DE1776192C - Einrichtung zum gleichmäßigen Zünden des Innen- und Außenmantels eines als Röhrenbrenner ausgebildeten Raketenfeststofftreibsatzes. Ausscheidung aus: 1751268 - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung mit einem Gussammelraum verbunden ist. Bei isor-

lum gleichmäßigen Zünden des Innen- und Außen- malern Abbrand des Triebwerks bleibt die Verdäni-

mamels eines a!s Röhrenbrenner ausgebildeten Ra- mung erhalten, und die erzeugten Treibgase strömen

ketenfeststüfftreibsutzes, wobei der innen- und über die ringförmig angeordneten Schubdüsen ins

Außenmantel des Treibsatzes durch die an ihnen 5 Freie. Erhöht sich jedoch der Überdruck im Brenn

in Richtung zum Brennkammerausgang vorbeistrei- raum auf eine für das Triebwerk neführliche Weise

chenden Zündgase mindestens einer Beiladung in so findet ein Druckausgleich über das Zeniraliolu

Brand gesetzt werden, die ihrerseits durch eine Zünd- und über die zentrale Hilfsdüse uiKir Zerstörung der

kapsel entflammt wird. Verdammung nach außen statt.

Bei Feststoffraketentriebwerken ist es allgemein io Ferner ist nach der USA.-Patentschrift 2 937 4'».;

bekannt, röhrenförmige Treibsätze zu verwenden und ein Raketentriebwerk mit Röhrenbrenner bekannt,

diese mit Hilfe einer oder mehrerer im Brennkammer- der von einer hohlkegelförmigen Beiladung gezündet

kopf angeordneter Beiladungen in Brand zu setzen, wird, die durch ihre besondere Ausbildung bewirkt,

die ihrerseits durch Zündkapseln gezündet werden. daß ein Teil der Zündgase gezwungen wird, auch au

Die Anfeuerung von Feststofftreibsätzen, insbeson- 15 die äußere Mantelfläche des Röhrenbrenners zu ge-

clere für Kleintriebwerke und Triebwerke, die bei tie- langen. Da jedoch die Durchströmung des äußerer,

fen Umgebungstemperaturen arbeiten müssen, berei- Ringraurnes mengenmäßig in erster Linie νο,η freier,

let allgemein gewisse Schwierigkeiten. Besondere Pro- Querschnitt des Ringspalts abhängig ist und wegen

bleme ergeben sich insofern bei der Verwendung von der Unterbringung einer größtmöglichen Treibstoff

Röhrenbrennern als hierbei der Außenmantel des ao menge dieser Ringspalt so eng wie möglich gehalten

Röhrenbrenners im Gegensatz zu seinem Innenman- werden muß, werden die erzeugten Treibgase in ihrei

tel nur unzulänglich und noch dazu zeitlich verzögert Masse den Weg des geringsten Widerstandes wählen

von den Zündgasen der Beiladung beaufschlagt wird. und im wesentlichen durch den zentralen, praktisch

Die Gründe hierfür liegen darin, daf¹ im engen Spalt keinen Strömungswiderstand aufweisenden Hohl

zwischen dem Röhrenbrenneraußenmantel und der 35 raum zur Schubdüse hin abströmen. Außerdem fin-

Innenseite der Brennkammerwand (um ein maxi- det während des Betriebes des Triebwerks ein Druck

males Treibsatzvoiumen unterzubringen) ein wesent- ausgleich vom stromabwärtigen Ende des Treibsatzes

lieh größerer Strömungswiderstand vorherrscht als im in den Ringraum mit einer daraus resultierenden

Innen raum des Treibsatzes, so daß die durch die Bei- Gegenströmung statt.

ladung erzeugten Zündgase, fern W g des geringsten 30 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Widerstandes folgend, vorwiegend durch den Innen- Vermeidung der bisher bei Verwendung von Röhrenraum des Treibsatzes zum Brennkanwerausgang hin brennern auftretenden Schwierigkeiten Maßnahmen abströmen. Dazu kommt, daß sich die durch den vorzuschlagen, die ein einwandfreies Zünden und engen äußeren Ringspalt strömende kleinere Zünd- Weiterbrennen auch des Außenmantels eines Röhrengasmenge infolge großer Wärmeabgabe an die kalte, 35 brenners mit Sicherheit gewährleisten,
eine große Oberfläche bildende Brennkammerwand Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung dasehr rasch abkühlt und dadurch eine größere Dichte durch, daß das Ausströmende für den Innenraum erhält. Dies hat in nachteiliger Weise zumindest einen des Treibsatzes durch Festtreibs'cff geschlossen ist, großen Zündverzug sowie einen schlechten Abbrand- wobei dieser Verschluß zumindest während der Zündwirkungsgrad und verminderten spezifischen Im- 40 phase und der Anfangsphase des Abbrandes besteht puls zur Folge. In vielen Fällen wird dabei die Ent- und dann fortschreitend abgebaut wird.
Zündungstemperatur zur Anfachung der Verbrennung Da Feststofftreibsätze entweder gegossen oder im Bereich des Außenmantels des Röhrenbrenners durch sonstige Herstellungsverfahren ohne größeren überhaupt nicht erreicht. Dies kann zum Unterschrei- Aufwand in jede beliebige Form gebracht werden ten des für den Brennkainmerbetrieb erforderlichen 45 können, ist durch die Erfindung, d. h. die besondere kritischen Druckes führen, was das Verlöschen des Gestaltung des Ausströmendes dem Fachmann ein gesamten Treibsatzes nach sich ziehen würde. Aus Mittel an die Hand gegeben, für jeden Anwendungsdiesen Gründen verzichtet man insbesondere bei fall das vordere, dem Brennkammerausgang nahegekleinen Feststoffraketentriebwerken und bei Feststoff- legene Ausströmende des Feststofftreibsatzes so zu raketentriebwerken, die unter den eingangs genann- 50 gestalten, daß unabhängig von den jeweiligen Umten Bedingungen arbeiten müssen, vielfach auf die gebungsbedingungen auch am Außenumfang des Verwendung von Röhrenbrennern, die ansonsten be- Treibsatzes optimale Betriebsverhältnisse in bezug auf stimmte brenntechnische Vorzüge aufweisen, und bei Entzündungstemperatur und -druck vorherrschen,
denen man auf eine teuere und mit gewissen Gefah- In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlaren verbundene Treibsatzaußenisolation verzichten 55 gen, den Verschluß zum Innenraum des Treibsatzes kann, die dagegen Stirn- und reine Innenbrenner er- hin konkav mit einem verhältnismäßig dünnwandigen fordern. zentralen Bereich auszuführen.

Nach der deutschen Auslegeschrift 1 140407 ist ein Hierdurch ist die Gewähr gegeben, daß noch wäh-Raketentriebwerk mit zwei als Ringzylinder ausgebil- rend der ZUndphase oder Anfangsphase des Abbrandeten Festtreibstoffen bekannt, die unter Belassung 60 des der dünnste (zentrale) Bereich des Verschlusses eines Ringspalts konzentrisch zueinander angeordnet am ersten und sehr rasch durchbrennt, bevor der sind. Der Abbrand erfolgt dabei im Ringspalt cowohl volle Druckaufbau im Innenraum den Treibsatz am an der Außenfläche des inneren Treibsatzes als auch Ausströmende zerstören könnte, an der Innenfläche des äußeren Treibsatzes. Im In der Zeichnung ist ein AusfUhrungsbeispiel der DUsenboden sind dabei mehrere, ringförmig angeord- «s Erfindung dargestellt. Die Figur zeigt eine Brennnete Schubdüsen und eine zentrale, eine Verdäm- kammer Tm Längsschnitt mit einem röhrenförmigen mung aufweisende HilfsdUse vorgesehen, die über ein Peststofftreibsatz.

mit vorne liegenden Obertrittsbohrungen Innerhalb einer Brennkammer i ist ein am Aus-

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llrömcnde verschlossener Feststofftreibsatz 2 mittels einer zentrierenden !ladeeinrichtung 3 angeordnet. An der Innenseite der vorderen Brennkammerstirnjvand ist zentral eine Beiladung 4 vorgesehen, die durch ein; Zündkapsel 5 angefeuert wird. Am gegen-(iberliegenden Ende der Brennkammer 1 ist an deren *Vand 1 α ein Einsatz 6 befestigt, an dessen innenliegendem Ende C α ein Sieb IO mit vielen Bohrungen 10 α angeordnet ist, nach denen in Ströimingsrichtung der Treibgase ein Ringraum 11 vorgesehen ist, jo un dem sich der Brennkammerausgang 12 anschließt. Das Ausströmende des Treibsatzes 2 ist von vornherein verschlossen ausgeführt. Der Verschluß 41 ist dabei an seiner Innenseite stark konkav mit einem verhältnismäßig dünnwandigen zentralen Bereich ausgebildet.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist wie folgt:

Die Zündkapsel 5 zündet die Beiladung 4. Deren £ündgase teilen sich in einen inneren Zindga&teil- to Itrom Zi und in einen äußeren Zündgasteilstrom Za »uf. Der innere Zündgasteilstrom Zi entflammt den Innenmantel 15, während der äußere Zündgasteil- »trom Za die Aufgabe hat, den Außenmantel 16 des Treibsatzes 2 in Brand zu setzen. Im anfänglich ver- »5 schlossenen Innenraum / findet jedoch nur eine verhältnismäßig geringe Menge der durch die Beiladung 4 erzeugten Zündgase Aufnahme, der weitaus größere Teil der Zündgase nimmt seinen Weg durch den zwischen dein Außenmantei 16 des Treibsatzes 2 und der Innenseite 13 der Brennkammerwand 1 α belassenen Ringspalt 14. Nach Inbrandsetzcn des Innenmantels 15 und gegebenenfalls auch des Außenmantels 16 des Treibsatzes 2 durch die Zündgase wird ferner durch die Wirkung des anfänglichen Ver-Schlusses 41 die gesamte Menge U der im Innenraum / durdi Abbrand anfänglich erzeugten Treibgase vorübergehend gezwungen, entlang dem Außenmantel 16 des Treibsatzes 2 als äußerer Teilgasstrom CJa zu strömen und so mitzuhelfen, den Außenmantel 16 zu entzünden bzw. durch erhöhte Wärmezufuhr in Brand zu halten. Vom Augenblick des Durchbrennens des Verschlusses 41, was sehr rasch und vor Erreichen des vollen Druckaufbaues im Innenraum / geschieht, besteht anfänglich lediglich eine kleine Verengung im zentralen Bereich, so daß einerseits durch die noch bestehende Verdämmungswirkung der volle Druckaufbau erreicht wird, während andererseits noch eine größere Teilmenge der im Innenraum / erzeugten Treibgase gezwungen wird, 5·- über den äußeren Ringspalt 14 zu strömen, um die bereits erwähnte Wirkung am Aulknnianlel 16 des Treibsatzes 2 fortzusetzen. Nach Aufhebung der Verengung strömen die im Innenraum / erzeugten Treibgase als Teilgasstrom (Ii (mit unterbrochenen Pfeilen gekennzeichnet) durch die nun freie öffnung direkt, wie der äußere Teilgassirom CIa, über die Bohrungen 10 a des Siebs 10 zum Brennkammerausgang 12

Ein unmittelbares Abströmen aller der durch den Abbrand am Innenniantel 15 erzeugten Treibgase zum Brennkammerausgang nach sicherem Entflammen und sicherer Aufrcehterhaltung auch des weiteren Abbrandes am Außenmantd 16 ist aus Ciiiiiiden der Vermeidung von unnötigen Strömungsverlusten innerhalb des äußeren Ringspaltes 14 schnell anzustreben.

Das Sieb 10 dient dazu, eventuell vom Treibsau 2 losgelöste StUcke bis zu ihrem '. !!ständigen Abbrand zurückzuhalten, um zu vermeiden, daß ein nachfolgender Gasverbraucher, z. B. eine mechanisch empfindliche Gasturbine, beschädigt wird. Außerdem übt das Sieb 10 die Funktion aus, die sehr hohe Temperatur der Treibgase durch Wärmeentzug auf eine für die Turbine zulässige Betriebstemperatur zu senken. Ferner schlagen sich durch die Kühlwirkung des Siebes 10 an ihm Ruß und sonstige Verunreinigungen nieder.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   1 Einrichtung zum gleichmäßigen Zünden des Innen- und Außenmantels eines als Röhrenbrenner ausgebildeten Raketenfeststofftreibsatzes, wobei der Innen- und Außenmantel des Treibsatzes durch die an ihnen in Richtung zini Brennkammerausgang vorbeistreichenden Zündgase mindestens einer Beiladung in Brand gesetzt werden die ihrerseits durch eine Zündkapsel etU-flammt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausströmende für den Innenraum (/) des Treibsatzes (2) durch Festtrribstoir geschlossen ist, wobei dieser Verschluß (41) zumindest während der Zündpbase und der Anfangsphase des Abbrandes besteht und dabei fortschreitend abgebaut wird.
2. 2 Einrichtung nach Anspruch |, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß (41) zum Innenraum (/) hin konkav mit einem verhältnismäßig dünnwandigen zentralen Bereich ausgeführt ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen