DE202013100254U1 - Combustion chamber for solid rockets - Google Patents

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Abstract

Brennkammer für Feststoffraketen, umfassend zumindest einen Behälter, in dem durch Zufuhr eines oder mehrerer fester Brennstoffe (3) und eines Oxidators eine exotherme Reaktion stattfindet, wobei an der Brennkammer für die Einbringung der reagierenden Stoffe sowie für die Abfuhr der bei der Reaktion entstehenden Gase mehrere Öffnungen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer zumindest eine segmentierte Schalenbrennkammer (2) aufweist, wobei die Schalenbrennkammer (2) derart ausgestaltet und ausgerichtet ist, dass die in der Schalenbrennkammer (2) nach innen gerichteten Kräfte den in der zumindest einen Zentralbrennkammer (1) nach außen gerichteten Kräften entgegenwirken und diese teilweise aufheben.Combustion chamber for solid rockets, comprising at least one container in which takes place by supplying one or more solid fuel (3) and an oxidizer, an exothermic reaction, wherein at the combustion chamber for the introduction of the reactants and for the removal of the gases formed in the reaction more Openings are provided, characterized in that the combustion chamber has at least one segmented shell combustion chamber (2), wherein the shell combustion chamber (2) is designed and aligned such that the forces directed inwardly in the shell combustion chamber (2) in the at least one central combustion chamber ( 1) counteract outwardly directed forces and partially cancel them.

Description

Technisches Gebiet Technical area

Die vorliegende Erfindung betrifft eine neuartige Brennkammer für Feststoffraketen, umfassend zumindest einen Behälter, in dem durch Zufuhr eines oder mehrerer fester Brennstoffe und eines Oxidators (Sauerstoffträger) eine exotherme Reaktion stattfindet, wobei an der Brennkammer für die Einbringung der reagierenden Stoffe sowie für die Abfuhr der bei der Reaktion entstehenden Gase mehrere Öffnungen vorgesehen sind. The present invention relates to a novel combustion chamber for solid rockets, comprising at least one container in which takes place by supplying one or more solid fuels and an oxidizer (oxidizer) an exothermic reaction, wherein at the combustion chamber for the introduction of the reactants and for the removal of provided in the reaction gases are provided a plurality of openings.

Stand der Technik State of the art

Eine Feststoffrakete ist eine Rakete mit einem Antriebssatz aus festem Material (Treibstoff). Unterschieden wird unter Stirnbrennern und Zentralbrennern. Das gesamte Innere einer Feststoffrakete ist auch gleichzeitig die Brennkammer. Bei der Verbrennung des Raketentreibstoffes treten hohe Drücke auf, daher müssen die Wände aus hochfestem und dickwandigem Stahl oder kohlefaserverstärkten Kunststoffen gefertigt sein. Da mit zunehmendem Durchmesser und zunehmender Länge der Feststoffrakete die Belastung der Brennkammerwand bei gleichem Brennkammerdruck immer mehr zunimmt, müssen die Wände zwangsläufig immer dickwandiger und mithin schwerer werden. Somit steigt die Leermasse einer Feststoffrakete im Vergleich zu der Gesamtmasse mit zunehmender Größe immer weiter an, was gleichzeitig zur einer Beschränkung der bei Feststoffraketen technisch möglichen Höchstmasse führt. A solid rocket is a rocket with a drive set of solid material (fuel). Distinctions are made between front burners and central burners. The entire interior of a solid rocket is also the combustion chamber at the same time. The combustion of the rocket fuel involves high pressures, so the walls must be made of high strength and thick wall steel or carbon fiber reinforced plastics. Since with increasing diameter and increasing length of the solid rocket, the load of the combustion chamber wall at the same combustion chamber pressure increases more and more, the walls must inevitably get thicker wall and therefore heavier. Thus, the empty mass of a solid rocket increases in comparison to the total mass with increasing size more and more, which also leads to a limitation of the maximum mass technically possible with solid rockets.

Darstellung der Erfindung Presentation of the invention

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Brennkammerkonfiguration für eine Feststoffrakete zu schaffen, die das Leer- zur Vollmasseverhältnis der Feststoffrakete optimiert. The present invention is based on the object to provide a combustion chamber configuration for a solid rocket, which optimizes the empty to full mass ratio of the solid rocket.

Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Brennkammer sind in Unteransprüchen angegeben. According to the invention the above object is achieved with the features of claim 1. Advantageous embodiments of the combustion chamber according to the invention are specified in subclaims.

Danach ist eine Brennkammer der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer zumindest eine segmentierte Schalenbrennkammer (ein- oder mehrschalig) aufweist, wobei die Schalenbrennkammer derart ausgestaltet und ausgerichtet ist, dass die in der Schalenbrennkammer nach innen gerichteten Kräfte den in der zumindest einen Zentralbrennkammer nach außen gerichteten Kräften entgegenwirken und diese teilweise aufheben. Thereafter, a combustion chamber of the type mentioned is characterized in that the combustion chamber has at least one segmented shell combustion chamber (single or multi-shell), wherein the shell combustion chamber is configured and oriented such that in the shell combustion chamber inwardly directed forces in the at least one central combustion chamber counteract outwardly directed forces and partially cancel them.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen, segmentierten Schalenbrennkammer besteht insbesondere darin, dass die Zentralbrennkammerwand konstruktionsgemäß erheblich dünnwandiger und damit deutlich leichter konstruiert werden kann. The advantage of the segmented shell-type combustor according to the invention is, in particular, that the central combustor wall can be designed to be considerably thinner-walled and therefore significantly lighter in design.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Other objects, features, advantages and applications of the invention will become apparent from the following description of an embodiment with reference to the drawings.

Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von der Zusammenfassung in einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. All described and / or illustrated features, alone or in any combination form the subject matter of the invention, regardless of the summary in individual claims or their dependency.

In der Zeichnung zeigt In the drawing shows

1 die erfindungsgemäße Brennkammer. 1 the combustion chamber according to the invention.

Ausführung der Erfindung Embodiment of the invention

Wie aus 1 ersichtlich, weist die Brennkammer mehrere (beispielsweise drei) segmentierte Schalenbrennkammern 2 auf, welche durch entsprechende Segmentwandungen 6 unterteilt sind. How out 1 As can be seen, the combustion chamber has a plurality (for example three) segmented shell combustion chambers 2 on, which by appropriate Segmentwandungen 6 are divided.

Je nach Verwendungszweck kann die Brennkammer nach außen und/oder durch weitere Schalenbrennkammern 2 erweitert werden. Die Schalenbrennkammer 2 kann in drei oder mehr Segmenten unterteilt werden. Dadurch ist es möglich, unterschiedliche Festbrennstoffe 3 zu verwenden. Zum Beispiel ist es möglich, in der zentralen Brennkammer 1 einen Festbrennstoff 3 mit einer höheren Abbrenngeschwindigkeit und einer höheren Temperatur, dagegen in der Schalenbrennkammer 2 einen Festbrennstoff 3 mit einer niedrigeren Abbrenngeschwindigkeit und einer niedrigeren Temperatur zu verwenden. Depending on the purpose, the combustion chamber to the outside and / or through other shell combustion chambers 2 be extended. The bowl burning chamber 2 can be divided into three or more segments. This makes it possible to use different solid fuels 3 to use. For example, it is possible in the central combustion chamber 1 a solid fuel 3 with a higher burning rate and a higher temperature, on the other hand in the bowl burning chamber 2 a solid fuel 3 to use at a lower burn rate and a lower temperature.

Die erfindungsgemäße Brennkammer beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsformen. Vielmehr sind eine Vielzahl von Ausgestaltungsvariationen denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteter Ausführung Gebrauch machen. The combustion chamber according to the invention is not limited in its execution to the above-mentioned preferred embodiments. Rather, a variety of design variations are possible, which make use of the solution shown even with fundamentally different type of execution.

Liste der Bezugsziffern List of reference numbers

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Zentralbrennkammer central combustion chamber
2 2
Schalenbrennkammer bowl combustion chamber
3 3
Feststofftreibstoff Solid fuel
4 4
Zentralbrennkammerwandung Zentralbrennkammerwandung
5 5
Schalenbrennkammerwandung Schalenbrennkammerwandung
6 6
Segmentwandung Segmentwandung

Claims (3)

Brennkammer für Feststoffraketen, umfassend zumindest einen Behälter, in dem durch Zufuhr eines oder mehrerer fester Brennstoffe (3) und eines Oxidators eine exotherme Reaktion stattfindet, wobei an der Brennkammer für die Einbringung der reagierenden Stoffe sowie für die Abfuhr der bei der Reaktion entstehenden Gase mehrere Öffnungen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer zumindest eine segmentierte Schalenbrennkammer (2) aufweist, wobei die Schalenbrennkammer (2) derart ausgestaltet und ausgerichtet ist, dass die in der Schalenbrennkammer (2) nach innen gerichteten Kräfte den in der zumindest einen Zentralbrennkammer (1) nach außen gerichteten Kräften entgegenwirken und diese teilweise aufheben. Combustion chamber for solid rockets, comprising at least one container in which by supplying one or more solid fuels ( 3 ) and an oxidizer takes place an exothermic reaction, wherein a plurality of openings are provided on the combustion chamber for the introduction of the reactants and for the removal of the gases formed during the reaction, characterized in that the combustion chamber at least one segmented shell combustion chamber ( 2 ), wherein the shell combustion chamber ( 2 ) is designed and oriented in such a way that in the shell combustion chamber ( 2 ) inwardly directed forces in the at least one central combustion chamber ( 1 ) counteract outwardly directed forces and partially cancel them. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer nach außen und/oder durch weitere Schalenbrennkammern (2) erweitert wird. Combustion chamber according to claim 1, characterized in that the combustion chamber to the outside and / or by further shell-burning chambers ( 2 ) is extended. Brennkammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Brennkammern (1, 2) unterschiedliche Festbrennstoffe (3) enthalten sind. Combustion chamber according to claim 2, characterized in that in the combustion chambers ( 1 . 2 ) different solid fuels ( 3 ) are included.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109236500A (en) * 2018-08-22 2019-01-18 北京灵动飞天动力科技有限公司 A kind of Status of Low Cost Solid Rocket Motors powder charge combustion chamber unit and its processing method

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