DE1161453B - Feststoffraketen-Treibsatz - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: F 02 k

Deutsche Kl.: 46 g-1/01

Nummer: 1 161 453

Aktenzeichen: R 31998 I a / 46 g

Anmeldetag: 30. Januar 1962

Auslegetag: 16. Januar 1964

Die Erfindung bezieht sich auf einen Treibsatz für Feststoffraketen. Besonders für die Treibsätze von Feststoffraketen besteht die Forderung, daß die Rakete innerhalb eines gewissen Temperaturbereichs ein gleichbleibendes Treffbild aufweisen soll, um das Geschoß — unabhängig von einer Temperierungsanlage — innerhalb des geforderten Temperaturbereiches mit gleich gutem Treffergebnis einsetzen zu können. Diese Temperaturforderung erstreckt sich zumeist über einen größeren Bereich des Minus- und Plustemperaturgebietes.

Bei Berücksichtigung dieser Forderungen ergeben sich jedoch innenballistische Probleme, da jedes Pulver wegen der ihm eigenen physikalischen und chemischen Eigenschaften und des daraus resultierenden Abbrandverlaufs bei Minustemperatur eine niedrigere, bei Plustemperatur eine höhere Abbrandgeschwindigkeit in bezug auf die Normaltemperatur besitzt.

Diese Pulvereigenschaft muß bei der Aufstellung der Schießtafel berücksichtigt werden. Besonders nachteilig ist diese Temperaturabhängigkeit der Abbrandgeschwindigkeit des Pulvers bei Raketen, da sich bei konstanter Auslegung der Klemmung (Verhältnis der Pulveroberfläche zum Düsenquerschnitt) für den gesamten Temperaturbereich bei tiefen Minustemperaturen eine größere Brennzeit der Rakete ergibt, die zudem wegen des sich einstellenden niedrigeren Brennkammerdruckes einen schlechteren spezifischen Impuls zur Folge hat. Die Schußweite nimmt dadurch ab, und die Streuung des Treffbildes wird größer.

Von noch größerer Bedeutung ist diese Wirkung beispielsweise bei einem doppelbasischen Pulver (Ngl-Nc-Pulver), das unter Umständen durch verschiedene Zusätze, z. B. von Bleisalzen zur Korrektur der Abbrandgeschwindigkeit, ein Unstetigkeitsgebiet in der Abbrandgeschwindigkeit als Funktion des Druckes aufweist, wobei die Abbrandgeschwindigkeit oberhalb und unterhalb dieses Gebietes sehr unterschiedlich sein kann. Der Betriebsbereich der Rakete soll aus diesem Grunde entweder oberhalb oder unterhalb des Unstetigkeitsgebietes gelegt werden.

Es ist bereits bekannt, die temperaturbedingten Änderungen des chemischen Verhaltens (Abbrand) des Treibsatzes einer Feststoffrakete mittels auf temperaturbedingte Änderungen seiner physikalischen Eigenschaften (Abmessungen, Festigkeit) beruhender Kompensationseinrichtungen dadurch auszugleichen, daß in der Austrittsdüse ein mit dem Treibsatz verbundener Steuerkörper vorgesehen ist, durch den bei temperaturbedingten Längenänderungen des Treib-Feststoffraketen-Treibsatz

Anmelder:

Rheinmetall G. m. b. H.,
Düsseldorf, Ulmenstr. 125

Als Erfinder benannt:

Hermann Renner,

Dipl.-Ing. Karl Otto Wehlow, Düsseldorf

satzkörpers der effektive Öffnungsquerschnitt der Düse geändert wird. Solche zusätzlichen Steuerkörper

ao sind jedoch ziemlich kostenaufwendig und bringen ferner zusätzliche Totgewichte.

Ist eine Rakete nun aus konstruktiven Gründen so ausgelegt, daß auf Grand der Temperaturforderang der Gleichgewichtsdruck der Brennkammer für ein

as bestimmtes Temperaturgebiet oberhalb und für den Rest im oder unterhalb des Unstetigkeitsgebietes liegt, so machen sich die geschilderten Nachteile besonders schwerwiegend bemerkbar. Eine Brauchbarkeit der Rakete bei dem Temperaturintervall, in dem die Un-Stetigkeit liegt, kann daher unter Umständen wegen einer zu starken Streuung ganz entfallen.

Die Erfindung besteht nun darin, daß die Kompensationseinrichtungen aus einer oder mehreren Längsnuten am Innen- und/oder Außenumfang des Treibsatzkörpers bestehen, die bei Druckanstieg im Innern des Treibsatzkörpers als Sollbrachstelle eine Rißbildung zur Vergrößerung der Pulveroberfläche bewirken. Ein solcher Treibsatzkörper ist in sehr einfacher und wirtschaftlicher Weise im Strangpreßverfahren herstellbar, wodurch ohne zusätzlichen Bauaufwand eine größtmögliche Raumausnutzung ermöglicht wird.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung können die Nuten in Form und/oder Tiefe unterschiedlich ausgebildet sein, derart, daß bei verschiedenen Temperaturbereichen eine Stufung der Rißbildung erfolgt.

Die Rißbildung kann ferner sehr zweckmäßig dadurch begünstigt werden, daß der zwischen dem Außendurchmesser des Treibsatzkörpers und der Brennkammerwand verbleibende Ringspalt in an sich bekannter Weise an seinen Enden durch anliegende,

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gegebenenfalls bewegliche Dichtringe gegen den Druckraum der Brennkammer abgedichtet ist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in der Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Teillängsschnitt einer Rakete.

Fi g. 2 einen Querschnitt dazu.

Mit 1 ist die zylindrische Brennkammerwand bezeichnet, in der der als Innenbrenner ausgebildete Treibsatz 2 angeordnet ist. Zwischen der Brennkammerwand und dem Außenumfang des Treibsatzkörpers 2 befindet sich ein Ringspalt 3, dessen Weite temperaturbedingten Änderungen unterlegen ist, da Brennkammerwand und Treibsatzkörper unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Die Weite des Ringspaltes 3 ist so bemessen, daß der Treibsatzkörper bei Normaltemperatur leicht in die Brennkammer eingeschoben werden kann. Im oberen Temperaturbereich legt sich dann die Wandung des Treibsatzkörpers eng an die Brennkammerwand an, während sich bei absinkenden Temperaturen ein sich erweiternder Ringspalt bildet. An den Enden des Treibsatzkörpers ist der Ringspalt durch Dichtringe 4. 4' abgedichtet, von denen mindestens einer derart beweglich ist, daß Längenänderungen des Treibsatzkörpers aufgenommen werden können. Der hohle Treibsatzkörper weist zur Erzielung einer großen Oberfläche (Brennfläche) im Innern einen sternförmigen Querschnitt auf und ist beispielsweise mit zwei gegenüberliegenden Kerben (Sollbruchstellen) 5,5' versehen. Im Bereich der Kerbe 5 ist am Umfang des Treibsatzkörpers eine weitere Kerbe 6 vorgesehen, in die ©ine elastische, V-förmig profilierte Dichtleiste 7 eingelassen ist. Beim Entstehen eines Längsrisses im Bereich der Kerbe 5 vergrößert sich die brennende Oberfläche um das Doppelte des Rißquerschnittes. Die Dichtleiste wird vom Brennkammerdruck gegen die Brennkammerwand gedruckt, wobei sich die beiden Schenkel der Dichtung aufweiten, und ihre Anlage an dem Treibsatzkörper aufrechterhalten. Auf diese Weise wird das Innere des Treibsatzkörpers weiterhin unter Druck gehalten und ein Eintreten des Brennkammerdruckes in den Ringspalt verhindert. Ferner wird hierdurch eine stufenweise sich vergrößernde Oberfläche für entsprechende Temperaturbereiche ermöglicht. Unter sinnvoller Ausnutzung der Elastizitätseigenschaften des Treibsatzkörpers in Verbindung mit verschieden stark ausgebildeten Kerben kann die Wirkung so gesteuert werden, daß im Plustemperaturbereich durch Anlage des Körpers an der Brennkammerwand kein Riß entsteht, ab einer bestimmten tieferen Temperatur beispielsweise ein Riß entsteht und bei noch tieferen Temperaturen durch die weitere Versprödung und stärkere Aufbiegung des Treibsatzkörpers ein weiterer Riß.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Treibsatz für Feststoffraketen mit auf temperaturbedingte Änderungen seiner physikalischen Eigenschaften (Abmessungen, Festigkeit) beruhenden Kompensationseinrichtungen für temperaturbedingte Änderungen des chemischen Verhaltens (Abbrand), dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen aus einer oder mehreren Längsnuten (5) am Innen- und/ oder am Außenumfang bestehen, die bei Druckanstieg im Inneren des Treibsatzkörpers als Sollbruchstelle eine Rißbildung zur Vergrößerung der Pulveroberfläche bewirken.

2. Raketentreibsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten in Form und oder Tiefe unterschiedlich ausgebildet sind, derart, daß bei verschiedenen Temperaturbereichen eine Stufung der Rißbildung erfolgt.

3. Raketentreibsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufrechterhaltung des Brennkammerdruckes eine im Bereich der Sollbruchstelle (5) am Umfang des Treibsatzkörpers eingelassene, profilierte elastische Leiste (7) vorgesehen ist.

4. Raketentreibsatz nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begünstigung der Rißbildung der zwischen dem Außendurchmesser des Treibsatzkörpers und der Brennkammerwandung verbleibende Ringspalt (3) an seinen Enden durch anliegende, gegebenenfalls bewegliche Dichtringe (4) gegen den Druckraum der Brennkammer abgedichtet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2972 859, 2957 309,
2957307.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

309 779/81 1.64 © Bundesdruckerei Berlin