DE1926378B1 - Brennkammer,insbesondere fuer Raketentriebwerke - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Brennkammer, insbe- behaftete Ablenkungen der durch den Hohltreibsatz sondere für Raketentriebwerke, mit einem oder meh- ■_, zum Brennkammerausgang strömenden Treibgase aus reren Feststofftreibsätzen, wovon mindestens der dem der festgelegten Richtung — wie sie bei den bekann-Brennkammerausgang benachbarte Treibsatz als ein ten Brennkammern infolge Verzugs ihrer aus nicht-Hohltreibsatz ausgebildet ist, welcher mindestens an 5 brennbarem Material bestehenden Gasleitrohre häufig einer seiner beiden Stirnflächen gezündet wird und beobachtet werden — nicht mehr auftreten können, an seiner inneren Mantelfläche eine die erzeugten Ferner lassen sich die für die erfindungsgemäße Ab-Treibgase durchleitende und hier den Treibsatz vor brandisolierung verwendeten, auflösungsfähigen Ma-Abbrand schützende Einrichtung aufweist. terialien in der Regel wesentlich leichter an den Hohl-

Es sind Brennkammern dieser Bauart bekannt, io treibsätzen befestigen als Materialien, welche die für deren Hohltreibsätze.an ihren inneren Mantelflächen ein nichtbrennbares Gasleitrohr erforderliche Wärmemittels angeklebter Gasleitrohre aus nichtbrennbarem ■■ und Erosionsbeständigkeit besitzen.
Material abbrandisoliert sind. Bei diesen "Brenn- '* Da die mit'dem Abbrand des Hohltreibsatzes fortkammern kommt e_s^ jinsbesondere dann, wenn die schreitende Auflösung der Abbrandisolierung mit Hohltreibsätze verhältjoismaßig lang sind, oft vor^ 15 einer Geschwindigkeit vonstatten geht, die etwas kleidaß die während des^Abbrandes stehenbleibenden ner als die Abbrandgeschwindigkeit des Hohltreib-Abschnitte ihrer Gasleitrohre den hohen mechani- satzes ist, ist auch bei der erfindungsgemäßen Brennschen und thermischen Belastungen nicht standhäl- kammer die innere Mantelfläche des Hohltreibsatzes ten und sich verziefönxMit'zusätzlichen Strömung^ jederzeit vor Flammen bzw. heißen Treibgasen geverlusten behaftete, unerwünschte Ablenkungen der 20 schützt.

durch die thermisch deformierten Gasleitrohre zum Gemäß einer besonderen Ausbildung der erfin-

Brennkammerausgang strömenden Treibgase aus der dungsgemäßen Abbrandisoüerung ist diese aus zwei

festgelegten Richtung sind die Folgen. in radialer Richtung Mntereinand_:erliegenden Schich-

Ein weiterer Nachteil dieser Ausführung ist die ten zusammengesetzt. Hierbei besteht die radial innen-Tatsache, daß sich die für die Gasleitrohre bisher 25 liegende Schicht aus nichtbrennbarem, verzundeverwendeten Materialien hoher Wärme- und Ero- rungsfähigem und die radial außenliegende Schicht sionsbeständigkeit nur mit Schwierigkeiten fest an aus brennbarem Material, das eine etwas geringere den Hohltreibsätzen anbringen lassen. Hinzu kommt, Abbrandgeschwindigkeit als der Hohltreibsatz und daß die wärme- und erosionsbeständigen Materialien eine die Wärmeausdehnungen des Hohltreibsatzes durchweg Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen, 30 aufnehmende Elastizität besitzt,
die von den Wärmeausdehnungskoeffizienten der für Da die aus brennbarem Material bestehende radial .Hohltreibsätze in Frage kommenden_ Materialien außenliegende Schicht die Wärmeausdehnungen des stark abweichen und die die Gasleitrohre mit den Hohltreibsatzes aufnimmt, können für die radial Hohltreibsätzen festS4zetb'indenden Klebeschichten:;.:.:-innenliegende Schicht billige wärme- und erosionsmangels ausreichender Elastizität meist nicht in der 35 beständige Materialien verwendet werden, die bisher Lage sind, die voneinander abweichenden Wärme- mangels ausreichender Elastizität für eine Isolierung ausdehnungen der Hohltreibsätze und der mit diesen der inneren Mantelfläche von stirnseitig abbrennenverklebten Gasleitrohre auszugleichen. Die erwähn- den Hohltreibsätzen nicht in Betracht kamen. Die ten Unterschiede in den Wärmeausdehnungskoeffi- radial äußere Schicht fungiert daher als eine^'die bezienten von Hohltreibsatzmaterial einerseits und 40 stehenden großen Wärmeausdehnungsdifferenzen zwi-Gasleitrohrmaterial andererseits sowie die fehlende sehen dem Treibsatz und der nichtbrennbaren radial bzw. die nicht ausr;e|Qh^nd Wärmeausdehnungen auf j-, >. inneren Schicht ausgleichende mittlere Schicht. Die nehmende Elastizität" der^c KlebescHichten sind die" radial innenliegende Schicht ist in diesem'-Fall in Ursachen der häufig beobachteten Loslösung der radialer Richtung so bemessen, daß sie einer einsei-Gasleitrohre von den sie umgebenden Hohltreib- 45 tigen, nicht aber einer mehrseitigen thermischen sätzen, was zur Folge hat, daß die Hohltreibsätze Belastung durch die heißen Treibgase bzw. die nicht — wie vorgesehen — lediglich an einer oder Abbrandflammen standhält. Auf diese Weise ist beiden Stirnflächen, sondern auch an einer oder sichergestellt, daß die an sich nichtbrennbare radial mehreren Stellen ihrer inneren Mantelflächen in innenliegende Schicht überall dort fortschreitend Brand geraten. In dieser Hinsicht besonders" gefahr^So- aufgelöst wird, wo die radial außenliegende selbstdet sind vor allem mit derartigen Brennkammern aus- abbrennende Schicht deren Außenfläche durch Zugerüstete Raketen, da diese bereits während des rückbrennen freigibt, so daß die radial innenliegende Transportes zum Bestimmungsort und während der Schicht an ihrem freien Außenende von drei Seiten Lagerung nicht selten "großen Temperaturschwänkun- dem zerstörenden Einfluß der Flammen bzw. der gen ausgesetzt sind;:;.," : - . J j.£5 heißen Treibgäse ausgesetzt ist. Für die radial außen-

Aufgabe der" Erfindung ist die Entwicklung einer liegende Schiefe ist daher aus Sicherheitsgründen erim Aufbau einfachen und vor allen Dingen betriebs- findungsgemäß ein Material gewählt, das mit zeitsicheren Brennkammer, insbesondere für Raketen- «" licher Verzögerung gegenüber dem Hohltreibsatz abtriebwerke, der eingangs genannten Gattung. brennt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch 60 Weitere Einzelheiten der Erfindung können dem in

eine an der inneren Mantelfläche des Hohltreibsatzes der Zeichnung schematisch dargestellten Ausfüh-

vorgesehene Abbrandisolierung aus einem Material, rungsbeispiel entnommen werden,

das während des Abbrandes des Hohltreibsatzes mit Die einzige Figur zeigt im Längsschnitt eine be-

einer etwas geringeren Geschwindigkeit als die Ab- vorzugte Ausführungsform einer für den Einbau in

brandgeschwindigkeit des Hohltreibsatzes fortschrei- 65 eine Rakete bestimmten Brennkammer 1 mit einer

tend aufgelöst wird. am Brennkammerausgang befindlichen Schubdüse 2.

Die erfindungsgemäße Brennkammer hat einmal Das Brennkammergehäuse ist mit 3, die Brennkam-

den Vorteil, daß mit zusätzlichen Strömungsverlusten merstirnwand mit 4 bezeichnet. Im Innern der Brenn-

kammer 1 sind bei dieser Ausführungsform zwei unter Freilassung eines Zwischenraumes 5 hintereinandergeschaltete, als Stirnbrenner ausgebildete Treibsätze 6 und 7 konzentrisch angeordnet. Der eine Treibsatz 6 ist ein massiver zylindrischer Block, dessen der Brennfläche 8 gegenüberliegende Stirnfläche 9 an der Brennkammerstirnwand 4 anliegt. Der andere, der Schubdüse 2 unmittelbar benachbarte Treibsatz 7 hat die Form eines Hohlzylinders, dessen durchgehende zentrische Längsbohrung mit 10 be- ίο zeichnet ist. Er ist als Zweifachstirnbrenner ausgebildet, d. h. er wird bei Inbetriebnahme gleichzeitig an seinen beiden Stirnflächen 11 und 12 gezündet.

Die Längsbohrung 10 des Hohltreibsatzes 7, durch welche die an der Brennfläche 8 des massiven Treibsatzes 6 sowie die an der dieser zugekehrten Brennfläche 11 des Hohltreibsatzes 7 erzeugten Treibgase zur Schubdüse 2 gelangen, ist mit einer aus zwei in radialer Richtung hintereinanderliegenden Schichten 13 und 14 zusammengesetzten Abbrandisolierung 15 ausgekleidet. Die radial außenliegende Schicht 13, die an die Mantelfläche 16 der Längsbohrung 10 angeklebt ist, besteht in diesem Fall aus einem brennbaren Werkstoff, insbesondere Kunststoff, der eine etwas geringere Abbrandgeschwindigkeit als der Hohltreibsatz 7 und eine die Wärmeausdehnungen des Hohltreibsatzes 7 aufnehmende Elastizität besitzt. Die radial außenliegende Schicht 13 zehrt sich demzufolge — wie durch die die Brennzonen in einem beliebigen Zeitpunkt nach der Zündung angebenden unterbrochenen Linien 17 angedeutet — mit zeitlicher Verzögerung gegenüber dem Hohltreibsatz 7 in axialer und von der Treibsatzseite her in radialer Richtung selbst auf.

Die radial innenliegende Schicht 14 der Abbrandisolierung 15 besteht dagegen aus nichtbrennbarem, jedoch verzunderungsfähigem Material. Sie ist in radialer Richtung so bemessen, daß sie sich nur dann auflöst, wenn sie auch auf ihrer Außenseite von Flammen bzw. den Treibgasen beaufschlagt wird. Dies geschieht, wie bereits beschrieben, verzögert mit axial fortschreitendem Abbrand. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß der Hohltreibsatz 7 während des Abbrandes nicht an der Mantelfläche 16 der Längsbohrung 10 gezündet wird, was zu erheblichen Störungen im Betriebsablauf, meist sogar zur Zerstörung der Brennkammer 1 führen würde.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Brennkammer, insbesondere für Raketentriebwerke, mit einem oder mehreren Feststofftreibsätzen, wovon mindestens der dem Brennkammerausgang benachbarte Treibsatz als ein Hohltreibsatz ausgebildet ist, welcher mindestens an einer seiner beiden Stirnflächen gezündet wird und an seiner inneren Mantelfläche eine die erzeugten Treibgase durchleitende und hier den Treibsatz vor Abbrand schützende Einrichtung aufweist, gekennzeichnet durch eine an der inneren Mantelfläche (16) des Hohltreibsatzes (7) vorgesehene Abbrandisolierung (15) aus einem Material, das während des Abbraades. des Hohltreibsatzes (7) mit einer etwas geringeren Geschwindigkeit als die Abbrandgeschwindigkeit des Hohltreibsatzes (7) fortschreitend aufgelöst wird.

2. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbrandisolierung (15) aus zwei in radialer Richtung hintereinanderliegenden Schichten (13 und 14) zusammengesetzt ist, wobei die radial innenliegende Schicht (14) aus nichtbrennbarem, jedoch verzunderungsfähigem Material besteht, während die radial außenliegende Schicht (13) aus brennbarem Material besteht, das eine etwas geringere Abbrandgeschwindigkeit als der Hohltreibsatz (7) und eine die Wärmeausdehnungen des Hohltreibsatzes (7) aufnehmende Elastizität besitzt

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