-
Antriebsvorrichtung mit einem Strahltriebwerk Die Erfindung betrifft
eine Antriebsvorrichtung mit einem Strahltriebwerk, das eine mit einer Zündeinrichtung
versehene Druckkammer für Wasserstoff und Sauerstoff als Treibstoffkomponenten aufweist.
-
Die bekannten Wasserstoff-Sauerstoff-Antriebssysteme ermöglichen es,
auf relativ geringem Raum sehr hohe Energie zu speichern, haben jedoch den Nachteil,
daß die Handhabung, die Förderung und die Lagerung des Wasserstoffes erhebliche
Probleme bereitet, weil der Wasserstoff auf sehr tiefen Temperaturen gehalten werden
muß. Wenn ein derartiger Antrieb in Satelliten zur Korrektur ihrer Bahn Verwendung
finden sollte, müßte noch durch eine geeignete Isolierung dafür gesorgt werden,
daß die von der Erde ausgehende Wärmestrahlung ohne Einfluß bleibt. Im Hinblick
auf eine gute Regelung der Treibstoffzufuhr und ausreichende Sicherheit müßte ein
solches Antriebssystem als Mehrkammersystem mit Druckgasaustreibung ausgebildet
werden. Die Anwendung einer solchen Druckgasaustreibung ist aber dann problematisch,
wenn eine Antriebsvorrichtung benötigt wird, die während einer langen Betriebszeit
von Wochen, Monaten oder gar Jahren betriebsfähig sein soll. In diesem Fall kann
nämlich das Gas, das zur Förderung des Treibstoffes in die Brennkammer benutzt wird,
durch kleinste Leckstellen oder langen Gebrauch verlorengehen, so daß der in den
Tanks verbleibende Treibstoff nicht mehr ausgenutzt werden kann. Aus diesen Gründen
sind die bekannten Strahltriebwerke, die Wasserstoff und Sauerstoff als Treibstoffkomponenten
verwenden, nicht dazu geeignet, dort verwendet zu werden, wo während einer langen
Betriebszeit häufig Antriebsimpulse kurzer Dauer zu liefern sind. Derartige Betriebsbedingungen
bestehen. beispielsweise bei einem synchron umlaufenden Nachrichtensatelliten, der
über einem bestimmten Punkt der Erde eine feste Stellung einzunehmen scheint. Bei
dieser Art eines Raumfahrzeuges hat die Dreiachsigkeit, die von den asphärischen
Abweichungen der Erde gebildet wird, eine Störung in Form einer scheinbaren Ost-West-Drift
zur Folge. Außerdem bewirken die Schwerefelder von Sonne und Mond Anderungen der
Nord-Süd-Inklination. Infolgedessen werden bei einem solchen Satelliten Strahltriebwerke
benötigt, mit denen die Umlaufbahn über lange Zeiträume hinweg ständig korrigiert
werden kann.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung
unter Verwendung von Wasserstoff und Sauerstoff als Treibstoffkomponenten zu schaffen,
der während einer langen Betriebsdauer in der Lage ist, häufig für kurze Zeitabschnitte
in Betrieb gesetzt zu werden. Weiterhin soll die erfindungsgemäße Vorrichtung so
ausgebildet sein, daß die Behandlung und Speicherung der Treibstoffe keinerlei Schwierigkeiten
bereitet. Endlich soll die Vorrichtung nach der Erfindung während ausgedehnter Zeiträume
unter den Bedingungen der Schwerelosigkeit oder nahe der Schwerelosigkeit einwandfrei
arbeiten und zunehmend weniger Leistung benötigen, je länger die Betriebszeit währt.
-
Diese Aufgaben werden nach der Erfindung dadurch gelöst, daß eine
Elektrolysekammer vorgesehen ist, in der sich eine elektrolysierbare, Sauerstoff
und Wasserstoff enthaltende Flüssigkeit befindet und in der eine mit der Flüssigkeit
in Berührung stehende Elektrodenanordnung vorgesehen ist, die mit einer elektrischen
Stromquelle schaltbar verbunden ist, wobei zwischen der Elektrolysekammer und der
Brennkammer eine Rohrleitung für das Überströmen der Gase in die Brennkammer besteht
und in dieser Rohrleitung eine Rückschlagsicherungseinrichtung gegen ein Zurückschlagen
der Flamme von der Brennkammer zu der Elektrolysekammer angeordnet ist.
-
Durch die Erfindung wird ein Antrieb geschaffen, bei dem der Treibstoff
ohne Schwierigkeiten für große Zeiträume speicherbar ist, weil er in Form eines
unentzündbaren, stabilen Mediums vorliegt, das keiner Spezialbehandlung bedarf,
sondern unter Normaldruck
stehen kann und keine besondere Kühlung
benötigt. Es besteht auch keine Gefahr, daß der Treibstoff oder Druckgase zum Austreiben
des Treibstoffes durch mikroskopische Lecke im Laufe der Zeit entweichen. Die erfindungsgemäße
Antriebsvorrichtung zeichnet sich infolgedessen durch einen sehr einfachen Aufbau
und über lange Zeiträume hinweg hohe Betriebssicherheit aus.
-
Elektrolysierbare Flüssigkeiten, die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung
benutzt werden können, sind beispielsweise Wasser, das Kaliumhydroxyd enthalten
kann, und Wasserstoffsuperoxyd.
-
Es kann die Sonnenenergie dazu benutzt werden, um die elektrische
Energie zu erzeugen, die dazu benötigt wird, um beispielsweise die innerhalb einer
geschlossenen Kammer enthaltene Lösung von Kaliumhydroxyd in Wasser einer Elektrolyse
zu unterwerfen und einen aus gasförmigem Wasserstoff und gasförmigem Sauerstoff
bestehenden Zweikomponententreibstoff hoher Energie zu erzeugen, der bis zum Gebrauch
gespeichert wird. Auf ein Steuersignal wird dann der gespeicherte gasförmige Zweikomponententreibstoff
einem Triebwerk zugeführt und entzündet, um die Antriebskräfte während genau gesteuerter,
kurzer Zeitspannen zu erzeugen. Wenn die Menge des gespeicherten Gases ein bestimmtes
Niveau unterschreitet, wird die Elektrolyse erneut in Gang und so lange fortgesetzt,
bis wieder ein ausreichendes Niveau erreicht ist.
-
Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden
Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung an Hand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert wird. Es zeigt F i g. 1 eine
Antriebsvorrichtung nach der Erfindung mit zwei Triebwerken in schematischer Darstellung,
in der die ein Medium führenden Leitungen durch Doppellinien und die Strom führenden
Leitungen durch einfache Linien veranschaulicht sind, F i g. 2 die perspektivische
Ansicht eines synchron umlaufenden, eine Eigenrotation ausführenden Satelliten mit
einer Antriebsvorrichtung nach der Erfindung, F i g. 3 die Seitenansicht eines zur
Erzeugung des Treibstoffes dienenden Tankes der Vorrichtung nach den F i g. 1 und
2, der teilweise zur Veranschaulichung der Elektrolysekammer aufgebrochen ist, F
i g. 4 eine graphische Darstellung der Form eines erzielbaren Schubimpulses, F i
g. 5 ein Blockschaltbild eines Abschnittes des elektrischen Steuersystems, das einem
der Triebwerke der Vorrichtung nach F i g. 1 zugehört, F i g. 6 ein Triebwerk der
Vorrichtung nach F i g. 1 teilweise im Schnitt und teilweise zur Veranschaulichung
der Anordnung der Zündkerze und einer von einem porösen Stopfen gebildeten Rückschlagsicherung
im Schnitt, F i g. 7 eine weitere Ausführungsform der Erfindung teilweise in Seitenansicht
und teilweise im Schnitt und F i g. 8 einen vergrößerten Längsschnitt durch die
Elektrolysekammer der Vorrichtung nach F i g. 7. Bei der Vorrichtung nach F i g.1
wird das innerhalb geschlossener sphärischer Kammern 20 und 21
zweier
kugelförmiger Tanks 18 und 19 gespeicherte Wasser einer Elektrolyse unterworfen,
um das Wasser aufzuspalten und Wasserstoff und Sauerstoff zu erzeugen. Wenn ein
bestimmter Gasdruck erreicht ist, wird ein Druckschalter 23 betätigt, der an die
Steuerschaltung 24 ein Signal liefert und dadurch die Elektrolyse unterbricht. Von
der Steuerschaltung 24 gelieferte getrennte Steuersignale werden ihrerseits
dazu benutzt, wahlweise zwei normalerweise geschlossene Magnetventile 26 und 27,
die zur Steuerung des Treibstoffes dienen, zu öffnen und die Wasserstoff-Sauerstoff-Mischung
den Brennkammern zweier Strahltriebwerke 28 und 29 zuzuführen. Zu
der gleichen Zeit, zu der die Magnetventile 26 und 27 geöffnet werden,
wird auch zwei Zündkerzen 30 und 31
Energie zugeführt, um die in den
Brennkammern der Triebwerke enthaltenen Gase zu entzünden und dadurch über die Düsen
dieser Triebwerke einen Schub zu entwickeln.
-
Wenn die Antriebsvorrichtung nach F i g. 1 dazu benutzt wird, um einen
synchron umlaufenden Satelliten (F i g. 2) an der gewünschten Stelle zu halten,
ist ein Triebwerk 29 parallel zur Spinachse des eine Eigenrotation ausführenden
Satelliten ausgerichtet und vorzugsweise gegenüber dieser Achse radial versetzt,
während das andere Triebwerk 28 radial zur Spinachse nach außen gerichtet und vorzugsweise
in der Ebene des Schwerpunktes des Satelliten angeordnet ist. Bei dieser Anordnung
würde das axial ausgerichtete Triebwerk 29 in einer im wesentlichen gleichförmigen
Weise betrieben werden, um die Wirkungen der Anziehungskräfte von Sonne und Mond
auf den Satelliten auszugleichen. Das radial gerichtete Triebwerk 29 würde statt
dessen periodisch in einem bestimmten Winkelbereich der Rotationsbewegung des Satelliten
impulsmäßig betrieben werden, um der Ost-West-Drift entgegenzuwirken.
-
Die beiden kugelförmigen Elektrolysetanks 18 und
19 nach F i g. 1 sind symmetrisch zur mittleren Spinachse angeordnet, so
daß das in den Kammern enthaltene Wasser durch die Zentrifugalkräfte in bezug auf
die Spinachse radial nach außen gedrängt wird. Die beiden Kammern 20 und 21 bestehen
aus Kohlenstoffstahl oder einem anderen geeigneten elektrisch leitenden Material
mit hoher Zugfestigkeit und können vernickelt sein, um die mit einer Oxydation verbundenen
Probleme auszuschalten. Die beiden Kammern umgeben je eine die Anode bildende Elektrode
33 bzw. 34. Die Elektroden werden von einem Drahtgewebe oder Schirm aus Nickel
gebildet und werden an dem jeweils radial außenliegenden Abschnitt der Kammerwand
mit Hilfe eines Isolierkörpers 36 im Abstand von der Wand gehalten (F i g. 3). Eine
der Stromzuführung dienende Leitung 37 durchdringt die Wandung der sphärischen Kammer
20, um der Anode 33 Strom mit einer gegenüber dem Massepotential positiven Spannung
zuzuführen. Wenn der Anode 33 Strom zugeführt wird, werden Sauerstoffblasen (02)
an der Oberfläche der Anode erzeugt, während an der als Kathode wirkenden Wandung
der Kammer 20 Wasserstoffblasen (H2) erzeugt werden. Diese ein geringes Gewicht
aufweisenden Gasblasen entweichen in einen flüssigkeitsfreien Raum, der sich der
Anode 33 diametral gegenüberliegend befindet, und es bildet sich in der Kammer ein
Vorrat einer unter Druck stehenden Gasmischung aus Wasserstoff und Sauerstoff.
-
Das benötigte Wasser wird im voraus in die sphärischen Kammern durch
ein Einfüllventil 41 eingegeben, das von der Art sein kann, die einen durch
Federdruck und den inneren Gasdruck sich schließenden Ventilkörper aufweist. Da
für das zu erzeugende.
Gas Platz vorhanden sein muß, wird der Tank
nicht gänzlich gefüllt.
-
Einige Vorteile der Benutzung von Wasser als Treibstoff bestehen darin,
daß es sich um eine nicht entflammbare und stabile Flüssigkeit handelt, die während
langer Speicherzeiten nicht verharzt oder verschlammt und keine besonderen Isolationen
bei der Speicherung und gegen ein Ausdiffundieren erfordert. Außerdem hat Wasser
eine hohe Dichte im Vergleich zu vielen Treibstoffen, während Sauerstoff und Wasserstoff,
die aus dem Wasser erzeugt werden, einen Treibstoff hoher Wirksamkeit bilden.
-
Um die Elektrolyse zu unterstützen, wird dem Wasser ein Elektrolyt
wie Kaliumhydroxyd hinzugefügt, so daß der Elektrolyt eine Konzentration von 0,4
normal, also von 0,4 Grammol pro Liter aufweist. Da das Wasser bei der Gaserzeugung
verbraucht wird, nimmt die Konzentration des Kaliumhydroxyds zu. Je mehr diese Konzentration
zunimmt, um so weniger Leistung wird benötigt, um eine bestimmte Gasmenge zu erzeugen.
Dies hat zur Folge, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung um so weniger Leistung
beim Betrieb benötigt, je länger die Betriebszeit andauert, was den Vorteil hat,
daß die Zuverlässigkeit des Systems zunimmt und dadurch die Alterung der Stromquelle,
beispielsweise einer Sonnenbatterie 51 (F i g. 2) kompensiert.
-
Wie aus F i g. 1 ersichtlich, wird ein Gewichtsausgleich in bezug
auf die Spinachse durch eine Ausgleichsleitung 43 erzielt, die die beiden radial
am weitesten nach außen liegenden Stellen der beiden sphärischen Kammern 20 und
21 miteinander verbindet, so daß die Zentrifugalkräfte ausreichen, um Wasser von
dem einen Tank in den anderen Tank zur Wiederherstellung eines Gleichgewichtes zu
bringen. Vorteile dieses Ausgleiches liegen in dem Bestreben, jede Unwucht bei der
Rotation des Satelliten auszugleichen, während zugleich gewährleistet ist, daß eine
der Kammern nicht vor der anderen trockenläuft, falls eine der beiden zur Elektrolyse
dienenden Anordnungen Wasser schneller verbraucht als die andere.
-
Sobald so viel Wasserstoff und Sauerstoff erzeugt worden ist, daß
der sich in dem flüssigkeitsfreien Raum und der Gassammelleitung 46 entwickelnde
Druck hoch genug ist, um den Druckschalter 23 zu schließen, wird die Steuerschaltung
24 abgeschaltet und die Elektrolyse beendet. Danach verbleibt das Gas in dem flüssigkeitsfreien
Raum unter Druck, bis es benötigt wird. Während der Speicherung haben die beiden
Gase eine genaue Mischung von 8: 1, wie es sich durch die Zusammensetzung
des Wassers ergibt. Infolgedessen können keine Verschiebungen des Mischungsverhältnisses
bei dem erfindungsgemäßen System auftreten, so daß ein spezifischer Impuls konstanter
Höhe von rund 360 Sekunden gewährleistet ist, d. h. ein konstanter Schub pro pond
des in der Sekunde verbrannten Treibstoffes. Weiterhin ist die aus Wasserstoff und
Sauerstoff bestehende Gasmischung leicht zündbar, was eine geringe Zeitkonstante
zur Folge hat, brennt gleichmäßig und schnell, erfordert nur geringe Verbrennungsdrücke
und bildet keine festen Rückstände. Infolgedessen ist die Lebensdauer der Triebwerke
relativ lang und die Wirkungsweise über große Zeitspannen sehr zuverlässig. Durch
diese Eigenschaften ist es möglich, Schubimpulse mit der genau vorhersagbaren Form,
wie sie in F i g. 4 graphisch dargestellt ist, zu erzeugen. Die oben beschriebene
Elektrolyse kann leicht mit Hilfe einer elektrischen Steuerschaltung ausgeführt
werden, wie sie in F i g. 5 dargestellt ist. Nachdem der Satellit seine Aufgabe
übernommen hat, kann ein Steuersignal einer nicht näher dargestellten Befehlsschaltung
zugeführt werden, um einen Steuerschalter 47 zu betätigen und dadurch den
Fluß eines Elektrolysestromes zum Tank 18 auszulösen. Die Befehlsschaltung
kann von jeder üblichen Art sein. Nach der Betätigung des Steuerschalters 47 wird
der Klemme 48 einer Stromquelle Energie entnommen. Diese Stromquelle umfaßt
eine Gleichstromspeicherbatterie 49, die ihrerseits an eine Sonnenbatterie
51 angeschlossen ist. Die Sonnenbatterie kann von jeder üblichen Art sein
und aus einer Vielzahl flacher rechteckiger Zellen bestehen, von denen jede in der
Lage ist, eine elektrische Leistung von 0,5 V und 50 mA zu liefern. Durch Verbindung
dieser Zellen zu Säulen zum Anheben der Spannung und durch Parallelschaltung dieser
Säulen zur Erhöhung der Stromstärke wird genügend Leistung erzeugt, um die Schaltung
zu betreiben.
-
Der Steuerschalter 47 wird im wesentlichen von einem üblichen elektromechanischen
oder elektronischen Schalter gebildet, der dazu dient, die elektrische Leistung
einem Gleichspannungswandler 52 zuzuführen, der seinerseits einen konstanten Strom
bei veränderlicher Ausgangsspannung von etwa 2 V zur Elektrolyse des in der Kammer
des Tankes 18 enthaltenen Wassers liefert. Der Gleichspannungswandler kann von jeder
üblichen Art sein. Um ein stabiles Arbeiten dieser Schaltung zu gewährleisten, ist
eine Spannungsbezugsschaltung 53 vorgesehen, die das Leistungssignal vom Ausgang
des Steuerschalters 47 empfängt und eine stabile Referenzschaltung für eine feste
Frequenzsteuerung einer Triggerschaltung 56 liefert. Die Spannungsbezugsschaltung
53 kann von üblicher Art sein. Die Triggerschaltung 56 empfängt die Bezugsspannung
und trennt die Spannungsbezugsschaltung 53 von dem Gleichspannungswandler 52, wodurch
eine stabile und zuverlässige Funktion des Wandlers unter allen Belastungen gewährleistet
ist. Das Ausgangssignal der Triggerschaltung 56 wird dazu benutzt, den Gleichspannungswandler
von außen so anzustoßen, daß ein gleichgerichteter konstanter Strom von etwa 2 A
der Anode 33 nach F i g. 1 zugeführt wird.
-
Der Druckschalter 23 ist so angeordnet, daß er auf den Gasdruck anspricht
und eine Elektrolyse nur dann in Gang setzt, wenn der Druck unter ein bestimmtes
Niveau abfällt. Der Druckschalter 23 kann in üblicher Weise eine Membran aufweisen,
die einen Mikroschalter oder Endschalter betätigt, wenn der auf die eine Seite der
Membran ausgeübte Druck einen bestimmten Schwellwert überschreitet. Wenn der Druckschalter
betätigt wird, wird der Steuerschalter 47 geöffnet, um den Gleichspannungswandler
stromlos zu machen und die Elektrolyse zu beenden. Wenn der Gasdruck unter einen
bestimmten Schwellwert abfällt, wird die Betätigung des Druckschalters 23 unterbrochen
und der Steuerschalter 47 wieder geschlossen, so daß dem Gleichspannungswandler
52 erneut ein Strom zugeführt und die Elektrolyse wieder in Gang gesetzt wird. Dieser
Kreislauf wiederholt sich während der ganzen Lebensdauer der Vorrichtung.
-
Wenn Schubkräfte benötigt werden, werden wahlweise eine oder beide
der schnellschaltenden Magnetventile 26 und 27 nach F i g. 1 erregt und dadurch
die
unter Druck stehenden Gase zum Einströmen in die entsprechende
Brennkammer der Triebwerke 28 und 29 freigegeben. Bei den Ventilen kann es sich
um geeignete, im Handel erhältliche Magnetventile handeln, die eine kurze Öffnungszeit
in der Größenordnung von 2 bis 8 Millisekunden haben.
-
Wie aus F i g. 6 ersichtlich, fließt bei geöffnetem Magnetventil 26
der gasförmige Treibstoff durch einen porösen Einsatz 57, der ein Rückschlagen verhindert,
in die Brennkammer 58 des Triebwerkes 28. Das Triebwerk 28 wird von einer
dünnwandigen Düsenkonstruktion gebildet und kann aus sauerstofffreiem Kupfer bestehen.
Ein Wärmespeicher 59, der von einer großen Metallmasse gebildet wird, ist an dem
Einlaßende des Triebwerkes angeordnet, um von der Düse abgegebene Wärme aufzunehmen
und zu speichern und dadurch übermäßig hohe Temperaturen in dem porösen Einsatz
57, der Gasleitung 46 und den Magnetventilen 26 und 27 zu vermeiden. Die Zündkerze
31 ist in die Wandung des Triebwerkes im Bereich der Brennkammer 58 eingeschraubt.
Die Elektroden der Zündkerze fluchten im wesentlichen mit der Wandung der Brennkammer,
um bei dieser Ausführungsform der Erfindung ein schnelles Zünden der Gasmischung
bei großer Lebensdauer der Elektroden zu gewährleisten.
-
Zur gleichen Zeit, zu der das den Treibstoff steuernde Ventil 26 geöffnet
wird, wird der Zündkerze 31 eine hohe Wechselspannung zugeführt. Ein Steuersignal
von einer üblichen, nicht dargestellten Fernmeßschaltung schließt einen Steuerschalter
61 (F i g. 5) und führt dadurch elektrische Energie dem Magnetventil 26 zur
Steuerung des Treibstoffes und einem Zerhacker 62 zu. Der Steuerschalter
61 kann ein üblicher elektromechanischer oder elektrischer Schalter sein,
der lediglich den Gleichstrom von der Stromquelle zum Zerhacker und zum Magnetventil
26 leitet. Die Frequenz des Wechselstrom-Ausgangssignals dieses Zerhackers kann
im Bereich von 3 bis 10 kHz liegen. Zur Stabilisierung des Zerhackers 62 kann eine
Bezugsschaltung vorgesehen sein, die eine Bezugsspannungsquelle 63 und eine Triggerschaltung
64 umfaßt, die zwischen der Gleichspannungsquelle und dem Zerhacker 62 angeordnet
sind, so daß eine stabile Bezugsspannung geschaffen wird und eine feste Frequenzsteuerung
des Triggers 64 gewährleistet ist. Hierdurch wird die Frequenz des Zerhackers 62
gegen Belastungsschwankungen stabilisiert. Die die Bezugsspannung erzeugende Schaltung
63 und der Trigger 64 sind ebenso wie die obenerwähnte Bezugsspannungsschaltung
53 und Trigger 56 von üblichem Aufbau. Die vom Zerhacker 62 abgegebene Wechselspannung
wird den Primärklemmen einer Zündspule zugeführt, welche die Spannung stark heraufsetzt.
Eine typische Ausgangsspannung der Zündspule beträgt 13 000 V.
-
Wenn beim Betrieb der gasförmige Treibstoff in die Brennkammer des
Triebwerkes eintritt, werden die Gase nicht gezündet, ehe der Druck in der Kammer
einen bestimmten, wenn auch niedrigen Wert erreicht. Zu dieser Zeit werden die Gase
durch Funken der Zündkerze 31 entzündet, und es bildet sich eine Flamme aus, die
sich selbst aufrechterhält. Diese Flamme steht in bezug auf den ein Rückschlagen
verhindernden Einsatz 57 stromabwärts. Da die Zündkerze im Vakuum keine Funken bildet,
ist es möglich, ein einziges Hochspannungszündsystem für mehrere einer Antriebsvorrichtung
gemeinsamen Triebwerke vorzusehen. Dabei wird der Gasstrom dazu benutzt, eine Funkenbildung
an der Kerze hervorzurufen. Infolgedessen zeichnet sich diese Zündvorrichtung durch
ihre Einfachheit und Zuverlässigkeit besonders aus.
-
Der poröse Einsatz- 57 verhindert ein Zurückschlagen der Flamme in
das zur Gaserzeugung dienende System, indem es die Flamme abkühlt und löscht, wenn
sie der stromabwärts liegenden Fläche dieses Einsatzes zu nahe kommt. Damit der
Einsatz diese Funktion erfüllen kann, besteht er aus einem wärmeleitenden Werkstoff
und hat einen guten mechanischen Kontakt mit dem Wärmespeicher 59 des Triebwerkes.
Weiterhin weist er eine genügende Formbeständigkeit auf, um den Druckwellen zu widerstehen,
die während des Zündens des Gases auftreten. Eine Ausführungsform des porösen Einsatzes,
die sich als besonders geeignet erwiesen hat, wird von einem gesinterten Nickelkörper
von etwa 3,2 mm Dicke gebildet, der eine Porengröße von 0,01 bis 0,1 mm aufweist.
Die spezielle Porengröße ist danach zu wählen, welcher Druckabfall an dem Einsatz
erwünscht bzw. zulässig ist.
-
Wenn ein Signal zum Stillsetzen des Triebwerkes gegeben wird, wird
das Magnetventil 26 geschlossen und der Zerhacker 62 abgeschaltet. Der restliche
Treibstoff, der sich zwischen dem Magnetventil 26
und der Brennkammer befindet,
wird schnell verbrannt, so daß der Schub des Triebwerkes schnell beendet wird. Hierdurch
ist eine genaue Steuerung der Impulsdauer möglich. Ein Vorteil der Benutzung eines
gasförmigen Treibstoffes besteht darin, daß nach dem Schließen des Magnetventils
keine tröpfelnden Treibstoffreste verbleiben und infolgedessen ein schnelles Beenden
des Schubimpulses gewährleistet ist. Weiterhin ist wegen des festen Mischungsverhältnisses
der Gase die Impulsamplitude relativ konstant und vorherbestimmbar.
-
Bei dem in den F i g. 7 und 8 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung besteht keine Notwendigkeit, den sphärischen Tank 71 um eine
zentrale Achse zu rotieren, um das Wasser vermittels Zentrifugalkräften von den
entwickelten Gasen zu trennen. Statt dessen weist der sphärische Tank 71. eine zylindrische
Elektrolysekammer 72 auf, die zugleich zur Speicherung des Wassers dient und mit
Hilfe eines verschraubten Flansches 73 an dem Tank derart befestigt ist, daß sie
in den Tank hineinragt. Bei der folgenden Beschreibung ist zu berücksichtigen, daß
hier eine gewisse übereinstimmung mit Elementen des bereits beschriebenen Ausführungsbeispiels
besteht. Deshalb sind die gleichartigen Elemente in der gesamten Beschreibung mit
den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Die in F i g. 8 dargestellte Elektrolysekammer 72 weist einen Wasser
absorbierenden Docht 76 auf, der zwischen ein Kathodennetz 77 und ein Anodennetz
78 angeordnet ist, um den Oberflächen dieser Elektroden oder Netze durch KapillarwirkungWasser
zuzuführen. Genauer gesagt weist die Kammer 72 ein hohles zylindrisches Außengehäuse
81 auf, das an dem Flansch 73 befestigt ist und von einer Seite dieses Flansches
absteht. Der Flansch 73 und das zylindrische Gehäuse 81 bestehen aus einem elektrisch
leitenden Metall und befinden sich auf dem gleichen Potential wie der sphärische
Tank. Das zylindrische Kathodennetz 77 besteht aus einem Drahtgewebe aus Nickel
und ist in das zylindrische Gehäuse so eingesetzt,
daß es an der
Innenfläche der Gehäusewandung anliegt und mit dem Gehäuse in elektrischem Kontakt
steht. Der hohle zylindrische Docht 76 besteht aus einem wasserabsorbierenden Werkstoff,
der eine Kapillarwirkung aufweist, beispielsweise aus Asbestfilz oder Kunststoffschaum.
Die gewickelte Anode 78 besteht aus Drahtgewebe und ist so angeordnet, daß sie an
der Innenfläche des Dochtes 76 anliegt. Der zur Elektrolyse dienende Strom wird
der Anode 78 von dem Gleichstromwandler 52 mit Hilfe einer Stromleitung 83 zugeführt,
die gegenüber dem Gehäuse isoliert ist. Ein mit einer Öffnung versehener Deckel
84, der aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff besteht, ist mit dem offenen
Ende des zylindrischen Gehäuses 81 verschraubt und hält die Elektroden und den Docht
an ihrem Platz. Weiterhin erlaubt dieser Deckel das Entweichen des entwickelten
Gases in den sphärischen Tank 71.
-
Beim Betrieb dringt das Wasser in die.Elektrolysekammer durch einen
eingeschraubten Nippel 86 und eine Bohrung 87 in die Speicherkammer 88 ein. Der
Docht 76 wird dadurch gesättigt und bringt das Wasser in Berührung mit der Kathode
77 und der Anode 78, so daß an der Oberfläche des Kathodengitters 77 gasförmiger
Wasserstoff und an der Oberfläche des Anodengitters gasförmiger Sauerstoff erzeugt
werden. Der Wasserstoff entweicht längs den Zwischenräumen zwischen den Drähten
des Kathodennetzes und der Gehäusewandung und tritt durch den Zwischenraum aus,
der zu diesem Zweck zwischen dem Ende des Dochtes 76 und der Innenfläche des Deckels
84 freigelassen worden ist. Der Sauerstoff entweicht seinerseits durch den hohlen
Innenraum, der von den das Anodennetz 78 bildenden Drähten umschlossen wird. Diese
Gase entweichen dann in den sphärischen Tank 71 durch die in dem Deckel vorhandene
Öffnung. Wenn der Docht in der Nachbarschaft der Elektroden auszutrocknen droht,
wird durch die Kapillarwirkung des Dochtes neues Wasser mit den Elektrodenflächen
in Berührung gebracht.
-
Die Wirkungsweise der Antriebsvorrichtung nach den F i g. 7 und 8
ist im wesentlichen der Wirkungsweise des bereits beschriebenen Ausführungsbeispiels
gleich. Wenn sich innerhalb des sphärischen Tankes 71 ein Gasdruck aufbaut, wird
der Druckschalter 23 geschlossen, um die Energiezufuhr zur Anode abzuschalten und
dadurch die Elektrolyse zu beenden. Wenn ein Schub benötigt wird, wird das Magnetventil
26 geöffnet, so daß Gas durch den porösen Einsatz in die Brennkammer des Triebwerkes
28 einströmen kann. Zugleich wird der Zerhacker 62 eingeschaltet, der dann der Zündkerze
31 eine hohe Wechselspannung zuführt. Hierdurch wird das Gas gezündet, und es wird
von den entweichenden Verbrennungsgasen ein Schub ausgeübt.
-
Beide Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung könnten
auch als Druckerzeuger für das Ausstoßen eines flüssigen Treibstoffes verwendet
werden. In solchem Fall würde das erzeugte Gas mit dem Innenraum des den flüssigen
Treibstoff enthaltenden Tankes in Verbindung stehen, um auf diesen Treibstoff eine
Kraft auszuüben. Ein Vorteil dieser Art einer Druckerzeugung besteht darin, daß
bei der Verwendung einer sochen Vorrichtung geringe Leckverluste kompensiert werden
könnten, weil die Vorrichtung in der Lage ist, die verlorenen Gase zu ersetzen.