DE2116966C3 - Aus eng umeinander gebündelten Einzeltriebwerken bestehendes Raketentriebwerk - Google Patents

Description

3. Raketentriebwerk nach Anspruch 1 oder 2, Strömungsablösung bzw. keine Verdichtungsstöße; dadurch gekennzeichnet, daß die Schubdüsen (16) leichtere Handhabung und einfachere Montage der in einem Honigwabenmuster (28) angeordnet Triebwerke am Raketenheck; außerdem wird das ^s'ⁿd- 30 Raketentriebwerk billiger.

4. Raketentriebwerk nach Anspruch 1 oder 2, In Ausgestaltung der Erfindung sind die Düsendadurch gekennzeichnet, dpß die Schubdüsen (16) austrittsquerschnitte in einer gemeinsamen Platte in einem quadratischen Muster (30) angeordnet ausgebildet, die mit den Einzeltriebwerken verbunden sind. ist.

5. Raketentriebwerk nach Anspruch 3 oder 4, as Die Schubdüsen können in einem quadratischen wobei F₂ der Querschnitt der bereits voll erwei- Muster oder in einem Honigwabenmv.ster angeordnet terten Gasströmung eines Einzeltriebwerks, C sein. Auch andere Muster sind möglich.

das Entspannungsverhältnis und D₂ der Abstand Ein geeigneter Abstand der Mittelachse der

der Mittelachsen der Schubdüsen ist, dadurch ge- Schubdüsen ist durch den Wert D₂= |/4f,C/« gekennzeichnet daß der_Abstand D₂ etwa durch 30 geben, wobei F, Jie Düsenaustrittfläche, F₁ der Duden Wert D₂ = j/4 f\ 'cfa gegeben ist. senaustrittsquerschnitt, C = F₂ZF₁ das gewünschte

6. Raketentriebwerk nach t'/iem der vorherge- Entspannungsverhältnis und D₂ der Abstand der henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittelachse der Schubdüsen sind.

um den äußeren Ring der Schubdüsen (16) ein Um den äußersten Ring der Schubdüsen kann

gemeinsamer zylindrischer (34) oder divergenter 35 zweckmäßigerweise schließlich ein gemeinsamer zy-(36, 38) Düsenteil angeordnet ist. lindrischer oder divergenter Düsenteil angeordnet

sein.

Durch diese Anordnung eines äußeren divergenten

Düsenteils, der sämtliche Einzeltriebwerke um-

40 schließt, können geringe Divergenzverluste insbesondere bei Betrieb im Vakuum, z. B. im Weltraum Die Erfindung betrifft ein aus eng umeinander ge- vermieden werden.

bündelten Einzeltriebwerken bestehendes Raketen- Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung

triebwerk, wobei die Einzeltriebwerke jeweils eine werden nachfolgend an Hand von Zeichnungen erBrennkammer mit daran anschließender Schubdüse 45 läutert:

aufweisen und wobei sämtliche Schubdüsenaustritts- F i g. Ϊ zeigt einen schematischen Schnitt durch das

querschnitte in einer Ebene liegen. Heck eines erfindungsgemäßen Raketentriebwerks;

Bei Raketen mit hohem Schubbedarf ist es üblich, F i g. 2 und 3 zeigen verschiedene Arten der Aneine Vielzahl von Einzeltriebwerken zu bündeln und Ordnung der Einzeltriebwerke;
am Heck der Rakete nebeneinander anzuordnen. 50 Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des Diese Einzeltriebwerke sind im allgemeinen in ihrer Raketentriebwerkes.

Funktion voneinander unabhängig und jeweils mit Das Raketentriebwerk 10 besteht aus einer Vieleiner Brennkammer, einem konvergenten DUsenteil, zahl von eng umeinander gebündelten Einzeltriebeinem engsten Düsenhaisquerschnitt und einem diver- werken 12. Wie Fi g. 1 zeigt, weist jedes Einzeltriebgenten Düsenteil versehen. Der divergente Düsenteil 55 werk 12 eine Brennkammer 14 und eine konvergente ist hierbei konisch oder glockenförmig ausgebildet Schubdüse 16 auf, deren Düsenaustrittsquerschnitt und dient dazu, die mit Schallgeschwindigkeit den mit F₁ bezeichnet ist. Die allen Schubdüsen 16 ge-Düsenhals durchströmenden Gase auf Uberschallge- meinsame Austrittsebene ist mit der Position 22 verschwindigkeit zu beschleunigen. Das Verhältnis zwi- sehen.

sehen Düsenhalsnache und Düsenaustrittsfläche wird 60 Wie in den Fig. 1 und 4 schematisch gezeigt ist, hierbei bekanntlich entsprechend dem gewünschten divergieren die Gasstrahlen nach dem Austritt aus Entspannungsverhältnis zwischen Brennkammer- der Schubdüse und stützen sich gegenseitig ab, wie druck und Außendruck ausgelegt. bei 23 und 25 in Fi g. 1 gezeigt ist. Diese gegenseitige

Es liegt die Aufgabe vor, das Raketentriebwerk Abstützung ersetzt die bisher verwendeten divergendcr eingangs umrissenen Art baulich einfach, be- «5 ten Düsenteile und führt wie diese zu einer Betriebssicher und wirkungsgradgünstig auszubilden. schleunigung der austretenden Verbrennungsgase auf

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die Überschallgeschwindigkeit.
Schubdüsen konvergente Düsen sind. F i g. 2 zeigt eine Ansicht des Raketentriebwerkes

von F i g. 1 in Pfeilrichtung P. Die Düsen 16 und damit deren Austrittsquerschnitte F₁ sind bei dieser Ausführungsform in einem Honigvvabenmuster 28 angeordnet.

Die Düsenaustrittsquerschni.tte können aber auch S in einer gemeinsamen Platte ausgebildet sein, die mit den Einzeltriebwerken 12 verbunden ist.

Bei der Anordnung der Düsen bzw. der Einzeltriebwerke in Form eines Houigwabenmusters 28 (Fig. 2) nehmen die aus den einzelnen Düsen ausströmenden Gasstrahlen im Querschnitt etwa die Form von Sechsecken 32 an.

Bei der Ausfuhrungsform nach F i g. 3 sind die \ Einzeltriebwerke und ihre Düsen in Form eines quadratischen Musters 30 angeordnet.

An den Außenseiten des äußersten Ringes der Schubdüsen 16 erfolgt keine gegenseitige Abstützung der Gasstrahlen. Hierdurch können bei Betrieb im Vakuum geringe Divergenzverluste entstehen. Bei der in F i g. 4 dargestellten Ausführungsform ist daher rings um den äußersten Ring der Düsep 16 ein gemeinsamer Düsenteil vorgesehen, der zylindrisch 34 oder divergent 36, 38 ausgebildet sein kann. Dieser Düsenteil umgibt das gesamte Bündel der aus den einzelnen Triebwerken ausströmenden Gasstrahlen 24. Er stützt die äußeren Gasstrahlen auf ihrer Außenseite ab.

Die Einzeltriebwerke 12 sind in üblicher Weise mit Zufuhrleitungen 40 und 42 für Brennstoff und Oxydationsmittel versehen.

Bezeichnet man nun den Düsenaustrittsquerschnitt mit F₁, den Querschnitt des bereits erweiterten Gasstrahls, der hier als kreisförmig angenommen werden soll, mit F₂ und setzt man FJF₁=C, d. h. dem Flächenverhältnis, das dem gewünschten Entspannungsverhälinis zwischen Brennkammerdruck und Außendruck entspricht, und setzt man ferner voraus, daß die im Querschnitt kreisförmigen Gasstrahlen sich im Bereich des Außendruckes gerade berühren, so ist der Durchmesser D₂ des Querschnitts F₂ gleich dem Abstand der Mittefachsen der Gasstrahlen, d. h. gleich dem Abstand der Mittelachsen der Schubdüsen 16.

Mit F₁(F_x = C

und Fj = η ί)₂ ²/4

ergibt sich hieraus für

Dieser Wert von D₀ ist ein theoretischer Anhaltspunkt für den Abstand der Einzeltriebwerke voneinander, der größer oder kleiner sein kann je nach den Anforderungen, die an das Triebwerk gestellt werden. Da außerdem die Querschnitte der aus den einzelnen Düsen ausströmenden Gasstrahlen in der Praxis nicht kreisförmig sind, weicht der optimale Abstandswert mehr oder weniger von dem vorgenannten theoretischen Wert ab.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2 Die erfindungsgemäßen Maßnahmen ermöglichen Patentansprüche: einen Verzicht auf den zur Beschleunigung der Ver- ' brennungsgase auf Überschallgeschwindigkeit bisher

1. Aus eng umeinander gebündelten Einzc! erforderlichen divergenten Düsenteil, da sich die Vertriebwerken bestehendes Raketentriebwerk, wo- 5 brennungsgase gegenseitig selbst abstützen und sich bei die Einzeltriebwerke jeweils eine Brennkam- hierbei beschleunigen. Die erfindungsgemäße Ausbilmer mit daran anschließender Schubdüse auf- dung des Raketentriebwerkes liefert dabei, wie Verweisen und wobei sämtliche Schubdüsenaustritts- suche zeigten, dieselbe Ausströmungsgeschwindigkeit querschnitte in einer Ebene liegen, dadurch wie divergente Düsenteile.

gekennzeichnet, daß die Schubdüsen (16) io Das erfindungsgemäße Raketentriebwerk weist gekonvergente Düsen sind. genüber solchen mit divergenten Düsenteilen unter

2. Raketentriebwerk nach Anspruch 1, dadurch anderem folgende Vorteile auf:

gekennzeichnet, daß die Düsenaustrittsquer- Verkleinerung der ⁷.u kühlenden Oberfläche; Verschnitte (F₁) in einer gemeinsamen Platte ausge- ringerung der Raketentriebwerksmasse; Verkürzung bildet sind, die mit den Einzeltriebwerken (12) 15 des Raketentriebwerkes; Steigerung der Zuverlässigverbunden ist. keit und Betriebssicherheit des Triebwerkes; keine