DE2155787A1 - Druckgas speichernde bzw. erzeugende vorrichtung - Google Patents

Description

Messerschmitt-Bölkow-Blohm Ottobrunn, 25. Okt. 1971

Gesellschaft mit B 513 Jk/sch

beschränkter Haftung 7309 München

Druckgas speichernde bzw. erzeugende Vorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, bei welcher nach Erreichen eines vorgegebenen Betriebsdrucks aus einem Speicher- bzw. Reaktionsraum über einen anfänglich verschlossenen Auslaß Druckgas ausströmt, wie > Kanonenrohr, Gasgenerator oder Raketentriebwerk.

— 2—

309820/042 6 _0BielNAL inspected

Bekanntlich ist der spontane Austritt von Druckgas aus einem Kanonenrohr, Gasgenerator, Raketentriebwerk oder dergleichen von einem lauten Knall begleitet.

Ein derartiger Knall stellt zweifelsohne eine erhebliche Lärmbelästigung für die Umgebung darο Nicht selten verursacht er auch bleibende Gesundheitsschäden, mitunter sogar lebensgefährliche Verletzungen, bei in der Nähe befindlichen Personen, beispielsweise Bedienungspersonal.

Aus diesem Grunde wird heutzutage das Druckgas vor seinem Übertritt ins Freie vielfach durch Expansionskammern starr ausgebildeter Schalldämpfer geleitet, wo die ihm innewohnende Energie durch Umlenkbleche, Rückschlagventile oder dergleichen weitgehend vernichtet wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei Vorrichtungen eingangs genannter Gattung ohne Beeinträchtigung ihrer Funktionsweise ein Auftreten gesundheitsschädlicher Schalldruckintensitäten sicher zu vermeiden, und zwar unter Verzicht auf die bekannten, herstellungsmäßig teueren, schwer und sperrig ausfallenden Schalldämpfer.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein gesteuertes Öffnen des Auslaßverschlusses, derart, daß der Öffnungsquerschnitt von einem minimalen bis zu einem maximalen Querschnittswert fortschreitend zunimmt.

Vorgenannte Zunahme des Öffnungsquerschnitts läßt sich mit einfachen Mitteln je nach Bedarf sowohl diskontinuierlich als auch kontinuierlich gestalten. Aus ihr

-3-

3Ö982Ö/(U26

resultiert eine solche Beeinflussung des aus dem Speicher bzw. Reaktionsraum der erfindungsgemäßen Vorrichtung austretenden zeitlichen Gasmassenstromes, daß die diesen begleitenden Schalldrücke weder beim besonders kritischen Anfahrvorgang noch während der darauffolgenden Betriebsphase gesundheitsschädliche Werte erreichen. Aufgrund dessen ist die erfindungsgemäße Vorrichtung, insbesondere in Form eines Feststoffgasgenerators, unter anderem hervorragend geeignet als Gaslieferant für aufblasbare Hüllen von Stoßdampfungssystemen, wie sie beispielsweise in Personenkraftwagen zur Herabsetzung der Verletzungsgefahr von Fahrzeuginsassen im Unglücksfall vorgesehen sind.

Eine stufenweise Zunahme des Öffnungsquerschnitts ist beispielsweise gewährleistet, wenn in Ausgestaltung der Erfindung eine Lochblende mit Löchern unterschiedlicher Größe und eine oder mehrere LochVerdammungen konstanten Zerstörwiderstands oder aber eine Lochblende mit Löchern gleicher Größe und eine oder mehrere Lochverdämmungen unterschiedlichen Zerstörwiderstands den Auslaßverschluß bilden· Im erstgenannten Fall bewirkt nämlich die unterschiedliche Lochdimensierung in Verbindung mit der einheitlichen Verdammungsauslegung, daß beim Erreichen eines vorgegebenen Betriebsdrucks die Zerstörung der Verdammung bzw· Verdammungen im Bereich des größten Blendenlochs einsetzt und danach lochweise bis zum kleinsten Blendenloch weiterschreitet· Im zweiten Fall ist es die unterschiedliche Verdammungsauslegung die beim Auftreten eines vorgegebenen Betriebsdrucks eine zeitlich gestaffelte Freigabe der gleichgroßen Blendenlöcher herbeiführt. Ist eine stetige Zunahme des Öffnungsquerschnitts erwünscht, empfehlen sich vor allem Trichter aus dehnbarem Material mit stromaufwärts gelegener Verdammung oder Klappen mit utromaufwäris gelegener Verdammung und stromabwärts gelegener otolperkante als Auslaßverschlüsse·

-4-

309820/0426

Findet ein AuslaßVerschluß letztgenannter Art Verwendung, ist es zweckmäßig, an der der Stolperkante zugewandten Klappenseite eine Zusatzmasse anzubringen. Mit Hilfe dieser Zusatzmasse lassen sich nämlich auf ein-, fache Art und Weise verschiedene Klappenöffnungszeiten einstellen. Hierzu bedarf es lediglich einer entsprechenden Änderung der Massengröße und/oder des Massenabstands vom Klappenfixpunkt.

Die Erfindung wird anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten und nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. la einen asgenerator des Feststofftyps,

Fig. Ib einen Schnitt durch den Gasgenerator gemäß Fig. la, und zwar entlang der Schnittlinie Ib - Ib,

Fig. 2 eine Gegenüberstellung der Öffnungsfunktionen einer üblichen Berstmembran und des im Gasgenerator gemäß Fig_o la vorgesehenen Auslaßverschlusses,

Fig. 3a einen für den Einbau in den Gasgeneratorgemäß Fig. la geeigneten, abgewandelten AuslaßVerschluß,

Fig. 3b einen Schnitt durch den Auslaßverschluß gemäß Fig. 3a, und zwar entlang der Schnittlinie HIb - IHb,

Fig. 4 ein Feststoffraketentriebwerk und

3 09820/0426

Fig· 5 eine gegenüber Fig. 4 abgewandelte Triebwerksausführung.

Fig. la und Fig. Ib geben im Längs- und Querschnitt einen Gasgenerator 1 wieder. An dessen Reaktionsraum schließt sich ein düsenförmiger Auslaß 3 an. Im Reaktionsraum 2 ist eine Feststoffladung 4 untergebracht. Zwischen letzterer und der Auslaßdüse 3 ist ein Verschlußorgan vorgesehen. Zusammengesetzt ist dieses aus einer Lochblende 6 mit sechs Bohrungen 7a bis f und einer Verdammung 8 konstanten Zerstörwiderstands. Die sechs Bohrungen 7a bis f weisen unterschiedliche Durchmesser auf. Angeordnet sind sie auf einem gemeinsamen Teilkreis, und zwar nach ihrer Größe sortiert. Die Verdammung 8 hat beispielsweise die Form einer Berstmembran konstanter Dicke. Letztere erstreckt sich auf der der Feststoffladung 4 zugewandten Blendenseite über sämtliche Blendenlöcher 7a bis f. Erreicht bei der Inbetriebnahme des Gasgenerators der Betriebsdruck einen vorgegebenen Wert, reißt die Berstmembran "reißverschlußartig" auf, wobei der Aufreißvorgang bei der Bohrung 7a mit dem größten Durchmesser einsetzt und bis zur Bohrung 7f mit dem kleinsten Durchmesser fort-' schreitet. Die Folge davon ist eine stufenweise, gesundheitsschädliche Schalldrücke unterbindende Zunahme des Öffnungsquerschnitts·

Diesen Sachverhalt veranschaulicht das Diagramm gemäß Fig. 2. Darin ist der Quotient aus dem Öffnungsquerschnitt Av zur Zeit t und dem Qffnungsquerschnitt Av im allerersten Moment des Berstvorgangs tv sowohl für eine gewöhnliche Berstmembran (Kurve a) als auch für den in Fig. la und Fig. Ib dargestellten AuslaßVerschluß

-6-

30982U/CU26

(Kurve b) über der Zeit aufgetracjen. Die Ableitung dieses Quotienten nach der Zeit ist nämlich von maßgeblichem Einfluß auf die Höhe des beim Druckgasaustritt auftretenden Schalldrucks. Letzterer erreicht entsprechend den vorerwähnten Ableitun^swerten im Falle der Kurve a eine unendlich hohe, im Falle der Kurve b dagegen eine - wie bereits erwähnt - Gesundheitsschädigungen ausschließende, endliche Intensität.

Fig. 3a und 3b geben einen AuslaßVerschluß wieder, der ebenso wie der in Fig. la und Fig. Ib dargestellte eine stufenweise Zunahme des Öffnungsquerschnitts sicherstellt. Im Gegensatz zur letztgenannten Verschlußausführung v/eist seine Lochblende 16 Bohrungen 17a bis d gleichen Durchmessers auf. Dafür sind die Bohrungen 17a bis d durch Berstmembranen 18a bis d unterschiedlicher Dicke und somit unterschiedlichen Berstwiderstands verdammte

In Fig. 4 ist ein Feststofftriebwerk 21 zu sehen. Es besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 22, einem Brennraum 23, einem Treibsatz 24 und einer Ringdüse Über den Düseneintritt erstreckt sich eine Verdammung 26, Der Düsenaustritt ist durch eine Klappe 27 blockiert, welcher auf der düsenfernen Seite eine Stolperkante zugeordnet ist. Über letztere (28) kippt die Klappe - wie gestrichelt angedeutet - vom Düsenaustritt weg, sobald die Verdammung 26 beim Erreichen des Ansprechdrucks zerstört wird. Wie der Fig· 4 ferner zu ent- nehmen ist, ist an der düsenfernen Klappenseite eine Zusatzmasse 29 angebracht. Sie dient einer Einstellung verschiedener Aufklappzeiten·

— 7—

309820/0426

Eine stetige Zunahme des Offnungsquerschnitts läßt sich auch dann erzielen, wenn der Ringdüse 25 des Triebwerks 21 statt einer Klappe 27 mit Stolperkante 28 und Zusatzmasse 29 ein Trichter 30 aus dehnbarem Material nachgeordnet ist.

Patentansprüche:

-8-

309820/0426

Claims (6)

1. Messerschmitt-Bölkow-Blohm Ottobrunn, 25. Okt. 1971

   Gesellschaft mit B 513 Jk/sch

   beschränkter Haftung 7 309 München

   Patentansprüche

   j 1.J Vorrichtung, bei welcher nach Erreichen eines vorgegebenen Betriebsdrucks aus einem Speicher- bzw. Reaktionsraum über einen anfänglich verschlossenen Auslaß Druckgas ausströmt, wie Kanonenrohr, Gasgenerator oder Raketentriebwerk, gekennzeichnet durch ein ^steuertes Öffnen des Auslaßverschlusses, derart, daß der Öffnungsquerschnitt von einem minimalen bis zu einem maximalen Querschnittswert fortschreitend zurv.nmt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine Loci ölende (6) mit Löchern unterschiedlicher Größe (7a bis f) und eine oder mehrere Lochverdämnnungen (8) konstanten Zerstörwiderstands den Auslaßverschluß bilden.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine Lochblende (16) mit Löchern (17a bis d) gleicher Größe und eine oder mehrere Lochverdämmungen (18a bis d) unterschiedlichen Zerstörwiderstands den Auslaßverschluß bilden.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine Klappe (27) mit stromaufwärts gelegener Verdammung (26) und stromabwärts gelegener Stolperkante (2S) den Auslaßverschluß bildet.

   — 9—

   3098-20/04
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß an der der Stolperkante (28) zugewandten Klappenseite eine Zusatzmasse (29) angebracht ist, und sviar im vom Fixpunkt entfernten Klappenabschnitt.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein Trichter (30) aus dehnbarem Material mit einer stromaufwärts gelegenen Verdammung (26) den Auslaßverschluß bildet.

   30982Q/0426