DE1464037A1

DE1464037A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Speisung eines elektro-thermischen Strahlentriebs mit Vortriebsmitteln

Info

Publication number: DE1464037A1
Application number: DE19641464037
Authority: DE
Inventors: Colombani Pierre Louis Jean; Ferrie Franck Guillaume Michel
Original assignee: & De Construction De Moteurs D; Societe Nationale dEtude et de Construction de Moteurs dAviation SNECMA
Current assignee: & De Construction De Moteurs D; Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1963-08-19
Filing date: 1964-08-18
Publication date: 1969-02-06
Also published as: GB1073144A; FR1375834A; DE1464037B2; US3350884A

Description

! unterlagen rur die Offenlegungeschrift

PATENTANWÄLTE DH. INO. H. NEGENDANK · dipi^-ing. H. HAUCK · dipl-phys. W. S HAMBUBG-MÜNCHEN ZUSTBLLtTNGSANSCHRIFT: HAMBURG 86 ■ NEUBB WALL 41

TBt. 8874*8 UWD »64110
, ,, TBLBGB. JVKOBDAPATBNT HAMB¹ITRe

P Ik 6k 037.O

MÜNCHEN 15 · MOZARTSTB. 23

30CIEIB NATlDNAIE . . . Mi.e-e.oee.

TBLBGR. NEGBDAFATBNT MUIfCRXN HAMBUBG,

Verfahren und Vorrichtung zur Speisung eines elektro-thermischen Strahlantriebs mit Vortriebsmitteln

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Raumfahrt

und insbesondere auf die Verwendung von elektro-thermischen Strahlantrieben für den Vortrieb von Raumfahrzeugen. Sie betriefft insbesondere auch die Speisung dieser Strahlantriebe wie auch die Mittel, die vor allem die Vorbereitung von Vortriebsmitteln ermöglichen.

Beim Betrieb im Raum sind die Vortriebemittel mit geringem Molekulargewicht wegen der erforderlichen hohen Austrittsgeschwindigkeit am interessantesten. Hier sind es vor allem diejenigen, die ausserdem gasförmig sind, da sie die leichtesten Strömungsmittel abgeben; sie haben aber den Nachteil, dass sie wegen Ihres niedrigen Spezifischen Gewichts Behälter mit grosser Kapazität erfordern, selbst wenn man sie im flüssigen Zustand benutzt. Zum Beispiel beträgt das spezifische Oewioht von flüssigen Wasser-Stoff ca. o,o7 kg/dm und erfordert daher Behälter mit grossen Abmessungen, die ausserdem noch cryogen sein müssen und daher schwer und k-ompliziert sind.

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Unterlagen <a*. 7 51 ■**■·-·'- ^J

Die Erfinduig umgeht diese Nachtelle, Indem ale es ermöglicht, in nicht cryogenen Behältern Vortriebsmittel mit niedrigem Molekulargewicht in der Form von festen oder flüssigen ' Substanzen zu speichern, die ein verhältnismäsaig hohes spezifisches Gewicht haben.

Erfindungsgeroäss zersetzt man eine feste oder flüssige Substanz mit verhältnlsmässig hohem spezifischem Gewicht in wenigstens W eine Komponente im flüssigen Zustand und eine Komponente im

gasförmigen Zustand, die niedrige Molekulargewichte besitzen, und diese Bestandteile bringt man unabhängig als Vortriebsmittel in den elektro-thermischen Strahlantrieb ein.

Diese Substanz kann z.B. Lithiumhydrid im festen Zustand sein(Pulver oder Körnchen). Dessen verhältnismässig hohes spezifisches Gewicht (.8kg/dm ) gestattet es bei Gleichheit der ausgestossenen Masse, viel kleinere und leichtere Behälter zu verwenden, als wenn man Wasserstoffflüssigkeit benutzte, und die komplizierten cryogenen Behälter werden vermieden .

Im übrigen weist ionisierter Wasserstoff den Nachteil

O ·

y-, auf, dass er in den Düsen der Strahlantriebe, die für den An-

oo

ο trieb von Raumfahrzeugen benutzt werden, auf sehr schwierige ^ Welse in einen ausgeglichenen Zustand zurückkehrt. Das "Geo

° rinnen" des Gases ist also ein wichtiger Grund für einen

co

Energleverlust. Im Gegensatz dazu bietet die gleichzeitige Benutzung von Wasserstoff und Lithium, das aus der Zersetzung von HLi hervorgeht, als Vortriebsmittel den Vorteil einer

leichteren Rückkehr ins Gleichgewicht, wodurch eine Erhöhung des Wirkungsgrade der Vorrichtung ermöglicht wird.

Die Erfindung betrifft auch Mittel zum Zersetzen einer festen oder flüssigen Substanz und zum Trennen der Bestandteile in eine gasförmige und eine flüssige Phase im Zustand der Schwerelosigkeit.

Der Zersetzungevorgang einer festen oder flüssigen Substanz in wenigstens einen flüssigen Bestandteil und einen gasförmigen Bestandteil in Feld der Erdanziehungskraft ist kls solcher bekannt und hängt von der ausgewählten Substanz ab. Bei einigen Substanzen reicht es aus, zu erhitzen. So verh-Klt es sich z.B. bei der Zersetzung von Litbiumhydrld in Pulver- oder fein verteilter Form In flüssigen Wasserstoff und Lithium. Die Trennung von Wasserstoff und Lithium ist auf der Erde leichter, wo man die Schwerkraftwirkung benutzen kann. Diese gestattet es dem flüssigen Lithium, das weitaus

schwerer 1st, sich am Boden des erhitzen Behälters zu sammeln, I

wo es durch ein Leitungssystem abgenommen wird. Der viel leichtere Wasserstoff kann durch eine in dem, oberen Teil des Behälters gebohrte öffnung abziehen. Der Umlauf der Strömungsmittel wird also durch den durch den Temperaturanstieg hervorgerufenen Druck oder durch geeignete Pumpen sichergestellt. Für das Lithium z.B. benutzt man vorteilhafterweise eine magnetische Pumpe.

Im Gegensatz dazu kompliziert das Fehlen der Schwerkraft

- k

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bei der Anwendung im Raum das von der Trennung der flüssigen und gasförmigen Teile gestellte Problem.

Insbesondere beim Fall des Lithiumhydrids ist der Kontakt zwischen dem festen HLi und der heissen Wand des Behälters, in dem das Erhitzen durchgeführt wird, weitaus schwieriger sicherzustellen, da die HLl-Teliehen sich Im ganzen freien Raum des Behälters bewegen. Es ist daher notwenig, auf physikalischen Weg auf das HLi einzuwirken, um diese Teilchen gegen die Wandungen zu bringen.

Darüber hinaus haben die Lithiumteilchen, obwohl sie schwerer sind, keinen Grund, sich von den Wasserstoffmolekülen zu trennen, und sie bewegen sich im freien Raum des Behälters weiterhin gemeinsam, wenn man nicht auf die Gruppierung des Lithiums ein-erseits und des Waetserätoffs andererseits mit geeigneten physikalischen Massnahmen eingreift.

Gemäss der Erfindung ist das Fehlen der Schwerkraft dadurch kompen-siert, dass man die feste oder flüssige Substanz während des Zersetzungsvorgangs komprimiert und die flüssigen Bestandteile von den gasförmigen Bestandteilen trennt, indem

_co man entweder ein Schwerkraftfel-d erzeugt, so z.B. durch

to, Zentrifugalwirkung, oder die gasförmigen filtert, wie z.B.

o durch eine porHse Wand.
β»

j^ Die folgende Beschreibung und die Zeichnungen eines nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels verdeutlichen, wie die Erfindung ausgeführt werden kann, wobei die Einzelheiten, die teils aus dem Text, teils aus den Zeichnungen hervorgehen, -

- 5 -natürlich !teil der Erfindung sind.

Fig. 1 zeigt in einem senkrechten Schnitt eine Vorrichtung, in der die Zersetzung und die Trennung der Bestandteile im Schwerkraftfeld durchführbar 'ist.

Fig. 2 zeigt im Axialschnitt eine Vorrichtung, mit der diese Zersetzung und Trennung ohne ein Schwerkraftfeld durchgeführt werden kann.

Fig. 3 zeigt im Längsschnitt eine andere Vorrichtung,

bei der die Zersetzung und Trennung der Bestandteile im Schwerkraftfeld durchführbar ist.

Fig. k zeigt eine andere ausgeführte Einzelheit der

Vorrichtungen der Figuren 2 und 5 im Längsteilsohnltt.

Fig. 5 ist eine Draufsicht auf Fig. k und zeigt schematisch, wie die Vorrichtung der Figur k gesteuert werden kann.

Fig. 6 u. 7 zeigen schematisch zwei AusfUhrungsformen eines co

° elektro-thermischen Strahlantriebs im Längsschnitt,

^ der getrennt mit flüssigem Vortriebsmittel und

\ mit gasförmigem Vortriebsmittel beschickt wird.

*° Die Vorrichtung nach Fig. 1 ist zur Zersetzung von Lithiumhydrid In Wasserstoff und Lithium und zu deren Trennung bestimmt. Si· kann auf der Erde und überall dort be- -

- 6 nutzt werden, wo ein Schwerkraft feld existiert.

Die Vorrichtung weist im wesentlichen eine hermetisch abgeschlossene Umhüllung auf, die vorteilhafterweise * zylindrisch ist und von einem Behälter lud dessen Deckel 2 gebildet wird.

Der Behälter 1 besitzt drei Trennwände la, Ib₄ lc. Der Zwischenraum 3 zwischen der Innenwand Ic und der mittleren Wand Ib enthält einen Heizwiderstand h, der über die Klemmen 5 und 6 aus einer elektrischen Stromquelle gespeist werden kann. Der Baum 7 zwischen der mittleren Wand 1 b und der äusseren Wand la ist mit thermischem Isoliermaterial ausgefüllt.

Der Behälter 1 ist an seinem unteren Teil mit einem Abzugskanal θ versehen.

Der Deckel 2 enthält zwischen zwei Wänden 2a, 2b, gleichfalls Isoliermaterial. Desgleichen ist er mit einem Abzugskanal 9 versehen. Der Deckel ist durch eine geeignete Vorrichtung (nicht gezeigt) auf dem Behälter befestigt, Deckel und Behälter sind durch eine Kupferdihtung Io abgedichtet. Die Temperatur im Behälter kann durch eine Eyroroeter-

J₀ sonde 11 überwacht werden.

HLi wird in Pulverform in den Behälter 1 eingebracht. ^ Letzterer wird geschlossen und elektrischer Strom

ι*. durch den Widerstand k geleitet. Aufgrund des Temperaturanstiegs,

der von dem Stromdurchfluss herrührt, schmilzt HLi zuerst und diseoziirt dann vor der Verdampfung. Durch Schlämmen trennen sich die beiden Dissoziationsprcdukte, der gasförmige Wasser- - 7 -

stoff entweicht In dem oberen Teil durch den im Deckel 2 vorgesehenen Kanal 9, während das flüssige Lithium sich an dem unteren Teil des Behälters sammelt und durch dem Kanal 8 austritt.

Die Vorrichtung nach Fig. 2, bei der durch Drehung des Geräts, in dem die Zersetzung und Trennung des Wasserstoffs und des Lithiums stattfindet, die Schwerkraft mittels eines

Zentrifugalkraftfelde erzeugt wird, ist in einem Baumfahrzeug ^

im Zustand der Schwerelosigkeit benutzbar.

Ih dieser Vorrichtung ist ein Behälter Id, an einem Ende mit einem biegsamen Boden 12 versehen und an seinem anderen Ende an eine Kanalisation 2k angeschlossen. An oder in der Kanalisation sind nacheinander angeordnet:

- eine Muffe 18, die die Kanalisation 2k umgibt und einen elektrischen Heizwiderstand k, der über die Klemmen 5

und 6 an eine elektrische Stromquelle angeschlossen ist, I

oder irgendeine andere Heizvorrichtung enthält,

- eine Zahnradpumpe 25 bekannter Art, die für flüssige Metalle benutzbar ist, und

- eine ein- oder zweigängige Schraubenfläche 2%, die

_C£> von einer der Muffe 18 entsprechenden Heizmuffe 27 umgeben ist

co und einen elektrischen Heizwiderstand 28 oder eine beliebige oo

ο andere Heizvorrichtung enthält. Ein Rohrstutzen 8a zur Auscn

^ scheidung des Lithiums, das mittels der Schraubenfläche ge-

4^ trennt worden ist, geht von deren Umfang in der Nähe ihres

Endes ab. Ein Rohrstutzen 9& zur Ausscheidung des Wasserstoffs

führt von dem Ende dieser Schraubenfläche in der Verlängerung ihrer Achse ab.

Der biegsame Boden 12 kann z.B. eine Membrane aus Naturoder Kunstgummi sein, so z.B. aus einem Kunstgummi, der aus Butadien hergestellt und unter dem Namen "Buna" verkauft wird. Er ist auf dem Behälter Id mittels eines abnehmbaren Rings 13 befestigt, der durch eine Randleiste Ik dieses Behälters gehalten wird. Durch eine Leitung lUa, die durch eine Flanschverbindung IUb abnehmbar auf dem oberen Ende des Behälters befestigt ist, wird ein unter Druck stehendes Gas auf die Oberfläche des biegsamen Bodens 12 geleitet.

Man bringt das feste HLi (in Pulver- oder Körnchenform) in den Behälter Id ein, nachdem man den biegsamen Boden 12 und die Leitung lka. abgebaut hat, die dann wieder angebaut werden. Das in dem Behälter Id enthaltene feste HLi wird von dem unter Druck stehenden Gas, das auf die Membrane 12 einwirkt, angestossen und tritt durch die Leitung 2k aus. Diese wird durch den elektrischen Widerstand k erhitzt. Das könnte auch durch andere Mittel geschehen, im Fall eines Satellitenantriebe z.B. mit Hilfe von heissen Gasen, die von anderen Teilen dieses Satelliten hergenommen werden und durch einen geeigneten Wärmeaustauscher fUhren.

Das HLi, das so auf eine mittlere Temperatur zwischen co

(Q seiner Schmelztemperatur und seiner Zersetzungetemperatur

ο gebracht wird, passiert die Pumpe 25 im flüssigen Zustand, die es unter Druck an die Schraubenfläche 26 weiterleitet, wo es durch den elektrischen Widerstand der Muffe 27 auf eine

ta ο

Temperatur von ca. looo C erhitzt wird, bei der es sich in gasförmiges H₀ und flüssiges Li zersetzt.

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Das Gemisch aus flüssigem HLl, gasförmiges EL und flüssigem Li, das von dem Verdrängungsdruck der Pumpe 25 angetrieben wird, führt aufgrund von Schraubenfläobe oder -fladen aufgebrachten Reaktionskräfte eine Drehbewegung aus. Nach der Zersetzung teilt die Zentrifugalkraft das Li ungefähr entlang der Fläche 29 von dem Hp. Das flüssige, dichtere Li wird an die Peripherie geschleudert, wo es durch die Leitung 8a abläuft, während das weniger dichte, gasförmige H₂ im Zentrum bleibt, von wo es durch die Kanalisation9a abgenommen wird.

Getrenntes H₂ und Li wird also bereitgestellt, um einen elektro-thermischen Strahlantrieb zu speisen.

Die Vorrichtung naoh Pig. 3 arbeitet desgleichen Im Zustand der Schwerelosigkeit. Sie weist einen Behälter Ie auf, dessen Füllende wie das des Behälters nach Fig. 2 ausgebildet ist, und hat gleichfalls einen biegsamen Boden 12, der durch einen Ring 13 befestigt ist und auf seiner oberen Fläche den Druck empfängt, welcher durch eine Leitung lUa herangeführt wird. Am gegenüberliegenden Teil endet dieser Behälter la in einem engen konvergierenden Hals 15, der eingangs einen Filter 16 und ausgangs einen Kragen 17 hat. Eine Muffe 18a umgibt diesen engen Hals 15 und enthält einen elektrischen Widerstand k, der von einer elektrischen Stromquelle über die Klemmen 5 und 6 gespeist wird. Die Muffe kann gleichfalls duroh andere Mittel beheizt werden, wie z.B. durch heisse Strömungsmittel. Der enge Hals 15 mündet in einen

Behälter 19, der einen Jmossen Durchmesser hat und mit einem

- Io -

Deckel 2c versehen ist, der ihn dank einer Difttung loa hermetisch verschliesst. Dieser Behälter ist in zwei Räume und 21 unterteilt, die durch eine Trennwand getrennt sind, welche aus zwei Teilen 22 und 23 gebildet ist, von denen der mittlere Teil 22 porös ist.

Durch den Deckel 2c und die Trennwand 22 führt die Muffe 18a, die den elektrischen Widerstand h enthält, derartig hindurch, dass der Kragen des Ausgangs 17 vom Hals 15 des Behälters Ie im zweiten Raum 21 mündet. Von den umschlossenen Räumen 21 bzw. 2o führen Kanäle 8b und 9b ab.

Nach dem Abheben des biegsamen Bodens 12 bringt man, wie im Fall der Fig. 2, das HLi in Pulver—oder Körnchenform in den Behälter 1 e ein. Dann befestigt man diesen biegsamen Boden wieder hermetisch. Man schliesst die Kanäle 8b und 9b und speist den Widerstand h mit elektrischem Strom .

Auf den biegsamen Boden lässt man dann den Druck eines Gases einwirken, das durch die Leitung lha. herangeführt wird. Der Teil des HLi-Pulvers in der Nähe des Filters 16 schmilzt bei ungefähr 700?» Sobald die Liquidität ausreicht, durchläuft die unter Druck stehende Substanz den Filter 16. Die Temperatur der Substanz steigt sehr schnell an, da die Hitze auf einen immer kleineren Querschnitt des Halses 15 wirkt, so dass das HLi am Ausgang 17 des Halses 15 zersetzt ist. Die Temperatur muss dennoch genügend niedrig bleiben, damit nicht eine Verdampfung des Lithiums hervorgerufen wird. Sodann werden die Kanäle 3b xand 9b geöffnet. Das Gemisch aus flüssigem Lithium

gasförmigem Wasserstoff dringt dann unter der Wirkung dee

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- li -

Drucke In den abgeschlossenen Raum 21 ein und bahnt sich vom Zentrum einen Weg zu« ttnfang. Die porUse Wand 22 lässt nur den Wasserstoff In den umschlossenen Raum 2o einströmen, von wo er durch den Kanal 9b abgelassen wird, und zwar gegebenenfalls bei Tellvakuum, wenn der Druck auf dem biegsamen Boden 12 nicht ausreicht.

Die Dicke der Schicht des Gemisches ist gering, und der Teil des Gemisches, der in Berührung mit der Wand 22 steht, g

ändert sich duxh die VbrrUckbewegung andauernd. Der Durchmesser des Behälters 19Kt derartig bemessen, dass allein das flüssige Li an dem Umfang ankommt, wo es durch die Kanäle 8b abgelassen wird. Ee ist möglich, die Zelt, in der die Substanz mit der porösen Wand in Berührung ist, zu verlängern, indem man diese einen längeren Weg zurücklegen lässt, was dadurch bewirkt werden kann, dass der umschlossene Raum 21 durch Trennwände mit geeigneter Fora, z.b. alt Spiralenform, unterteilt oder die Berührungsfläche durch nichtplane Oberflächen vergrössert wird.

So getrenntes Lithium und Wasserstoff können unter der Wirkung des auf den Boden 12 ausgeübten Drucks in einen thermo-elektrisohen Strahlantrieb eingeführt werden.

den notwendigen Druck auf das pulver- oder körnchen-

^förmige HLi auszuüben, kann nan jede Vorrichtungibenutzen, die

eider Membrane 12 der Figuren 2 und 3 gleichwertig .1st, so.z.B.

odle Vorrichtung nach den Figuren k und 5· In diesen Figuren ist ο

** ein Kolben 3o in den Behälter Id eingebaut. Eine Dichtung 31 co

stellt die Dichtigkeit sicher. Drei Klinkenräder 32, die kraftschlüssig mit dem Kolben verbunden und

unter 12o versetzt an seinem Umfang angeordnet sind, greifen in drei Zahnstangen 33 ein, die entlang der Mantellinien des Zylinders angeordnet sind, der die Wand des Behälters bildet. Man kann die drei Klinkenräder getrennt betätigen oder auf eine einzige Welle J>k einwirken, die im Zentrum (Fig. 5) angeordnet und kraftschlüssig mit den Klinkenrädern verbunden ist, z.B. durch Kegelräder 35, 36, 37 und 38, von denen das erste auf der Welle Jk festgekeilt ist, die beiden folgenden jeweils auf den Enden von Zwischenwellen 39 befestigt sind und das letzte jeweils auf der Welle der Klinkenräder 32 angeordnet ist.

Die Figuren 6 und 7 zeigen scnmatisch zwei Arten der Beschickung eines elektro-thermischen Strahlantriebs mit einem flüssigen Vortriebsmittel und einem gasförmigen Vortriebsmittel, z.B. mit Lithium und Wasserstoff, die durch-die oben beschriebenen Mittel getrennt worden sind.

Der Strahlantrieb wird im wesentlichen durch eine Kathode ko und eine Anode kl gebildet, zwischen denen ein Bogen oder ein Funken Überspringt. Wenn der Apparat von einer Quelle k2 mit Gleich- oder Wechselstrom beschickt wird, erhält man einen Bogen, wahrend, wenn die Quelle k2 durch Kondensatoren gebildet wird, die sich In den Strahlantrieb entladen, der Strahlan-

C₀ trieb diskontinuierlich mittels mit einer bestimmten Frequenz auf-

co tretender Finken arbeitet. Das Vortriebsmittel, das in einer

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später noch zu beschreibenden Weise eingeführt wird, wirbelt _o um die Kathode herum und wird dann durch den Lichtbogen oder

^ Funkes ionisiert. Dieses ionisierte Gas tritt mit hoher Geschwindigkeit durch eine Düse kj> aus. Zwischen den Elektroden ko und kl ist eine Isoliermuffe kk angeordnet.

- 13 -

Ih Fig. 6 besteht die Anode kl aus einem feuerfesten und verhältnismässig wenig leitenden Metall« wie z.B. rostfreiem Stahl, und ist mit einem Gehäuse k5 umgeben, das um sie herum einen Hohlraum k6 begrenzt, der durch eine öffnung ^7 das unter Druck stehende flüssige Lithium aufnimmt. Die Anode 41 ist ein wenig stromabwärts vom Ende der Kathode ko, mit einer EinfUhrö'ffnung kB für das Lithium durchbohrt, die aus einem kreisförmigen Schlitz oder aus Löchern bestehen kann, die auf einem Kranz angeordnet sind.

Das flWüssige Lithium kommt unter Druck in dem ringförmigen Hohlraum k6 an, tritt durch die öffnung oder öffnungen k8 hindurch und bildet am Ausgang in der Ionisationskammer k9 eine Fläche in der Form eines konvexen Meniskus Itöa, der aufgrund der ausgezeichneten Leitfähigkeit des flüssigen Lithiums als eigentliche Anode dient, auf dem der Bogen eier die Funken auftreffen, die sich zwischen dieser Fläche und der Kathode ko bilden. Der Einspritzdruck des flüssigen Lithiums liegt über dem in der Kammer 1*9 herrschenden Druck. Er wird derartig geregelt, dass unter Berücksichtigung der Abmessung der öffnungen k8 alles Lithium, das ausflieset, durch den Strahl mit der hohen Temperatur verdampft wird. Die Trennfläche Ii8a bleibt daher stationär und die Beschickungs-

_C£> menge entspricht dem Verbrauch. Die Ionisation des Lithiums

co lässt es naoh seiner Verdampfung an der Erzeugung des Strahls

ο mit dem Wasserstoff mitwirken. Obwohl das Lithium eine er»

^ weitaus grössere Leitfähigkeit besitzt als die Wand kl, ist j^ die Lage der öffnungen kB so ausgewählt, dass die Wand der

Anode bildenden flüssigen Menisken kQa. näher an der Kathode

; sind als Jeder andere Ml der Düse Uj5, so dass die elektrisch

geladenen TeHohen dort effektiv auftreffen. - lU -

- Ik -

Die Kathode Iw ist an einem Kathodenhalter 5o befestigt, der durch den Isolierkörper kk von der Anode getrennt ist und einen axialen Kanal 51 aufweist, der durch Öffnungen in die Ionisationskammer k$ mündet. Ber unter Druck stehende Wasserstoff kommt durch den Kanal 51 an* flieset durch die Öffnungen 52 um die Kathode herum an deren Spitze.

Die Ausführungsform der Pig. 7 weicht von der der Fig. 6 nur insofern ab, als die Kathode Uo mit einem Kanal durchbohrt ist, der in dem Kathodenhalter als Rohrstutzen 5k verlängert ist, um den der Kanal 51 'einen ringförmigen Durchlass 51 a begrenzt, der mit den Öffnungen 52 in Verbindung steht. Ih dieser Ausführungsform wird das flüssige Lithium gleichzeitig in den Hohlraum 1+6 um die Anode und in den Rohrstutzen 5^ gescttckt, der mit dem Kanal 53 der Kathode verbunden ist, während der Wasserstoff in den ringförmigen Durchlass 51 geschickt wird und wie bei der Anordnung der Pig. 6 durch die Öffnungen 52 in die Kammer k-9 eindringt.

Bei dieser Anordnung besteht auch die Kathode aus einem verhältnismässig wenig leitenden Metall. Das durch den Kanal 53 ankommende flüssige Lithium bildet an dem Ausfluss 53 a dieses Kanals in der Ionisationskammer einen Meniskus, der als eigentliche Kathode dient und auf den durch einen Vorgang,

° der dem in Zusammenhang mit der Anode beschriebenen entspricht, to

^ der Bogen oder die Funken auftreffen und das Lithium ver-

>^ dampfen.

*° Es ist selbstverständlich, dass die Öffnungen kB und 52 . S) oder die Öffnungen kB, 53a und 52 so angeordnet und

bemessen sein müssen, dass das Lithium und der Wasserstoff, die von der Zersetzung des Lithivanhydrids herrühren, In vorbestimmten Mengen als Vbrtriebsmittel In dem elektrothermiechen Strahlantrieb verbraucht werden.

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Claims

DH.INQ. H. NEGENDANK · BIPL.-ING. H.HAUCK · dipl.-phys."W. SCHMITZ

HAMBURG-MÜNCHEN ZTTSTELLTJNGSANSCHRIFTt HAMBTTRG 86 · NETTERWAI₁I. 4=1 _.

TBI.. Se 74 28 UND 38 4110 P Ik 6k Oj57.0 TKtBGH. NBOBDAPATSNT SAMBTTRO

MÜNCHEN 10 · MOZARTSTR.

TBtEQR. NBOBDAPATBNT MÜNCHEN

HAMBTTRG, 15· Juli 19Ö8

Pa tentansprüche

1. Verfahren zur Speisung eines elektro-thermischen Strahlantriebs mit Vortriebsmitteln, dadurch gekennzeichnet, dass eine feste oder flüssige Substanz von relativ grossea spezifischen Gewicht, die in der Lage ist, in mindestens eine flüssige Komponente mit geringem Molekulargewicht und in mindestens eine gasförmige Komponente mit geringem Molekulargewicht zu zerfallen, gespeichert wird, dass deren Zersetzung vorgenommen wird und dass die flüssigen und gasförmigen Komponenten getrennt als Vortriebsmittel In den elektro-thermischen Strahlantrieb eingeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Substanz Lithiumhydrid verwendet wird.

3· Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 oder 2, gekennzeichnet durch Mittel zur Speicherung einer flüssigen oder festen Substanz, wie z.B. Lithiumhydrid, in feinverteiltem Zustand, die in zumindest eine flüssige und zumindest eine gasförmige Komponente zersetzbar ist, durch Mittel zur

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Durchführung der Zersetzung und durch Mittel zur getrennten Einführung der einen Komponenten In flüssigem Zustand und der anderen Komponenten In gasförmigem Zustand als Vortriebsmittel in den elektro-thermischen Strahlantrieb.

k. Einrichtung nach Anspruch 3 für einen elektrothermischen Strahlantrieb, der sich In einem Schwerkraftfeld befindet« dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zur Speicherung ein wärmeisolierter Behälter (1) vorgesehen ist. In den das Lithiumhydrid pulver- oder granulatfö'rmig eingebracht und auf seine Zersetzungstemperatur gebracht ist, und In dem das Lithium am unteren Teil gewonnen und dem Strahlantrieb unter Brück zugeführt ist, während der gasförmige Wasserstoff Im oberen Teil gewonnen und ebenfalls dem Strahlantrieb zugeführt ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder K für einen elektro-

thennischen Strahlantrieb, der im Bereich der Schwerelosigkeit arbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Substanz während des Zersetzungsvorganges ein Druck ausgeübt 1st und dass die Komponenten entweder durch Schlämmen In einem dabei erzeugten Schwerefeld oder durch Filtern der gasförmigen Komponenten gewonnen sind.

6. Einrichtung nach Anspruch It, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssige oder feste Substanz im feinverteilten Zustand In einem zylindrischen Behälter über einen Kolben (3o)

j komprimiert ist, der mechanisch verschiebbar 1st.

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COPY

7* Einrichtung nach einem der AneprUahe k bis 6. dadumh <m_ — «- - -

kennzeichnet, dass das Komponentengemisch unter Druck in einen schraubenlinienförmig ausgebildeten Teil (27) eingebracht ist, an deren Peripherie die flüssige Phase gewonnen ist und In deren axialen Teil die gasförmige Komponente gewonnen ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche k bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Komponentengemisch unter Druck in eine erste Kammer (21) eingebracht ist und sich entlang einem Filter (22) bewegt, das die erste Kammer von einer zweiten Kammer (2o) trennt, wobei die flüssige Phase in der ersten Kammer und die gasförmige Phase In der zweiten Kammer gewonnen ist.

9. Einrichtung nach An-spruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Kammer (2o) Unterdruck herrscht.

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