DE2166903A1

DE2166903A1 - Antriebssystem fuer flugkoerper

Info

Publication number: DE2166903A1
Application number: DE19712166903
Authority: DE
Inventors: Spaeter Genannt Werden Wird
Original assignee: Erno Raumfahrttechnik GmbH
Current assignee: Erno Raumfahrttechnik GmbH
Priority date: 1971-12-01
Filing date: 1971-12-01
Publication date: 1976-07-08

Description

Heimeί*, ^ieg, den ^r '- N¹GV. 1975

Hein Zeichen: PA ?1 Ο29/ΙΪ Kl/G.

Anmelder: EElTO

fiaumfahrttechnik GmbH.

²⁸ Bremen 1

Eonefeldstr. 1-5

Pat ent anm e1dung

Antriebssystem für Flugkörper

(2. Ausscheidung aus P 21 59 5570-115)

Die Erfindung bezieht sich auf ein Antriebssystem -für Plugkörper bestehend aus einem Treibgaserzeuger, Behältern zur Aufnahme des Oxydators und des Brennstoffs, einem Treibstoffzufuhr-,-verteil- und -einspritz sy stem, einer oder mehreren Brennkammern mit sich daran anschließenden Schubdüsen und wahlweise einem Steuerblock sowie, einem dieser? zugeordneten Programmgeber.

Die bisher bekannten Antriebssysteme für Plugkörper verwenden entweder festen oder flüssigen Brennstoff. Je nach Verwendung der einen oder anderen Brennstoffart können die an derartige Antriebssysteme gestellten speziellen Anforderungen nicht oder nur teilweise erfüllt werden.

Die speziellen Anforderungen an ein Antriebssystem für Plugkörper der infrage stehenden Art sind minimales Bauvolumen bei maximaler Leistung, billige und einfache Herstellung, beliebige Schubseit-Charakteri-stik, beliebiges Schubniveau sowie universeller Antrieb

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für eine Vielzahl von flugkörpern unterschiedlichen Durchmessers und unterschiedlicher Mission anzustreben.

Abgesehen von öler Tatsache, daß je nach der verwendeten Brennstoffstruktur -fest oder flüssigdie.speziellen Anforderungen nicht odex* nur unzureichend erfüllt werden, läßt auch der bisherige konstruktive Aufbau derartigerAntriebssysteme keine Möglichkeit auf Erfüllung der oben genannten Anforderungen zu.

Ausgehend von den bekannten speziellen Anforderungen an Antrieb s syst eme für unbemannte Flugkörper hat sich die vorliegende Erfindung'die Aufgabe gestellt, ein solches Antriebssystem zu schaffen, welches sämtliche oben aufgeführte speziellen Anforderungen erfüllt.

Um diese Aufgabe zu lösen, ist das erfindungsgemäße Antriebssystem dadurch gekennzeichnet, daß im Boden des Oxydator- und/oder des Brennstoffbehälter s für die Brennkanuner/Brennkammern ein einziges k Treibstoff zufuhr-, -verteil- und -einspritzsystem vorgesehen ist, wobei das Treibstoff zufuhr sy st ein Berstorgane enthält, daß das Treibstoffverteilsystem aus je einer mit den Oxydator- "bzw. dem Brennstoffbehälter über Berstorgane verbundenen Kammer und das Treibstoffeinspritzsystem aus einer oder mehreren koaxial verschiebbaren oder feststehenden Dralldüsen besteht, von denen eine oder mehrere einer Brennkammer zugeordnet sind, und d.afi das Treibstoffzufuhrsystem durch ein wahlweise eingesetztes Absperrorgan verriegelbar is"fe. _ ORIGINAL"

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Die Erfindung sieht ferner vor, daß das Treibstoffzufuhrsystem nach Brennschluß, offen und das Brennstoffverteil- oder -einspritzsystem wahlweise offen oder geschlossen, ist. Damit ist auch von der Konstruktionsseite her eine absolute Eauchfreiheit sichergestellt*

Die Vorteile, die mit dem erfindungsgemäßen Antriebssystem für Flugkörper erreicht werden, bestehen darin, daß die an ein System dieser Art gestellten speziellen Anforderungen voll erfüllt werden. Diese speziellen Anforderungen sind zur besseren "Übersicht nachfolgend noch einmal genannt.

a) Minimales Bauvolumen bei maximaler Leistung;

b) möglichst billige und einfache Herstellung:

c) beliebige Schubzeit-Charaktei'istik;

d) beliebiges Schubniveau;

e) universeller Betrieb für.eine Vielzahl von Flugkörpern unterschiedlichen Durchmessers und unterschiedlicher Mission. , ......

Anhand der -in·-den- Zeichnungen dargestellten Figuren ist die Erfindung nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher beschrieben. ■ . .,...".. .-. Es zeigen: -.. ._.

Figur 1 eine erste mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebssystems mit getrennten Oxydator- und Brennstoffbehältern; * ' " ■

FigU3? 2-.die Ausführungsf-orm der Erfindung gemäß Figur 1,

■.■■■"■" BAD ORIGINAL

SQ § 828 VOOjOA; /.

jedoch mit in einem Behälter zusammengefaßten Oxydator- und Brennstoff-"behälter;

Figur 3 eine zweite mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebssystems mit getrennten Oxydator- und Brennstoffbehältern sowie einem Dr eibga-s erzeuger,·, der aus einer Initialgaspatrone und einem nachgeschalteten Hydratingasgenerator besteht;

Figur 4 die Ausführungoform der Erfindung gemäß !Figur 3_? jedoch mit in einem Behälter zusammengefaßten Oxydator- und Brennstoffbehälter;

Figur 5 eine dritte mögliche Ausführungsform des erfindungsgeifläßen Antriebssystems mit getrennten Oxydator- und Brennstoffbehältern, sowie eineiii Treibgaserzeuger, der aus einer Initialgaspatrone, einem Hydrazingasgenerator und einer nachgeschalteten Strahlpumpe besteht;

Figur 6 die Ausführungsform der Erfindung

■·■■-·_ gemäß Figur 5, jedoch mit in einem· Behälter, zusammengefaßten O^dator- und Brennstoffbehälter;

Figur 7 eine.vierte mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen. Antriebs syst ems mit getrennten Oxydator- und Brennstoffbehältern sowie der Brennkammer als Treibgaserzeuger.; ' . - _; ■ _ ' - . --.",. ... - . - _ ., . ... . BAD ORIGINAL

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Figur 8 die AusführungsforEi der Erfindung ge:::äß Figur 7i jedoch mit in einen Behälter zusammengefaßten Oxydatox¹- und Brennstoffbehälter;

Figur 9 eine fünfte Ausführungaform des er— findungsgemäßen Antriebssy&teias mit getrennten Oxydator— road Brennstoffbehältern, wobei letzterer eis Treibgaserzeuger dient;

Figur 10 die Ausführungsforra der Erfindung gemäß Figur 9₅ jedoch mit In einem Behälter zusammengefaßten Oxydator- und Brennstof fbehälter;

Figur 11 in perspektivischer Darstellung teilweise geschnitten das erfindungsgemäße Antriebssystem;

Figur 12 in vergrößerter Barstellung im Längsschnitt den Bereich A der Figur 11;

Figur 1J in vergrößerter Darstellung im Längsschnitt den Bereich B der Figur 11; .

Figur 14 einen Schnitt längs der Linie XIV-XIY der Figur' 13;

Figur* 15 eine erste mögliche AusführungsforEi des Treibstoffverteil- und -einspritz— systems für das erfindungsgemäße Antriebssystem;

Figur 16 eine zweite mögliche Ausführungsform des Treibstoffverteil- und -einspritz-

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systems für das erfindungsgemäße iebssystcm;

Figur 17 die Anordnimg von i'reibstoffverteil- und -einspritzsystem gemäß Figur 15 für mehrere Brennkammern auf einem Behä.lterboden;

Figur 18 die Anordnung von Treibstoffverteil- und -einspritzsystem gemäß den Figuren 15 und 16 für mehrere Brennkammern · auf einem Behälterboden.

Die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Au.sführungcform des erfindungsgeariä.ßen AntriebsEjysteioa bosteht aus einem Treibgaserzeuger 1, einen Behälter 2 für den Brennstoff, einem Behälter 3 für den Oxydator, -an den sich das mit 4·" bezeichnete Treibstoffzufiüir-·, -verteil- und -einspritz/r/stern anschließt. Dann folgt die Brennkammer 5 mit Schubdüse 6. Mit ? ist der Programmgeber und mit 8 der Steuerblock gekennzeichnet. Während in der Figur 1 der Brennstoffbehälter 2 und der Oxydatorbehälter 3 als voneinander gevrennte Einheiten ausgebildet sind, sind in der Bauforn der Figur 2 beide Behälter zu einer Einheit zusammengefaßt. -

Die in den Figuren 3 und 4· gezeigte Ausführungsform des erfindungsgeuiäßen Antriebssystem entspricht in seinem Aufbau demjenigen der Figuren 1 und 2 mit dem einen Unterschied, daß dem Treibgaserzeuger zusätzlich noch eine Initialgaspatrozie 9 zugeordnet ist. Der Treibgaserzeuger ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Hydrazingasgenerator.

Die in deri Figuren- 5 voa<l 6 gezeigte Ausführungsforiii

BAD ORIG/NAL

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des erfindungsgemäßen Anti'iebssysteiris "imteroclieidet sich in seinem Aufbau gegenüber desjenigen in den Figuren 1 und 2 "bzw. 3 und 4 gezeigten Beispielen lediglich durch einen anderen Aufbau des Treibgaserzeugers, der aus einer Initialgaspatrone 9* einen Hydrazingasgenerator 10 und einer diesem, nachgeschalteten Strahlpumpe 11 besteht.

Das in den Figuren 7 und 8 gezeigte Ausfühfungsbeispiel verwendet als Treibgaserzeuger eine oder mehrere Brennkammern 5· Ferner ist dem Ox7fdatorbehälter 3 und dem Brennstoffbehälter 2 rje eine Strahlpumpe 11 nachgeschaltet. Beiden Behältern ist eine einzige InItiaji^atrone 9 zugeordnet. Die Strahlpumpen 11 sind über Leitungen 12, 13 mit dem Oxydator- und Brennstoffbehälter 2,3 und mit der Brennkammer 5 verbunden.. Ansonsten entspricht der Aufbau demjenigen der im vorhergehenden beschriebenen Beispiele.

Beim fünften und letzten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Antriebssystems dient der Brennstoffbehälter 2 als Treibgaserzeuger. Dabei ist dem Oxydatorbehälter 3 eine Strahlpumpe 11 nachgeschaltet. Beiden Behältern 2 und 3 ist darüber hinaus' eine Initialgaspatrone 9 zugeordnet.

Das'in Figur 11 gezeigte Prinzipbild des erfindungsgemäßen Antriebssystems verwendet ineinander ge- schachtelte Behälter für den Oxydator 3 und den Brennstoffe. Die Schubdüse 6 ist bei dieser Konstruktion nicht axial "verschiebbar. '■ ■

•Einzelheiten des konstruktiven Aufbaues des erfindungsgemäßen Antriebssystems, zeigen die Figuren 12 und 13. Aus der Figur 12 ist. im! wesentlichen das ^:

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j ■ - 8 -

Treibgaserzeugungs- und Treibstoffördersystem (Oxydator und Brennstoff) zu entnehmen. Mit Zünden ■ . ; des Antriebes öffnet sich die Initialgaspatrone 9 und setzt den Rauia 12 unter Druck. Der sich in diesem Raum befindliche Monotreibstoff, z. B. Hydrazin, gelangt über eine oder mehrere verschiebbare Bohrungen 13 in einen Ringkanal 14 und. wird dort in zwei Teilströme aufgeteilt. Der eine Teilstrom fließt über die Öffnung 15 direkt einer sogenannten Einspritzplatte 16 der Mischkammer 17 zxl. Der zweite Teilstrom wird über Bohrungen 18 über die. erste Katalysator-

^ kammer 19 geti*ieben, dort zersetzt und über die Öffnungen 20 der Mischkammer- 17 zugeführt. Dort vereinigen sich die Teilströme, von denen der eine zwischenzeitlich gasförmig geworden ist und treten gemeinsam über eine sogenannte.Einspritzplatte 22 in eine gemeinsame Expansionsdüse 23,. wo sie beschleunigt werden. Aus dem beschleunigten Genisch beider Teilströme wird in einem ein- oder mehrstufigen Zyklon der Gasanteil ausgeschieden, der über die Bohrungen in die Atmosphäre abgeführt wird. Der flüssige Teilstrom des Honotreibstoffes wird anschließend in einem ein- oder mehrstufigen Diffusor 26 aufgestaut und

k tritt über Leitungen 27 in einen Verteilraum 28 ein, aus dem er über öffnungen 30 in eine wei-tere Katalysatorkammer 29 gelangt und dort zersetzt wird. Das Zersetzungsprodukt gelangt über öffnungen 31 in den Druckraum 32? ä-^er über den Ringraum 53 mit dem Brennstoffbehälter ., 2 und dem Oxydat orb ehält er 3 verbunden ist. Durch den Druck des Zersetzungsproduktes wird auf den Kolben 34, der den Oxydatorbehälter 3 gegenüber dem Druckraum 32 abschließt, eine so hohe Kraft ausgeübt, daß dieser an der Sollbruchstelle 35 abreißt und den Oxydator austreibt. Das in dem Ringraum ■ · befindliche Gas gelangt bei dieser Äusführungsform über Öffnungen 36 in den Brennstoffbehälter 2. Der

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Brennstoff wird in diesem Beispiel über eine flexible äußere Treibstoffbegrensung 37 ausgetrieben (Bladder).

Durch, die beschriebenen Maßnahmen wird verhindert, daß eine Relativbewegung des Treibstoffes gegenüber den Behältern 2 und 3 erfolgen kann. Der konstruktive Aufbau des Treibgaserzeugungssystems in Verbindung mit der Anordnung des Oxydator- und Treibstoff behältern ist derart, daß der Treibgaserzeuger beliebig auswechselbar ist.

In den Figuren 13 und 14 ist das Treibstoffzufuhr-, -verteil- und -einspritzsystem näher dargestellt. Aus den Behältern 2 und 3 gelangen der Brennstoff und der Oxydator über mit Berstorganen 38 versehene Öffnungen 39 in die Kammer 40 des Treibstoffverteilsystems. Von dort aus gelangt jede Treibstoffkomponente für sich getrennt in das jeweilige Ein sprit ζ syst em bz-w. 42. Das Einspritzsystem besteht aus mehreren ineinander verschiebbaren koaxialen Dralldüsen 43, die die beiden Treibstoffkoraponenten aufnehmen und an der Prallfläche 44 miteinander vermischen und der Brennkammer 5 zuführen. Das gesamte Einspritssystem übernimmt darüberhinaus die Funktion der -Durchsatzregelung, die dadurch möglich wird, daß die einzelnen Dralldüsen 43 verschiebbar angeordnet sind und damit die Durchflußöffnungen im Querschnitt verändern, können. Ferner wird mit dem Einspritzsystem ein definierter Brennschluß herbeigeführt.

In den Figuren 15 und 16 sind schematisch mögliche Ausführungsformen für das Einspritzsystem gezeigt. In der Figur 15 besteht das Einspritζsystem aus einem Einspritzelement 44. Die Figur 16 zeigt mehrere dieser Einspritζelemente 44 für eine Brennkammer. Die mögliche Anordnung von Einspritzelementen auf einer gemeinsamen Bodenplatte des Behälters für mehr

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als eine Brennkammer zeigen die Figuren 17 "und 18, wobei die Figur. 17 fünf Einspritz systeme 45 für fünf gebündelte Brennkammern mit jeweils einem Einspritzelement 44 zeigt. Figur 18 zeigt ebenfalls fünf Einspritzsysteme 45 und 45 a für fünf gebündelte Brennkammern, wobei die Einspritzsysteme 45 jeweils ein Einspritzelement 44 und die Einspritzsysteme 45 a fünf Einspritz elemente 44 a aufweisen.

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Claims

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Anmelder: EEtTO

Raumfahrttechnik GmbH.
28 Bremen 1

Honefeldstr. 1-5
2. Ausscheidung aus P 21 59 557.3-13
Patentansprüche

Antrieb s sy st em für -Flugkörper bestehend aus einem Treibgaserzeuger, Behältern zur Aufnahme des
Oxydators und des Brennstoffes, einem treibstoffzufuhr-, -verteil- und -einspritzsystem, einer oder mehreren Brennkammern mit sich daran anschließenden- Schubdüsen und wahlweise einem Steuerblock
sowie einem diesem zugeordneten Programmgeber,
dadurch gekennzeichnet, daß im Boden des Oxydator- und/oder Brennstoffbehälters (2,3) für die Brennkammer/Brennkammern (5)
ein einziges Treibstoffzufuhr-, -verteil- und
-einspritzsystem (4-) vorgesehen ist,' wobei das
Treibstoffzufuhrsystem Berstorgane (38) enthält, das TreibstoffVerteilsystem aus Je einer mit dem Oxydator- bzw. dem Brennstoffbehälter (2,3) über •Berstorgane (38) verbundenen Kammer und das Treibstoff einspritzsystem (4-) aus einer' od.er mehreren koaxial verschiebbaren oder feststehenden Dralldüsen (43) besteht, von denen eine oder mehrere
einer Brennkammer (5) zugeordnet sind und das
Treibstoffzufuhrsystem durch ein wahlweise eingesetztes Absperrorgan verriegelbar ist.

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J6Ü9828 /00 OA

2. .Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e n'n ζ e i c h η e t, daß das Treibstoffzufuhrsysteia nach -Brennschluß off en und das Treibstoff verteil- und--einspritzsystem (4) i-rahlv;eise offen oder geschlossen ist.

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