DE1194641B - Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung fester Treibstoffe aus Raketengehaeusen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES Ml^ PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

F02k

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche KI.: 46 g-1/01

1194 641
B 726861 a/46 g
15. Juli 1963
10.Juni 1965

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entfernung fester Stoffe aus einem Behälter, insbesondere bezieht sie sich auf die Entfernung fester Mono-Brennstofftreibmittel aus den Gehäusen von Raketentriebwerken.

Feste Raketentreibstoffe werden in flüssigem Zustand gemischt und in die Raketengehäuse hineingegossen. Dabei treten in hohem Maße Fälle auf, in welchen Mängel in der Masse des Treibstoffes die Raketen samt Gehäuse unbrauchbar machen. Darüber hinaus verändern sich die Verbrennungseigenschaften der festen Raketentreibstoffe durch Alterung so stark, daß es üblich ist, nach Ablauf einer gewissen Zeit die Raketen samt Gehäuse wegzuwerfen. Die Gehäuse sind jedoch äußerst kostspielig, daher ist es in hohem Maße erwünscht, sie wieder dadurch brauchbar zu machen, daß der mangelhafte oder überalterte Raketentreibstoff aus ihnen entfernt wird, damit sie neu gefüllt werden können. Die bisher für die Entfernung von Raketentreibstoffen aus den Gehäusen angewendeten Verfahren sind aus Gründen, die mit der Sicherheit und der unvollständigen Reinigung der Gehäuse von dem Brennstoff zusammenhängen, nicht sehr befriedigend.

Demgemäß ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe feste Treibladungsmassen aus Raketengehäusen auf sichere, wirkungsvolle und wirtschaftliche Weise entfernt werden können.

Gemäß der Erfindung wird ein Flüssigkeitsstrahl verwendet, um die Treibladungsmasse aus dem Treibgehäuse herauszuwaschen und auszuspülen. Eine solche Abtragung und Auswaschung hat den erhöhten Vorteil, daß die Entfernung der Treibstoffe ohne Wärmeentwicklung vor sich geht, wie dieses bei den üblichen Ausschneideverfahren der Fall ist, und daß das Treibmaterial mit Wasser getränkt wird, wodurch der Prozeß sicherer und wirkungsvoller verläuft und die Zylinderwände schneller gereinigt werden.

Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entfernung von Treibladungsmassen aus Raketengehäusen zu schaffen, bei welchen in der Längsrichtung des Gehäusezylinders ein Kopf, durch den Wasser gepumpt wird, gedreht wird. Dieser Kopf ist mit Düsen versehen, die so gerichtet sind, daß mit Hilfe von Wasserstrahlen nach und nach ein wendeiförmiger Gang oder kegelstumpfförmiger Span aus dem zylindrischen Körper der Treibmasse und daran anschließend der Rest der Treibmasse herausgeschnitten Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung
fester Treibstoffe aus Raketengehäusen

Anmelder:

Byron Jackson, Inc., Long Beach, Calif.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,

Hamburg 36, Neuer Wall 41

Als Erfinder benannt:

LyIe B. Scott, Long Beach, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. ν. Amerika vom 16. Juli 1962 (209 997)

as und die Masse von den Wänden des Zylinders oder Behälters herausgespült wird.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Entfernung fester Treibladungsmassen aus Raketengehäusen, bei welchem ein Wasserstrahl auf den Körper der Treibmasse an einem Ende des Raketengehäuses auftrifft, wobei sich der Düsenstrahl quer zum Körper der Treibmasse richtet und um die Längsachse dreht, während er sich gleichzeitig in der Achsenrichtung allmählich vorwärts bewegt und auf diese Weise einen wendelförmigen Span ausspült oder hydraulisch herausschneidet, oder aber eine Vielzahl axial liegender runder oder stumpfkegeliger Späne durch den genannten Körper schneidet. Auf diesen Strahl folgt ein zum ersten Strahl winklig ausgerichteter zweiter Strahl in der Weise, daß der von ihm geschnittene Span sich mit dem vom ersten Strahl durch die Treibmasse hindurchgeschnittenen überschneidet und auf diese Weise das zuvor geschnittene Material von dem im Gehäuse befindlichen Treibstoffkörper trennt. Erfindungsgemäß kann der zweite Strahl entgegengesetzt gerichtet sein, um die verbrauchte Flüssigkeit und die herausgeschnittenen Treibstoffteilchen aus dem Gehäuse auszuschwemmen, oder aber in einer Abwandlung davon kann ein dritter Strahl in entsprechender Weise zur Ausschwemmung der Gehäusewände benutzt werden.

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Darüber hinaus richtet sich die Erfindung zur welle 12, die von einem rohrförmigen Mantel 13 Lösung der nächstwichtigen Aufgabe auf ein Ver- umgeben ist und die durch die Umlaufantriebsvorfahren, mittels dessen die Entfernung der Treib- richtung gedreht werden kann,
ladungsmasse aus dem Raketengehäuse in einzelnen Der Umlauftrieb 11 ist mit einer Gelenkkupplung Phasen in der Weise durchgeführt wird, daß ein 5 14 verbunden, die an eine Leitung 15 angeschlossen erstes Paar zueinander in Winkelstellung befind- ist, die von einer Quelle der Druckflüssigkeiten licher Flüssigkeitsstrahlen durch das Material hin- kommt, die vorzugsweise in entsprechender räumdurchgehen und daß im Anschluß daran ein zweites licher Entfernung liegt und den Sicherheitsanforde-Paar in Winkelstellung zueinander befindlicher rungen mit Rücksicht auf die Natur der zu behan-Flüssigkeitsstrahlen durch das Material gehen, wo- io delnden Treibladungsmasse Rechnung trägt,
bei einer der beiden Strahlen des zweiten Paares im Es sind Mittel vorgesehen, um eine relative Bewe-Vergleich mit den beiden Strahlen des ersten Paares gung der Stütze 1 in der Längsrichtung des Wagens 2 und dem anderen Strahl des zweiten Paares sich in und damit der Welle 12 herbeizuführen. In der entgegengesetzter Winkelstellung zur Achse des veranschaulichenden Ausführung werden diese Mit-Treibmassenkörpers befindet, so daß auf diese Weise 15 tel durch eine Kette 16 dargestellt, die zwischen den verbrauchtes Wasser und Treibmassenteile aus dem an den entgegengesetzten Enden der Stütze befind-Gehäuse ausgeschwemmt werden. liehen Ständern 17, 17 angebracht ist. Mit der Kette

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in wirkt ein vom Wagen 2 getragener Luft- oder sonder Schaffung einer für die Anwendung des beschrie- stiger Antriebsmotor 18 mit einer Antriebsrolle 19 benen Verfahrens brauchbaren Vorrichtung, die 20 zusammen, die gegenüber dem Leerlaufrollenpaar einen mit Düsenöffnungen versehenen Schneidkopf 20 in die Kette 16 eingreift. Die Regelung des Moaufweist, der in einer für die Ausführung einer tors 18 wird durch ein Ventil oder durch einen an-Längsbewegung in den Treibsatzbehälter hinein ent- deren Regler 21 bewirkt.

sprechenden Weise gehalten wird und mit Mitteln Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist zu bemerken,

zu einer gleichzeitig ausgeführten Längs- und Dreh- 25 daß an dem äußeren Ende der Welle 12 ein als

bewegung ausgestattet ist. Schneidkopf 22 zu bezeichnender Teil angebracht

Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ist, der bei 23 seitlich der Welle in einem Winkel

gehen aus der Beschreibung in Verbindung mit den von etwa 30° herausragt, mit gegenüberliegenden

Zeichnungen einiger Ausführungsbeispiele hervor. Seiten 24 und 25, die sich in einer Winkelstellung zu

Es zeigt 30 der Welle befinden, und mit einer Endfläche 26 ver-

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung für sehen ist, die zu den Flächen24 und 25 senkrecht

die praktische Durchführung des Verfahrens zur steht und daher in einem Winkel von etwa 60° zur

Entfernung von Treibstoffmassen, Welle 12 geneigt ist.

Fig. 2 einen Teillängsschnitt durch ein Raketen- Der Schneidkopf ist so ausgestattet, daß er durch

gehäuse und veranschaulicht die Entfernung festen 35 den Motor 18 in Längsrichtung in das offene Ende

Treibmaterials durch einen die Strahlrichtung be- des Raketengehäuses 30 hineinbewegt wird, das

stimmenden Schneidkopf, von einem Ablaufgerüst 31 getragen wird und einen

Fig. 3 einen Teillängsschnitt zur Veranschau- Körper festen Raketentreibstoffes oder Mono-

lichung der ersten Phase der Treibstoffentfernung, Treibstoffes enthält, welcher bekanntlich ein gummi-

Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Ansicht, 40 artiges Copolymer ist und einen Bindungs-und Ver-

jedoch zur Veranschaulichung der zweiten Phase der brennungskatalysator enthält. Wie aus der Fig. 2

Treibstoffentfernung, ersichtlich, ist der Schneidkopf 22 mit den Düsen

F i g. 5 einen Teillängsschnitt zur Veranschau- 33 und 34 an der Seitenfläche 24 und der Endfläche

liebung eines abgewandelten, die Strahlung ausrich- 26 und vorzugsweise mit einer Düse 35 auf der

tenden Schneidkopfes in einer zweiten Phase der 45 Fläche 25 des Kopfes versehen, wodurch die aus der

Treibstoffentfernung und Druckflüssigkeitsquelle stammende, durch die Lei-

Fig. 6 eine der Fig. 5 entsprechende Ansicht tungl5 und die Welle 12 zum Schneidkopf strö-

zur Veranschaulichung eines für die Endphase der mende Flüssigkeit in winkliger Richtung aus den

Treibstoffentfernung abgeänderten Schneidkopfes. Düsen 33 und 34 herausspritzt.

Die gleichen Bezeichnungen in den verschiedenen 50 Wenn der Wagen 2 sich axial zum Raketengehäuse

Figuren und der nachstehenden Beschreibung be- 30 bewegt und sich der Kopf 22 dreht, bewegen sich

ziehen sich auf einander entsprechende Teile. in gleicher Weise die Strahlen 33' und 34' in der

In den F i g. 1 und 2 ist eine für die Anwendung Achsrichtung des Gehäuses vorwärts, drehen sich des Verfahrens gemäß der Erfindung brauchbare um seine Achse und rufen auf diese Weise einen Vorrichtung dargestellt. Diese enthält eine Grund- 55 Schneidvorgang hervor, was der Tatsache zuzuplatte oder rechtwinklige Stütze 1, auf der zur Aus- schreiben ist, daß die Strahlen 33' und 34' relativ führung einer Längsbewegung ein gleitbar ange- zur Zylinderachse so angebracht sind, daß sie bei brachter Wagen 2 montiert ist, der mit Rollen 3 der Drehung des Strahls 34' einen Span aus der ausgestattet ist, die in die Seitenschienen 4 der Stütze Treibladungsmasse schneiden, der sich mit dem voreingreifen. Der Wagen 2 trägt einen Motor 5 oder 60 her durch den Strahl 33'geschnittenen überschneidet, einen anderen Kraftantrieb, der durch einen Ketten- Darüber hinaus ist zu bemerken, daß ein aus der trieb 6 mit einem Getriebekasten 7 verbunden ist. Düse 35 austretender und im allgemeinen zu den Aus dem Getriebekasten ragt eine Welle 8 zum An- Strahlen 33' und 34' entgegengesetzt gerichteter trieb eines Riemens 9, der sich um eine Riemen- Strahl 35' die Zylinderwände wäscht sowie die verscheibe 10 auf einem Umlaufgetriebe 11 herumlegt. 65 brauchte Flüssigkeit und abgetrennte Treibmassen-Somit stellt der Motor 5 mit den übrigen Einrich- teilchen aus dem Zylinder herausspült,
tungen eine Umlaufantriebsvorrichtung dar. In der Zu bemerken ist, daß eine Haube 30' an dem Längsrichtung ragt aus dem Antrieb 11 eine Hohl- offenen Ende des Gehäuses 30 angebracht ist und

eine öffnung 3Γ hat, in der die verbrauchte Schneideflüssigkeit angesammelt und von dort zu einem Auffangbehälter 32' geleitet wird. Aus dem Auffangbehälter kann die Flüssigkeit zusammen mit den herausgeschnittenen Treibladungsteilchen gesammelt, gefiltert und je nach Wunsch wieder verwendet werden.

In der Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist unter Hinweis auf Fig. 2 zu betonen, daß eine axiale Vorwärtsbewegung der Welle 12 und des Schneidkopfes 22 im Gehäuse 30 das Vorrücken der Flüssigkeitsstrahlen 33' und 34' und eine Drehung des Kopfes 22 eine Umdrehung der Strahlen um die Zylinderachse bewirkt, was zur Folge hat, daß aus der Treibladungsmasse 32 von jedem der Strahlen entweder ein spiraliger oder schraubenförmiger Span, jedoch im Falle intermittierender Vorwärtsbewegung des Kopfes eine Reihe von axial auseinanderliegenden runden Spänen herausgeschnitten oder -gespült werden, wobei sich die Späne überschneiden und der Strahl 34' einen steiler geneigten Span schneidet als der Strahl 33', so daß bei jeder aufeinanderfolgenden Bewegung der Strahl 33' einen fortschreitenden konischen oder spiraligen Teil 40 des Treibmaterials und ebenso der Strahl 34' einen restlichen Teil 41 des Treibmaterials von den Zylinderwänden entfernen wird.

Die Fig. 3 und 4 veranschaulichen einen Vorgang, bei welchem zunächst aus dem Zylinder 30 ein mittlerer Kern der Treibladungsmasse 32 entfernt wird, wie es sich für solche Fälle empfiehlt, in denen die Raketengehäuse einen solchen Durchmesser haben, daß die einstufige Entfernung der Treibladungsmasse unangebracht erscheint. Gleiche Bezugszeichen wie bisher sind in den Fig. 3 und 4 verwendet, jedoch mit dem Unterschied, daß an Stelle der Düse 35 in Fig. 3 ein Kopfstück 35a vorgesehen ist, so daß nur die Flüssigkeitsstrahlen 33' und 34' von dem Schneidkopf 22 ausgehen, um in fortschreitender Weise eine axiale Öffnung 32 α dadurch zu bilden, daß sie in der beschriebenen Art den Kern aus der Treibmasse entfernen. In der zweiten Stufe des zweistufigen Arbeitsganges ist, wie in Fig. 4 gezeigt, die Düse33 durch eine verlängerte Düse 33 α ersetzt, auch ist das Kopfstück 35 α durch eine verlängerte Düse 35 & ersetzt, von welchen in entsprechender Weise die Flüssigkeitsstrahlen 33" und 35" ausgehen, während an Stelle der Düse 34 im Ende des Schneidkopfes nunmehr ein Pfropfen 34 a vorgesehen ist.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich, rückt der Flüssigkeitsstrahl 33' bei der axialen Vorwärtsbewegung und der Drehung der Welle innerhalb der Ausbohrung 32 a im Treibmaterial vor und schneidet einen durchgehenden spiraligen Span oder einzelne sich bis an die Zylinderwand ausdehnende, voneinander axial getrennte, stumpfkegelige Späne heraus. Der Flüssigkeitsstrahl 35", der in dieser Ansicht mit dem Strahl 33" gleichachsig, jedoch im Verhältnis zu dessen Strahlrichtung entgegengesetzt gerichtet ist, kreuzt den vom Strahl 33' geschnittenen Span und entfernt auf diese Weise die Schnittstücke der Treibladungsmasse. Da der Strahl 35' entgegengesetzt gerichtet ist, wird verbrauchte Flüssigkeit und geschnittene Treibmasse aus dem offenen Ende des Zylinders herausgespült.

Unter Bezugnahme auf F i g. 5 ist hervorzuheben, daß ein abgeänderter Schneidkopf 22' mit einem verlängerten Zwischenstück 22 a ausgestattet ist, das zwischen die Verbindung des Kopfes mit der Welle 12 und deren winklig angebrachtem Ende 23 eingefügt ist. An dem vorderen äußersten Ende des Kopfes 22 ist eine Düse 34 angebracht, die einen Flüssigkeitsstrahl 34'" ausstößt.

Der Kopf 22' ist mit einer rückwärts und seitwärts gerichteten Ausladung 35 c mit der Düse 35 versehen, von der ein rückwärts gerichteter Flüssigkeitsstrahl 35"' ausgeht. Tatsächlich entsprechen die Strahlen 34'" und 35"' im wesentlichen den in Verbindung mit F i g. 2 beschriebenen Strahlen 34' und 35', jedoch sind die Flüssigkeitsstrahlen gemäß der F i g. 5 insbesondere für die weitere teilweise Entfernung der Treibladungsmasse aus dem Gehäuse 30 geeignet, welche nach der ersten Entfernung eines zentralen Bohrkernes und der Herstellung einer größeren Ausbohröffnung 32a (wie in Fig. 3 und 5 ersichtlich) erfolgt, wodurch eine noch größere Bohröffnung 32 & erzielt wird.

Ferner ist, wie in F i g. 6 gezeigt, der Kopf 22' in abändernder Weise so ausgestattet, daß das verbleibende Treibmaterial im Gehäuse 30 in F i g. 5 mit Hilfe eines verlängerten Zwischenstückes 35 c für die Düse 35 entfernt wird, wobei die Düse 34 der Fig. 5 durch einen Pfropfen 34a ersetzt ist. Es ist weiter zu bemerken, daß der Schneidkopf 22' mit Bezug auf sein vorrückendes Ende verhältnismäßig weit nach rückwärts gelegen und mit einem in einer Winkelstellung angebrachten, nach außen ausladenden Arm33& versehen ist, der in Fig. 5 mit einem Pfropfen 33 c, jedoch in F i g. 6 mit einer Düse 33 d versehen ist. Mit Hilfe dieser Anordnung können die Flüssigkeitsstrahlen 33"" und 35"" aus den entsprechenden Düsen 33 d und 35 c mit Bezug auf den Kopf 22' in axial auseinanderliegenden und in im wesentlichen parallelen Ebenen ausgestoßen werden, so daß der durch die Treibladungsmasse geschnittene Span des vorrückenden Flüssigkeitsstrahles 35"" den von dem folgenden Strahl 33"" geschnittenen Span kreuzt, damit die Treibmasse aus dem Gehäuse 30 vollständig entfernt wird und dessen Innenwände reingewaschen werden.

Diese Flüssigkeitsstrahlanordnung, als letzte Stufe einer mehrstufigen Treibstoffentfernung aus dem Zylinder, ermöglicht die Entfernung von Treibstoffmassen aus Gehäusen größerer Durchmesser, und zwar aus solchen bis zu 3000 mm Durchmesser und mehr, durch die Verwendung von Flüssigkeitsstrahlen, die in entgegengesetzter Richtung auf eine gemeinsame diametrale, der Ausschneidung benachbarte Fläche auftreffen.

Es hat sich z. B. herausgestellt, daß optimale Bedingungen für die Entfernung von Treibmassen dadurch erzielt werden können, daß in den gezeigten und auch in anderen Köpfen mit verschiedenen Kombinationen von Strahlen zum Herausschneiden sich überschneidender Späne Düsen verwendet werden, die einen Durchmesser der Größenordnung von 4,4 bis 4,7 mm aufweisen, durch welche Wasser in einer Menge von etwa 190 dm³/min je geöffneter Düse gedrückt werden. Für die Ausspülung des Treibmaterials wird vorzugsweise gewöhnliches Wasser verwendet, da solches Wasser wirksam ist, die feste Treibmasse mit Wasser zu sättigen, dank der Tatsache, daß die feste Treibmasse eine Affinität für Wasser aufweist und große Mengen absorbiert, wodurch die Treibmasse handhabungssicher bei der

Ausschwemmung der Treibstoffteile aus dem Gehäuse gemacht wird.

Vorzugsweise kann das Wasser zusätzlich mit einem Verzögerer, wie z. B. Natriumchromat, behandelt werden, um die korrodierende Wirkung des Ammoniumperchlorats in der Treibmasse zu neutralisieren.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Entfernung fester Treibladundüngen aus Raketengehäusen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei umlaufende, in Winkellage befindliche Flüssigkeitsstrahlen (33', 34*) sich durch die Treibladung axial vorwärts bewegen, wobei der erste der Flüssigkeitsstrahlen aus der Treibladung fortschreitend einen Span ausspült, der von dem zweiten Stahl zerschnitten und ausgespült wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter der Vorwärtsbewegung der beiden Flüssigkeitsstrahlen (33', 34') entgegengesetzt gerichteter Flüssigkeitsstrahl (35') sich durch die Treibladung axial vorwärts bewegt und die verbrauchte Flüssigkeit und die

Treibladungsabfälle aus dem Zylinder ausschwemmt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Flüssigkeitsstrahl (35') der Vorwärtsbewegung der Flüssigkeitsstrahlen (33', 34') entgegengerichtet ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Flüssigkeitsstrahlen (33', 34') sich intermittierend vorwärts bewegen.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Motor (5) auf einem Wagen (2), einen Flüssigkeitsschneidkopf (22), der mit dem Motor für die Bewegung in dem Gehäuse (30) in Antriebsverbindung steht und einen Mantel (13) umfaßt, um den Schneidkopf mit einer unter Druck stehenden Flüssigkeitsquelle zu verbinden, wobei der Kopf mit einer Anzahl von Düsen (33, 34, 35) für das Ausspritzen eines Flüssigkeitsstrahles versehen ist und wenigstens zwei der erwähnten Düsen in Winkelstellung zueinander gerichtet sind, so daß eine Überschneidung der Strahlen im Gehäuse stattfindet.

Bei der Bekanntmachung der Anmeldung ist ein Prioritätsbeleg ausgelegt worden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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