DE1813555A1

DE1813555A1 - Raketenantrieb mit zwei Treibstoffen

Info

Publication number: DE1813555A1
Application number: DE19681813555
Authority: DE
Inventors: Andrews Edward George David; Harry Oldfield
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1967-12-09
Filing date: 1968-12-09
Publication date: 1969-08-07
Also published as: FR1599900A; GB1242231A; US3517511A

Description

dr. müller-bore dipl.-ινθ. gralfs 18 1? ^r> S ^r

DIPL.-PHYS. DR. MANlTZ DIPL.-CHEM. DR. DEUFEL OO

PATENTANWÄLTE

München, den 9· Dezember 1968 Bol/S - R 1000

ROLLS-ROYCE LIMITED Moor Lane, Derby, England

Raketenantrieb mit zwei Treibstoffen

Die Erfindung bezieht sich auf einen Raketenantrieb mit zwei Treibstoffen und betrifft insbesondere einen Raketenantrieb, bei dem jeder Treibstoff in einem Behälter enthalten ist, der bis unmittelbar vor der Zündung abgedichtet gehalten wird.

Die Erfindung betrifft eine kompakte Anordnung der beiden Treibstoffbehälter.

Ein Raketenantrieb mit zwei Treibstoffen (bi-Treibstoff Raketenantrieb) mit einer Brennkammer und einem Paar Behältern, in denen die Treibstoffe getrennt voneinander gespeichert sind, wobei jeder der Behälter so angeordnet ist, dass er während des Betriebsfl.es Antriebs mit der Brennkammer kommuniziert, kennzeichnet sich gemäss der Erfindung dadurch, dass die Behälter koaxial einer innerhalb des anderen angeordnet sind und dass ein Teil der Aussenumfangswand des inneren Behälters

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ORIGINAL INSPECTED

und ein entsprechendes Teil der inneren Umfangswand des Aussentanks radial voneinander beabstandet und so geformt sind, dass zwischen ihnen eine ringförmige Antriebsdüse gebildet ist, die mit der Brennkammer in Verbindung steht.

Weitere Teile der Aussenumfangswand des Innentanks und der Innenumfangswand des Aussentanks stromauf der die Düse bildenden Teile können ebenfalls radial beabstandet sein und so geformt sein, dass sie die Brennkammer bilden. Die letztere kann ringförmig sein oder kann in Form von mehreren zylindrischen Kammern ausgebildet sein, die im Abstand voneinander am Umfang der koaxialen Behälter angeordnet sind.

Der radiale innere Behälter kann zylindrisch oder ringförmig sein. Falls er ringförmig ist, kann eine weitere Raketenantriebsbrennkammer und eine damit kommunizierende Antriebsdüse koaxial innerhalb des inneren ringförmigen Behälters angeordnet sein, wobei die innere Brennkammer ihre eigene TreibstoffVersorgung uabhängig von den Treibstoffen in den ringförmigen Behältern haben kann. Die innere Brennkammer und die Düse kann einen Hauptschub oder Dauerschub erzeugen (Marschtriebwerk) und die äussere ringförmige Antriebsdüse kann benutzt werden zur Erzeugung eines Zusatzschubes (boost).

Die Aussenumfangswand des Innenbehälters und die Innenumfangswand des Aussenbehälters können jeweils mit einem anfänglich abgedichteten Kanal versehen sein, der zu der Brennkammer führt. Der Raketenaiirieb kann ausserdem Einrichtungen aufweisen, welche betätigbar sind, um jeden Kanal zu öffnen, wenn der Antrieb gezündet werden soll. Die Kanalöffnungseinrichtung ist vorzugsweise ein Kolben, der axial zur Brennkammer

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OBIGlNAi INSPECTED

gleitbar ist in eine Stellung, in der er die Abdichtungen des Kanals durchbrochen hat. Der Kolben kann zweckmässigerweise bewegt werden von einem unter Druck stehenden Strömungsmittel, welches auch den Behältern zugeleitet wird, um die darin befindlichen Treibstoffe unter Druck zu setzen.

Ein Raketex-antrieb gemäss der Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung erläutert; in dieser zeigen:

Figur 1 einen Axialschnitt des Antriebs,

Figur 2 eine Endansicht in kleinerem Maßstab in Richtung des Pfeiles II der Fig. 1,

Figur 3 eine Teilansicht der Fig. 1 in vergrössertem Maßstab, in der mehr Einzelheiten dargestellt sind,

Figur 4 eine Schnittansicht in einem kleineren Maßstab nach Linie IV-IV der Fig. Λ , und

Figur 5 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Stromabendes des Antriebs, der ausserdem eine Brennkammer eines anderen Raketenantriebs koaxial darin angeordnet aufweist.

Das in den Fig. 1-4 dargestellte Triebwerk weist einen ringförmigen Behälter 1 und einen koaxial um ihn angeordneten weiteren ringförmigen Behälter 2 auf. Sie Benachbarte Stromaufteile 3 und 4 der zylindrischen Wände der beiden Behälter sind teleskopartig gleitbar in Bezug aufeinander, bis ein Paar ringförmiger Endflächen 5 an den jeweiligen Behältern zur Anlage kommen, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Die Behälter weisen jeweils einen verschiedenen Treibstoff auf. Der Aussentank 2,

welcher ein grösseres Volumen hat, enthält ein Oxidationsmittel, und der innere Tank 1 enthält Brennstoff. Bei gewissen Bi-Treibstoffen könnte jedoch dei^äussere Tank einen Brennstoff und der innere Tank könnte ein Oxidationsmittel enthalten.

Die axialen vorderen Teile 6, 7 und 8, 9 der benachbarten Umfangswände der ringförmigen Behälter 1 und. 2 sind radial voneinander beabstandet, um zwischen sich eine ringförmige Brennkammer 10 und eine ringförmige Düse 11 zu bilden. Die Wandteile 6 und 7 enthalten Kanäle 12 und 13, welche von den Behältern 1 bzw. 2 jeweils in die Brennkammer 10 führen. Die Kanäle sind abgeschirmt durch ringförmige Leitflächen 14 und 15» welche gewährleisten, dass die Treibstoffe von den Stromabenden der Behälter 1 und 2 fliessen und durch die ringförmigen Räume zwischen den jeweiligen Leitflächen 14 und 15 und den Wänden 6 und 7 zu den Kanälen 12 und 13 strömen. Die Kanäle 12 und 13 werden geschlossen gehalten bis unmittelbar vor dem Zünden, wenn die Abdichtungen, die sie verschliessen, geöffnet werden (wie es bereits beschrieben wurde), um es den Treibstoffen zu gestatten, unter Druck von den Behältern in die Brennkammer 10 zu strömen. Der Druck zum Hervorrufen des Strömens der Treibstoffe wird erzeugt durch ein Druckgas, welches den Behältern zugeführt wird kurz vor dem öffnen der Kanäle 12 und 13.

Die Behälter werden getrennt voneinander hergestellt und mit Treibstoff gefüllt und werden zusammengebaut, um das Triebwerk zu bilden, indem sie in bezug aufeinander geschoben werden, wobei die beiden Wandteile 3 und 4 teleskopartig gleiten, bis die Schultern 5 aneinanderliegen. Die getrennte Herstellung der Behälter 1 und 2 und der teleskopartige Zusammenbau des Triebwerks ermöglichen es, dass die Wände 6, 7» 8 und 9, welche die Brennkammer 10 und die Düse 11 begrenzen, mit einem

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hitzebeständigen Material besprüht oder überzogen werden und vor dem Zusammenbau des Triebwerks überprüft werden.

Die ringförmige Düse 11 kann mit nicht dargestellten am Umfang im Abstand angeordneten Schaufeln oder Flächen versehen sein, die von einer oder der anderen der Wände 8 und 9 getragen werden, um eine erwünschte Umfangsdrallkomponente den Gasen zu erteilen, welche durch die Düse strömen, oder um den Gasstrom geradezurichten.

Die Einrichtung zur öffnung der Treibstoffdüsen oder -kanäle 12 und 13 ist in Fig. 3 dargestellt. Die Düsen oder Kanäle sind anfänglich geschlossen durch Endkappen 16 und 17, die aus einem Stück bestehen mit rohrförmigen Hülsen 18 bzw. 19, in. denen die Düsen oder Kanäle 12 und 13 angeordnet sind. Die Endkappen 16 und 17 sind in ringförmigen Aussparungen 20, 21 in den Umfangswänden eines ringförmigen Kolbens 22 angeordnet, der in einer ringförmigen Kammer 23 gleitbar ist, welche gebildet wird von den Wänden der Treibstoffbehälter 1 und 2 unittelbar stromauf der Brennkammer 10. Der Ringkolben 22 ist gleitbar aus der in Fig. 3 gezeigten Stellung in eine Betriebestellung, in der das Stromabende des Kolbens 22 in Eingriff gebracht wurde mit einem Paar ringförmiger Anschläge 24, 25, welche von den jeweiligen Behältern 1 und 2 an dem Stromaufende der Brennkammer getragen werden. Beim Bewegen aus der dargestellten Stellung in seine Betriebsstellung werden die Stromauf-Stirnflachen, welche die Aussparungen 20, 21 bilden, die Endkappen 16 und 17 von 4n Hülsen 18 und 19 abscheren oder abtrennen, und die Stirnkappen werden in den Aussparungen mit dem Kolben getrqpn oder mitgeführt, wodurch die Düsen oder Kanäle 12 und 13 geöffnet werden. Wenn der Kolben 22 seine Betriebsstellung erreicht

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hat, werden sich die Durchlässe oder Kanäle 26, 27 in den Umf ang s des Kolbens 22 in Deckung oder Übereinstimmung befinden mit den jeweiligen Kanälen 12, 13, und die Treibstoffe in den Behältern 1 und 2 werden in das Innere des Kolbens 22 strömen, welcher dadurch eine Vormischkammer bildet. Die letztere hat ein Paar ringförmiger Kanäle 28, 29, welche gebildet sind zwischen dem inneren Umfang des Kolbens 22 und einer ringförmigen Leitfläche 30, die durch Stifte 31 an dem Kolben 22 getragen sind. Die gemischten Treibstoffe treten dann in die Brennkammer 10 ein, und nach der Reaktion werden Antriebsgase durch die ringförmige Düse 11 strömen, um Schub zu erzeugen.

Der Kolben 22 trägt Abdichtungs- "O"-Ringe 32, 33, 34, 35, und wird aus der dargestellten Stellung in die Betriebsstellung bewegt durch ein Druckgas, welches in ' die ringförmige Kammer 23 durch einen Kanal 36 zugeführt wird, der zwischen den Wänden 3 und 4 gebildet ist und von einer ^ammer 37 wegführt, welche eine Festtreibstoff ladung 38 enthält, die durch eine Zündeinrichtung 39 gezündet wird. Der Kanal 36 steht ausserdem in Verbindung über einen ringförmigen Gang 40 und radialen Durchlässen 4-1 , die sich von diesem in den Wänden 3 und 4 erstrecken zu ringförmign Berstringen und 43, welche die Durchlässe 41 gegen das Innere der Behälter 1 und 2 abdichten. Wenn die Ladung 38 gezündet wird, strömt Druckgas von dieser durch den Kanal 36 zu den Durchlässen 41, und die Berstringe 42, 43 werden durchbrochen. Das Druckgas bewirkt ein direktes unter Druck setzen der Treibstoffe in den Behältern 1 und Das Druckgas tritt ausserdem in die Kammer 23 ein und bewirkt die Betätigung des KolbatB 22 und die Öffnung der Düsen oder Kanäle 12 und 13, wie es bereits beschrieben ist. Wenn die Treibmittel in den Behältern 1 und

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— ι —

unter Druck gesetzt werden, strömen sie durch die geöffneten Kanäle 12, 13 und die Kanäle 26, 27 in das Innere des Kolbens und die Brennkammer.

Die Brennkammer 10 und die ringförmige Düse 11 könnten verwendet werden zur Schaffung des Hauptantriebsεchubes bei einem Fahrzeug, in dem das Triebwerk angebracht Jsb. In alternativer Weise könnte der mittlere Raum innerhalb :des ringförmigen Behälters 1 eine weitere Brennkammer und eine mit diesem aus einem Stück bestehende Düse üblicher Art 44 (siehe Fig. 5) enthalten, welche mit ihrem fteibstoff oder Treibstoffen durch einen mittleren Kanal 45 versorgt wird, der gebildet wird von der radialen inneren Umfangswaid des Behälters 1 oder von einem Behälter bzw. Behältern, die innerhalb des Kanals 45 angeordnet sind. Die Brennkammer und die Düse.44 könnten benutzt werden zur Erzeugung des Hauptantriebsschubes oder Dauerschubes, und die Brennkammer 10 und die ringförmige Düse 11 könnten verwendet werden zur Erzeugung eines zusätzlichen Schubes.

Anstelle der ringförmigen Brennkammer 10 könnten mehrere am Umfang beabstandete zylindrische Kammern gebildet sein zwischen den Wandteilen 6 und 7·

Nicht dargestellte Verriegelungseinrichtungen sind vorgesehen, um die Stirnflächen 5 der Behälter 1 und 2 gegen eine axiale Trennung zu halten nachdem sie zusammengebaut oder zusammengepasst wurden, wie es in Fig. 1 gezeigt ist.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

1. Raketentriebwerk mit zwei Treibstoffen mit einer Brennkammer und einem Paar Behältern, in denen die Treibstoffe getrennt voneinander gespeichert sind, bei dem jeder Behälter so angeojchet ist, dass er beim Betrieb des Triebwerks mit der Brennkammer in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet , dass die Behälter (1, 2) koaxial einer innerhalb dem anderen angeordnet sind und dass ein Teil (8) der äusseren Umfangswand des inneren Behälters (1) und ein entsprechendes Teil (9) der inneren Umfangswand des äusseren Behälters (2) radial voneinander beabstandet und so geformt sind, dass sie zwischen sich eine ringförmig Antriebsdüse (11) bilden, welche mit der Brennkammer (10) in Verbindung steht.

2. Raketentriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , &SS weitere Teile (6, 7) der äusseren Umfangswand des inneren Behälters (1) und der inneren Umfangswand des äusseren Behälters (2) stromauf der die Düse bildenden Teile ebenfalls radial voneinander beabstandet und so geformt sind, dass sie die Brennkammer (10) bilden.

3· Raketentriebwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass die Brennkammer (10) ringförmig ist.

4. Raketentriebwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass weitere Teile der äusseren Umfangswand des inneren Behälters (1) und der inneren Umfangswand des äusseren Behälters (2) stromauf der die Düse bildenden Teile mehrere zylindrische Kammern bilden, welche im Abstand voneinander am Umfang der kcacialen Behälter angeordnet sind.

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5. Raketentriebwerk nach einem der Ansprüche 1-4-, dadurch gekennzeichnet , dass der radial innere Behälter (1) ringförmig ist.

6. Raketentriebwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, daduch gekennzeichnet , dass der radial innere (1) der beiden Behälter Brennstoff und der radial äussere Behälter (2) ein Oxidationsmittf». ,3 oder einen Sauerstoffträger enthält.

7· Raketentriebwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die äussere Umfangswand des inneren Behälters (1) und die innere TJmfangswand des äusseren Behälters (2) Jeweils mit einem anfänglich abgedichteten Kanal (12, 13) versehen sind, der zu der Brennkammer (10) führt, und dass das Raketentriebwerk ausserdem eine Einrichtung (22) aufweist, welche betätigbar ist, um jeden Kanal (12, 13) zu öffnen, wenn das Triebwerk gezündet werden soll.

8. Raketentriebwerk nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet , dass die den Kanal öffnende Einrichtung ein Kolben (22) ist, der gleitbar koaxial zur Brennkammer (10) in eine Stellung bewegbar ist, in der er die Abdichtungen (16, 17) der Kanäle (12, 13) durchbrochen oder abgeschert hat.

9. Raketentriebwerk nach Anspruch 8, dadurch ge kennzeichnet , dass der Kolben (22) bewegbar ist durch ein unter Druck stehendes Strömungsmittel, welches ausserdem so ageuordnet ist, dass es den Behältern (1, 2) zuführbar ist, um die darin befindlice^ti Treibstoffe unter Druck zu setzen.

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10. Raketentriebwerk nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet , dass eine weitere Raketentriebwerksbrennkammer (44) und eine AntrJäDsdüse, welche damit in Verbindung steht, koaxial innerhalb des inneren ringförmigen Behälters angeordnet sind und dass die innere Brennkammer ihre eigene Antriebsversorgung unabhängig von den Treibstoffen in den ringförmigen Behältern hat.

11. Raketentriebwerk nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , dass die innere Brennkammer und Düse einen Hauptschub oder Dauerschub erzeugt (Marschtriebwerk), und dass die äussere ringförmige Antriebsdüse, benutzbar ist zur Erzeugung eines Zusatzschubes (Startschub ).

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