DE1943529B1 - Leinenwurfrakete - Google Patents

Description

1 2

Die Erfindung bezieht sich auf eine Leinenwurf- der eingangs genannten Art erfindungsgemäß da-

rakete mit einem aus mehreren in Brennrichtung durch gelöst, daß zur Erzielung einer im wesentlichen

hintereinander angeordneten Teilblöcken bestehen- konstanten Beschleunigung der Rakete die Brenn-

den Treibsatz, wobei die Teilblöcke unterschiedliche geschwindigkeiten der Teilblöcke mit zunehmendem

Brenngeschwindigkeiten aufweisen. 5 Abstand von der Schubdüse ansteigen.

Leinenwurfraketen dienen dazu, eine Leine oder Es wird betont, daß die Erfindung natürlich nicht

Schnur von einem Abschußpunkt zu einem Zielpunkt in der Verwirklichung einer bestimmten vorgegebe-

zu verlegen, Anwendungen ergeben sich beispiels- nen Schubcharakteristik, sondern demgegenüber im

weise in der Schiffahrt zur Herstellung von Leinen- Sinne von Aufgabenstellung und Lösung in der Ver-

verbindungen von einem Schiff zu einem anderen io knüpfung des oben aufgezeigten, die Leine betreffen-

und bei Rettungsaktionen. Der Raketentreibsatz einer den Sachverhalts mit der speziellen Treibsatzausbil-

bekannten Leinenwurfrakete besteht aus drei hinter- dung erblickt wird.

einanderliegenden Stufen, die nacheinander abbren- Der Treibsatz enthält gestaffelt hintereinander annen. Von der Düse aus erstreckt sich ein Hohlkegel geordnet mehrere verschieden schnell abbrennende durch die erste Stufe und nahezu den gesamten Be- 15 Treibstoffarten. Die Auslegung erfolgt dabei so, daß reich der zweiten Stufe hindurch. Der langgestreckte beim Start zunächst ein relativ langsam brennender Mantel des Hohlkegels bewirkt, daß sich nach dem Treibstoff gezündet wird, so daß die Beschleunigung Zünden des Treibsatzes eine große Brennfläche er- der Rakete unterhalb desjenigen Wertes liegt, bei gibt, so daß bereits kurz nach dem Start eine große dem ein sicheres und ordnungsgemäßes Abspulen der Beschleunigung erzielt wird, die sich während des 20 Leine nicht mehr garantiert ist. Im weiteren Verlauf Fluges entsprechend der kleiner werdenden Brenn- des Brennvorganges kommen dann die nachfolgenfläche verringert. Die Rakete entwickelt also in der den Treibstoffschichten zum Abbrand, deren Brenn-Startphase die größte Schubkraft. geschwindigkeiten so bemessen sind, daß der Raketen-

Bei Raketen ist es ganz allgemein bekannt, einen schub mit zunehmender Bremszeit progressiv ansteigt,

in mehrere Abschnitte unterteilten Treibsatz vom 25 Die Schuberhöhung ist im wesentlichen der auf den

Stirnbrennertyp zu verwenden, dessen einzelne Teil- Luftwiderstand und den Leinenwiderstand zurückzu-

blöcke mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten ab- führenden Lastzunahme angepaßt, der die Rakete

brennen. Auf diese Weise kann die Schubcharak- während des Fluges ausgesetzt ist. Es wird damit eine

teristik der Rakete beeinflußt werden. Die Brenn- im wesentlichen über den gesamten Flug konstante Be-

geschwindigkeiten der Teilblöcke sind so ausgelegt, 30 schleunigung und dadurch bedingt eine gleichmäßige

daß in der Startphase ein großer Schub und damit Beanspruchung der Leine sowie damit einhergehend die

eine hohe Beschleunigung erzielt wird, während die bei Verwendung einer bestimmten Leinenart größt-

weiter von der Düse entfernt angeordneten Teilblöcke mögliche Reichweite erzielt. Die Raketenschubkraft

aus einem Material bestehen, das mit geringerer Ge- ist so ausgelegt, daß eine der zulässigen Leinenbean-

schwindigkeit abbrennt. Im einfachsten Fall besitzen 35 spruchung angenäherte Belastung erfolgt,

derartige Raketen einen Starttreibsatz und einen Die verschieden schnell brennenden Treibstoffe

Marschtreibsatz. Der Grundgedanke dieser Konzep- können in Form einzelner hintereinanderliegender

tion besteht darin, der Rakete eine möglichst hohe Teilblöcke angeordnet sein. Prinzipiell ist es auch

Anfangsgeschwindigkeit zu geben und den Marsch- möglich, die Treibstoffmischung so vorzunehmen,

treibsatz so zu bemessen, daß der eigentliche Flug 40 daß während des Abbrennens eine kontinuierlich er-

mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit fort- folgende Schuberhöhung eintritt. Dies erfordert aber

geführt wird. einen komplizierten Mischvorgang der verschiedenen

Die bei Raketen allgemein übliche Bemessung der Treibstoffarten, und es ist daher fertigungstechnisch Teilblöcke der Treibstufen ist bei Leinenwurfraketen einfacher, Teilblöcke aus unterschiedlichen Treibunvorteilhaft. In der Startphase ist die Belastung der 45 stoffen hintereinander anzuordnen.
Rakete durch die an ihr befestigte Leine gering, da Zweckmäßig stehen die Brenngeschwindigkeiten das von der Rakete zu ziehende Leinenteilstück noch der in den Teilblöcken enthaltenen Treibstoffe etwa kurz ist. Wird die Rakete mit hohem Anfangsschub im Verhältnis 1:2:3:4 usw. Es sind selbstverständabgeschossen, so ergibt sich wegen der geringen lieh auch andere Mischungsverhältnisse möglich.
Masse des zu beschleunigenden Leinenteilstücks eine 50 Bei der Erzeugung einer bestimmten Flugcharaktehohe Anfangsbeschleunigung und damit eine hohe ristik spielt nicht nur das Verhältnis der Brennmechanische Beanspruchung der Leine. Diese Be- geschwindigkeiten der einzelnen Teilblöcke eine anspruchung wird im weiteren Verlauf des Fluges Rolle, sondern auch die in den Teilblöcken jeweils stark herabgesetzt, weil die Masse des von der Ra- enthaltene Treibstoffmenge. Auch durch Veränderung kete zu transportierenden Leinenstücks zunimmt und 55 der in einem Teilblock enthaltenen Treibstoffmenge sich die Beschleunigung verringert. Die Leine muß kann die Beschleunigungscharakteristik verändert also so ausgelegt sein, daß sie den maximalen Bean- werden.

spruchungen in der Startphase standhält. Dies be- Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugdingt eine verhältnismäßig starke Leine, die wiederum nähme auf die Figuren an einem Ausführungsbeispiel das Gesamtgewicht erhöht. 60 näher erläutert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein F i g. 1 zeigt schematisch einen nach der Erfindung Raketentriebwerk für Leinenwurfraketen zu schaffen, aufgebauten Stirnbrenner, und
durch das die Leine während des Fluges relativ F i g. 2 zeigt ein Schub-Zeit-Diagramm des Stirngleichmäßig beansprucht wird, so daß ihre mecha- brenners nach Fig. 1.

nische Festigkeit nicht nur während der kurzen Start- 65 Bei dem in Fig. 1 dargestellten Stirnbrenner ist phase, sondern über einen großen Teil der Flugdauer der Treibsatzdurchmesser über die ganze Treibsatzausgenutzt wird. länge nahezu gleich. Der im Längsschnitt dargestellte

Diese Aufgabe wird bei einer Leinenwurfrakete Stirnbrenner besitzt fünf hintereinander angeordnete

Treibstoffteilblöcke 1, 2, 3, 4, 5, die mit einer Außenisolierung 6 gegen seitlichen Abbrand geschützt sind. Von der Brennfläche 9 aus strömen die Treibgase durch die sich an die Raketenbrennkammer 7 anschließende Raketendüse 8.

Nach dem Zünden des Treibsatzes an der Brennfläche 9 brennt zunächst der aus langsam brennendem Treibstoff bestehende Teilblock 1 ab. Ihm folgen die Teilblöcke 2, 3, 4, 5 mit stufenweise gesteigerten Brenngeschwindigkeiten. Für ein fünfstufiges Triebwerk können beispielsweise Treibstoffe mit Brenngeschwindigkeiten von 5, 10, 15, 20 und 25 mm/sec eingesetzt werden. Über den gesamten Flug wird damit eine Schubsteigerung von etwa 1: 5 erreicht.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel verhalten sich die Längen der einzelnen Treibstoff-Teilböcke 1, 2, 3, 4, 5 etwa wie 4:4:3:4:5.

Die mit dem Raketentriebwerk nach F i g. 1 erzielbare Schubsteigerung ist in F i g. 2 über der Zeitachse dargestellt. Man erkennt jeweils den Abbrand eines jeden der fünf Teilblöcke 1 bis 5 mit Schubstufen von 5 bis 25 kp.

Die gesamte Brenndauer beträgt 9 Sekunden. Nach der Zündung brennt zunächst der langsam brennende Teilblock 1 ab und erzeugt etwa 4 Sekunden lang einen Schub von 5 kp. Die Brenndauer des nächstfolgenden Teilblocks 2 beträgt nur etwa 2 Sekunden, während der Teilblock 3 nahezu nur 1 Sekunde brennt. Die die größten Schübe erzeugenden Teilblöcke 4 und 5 brennen wegen ihrer größeren Langenabmessungen ebenfalls etwa jeweils 1 Sekunde lang.

Über der den Raketenschub darstellenden Kurve 10 ist die den Charakter der Lastzunahme durch Luftwiderstand und Leinenwiderstand darstellende Kurve 11 gezeichnet. Es ist erkennbar, daß die Treppenkurve 10 von der Kurve 11 eingehüllt wird. Dabei paßt sich die Kurve 10 derart an den Verlauf der Kurve 11 an, daß beide Kurven bei Beginn des Abbrandes eines jeden Teilblockes etwa zusammenfallen.

Bei der Auslegung einer bestimmten Rakete sind die Schübe und Brennzeiten der einzelnen Teilblöcke der jeweiligen Aufgabenstellung anzupassen. Im einzelnen sind dabei die folgenden Faktoren zu berücksichtigen:

1. Grundlasten

a) zulässige Beschleunigungskräfte für die Leine

b) Raketengewicht

c) Stärke bzw. Gewicht und Beschaffenheit der Leine

2. Veränderliche Größen

a) Zunahme des Luftwiderstandes an der Rakete

b) Zunahme des Leinengewichtes während'des Fluges

c) Zunahme des Luftwiderstandes an der Leine

3. Vorgebbare Größe
a) Flugweite

Aus der Gesamtheit dieser Faktoren kann entweder experimentell oder durch Rechnung der Verlauf der Kurve 11 festgestellt werden. Diesem Verlauf wird die Kurve 10 so angepaßt, daß einerseits möglichst geringfügige Abweichungen zwischen den beiden Kurven 10, 11 entstehen, andererseits aber nicht zu viele verschiedenartige Raketenbrennstufen benötigt werden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Leinenwurf rakete mit einem aus mehreren in Brennrichtung hintereinander angeordneten Teilblöcken bestehenden Treibsatz, wobei die Teilblöcke unterschiedliche Brenngeschwindigkeiten aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer im wesentlichen konstanten Beschleunigung der Rakete die Brenngeschwindigkeiten der Teilblöcke (1 bis 5) mit zunehmendem Abstand von der Schubdüse (8) ansteigen.

2. Leinenwurf rakete nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenngeschwindigkeiten der Teilblöcke (1 bis 5) etwa im Verhältnis 1: 2 : 3 : 4 usw. stehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen