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Düse für ein Raketentriebwerk Die Erfindung bezieht sich auf eine
Düse für ein Raketentriebwerk, das einen innen mit einem Schutzfutter versehenen
Metallboden aufweist, wobei die Außenwandung der Düse aus einem stromauf liegenden
zylindrischen Teil und einem stromab liegenden Teil mit kegelstumpfförmiger Innenfläche
zusammengesetzt ist und in dem zylindrischen Wandungsteil eine ringförmige Graphitauskleidung
angeordnet ist, welche eine in Form eines Venturi-Rohres verlaufende Innenfläche
besitzt, die mit einer Abdeckung aus einem Material von hohem Schmelzpunkt versehen
ist.
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Es ist eine Düse der vorgenannten Art bekannt, bei welcher die ihre
Außenwandung bildenden Teile vollständig aus einem verstärkten Kunstharz hergestellt
sind, wobei die in dem stromauf liegenden Kunstharz-Wandungsteil angeordnete ringförmige
Graphitaushleidung mit einem ihre ganze Innenfläche abdeckenden dünnen Überzug aus
hochschmelzendem Material zum Schutz des Graphits gegen Erosion versehen ist und
an der Innenfläche des stromab liegenden Kunstharz-Wandungsteils eine dünne Auskleidung
aus hochschmelzendem Material vorgesehen ist. Diese bekannte Düse hat den Nachteil,
daß ihre Außenwandung, da sie vollständig aus Kunststoff besteht und ihr stromab
liegender Teil verhältnismäßig dick sein muß, nur eine unzureichende Abstrahlung
der aus den durch sie hindurchströmenden sehr heißen Treibstrahlgasen aufgenommenen
Wärme ermöglicht, wodurch die Lebensdauer der die Düse bildenden Aufbauteile beträchtlich
herabgesetzt wird.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Düse der eingangs genannten
Art, welche den Nachteil der bekannten Düse nicht aufweist.
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Dies ist gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Düsenaußenwandung
von aus einem Material hohen Schmelzpunktes bestehenden dünnen Blech von im wesentlichen
gleichmäßiger Dicke gebildet ist, dessen den stromab liegenden Teil der Düsenaußenwandung
bildendes Stück mit seiner Innenfläche in Verlängerung der Innenfläche der ringförmigen
Graphitauskleidung liegt, und daß die Abdeckung der Graphitauskleidung von einem
aus hochschmelzendem Material bestehenden Ring gebildet ist, der in die Graphitauskleidung
eingebettet ist und sich nur über die Zone der engsten Stelle der Düse erstreckt.
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Es ist an sich bekannt, eine Düse für Raketentriebwerke an den am
stärksten beanspruchten Stellen mit ringförmigen Einsatzkörpern aus hochschmelzenden
Metallen oder Legierungen solcher Metalle auszufüttern. Bei einer besonderen Ausführungsform
der Erfindung ist die Anordnung so getroffen, daß die ringförmige Graphitauskleidung
und das Futter des Raketenbodens an Verbindungsflächen aneinandergrenzen, die im
wesentlichen rechtwinklig zur Innenfläche der Düse verlaufen und durch Dichtungsringe
abgedichtet sind.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der stromauf liegende
zylindrische Teil der Düsenaußenwandung mit einem Gewinde versehen, das in einer
Verdickung des Raketenbodens eingeschraubt ist, während ein aus armiertem und Fremdkörper
enthaltendem Kunststoff bestehendes Zwischenstück zwischen dem Futter des Raketenbodens
und der Graphitauskleidung der Düse angeordnet ist.
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Es ist an sich bekannt, eine aus Stahl bestehende Düse mittels eines
an ihrem stromauf liegenden Ende vorgesehenen Gewindes in einen in der Endwand einer
Rakete befestigten Ring einzuschrauben.
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Gemäß einem besonderen Merkmal der Erfindung bestehen die die Außenwand
der Düse bildenden Teile aus Wolfram oder Molybdän oder einer Legierung dieser beiden
Metalle.
Es ist an sich bekannt, Raketentriebwerkdüsen mit einer
aus Wolfram oder Molybdän oder einer Legierung dieser Metalle bestehenden Auskleidung
zu versehen.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise
erläutert.
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F i g. 1 ist ein axialer Schnitt durch eine Ausführungsform einer
Düse gemäß der Erfindung; F i g. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab eine Abwandlung
der in F i g. 1 wiedergegebenen Düse; F i g. 3 ist eine der F i g. 1 ähnliche Schnittansicht
einer abgeänderten Ausführungsform, die sich auf die Verbindung der Düse mit dem
Raketenboden bezieht; F i g. 4 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform, die
sich auf eine Vereinfachung der Auskleidung und des äußeren Metallteiles der Düse
bezieht; F i g. 5 ist ein in vergrößertem Maßstab gehaltener Teilschnitt, der eine
Vorrichtung zur Sicherung der Buchse der Düse gegen Drehung in bezug auf den Raketenboden
zeigt.
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Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 ist der Boden 1 der Rakete
mit einer hitzebeständigen Bekleidung 2 und einem Gewindeflansch 3 versehen, der
an dem Boden 1 angeschweißt ist. In den Gewindeflansch 3 ist eine ungefähr zylindrische
Buchse 4 eingeschraubt, die beispielsweise aus Stahl hergestellt ist. Diese Buchse
4 ist durch einen aus einem Metall von hohem Schmelzpunkt bestehenden Teil ? verlängert,
der in den divergenten Teil 7a der Düse übergeht. Die Buchse 4 und Teil 7 sind durch
einen Bund 5 miteinander verbunden, der vorzugsweise aus dem gleichen Metall besteht
und im Querschnitt U-Form aufweist. An dem Teil 7 ist eine Schulter oder Stufe 7b
ausgebildet, gegen die sich die Auskleidung in der Zone der engsten Stelle der Düse
legt. Diese Auskleidung besteht aus zwei rin-C2 Graphitblöcken 11, 13, die am Ort
der engsten Stelle einen Ring 12 aus einem Metall von hohem Schmelzpunkt aufnehmen
und in radialer Richtung durch ein Bindemittel 6 gehalten sind.
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Die Abdichtung erfolgt mit Hilfe von Dichtungsringen 8, 10 und 14,
die einerseits zwischen dem Flansch 3 und der Buchse 4 und andererseits zwischen
dem stromauf der engsten Stelle der Düse liegenden Graphitblock 11 und dem benachbarten
Abschnitt 9 der Auskleidung 2 des Raketenbodens 1 angeordnet sind.
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Der stromab der engsten Stelle der Düse befindliche Graphitblock 13
kann, wie in F i g. 2 und 3 wiedergegeben, in zwei Blöcke 13 a und 13 b unterteilt
sein, um seine Bearbeitung zu erleichtern und seine Lagerung an der Stufe
7 b zu verbessern.
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In F i g. 3 ist eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung wiedergegeben,
die sich auf die Verbindung der Düse mit dem Raketenboden 1 bezieht. Bei dieser
Ausführungsform ist der Gewindeflansch 3 gemäß F i g. 1 durch eine Verdickung 3
a des Raketenbodens selbst ersetzt. Zwischen der Bekleidung 2 des Raketenbodens
1 und dem stromauf der engsten Stelle der Düse angeordneten ringförmigen Graphitblock
11 ist ein Zwischenstück 9 a vorgesehen, das vorzugsweise aus armiertem, Fremdkörper
enthaltenden Kunststoff besteht. Dieses Zwischenstück 9 a trägt Dichtungen 14 a,
15 und 16 und bildet vorzugsweise Verbindungsflächen 17, 18, die sich rechtwinklig
zur Innenfläche der Düse erstrecken. Die Buchse 4, der divergente Teil 7 a, seine
Verlängerung 7 und der Verbindungsbund 5 sind vollständig aus einem Metall von hohem
Schmelzpunkt, wie Wolfram, Molybdän oder einer Legierung dieser Metalle, hergestellt.
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In F i g. 4 ist eine weitere vereinfachte Ausführungsform der Erfindung
wiedergegeben, bei welcher die Buchse und der divergente Teil der Düse einen aus
einem Metall von hohem Schmelzpunkt bestehenden einzigen zylindrisch-konischen Körper
7 d bilden, der unmittelbar in die Verdickung 3 a des Raketenbodens 1 eingeschraubt
ist. Der ringförmige Graphitblock 13 ist direkt in dem zylindrischen Abschnitt des
Körpers 7 d angeordnet. Das Zwischenstück 9a entspricht denjenigen der Ausführungsform
gemäß F i g. 3.
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Um ein Lösen der Schraubenverbindung zwischen dem Raketenboden und
der Buchse 4 der Düse zu verhindern, ist diese Buchse, wie dies in F i g. 5 veranschaulicht
ist, vorzugsweise mit radialen Sperrgliedern 19 versehen, in welche mit dem Flansch
3 verbundene Zungen 20 eingreifen.