DE1626146A1

DE1626146A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herabsetzen der Instabilitaet bei der Verbrennung in den Brennkammern von Raketen- und Duesentriebwerken

Info

Publication number: DE1626146A1
Application number: DE19671626146
Authority: DE
Inventors: Lewis George Devenport; Fort Hervey Joseph
Original assignee: United Aircraft Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1966-11-22
Filing date: 1967-10-30
Publication date: 1970-08-20
Also published as: US3483698A; FR1547845A; GB1203065A

Description

Dr. Ing. E. BERKENFELD . Dipl.-lng. H. B ERKENFELD, Patentanwälte, Köln Anlage „ Aktenzeichen -..'""--"

zur Eingabe von, 27. Oktober 196-7 V-Av Named. Ann,. UNITED AIRCRAFT

- GORPORATION,

. 400 Main Street,

EAST HARTFORD, CONN. 06108, UvS.A.

Verfahren und, Vorrichtung zum Herabsetzen der Instabilität bei der Verbrennung in.den Brennkammern von Raketen- und Düsentriebwerken.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herabsetzen der Instabilität bei der Verbrennung und insbesondere zum Herabsetzen der Instabilität, die in der Brennkammer eines Raketen- -oder Düsentriebwerkes auftreten kann-.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist die Ausbildung einer verbesserten akustischen Dämpfung an den Wänden einer Brennkammer.

Erfindungsgemäß weist die Brennkammer Wände auf, die mit durch sie durchtretenden Löchern ausgebildet sind, die ihrerseits Verlängerungen aufweisen-, so daß die wirksame Länge der Löcher über der Stärke der Brennkammerwand liegt. Die Löcher; können durch Vertiefen oder Einsenken der Kammerwand an verschiedenen Punkten in radialer Richtung ausgebildet werden, so daß eine Vielzahl von kurzen Löchern entsteht.

über einem breiten Frequenzband hat die neue Brennkammer einen hohen Absörptionskoeffizienten.

Unter Bezug auf die Zeichnung wird die Erfindung nun weiter be- · schrieben. Dabei ist; '■■':'

Fig. 1 eine Seitenansicht eines, Raketentriebwerkes, teilweise im Schnitt _a imtei» Darstellung der erfindungsgemäßen Brennkammer und einer Besonänzkammer, .

Fig« 2 eine vergrößerte Darstellung einer erflndungsgemäßen Brennkammer mit einer Vielzahl von gemäß dem Stand der Technik in der Brennkammerwand ausgebildeten Löchern, mit denen eine stabile Verbrennung erzielt wird,

Fig. .3 eine vergrößerte Darstellung eines Teiles aus Fig. 1 mit einer Gruppe von in der Brennkammerwand ausgebildeten vertieften Löchern,

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung eines anderen Verfahrens zum Anordnen von Löchern in der Brennkaramerwand, deren Länge über der Stärke der Brennkammerwand liegt,und

Fig. 5 ein Schaubild, in dem der Absorptionskoeffizient über der Frequenz aufgetragen ist. . ""

Fig. 1 zeigt ein Raketentriebwerk 2 mit einer Düsenanordnung 4, einer Brenneinrichtung 6 und einem Einspritzkopf 8. Die Düsenanordnung 4' umfaßt einen Abschnitt.10, der die gewünschte Kontur des DüsenhSlses aufweist. Das vordere oder Einlaßende der Düsenanordnung 4 weist aus einem nachstehend noch zu erläuternden Grund einen Ringflansch 46 auf.

Die Brenneinrichtung 6 umfaßt einen Zylindermantel 12, der an seinem vorderen Ende mit einem Ringglied 5& 56 und an seinem anderen Ende mit einem Ringglied 57 verbunden ist. Das Ringglied 56 weist an seiner Innenkante einen sich nach hinten erstreckenden Flansch 60 auf, der eine zylindrische Außenfläche bildet, auf der das Vorderende des Mantels 12 sitzt und an ihr durch Löten, Schweißen . oder auf andere Weise befestigt ist. Das Ringglied 57 weist auf seiner Innenkante einen nach vorne ragenden Flansch 62 auf, der eine zylindrische Außenfläche bildet» auf der das hintere Ende der Wand 12 sitztjund wie das vordere Ende befestigt ist. Das Rlngglled 57 weist noch eine nach hinten zeigende Fläche 64 auf,, die die Vorderseite des Flansches 46 aufnimmt. Die Düsenanordnung und die Brenneinrichtung werden durch Bolzen 66 zusammengehalten, die duroli den Auße'num-fang des Flansches H6 und- eile Außenkante des 57- äurehtreten. .... .

lst;~ mil: seinem vorderen

Ende mit der Außenkante des Hinggliedes 5β verbunden und an seinem hinteren Ende mit dem Flansch SH,und zwar aneiner Stelle, die innerhalt» der Bolzen-.6.6 liegt. Die Befestigung am vorderen und am hinteren Ende des Mantels 58 erfolgt durch Schweißen^ Löten oder ein "anderes Mittel* Durch diese Konstruktion wird eine Resonanzkammer 59 gebildet, die durch den Mantel 58₃ den inneren Brennkammer-Absorbermantel 12 und die Ringglieder 56 und 57 begrenzt wird.

über eine Leitung l62 ist eine Kühlmittelversörgung 15P an die Resonanzkammer 59 angeschlossen,, die die HaUptverbrennungskammer einschließt* Die Leitung 162 tritt durch" den Mantel 58 durch und mündet in die Kammer 59· Ein in der Leitung l62 liegendes "Ventil 6h regelt den Durchfluß des Kühlmittels, .-_.:.

Am Vorderende des Ringgliedes 56 ist der Einspritzkopf 8 befestigt, so daß der Brennstoff in die Brennkammer gegeben und dort gezündet wird, "■""'■■.-■-·

Eine Vorrieiatung; Eum Herabsetzen der Instabilität bei der Verbrennung wird ebenso noch in der USA-Patentanmeldüng Aktenzeichen 428»110 mit Anmeldedatum vom 26» Januar 1965_s Anmelder¹ ßeorge D. Lewis, beschrieben* In dieser¹ Anmeldung werden auch Einzelheiten zum Berechnen von Konstruktionsdetails gegebene Ebenso geben die _: USA-=Pätentsciiriften 2,930.195/und 2«Ski, 556 detaillierte Informationen darüber^ wie man eine exakte Konstruktion erreicht»

Bei der* Konstruktion des Mantels 12 (siehe Fig* 3) werden in diesem Löcher iOO angeordnet5 so äaß sich richtige Luftsäulen biläeHj, öle sieii mit der¹ Kammer 59 vereinigen und daniit zu dem Effekt eines Bslmholtz-ResonatorB führen» Löcher iOOa mit Luftsäulen "L" vmwä&n in einer eine Stärke "L" auftfeisenden Platte ausgebildet ₉ so daß sich die Löcher mit richtiger Länge äusschließlicJi durch Biirchbobren der Platte erhalten lassen« Diese Kammerart mit Iiöbiiern ist alt uaö wird in.den beiden oben genannten Pat@nten gez©igt. Löcher lOÖb xterden ausgebildet, indem man kurze Rohre lQ2t> in Bohrungen 'lOftb einsetzt ader indem man kurze Rohre iO2c auf Boteungen IO¹Jc aufgsetst, die in dem Mantel 12b vorgesehen sind» Auch damit erreicht man die richtige Länge "L" (siehe Pig. ■-«)>- ■;..■■ ■-·;■■ ■; "

Löcher 100 werden durch Vertiefen oder Einsenken der Kammer ausgebildet, so daß das Wandmaterial in Richtung nach außen nachgibt, bis die richtige Größe erreicht ist.runter Umständen müssen mehrere verschiedene Stempel von verschiedener GiiBe verwendet werden, damit man schließlich die gewünschte Form und Länge "L" der Löcher 100 erhält.

Fig. 5 ist ein Schaubild und zeigt die Ergebnisse einer Studie des Problems der Verbrennungs-Instabilität, wobei der Absorptionskoeffizient über der Frequenz des Testgeräusches aufgetragen wurde. Ein Test wurde mit der in Fig. 2 gezeigten Wandform gemacht, wobei die Stärke des Plattenmaterials 3_si8 mm betrug. Kurve A zeigt die Ergebnisse dieses Testes. Eine theoretisch vorausgesagte Kurve einer Wand, die nach Fig. 2 aufgebaut war, wurde ebenfalls berechnet und ist als Kurve B dargestellt. Darauf wurde mit einer Wand gemäß Fig. 3 ein Versuch durchgeführt, wobei die Platte eine Stärke von 0,635 mm hatte und Löcher, die In ihr durch Extrudieren der Platte bis auf eine Länge "L" von 3,18 mm hergestellt waren, so daß die Lochlänge der Länge der Löcher in der massiven Platte entsprechen würde.

Der Versuch wurde zuerst mit einer Wand von der in Fig. 3 gezeigten Form durchgeführt, wobei das die Löcher bildende wegragende Stück von der Geräuschquelle weggerichtet war. Die Ergebnissee· dieses Versuches zeigt die Kurve C. Die Vorsprünge wurden dann so gestellt, daß sie auf die Geräuschquelle zeigten. Die Ergebnisse dieses Versuches zeigt die Kurve D. Sämtliche Versuche wurden unter identischen Bedingungen durchgeführt, um möglichst genaue Resultate zu erzielen.

Pat e η t a η s ρ r ü e h e

SAD OR/G/NAL

0-98 34/0464

Claims

Dr. Ing. E. BERKENFELD · Dipl.-lng« H. BERKENFELD, Patentanwälte, Köln — Anläge Aktenzeichen Wr Eingabe W 27. Oktober 1967 VA . Name UAnm. UNITED AIRCRAFT CORPORATION P A T E N T AN S P R Ü C HE

1. Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung zum Vermindern der Instabilität der Verbrennung in einer Brennk'ammerj dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer aus einer Wand mit gegebener Stärke gebildet wird und'in dieser Wand an verschiedenen Punkten Löcher ausgebildet werden, so daß die Wand eine Vielzahl von von ihr wegragenden kurzen Rohren aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet _y daß um die Brennkammer herum eine Resonanzkammer angeordnet wird.

3. Brennkammer zum Durchführen des Verfahrens nacti Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer einen Mantel (12) vorgegebener Stärke mit einer Vielzahl von Löchern (100) aufweist und daß die Löcher ihre Länge vergrößernde Verlängerungen aufweisen.

4. Brennkammer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß um die Brennkammer herum eine Resonanzkammer (59) angeordnet ist.

5. Brennkammer nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerungen in dem Mantel durch Strecken des Mantels um jedes Loch herum hergestellt sind.

6. Brennkammer nach Anspruch 3ϊ oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Loch durch Verwendung eines PreßsteffipeIsherge~ stellt wird^. der den Mantel unter Bildung eines kurzen Rohres nach außen stößt.

7. ' Brennkammer nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerungen in die Resonanzkammer (59) hineinragen. "■ ;; ■'■ : / -- . · ' ■ '■■ ..

8. Brennkammer nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerungen in die Brennkammer hineinragen.

9. Brennkammer nach Anspruch 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennkammermantel im Schnitt zylindrisch ist.

Lee^eüe