DE1943529C2 - Leinenwurfrakete - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Leinenwurfrokete mit ejnem aus mehreren in Brennrichtung hintereinander angeordneten Teilblöcken bestehenden Treibsatz, wobei die Teilbjouke unterschiedliche Brenngeschwindigkeiten aufweisen.

Leinenwurfraketen dienen dazu, eine Leine oder Schnur von einem Abschußpunkt zu einem Zielpunkt zu verlegen, Anwendungen ergeben sich beispielsweise in der Schiffahrt zur Herstellung von Leinenverbindungen von einem Schiff zu einem anderen und bei Rettungsaktionen. Der Raketentreibsatz einer bekannten Leinenwurfrakete besteht aus drei hjntereinanderliegenden Stufen, die nacheinander abbrennen. Von der Düse aus erstreckt sich ein Hohlkegel durch die erste Stufe und naheizu den gesamten Bereich der zweiten Stufe hindurch. Der langgestreckte Mantel des Hohlr'-gels bewirkt, daß sich nach dem Zünden des Treibsatzes eine große Brennfläche ergibt, so daß bereits kurz nach dem Start eine große Beschleunigung erzielt wird, die sich während des Fluges entsprechend der kleiner werdenden Brennfläche verringert. Die Rakeie entwickelt also in der Startphase die größte Schubkraft.

Bei Raketen ist es ganz allgemein bekannt, einen in mehrere Abschnitte unterteilten Treibsatz vom Stirnbrennertyp zu verwenden, dessen einzelne Teilblöcke mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten abbrennen. Auf diese Weise kann die Schubcharakteristik der Rakete beeinflußt we·Jen. Die Brenngeschwindigkeiten der Teiiblöji"; sind so ausgelegt, daß in der St.-rtphase ein großer Sc iub und damit eine hohe Beschleunigung erzielt wird, während die weiter von der Düse entfernt angeordneten Teilblöcke aus einem Matcri.il bestehen, das mit geringerer Geschwindigkeit abbrennt. Im einfachsten Fall besiizen derartige Raketen einen Starttreibsatz und einen Marschtreibsatz. Der Grundgedanke dieser Konzeption besteht darin, der Rakete eine möglichst hohe Anfangsgeschwindigkeit zu geben und den Marschtreibsatz so zu bemessen, daß der eigentliche Flug mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit fortgeführt wird.

Die bei Raketen allgemein übliche Bemessung der Teilblocke der Treibstufen ist bei Leinenwurfraketen unvorteilhaft In der Startphase ist die Belastung der Rakete durch die an ihr befestigte Leine gering, da das von der Rakete zu ziehende Ljincntcilstiick noch kurz ist. Wird die Rakete mit hohem Anfangsschub abgeschossen, so ergibt sich wegen der geringen Mi.sse des zu beschleunigenden Leinenteilstiicks eine hohe Anf.uigsbeschleunigung und damit eine hohe mechanische Beanspruchung der Leine Diese Beanspruchung wird im weiteren Verlauf des Fluges Mark herabgesetzt, weil die Masse des von der Ra kcte /u transportierenden Leinenstücks zunimmt und sich,die Beschleunigung verringert, Die Leine muß also so ausgelegt sein, daß sie den maximalen Beanspruchungen in der Staftphase standhält. Dies bedingt eine vcrhiiltnismäßig starke Leine, die wiederum das öesiimtgcwicht erhöht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Raketentriebwerk für Leirienwurfraketcn zu schaffen, durch das die Leine während des Fluges relativ gleichmäßig beansprucht wird, so daß ihre mechanische Festigkeit nicht nur während der kurzen Startphiic sondern über einen großen Teil der Flugdaticr ausgtfp.utzt wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Leinenwurfrakete ' der eingangs genannten Art efflndungsgemiiß dadurch gelöst, daß zur Erzielung einer im wesentlichen konstanten Beschleunigung der Rakete die Brenngeschwindigkeiten der Teilblöcke mit zunehmendem Abstand von der Schubdüse ansteigen.

Es wird betont, daß tue Erfindung natürlich nicht in der Verwirklichung einer bestimmten vorgegebenen Schubcharakteristik, sondern demgegenüber im Sinne von Aufgabenstellung und Lösung in der Ver-

i"o knüpfung des oben aufgezeigten, die Leine betreffenden Sachverhalts mjt eier speziellen Treibsatzausbil-,d.-,ng erblickt wird.

Der Treibsatz enthält gestaffelt hintereinander angeordnet mehrere verschieden schnell abbrennende

is Treibstoffarten, Die Auslegung erfolgt dabei so, daß beim Start zunächst ein relativ langsam brennender Treibstoff gezündet wird, so daß die Beschleunigung der Rakete unterhalb desjenigen Wertes liegt, bei dem ein sicheres und ordnungsgemäßes Abspulen der

so Leine nicht mehr garantiert ist. Im weiteren Verlauf des Brennvorganges kommen dann die nachfolgenden TreibstofTschichten zum Abbrand, deren Brenngeschwindigkeiten sr bemessen sind, daß der Rakeienschub mit zunehmender Brerrszeit progressiv ansteigt Die Schuberhöhung ist im wesentlichen der auf den Luftwiderstand und den Leinenwiderstand zurückzuführenden Lastzunahme angepaßt, der die Rakel·' während des Fluges ausgesetzt ist. Es wird damit eine im wesentlichen über den gesamten Flug konstante Beschleunigung und dac'urch bedingt eine (ileichmäßigj Beanspruchung der Leine sov/ie damit cmhergchend die bei Verwendung einer bestimmten Leinenart größtmögliche Reichweite erzielt. Die Raketenschubkratt ist so ausgelegt, daß eine der zulässigen Leinenbeanspruchung angenäherte Belastung t.r.olgt.

Die verschieden schnell brennenden Treibstoffe können in Form einzelner hinlereinanderliegender Teilblöcke angeordnet sein. Prinzipiell ist es auch möglich, die Trcibstolfmischung so vorzunehmen.

daß während des Abbrennens eine kontinuierlich erfolgende Schuberhöhung eintritt. Dies erfordert aber einen komplizierten Mischvorgang der verschiedenen TrcibstolTarten, und es ist daher fertigungstechnisch einfacher, Teilblöcke aus unterschiedlichen Treibstoffen hintereinander anzuordnen.

Zweckmäßig stehen die Brennjieschwindipkciten der in den Teilblöcken enthaltenen Treibstoffe etwa im Verhältnis 1:2:3:4 usw. Fs sind selbstverständlich auch andere Mischungsverhältnisse möglich Bei der Erzeugung einer bestimmten Flugcharakteristik spielt nicht nur das Verhältnis der Brenngeschwindigkeilen der einzelnen Ti ilblöcke eine Rolle, sondern auch die in den Tcilblocken nu>ils enthaltene Trcibstoffmenge Auch durch Vrriii nng der in einem Teilblock enthaltenen Treibstofi icnge kann die Bcschleuiiigungschäraktcnsfik verändert Werden.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren art einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch einen nach der Erfindung aufgebauten Stirnbrcnner, und

Fig. 2 zeigt ein Schub-Zeit-Diagrarrtm des Stirnbfcnncrs nach Fig. L

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Stirnbrenner ist der Treibsatzdurchmesser übef die ganze Treibsatzlänge nahezu gleich. Der im Längsschnitt dargestellte Stirnbrcnner besitzt fünf hintereinander angeordnete

1 .

3 '

j'rejbstoiTteilblöcke I₁2,3,4,5, die mit einer Außenjsolierungß gegen seitlichen Abbrand geschützt sind. Von eier Brennfläche 9 aus strömen die Treibgase durch die sieh an die Raketenbrennknmmer 7 anschließende Raketendüse 8,

Noch dem Zünden des Treibsatzes an der Brcnn-, fläche 9 brennt zunächst der aus langsam brennendem Treibstoff bestehende Teilblock 1 ab. Ihm folgen ;^i||e Teilblöcke 2, 3, 4, 5 mit stufenweise gesteigerten ISrenngeschwindigkeiten, 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 Fig. 1 erzielbare Schubsteigerung ist in Fi 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. Nacl; der Zündung brennt zunächst der langsam brennende Teilblock 1 ab und erzeugt etwa 4 Sekunden lang einen Schub von 5 kp. Die Rrenndauer 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 Langcnabmessungen 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 zusammen- 4" fallen.

Bei der Auslegung eiapr bestimmten Rakete sind die Schübe und Brennzeiten der einzelnen Teilblöcke der jeweiligen Aufgabenstellung anzupassen. Im einsind dabei dip folgenden Fnkloron -m

!, Grundlagen

a) zulässige Beschieunigpngskriiftt' fiir die Leine

b) Raketengewi ein

c) SfärJie bzw, Gewicht und Beschaffenheit der Leine

2, Veränderliche Größen

a) Zunahme des Luftwiderstandes an der Rakete

b) Zunahme des Lejnengewichtes 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 Raketenbrcnnstufcn benötigt werden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Leinenwurfrakete mit einem aus mehreren in Brennrichtung hintereinander angeordneter 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 Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenngesclnvindit·- keitcn der Teiiblöcke (1 bis 5) etwa im Verhältnis 1: 2 : 3 :4 usw. stehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen