das Brennkammerrohr 15, 15' und hält in Gemein-Schaft mit der Mutter 13 den ganzen Raketenmotor zusammen.
• An den Stegen 6 des Haltesterns 5 können einseitig schräge nicht gezeichnete Flächen angebracht werden, die in bekannter Weise der Rakete einen Drall geben.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. V-rbindungseinriclitung mit_ stabförmigem Zuganker zwischen vorderem Brennkainmerboden und Düsenboden am hinteren Ende von Feststoffraketen, deren äußeres Brennkammermantelrohr mit dem vorderen Brennkammerboden und dem Düsenboden jeweils gegen dichtende Anschläge der beiden letzteien drück-bar, ohne Gewindezusammengesteckt ist, d a d u r c h g e k e n p. zeichnet, daß an den beiden Enden des in der Brennkammerachse angeordneten stabförmigen Zugankers (1) aus mit Glasfasern verstärktem Kunststoff je eine Muffe aus Stahl (2, 3) angebracht und nach dem Erhärten des Kunststoffes durch konzentrisches Zusammenpressen form- und kraftschlüssig gehalten ist.
2. 2. Verbindungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch _gekennzeichnet, daß die am hinteren Ende des Verbindungsstabes (1) sitzende Muffe (3) mit einem Bund (4) versehen ist, der mittels des dreistrahligen Haltesterns (5) mit den Stegen (6) den äußeren Teil (I1) der Ringdüse (10) gegen den Brennkammermantel (15, 15') preßt.
3. 3. Verbindungseinrichtung nach den Ansprüchen 1. und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hintere Muffe (3) an ihrem zylindrischen Teil von einer Umhüllung (7) aus Kunststoff bedeckt ist, die wiederum von der metallischen Hülse (8) überdeckt wird, welche den inneren Teil (8) der Ringdüse (10) bildet. 4 7 . Verbindungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ('er Stab (1) eine nach dem hinteren Ende zu sich verstärkende Umwicklung (9) aus mit Kunststoff getränkten GILsfasern trägt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 816626; deutsche Auslegeschrift Nr. 1 1.06 120.