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Feststoffrakete Feststoffraketen werden unter anderem als Haupt-oder
Hilfsantrieb für den Start und die Steuerung von Raumfahrtgeräten, Flugkörpern,
Flugzeugen u. dgl. verwendet. In einigen Fällen verbleiben diese Raketen, nachdem
sie ausgebrannt sind, am Fluggerät. In den meisten Fällen jedoch werden sie gegen
Brennschluß vom eigentlichen Fluggerät abgetrennt und fallen dann auf die Erdoberfläche
zurück. Damit diese ausgebrannten, abgeworfenen Raketen bzw. Raketenstufen -beim
Herabfallenleinen Schaden verursachen, ist es bisher üblich, den Startpunkt des
Fluggerätes in unbewohnte Gebiete bzw. an die Meeresküste zu legen, was eine starke
Einschränkung der Verwendung solcher Raketen ist. Es ist beispielsweise sehr wünschenswert,
mittels Höhenforschungsraketen das Verhalten der Atmosphäre auch oberhalb bewohnter
Gebiete näher zu ergründen. Für die Großwettervoraussagen würden hierdurch neue
Möglichkeiten geöffnet.
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Bekannt ist eine zw#,istufige Feststoffrakete, deren abwerfbare Grundstufe
aus brennbarem bewehrtem Kunststoff besteht. Diese Grundstafe soll nach ihrem Gebrauch
durch Verbrennung vernichtet werden, so daß keine größeren - Teile herabfallen.
Zwischen brennbarer Grundstufe und dem Festtreibstoff ist bei dieser bekannten Ausbildung
eine Lackschicht oder eine Metallfolie als wärmeisolierende Schicht vorgesehen,
wobei diese Schicht auf die Brenndauer des Treibstoffes abgestimmt ist. Untersuchungen
ergaben, daß diese Rakete jedoch.für viele Zwecke nicht anwendbar ist. Ihre Verbr
ennung ist nicht vollkommen, so daß noch brennende Teile auf die Erdoberfläche fallen.
Dieses ist teilweise. durch die ungleichmäßige Zündung der Brennkammerwände bedingt,
die durch die obenerwähnte Lacksc'hicht oder Metallfolie von dem Treibsatz getrennt
sind. Auch ist die für die Zündung der Brennkammer notwendige Zeit nicht gegeben.
Zur Beschleunigung der Verbrennung der Grundstufen-Brennkammer hat man auch schon
dem Material der Grundstufe aufheizende Zusätze aus leicht brennbaren Substanzen
beigegeben, wie z. B. Magnesium, Natrium bzw. deren Verbindungen. Trotzdem blieben
immer noch die genannten Schwierigkeiten mit der ungleichmäßigen Zündung der Brennkammerwände
bestehen.
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Es ist auch eine Ausbildung bekanntgeworden, bei der der Brennstoff
unmittelbar an der Außenhülle anliegt. Bei dieser bekannten Anordnung besteht aber
die Außenhülle der Grundstufe nicht aus brennbarem Material, viehnehr soll die Zerstörung
der Außenhülle dadurch erreicht werden, daß in der Außenwand eine Anzahl Einkerbungen
oder Rillen vorgesehen werden, so daß die Grundstufe in der Schlußphase mechanisch
unter Wirkung des im Inneren herrschenden Gasdruckes entlang den Sollbrachstellen
in kleine Stücke zerlegt wird. Bei dieser Anordnung besteht aber keine Gewähr, daß
der Zerfall in viele kleine Einzelteile tatsächlich auch entlang allen Einkerbungen
gleichzeitig erfolgt oder ob sich nicht doch noch einige wenige größere Bruchstücke
ausbilden, die, ohne abzubrennen, bei ihrem Auftreffen auf dem Boden noch größeren
Schaden anrichten können. Außerdem besitzt diese Ausbildung den Nachteil, daß die
an sich schon stark beanspruchte Hülle des Raketemnotors durch die große Zahl von
Einkerbungen geschwächt und der Gefahr unbeabsichtigter vorzeitiger Rißbildung oder
Zerlegung ausgesetzt ist.
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Der Erfindung lag, die Aufgabe zugrunde, eine Feststoffrakete zu erstellen,
deren abwerfbare Grundstufe mit ihren integralen Bauelementen, das sind etwaige
Flossen, Verschlüsse usw., aus abbrennbarem Material besteht, wobei die Verbrennung
der Grundstufe nach ihrem Abwurf vollständig ist, so daß sie auch oberhalb bewohnter
Gebiete abgeworfen werden kann. Ausgehend von der bekannten Ausbildung, bei der
die Innenwände der Grundstufe an einer Brennstoffschicht unmittelbar anliegen, besteht
die Lösung der Aufgabe erfindungsgemäß darin, daß die Zündbrennstoffschicht Hohlräume
aufweist.
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. Durch diese Hohlräume 'wird die Zeit der Einwirkung des Zündbrennstoffes
auf die abzubrennenden Teile vergrößert und die auftretende Temperatur erhöht.'
Hierdurch wird ein stark beschleunigtes Zünden und Abbrennen der Grundstufe erreicht.
Als abbrennbares Material wird vorzugsweise faserverstärkter Kunststoff mit sauerstoffhaltigen
Teilchen verwendet. Um einen vorzeitigen Abbrand der ebenfalls aus brennbarem Material
bestehenden Düse zu verhindern, wird dieselbe auf ihrer Innenseite mit einem Brennstoff
abgedeckt. Hierbei wird durch die Wahl des Brennstoffes und seine verschieden starken
Wandstärken
der Erosion der Düse durch die austretenden Treibgase
entgegengewirkt. Besonders vorteilhaft ist in der Düse ein Brennstoff mit sehr langsamer
Abbrandgeschwindigkeit. Als Zündbrennstoff und Treibstoff kann das gleiche
Material verwendet werden. In diesem Fall sind die Zündbrennstoffschicht und der
Feststofftreibsatz ein Ganzes. Die Hohlräume sind dann auf dem Umfang des
Feststofftreibsatzes angebracht. Wirid ein anderes Material verwendet, so wird am
zweckmäßigsten die ZündbrennstoffßQhicht aus einer perforierten Folie hergestellt,
die auf die Brennkammerwände aufgetragen wird.
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An Hand einiger Ausführungsbeispiele sei die Erftd-gj)g näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt eine abbrennbare Grundstufe einer Mehrstufenrakete;
F i g. 2 zeigt einen Schnitt durch eine Flosse der Raketenstufe; F i
g. 3 zeigt eine andere Ausführung der Grundstufe einer Mehrstufenrakete.
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In der F i g. 1 ist auf der linken Seite in der Ansicht und
auf der rechten Seite im Schnitt die abbrennbare Grundstufe einer Mehrstufenrakete
dargestellt. Die Grundstufe besteht im wesentlichen aus einem Feste stofftriebwerk,
dessen Breimkammerwand 1 gleichzeitig dio trgggnde Wand der Rakete bildet.
An der Brennkammerwand 1, die auf ihrer Innenseite, gänzlich mit Brennstoff
ausgekleidet ist, sind außen die Flossen 2 befestigt. Als Brennstoff werden Innenbr(mnQxtse,ibsätze,
verwendet, die durch Pressen hergestOlt sind, An den, die Brermkammer ausfüllend=
liaupttrgibsatz 3 sohließt im Kopf des Triebwerkes ein TrQib5to:.Urinsatz
4 an. Die Düse, ist ebenfalls mit den)BrQnnstoffeins4tzen 5 und
6
unspfüllt, Dio Einsätze 3 bis 6 sind an ihren in Be# rühr
ung steliendQn Flächen miteinander verklebt. Um
eine wiiksame Zündung der
aus brennbarem Material bn5tQlimdQn Breimkammer-- und Düsenwand zu gewährleisten,
sind in die Außenwände der TrQibsUtze, die mit der Brenukammer- und Düsenwand in
Berührung stehen, HoWr4ume 7 auebracht. Die Außenwände der Treibsätze bilden
also die für das Zünden der Tfie#bwerksteile, notwendige Breimstoffschicht# Der
die Düse innen auskleidende Trelbsatz kann die gleichen Eigenschaften haben wie
der Haupttreibsatz in der Brennkammer, Es ist jedoch angebracht, wenn der Treibsatz
der Düse. eM*'Q Jaiigsamere, Abbrandgeschwindigkeit hat als der H?Lljpttreibsatz
und vor ee,m- menüber der Erosion dur#Ii die austretenden Gase dinen holim- Widerstand
hat. Eine Verwendung von TrQibsätzm- aus verschiedenen Brennstoffen ist mi
n den im aligmeinra günstiger. Da üt a Berührungs flueem der Treibsätze,
keine allzu große gegenseitige Be.einflus3ung stattfindet, sind sie mittels einer
Hemmscl.uv'ht 8 voneinander getrennt, Der iin Kopf des Triebwerkes angeordnete
Treibsatz 4 besteht in vorteilhafter Weise ebenfalls aus eine ,in langsam abbrennenden
Brennstoff. Die Innenwände, der Flossen und auch anderer mit der Grundstufe eine
Einheit bildender Teile sind brennbar und mit einer Hohlräume aufweisenden ZÜndbrennstoffSchicht
ausgekleidet. Diese Hohlräume sind bei den Flossen 2 als Längsunten
9 ausgebildet, in denen sich die Zündung schnell fortpflanzt. Die Längsnuten
9 beg . innen an den in der Brennkammerwand vorhandenen öffnungen
10, über die die Zündbrennstoffschicht 12 in den Flossen 2 nach dem Abbrand
des Haupttreibsatzes 3 gezündet wird. Damit durch die sich schnell entwickelnden
Gase der brennenden Zündbrennstoffschicht in den Flossen keine explosionsartige
Zerstörung der Flossen erfolgt, sind dieselben mit öffnungen 11 in ihrer
Haut versehen, durch die die Gase entweichen können.
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Die F i g. 2 zeigt einen Schnitt durch eine Flosse 2 längs
der Linie A -A in der F i g. 1. Es ist die ganze Flosse Z mit
dem- Zündbremistoff 12 ausgefüllt. Die Öffnungen 11 sind mit einem geeigneten Material
ver" stopft, so daß die Flosse bis zum Zünden des Zündbrennstoffes 12 eine
glatte Fläche ist.
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Die in der F 1 g, 3 gezeigte abbrermbare Grundstufe besteht
im we ,sentlighen a us eine r in einem Stü* hergestellten Triebwerkskammer 13 mit
D - Use 14, In diesQm Fall werden die, Innenwände, des Triebwerkes mit einer
perforierten Schicht #5 abgedeckt. Diese, Schicht dient nach dem Abbrand des Treibsatze5
16 als ZündbrennstQff zur Zündung der Triebwerkswände. Der Treibsatz 1.6
wird durch Gießen eingebracht, W4hrend des Gießvorganges ist in das Triebwerk
ein entsprechender Kern eingesetzt. Da die, Schmelztemperatur der üblichen
gießbaren Brennstoffe relativ niedrig ist, kann der Kein aus einem aufblasbare ia
Kunststoff schlauch bestehend