-
Löscheinrichtung für Feststoffgasgeneratoren und -raketentriebwerke
Die Erfindung betrifft eine Löscheinrichtung für Feststoffgasgeneratoren und -raketentriebwerkc.
-
Bei einer bekannten Löscheinrichtung eingangs genannter Gattung wird
im Fall der Feststellung eines fehlerhaften Abbrandverhaltens oder zur llerbeiführung
eines definierten Brennschlusses der Festtreibstoff des Gasgenerators
bzw.
Raketentriebwerks durch ausreichende Wassermengen gelöscht. Die Einspeisung des
Löschwassers in die Generator- bzw. Triebwerksbrennkammer erfolgt hierbei mittels
Druckgas und zwar aus einer eigens dafür installierten Gasquelle.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Löscheinrichtung eingangs genannter
Gattung zu entwickeln, die sich der bekannten Löscheinrichtung gegenüber durch einen
einfacheren Aufbau, ein geringeres Gewicht und eine größere Zuverlässigkeit auszeichnet.
-
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine an die Generator-
bzw. Triebwerksbrennkammer angeschlossene Druckmindervorrichtung und ein mit der
Brennkammer kommunizierendes Behältnis für das Löschmedium, aus dem beim Ansprechen
der Druckmindervorrichtung das Löschmediu;n mittels vom zu löschenden Festtreibstoff
erzeugter Druckgase automatisch zur Abbrandfläche des letzteren und zur Brennanmerwandung
gefördert wird, welche dadurch eine Abkühlung unter die Selbstentzündungstemperatur:
4es gelöschten Festtrelbstoffs erfährt.
-
Die erfindungsge.mäße böscheinrichtung hat sich unter anderem bei
der Entwicklung von Feststoffgasgeneratoren und -raketentriebwerken, insbesondere
solchen niedrigen Leistungsniveaus, ausgezeichnet bewahrt. Sie gestattet nämlich
auf einfãche Art und Weise in jeder Betriebsphase ene genaue Untersuchung des Abbrandverhaltens,
das in der Regel Rückschlüsse auf die Ursachen gegebenenfalls auf£etretener Abbrandfehler
zul.ißt. Zu ihren Vorteilen zählen hauptsächlich der einfache Aufbau, das gcringe
Gewicht und die hohe Zuverlässigkeit. Letzterc
ist eine direkte
Folge der sofortigen automatischen Einspeisung des Löschmediums in die Brennkammer
des jeweiligen Gasgenerators bzw. Raketentriebwerks beim Ansprechen der Druckmindervorrichtung,
die gemäß einem ausgestaltenden Erfindungsmerkmal aus einem durch eine Membran verschlossenen
Gehäuse besteht. Die konstruktiven Vereinfachungen und Gewichtseinsparungen resultieren
im wesentlichen aus dem Verzicht auf ein eigenes Druckgas-Fördersystem zur Einspeisung
des Löschmediums in die Generator- bzw. Triebwerksbrennkammer. Ermöglicht wird dieser
Verzicht erst durch die erfindungsgemäße Verwendung von Druckgas aus der Generator-
bzw. Triebwerksbrennkammer als Fördermedium.
-
In Ausgestaltung der Erfindung ist das Speicherbehaltnis für das Löschmediurn
als ein druckfester, mit einem Steigrohr versehener Kessel ausgebildet und über
das Steigrohr, eine sich daran anschließende Leitung und mindestens eine am freien
Ende dieser Leitung angebrachte Düse mit dem Brennkarnmerinnern fortwährend verbunden.
-
Folglich gelangt während des Druckaufbaus in der Brennkammer ein geringer
Teil des vom gezündeten Festtreibstoff erzeugten Druckgases nicht zum Generatorauslaß
bzw. zur Triebwerksdüse sondern ins Steigrohr. Am unteren Ende des Steigrohrs tritt
das von der Brennkammer abgezweigte Druckgas in das Löschmedium über. Von dort steigt
es in den über dem Löschmedium befindlichen Kessel abschnitt empor. Spricht nun
die Druckmindervorrichtung an, kommt es zu einem rapiden Druckabfall ih der Generator-
bzw. Triebwerksbrennammer. Die Folge davon ist, daß im Kessel ein tberdruck entsteht,
wodurch dns Löschmedium über das Steigrohr, die Verbindungsleitung und die sich
daran anschließende Dse bzw. Düsen in ausreichenden i.erlgen zur Abbrandfläche des
Festtreibstoffs und zur Brennkammerwandung gefördert wird .
-
Wie bereits erwähnt, empfiehlt sich als Druckrnindervorrichtung ein
durch eine Berstmembran verschlossenes Gehäuse. Gemäß einem weiteren ausgestaltenden
Erfindung 5-merkmal ist der dem normalen Brennkammerdruck standhaltenden Berstmembran
eine Gaspatrone oder dergleichen mit selbständiger Zündeinrichtung zugeordnet, welche
im Falle ihrer knzündung eine verzugslose Membranzerstörung gewährleistet. Aufgrund
dieser leicht zu verwirklichenden annahme kann der abbrennende Festtreibstoff nicht
nur bei fehlerhaftem Abbrandverhalten sondern auch bei normalem Betrieb jederzeit
gelöscht werden.
-
Als Löschnedium hat sich neben Wasser oder dergleichen Flüssigkeiten
auch feinkörniger fester Kühlstoff, wie Ssmoniumoxalat bewährt.
-
Die Erfindung wird anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten
und nachfolgend ausführlich beschriebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 einen Feststoffgasgenerator mit einer Löscheinrichtung erfindungssemäßer
Art und Fig. 2 eine abgewandelte ;;usfuhrung der erfindungsgemäßen Löscheinrichtung
in hnwendung bei einem Feststoffraketentriebwerk.
-
Fig. 1 zeigt einen Gasgenerator 1, in dessen beispielsweise zylindrischer
Brennkain;ner 2 ein Festtreibstoff in Form eines Stirnbrenners 3 untergebracht ist.
Der düsenförmige Generatorauslaß ist mit 4 bezeichnet. Er bohrt
entweder
- wie dargestellt - ins Freie oder zu einem aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht
dargestellten, nachgeschalteten Gerät, wie Heißgasturbine oder pneumatischen rotor.
Die dem Gasgenerator 1 zugeordnete Löscheinrichtung setzt sich zusammen aus einer
Druckmindervorrichtung 5 und einem Speicherbehältnis 6 für das Löschmedium 7.
-
Die Druckmindervorrichtung 5 besteht beispielsweise aus einem durch
eine Berstmembran 8 verschlossenen Gehäuse 9. Eingangsseitig ist das Gehäuse 9 über
eine Leitung 10 an die Brennkammer 2 des Gasgenerators 1 angeschlossen. Ausgangsseitig
geht es in eine Düse 11 über. Die im Gehäuse 9 installierte Berstmembran 8 vermag
dem normalen Betriebsdruck in der Brennkammer standzuhalten. Sie wird erst zerstört,
wenn aufgrund eines fehlerhaften Treibstoffabbrands der normale Betriebsdruck überschritten
wird. Bei dem Speicherbehältnis 6 handelt es sich um einen druckfesten, mit einem
Steigrohr 12 versehenen Kessel 13. Der Kessel 13 ist bis auf einen kleinen Abschnitt
14 in Nähe einer durch eine Verschlußschraube 15 abgedichteten Einfüllbohrung 16
- wie bereits erwähnt -mit Wasser 7 gefüllt. An das aus dem Wasser 7 herausragende
Ende des Steigrohrs 12 schließt sich eine zur Brennkammer 2 des Gasgenerators 1
führende Leitung 17 an. Am freien Ende dieser Leitung 17 befindet sich eine in die
Brennkammer 2 einmündende Düse 18.
-
Die vorbeschriebene Löscheinrichtung funktioniert wie folgt: Bei Inbetriebnahme
des Gasgenerators 1 strömt anfänglich ein Teil der vom Festtreibstoff 3 erzeugten
Druckgase statt durch den Generatorauslaß 4 durch die Düse 18, die Verbindungsleitung
17, das Steigrohr 12 und die Wasserfüllung 7 in den über der Wasseroberfläche befindlichen
Kesselabschnitt 14. Übersteigt nun der Druck in
der Brennkammer
2 infolge eines fehlerhaften Treibstoffabbrands den vorgegebenen Betriebswert, birst
die membran 8 im Gehäuse 9. Daraus resultiert ein rapider Druckabfall in der Brennkammer
2. Aufgrund dieses Druckabfalls in der Brennkammer 2 entsteht im Kessel 13 ein Überdruck,
der Wasser durch das Steigrohrl2, die Verblndungsleitung 1? und die sich daran anschließende
Düse 18 in die Brennkammer 2 drückt. Die letzterwähnte Düse 18 ist bezüglich Strahlrichtung
und Durchflunmenge des Wassers derart ausgelegt, daß die mit 19 bezeichnete Abbrandfläche
des Festtreibstoffs 3 mit zur Flammenlöschung ausreichenden Wassermengen benetzt
wird. Da außerdem das auf die Abbrandflche 19 auftreffende Wasser an letzterer eine
..blenkung in Richtung auf die Brennkammerwandung erfährt, wird diese gleichzeitig
gekühlt, was die Gefahr einer Selbstentzündung des bereits gelöschten Festtreibstoffs
3 ausschließt.
-
Fig. 2 gibt ein Feststoffraketentriebwerk 21 wieder. Die Brennkammer,
der als Stirnbrenner ausgebildete Festtreibstoff und die Schubdüse dieses Triebwerks
21 sind mit 22, 23 und 24 bezeichnet. Wie Fig. 2 ferner zu entnehmen ist, gehört
zur zugeordneten Löscheinrichtung wiederum eine an die Raketenbrennkammer 2 angeschlossene
Druckmindervorrichtung 25 in Form eines durch eine Berstmembran 26 verschlossenen
Gehäuses 27 sowie ein druckfester Kessel 28, der beispielsweise feinkörnigen festen
Kühlstewff 29, wie Ammoniumoxalat, als Löschmedium enthält und über ein Steigrohr
3D, eine sich daran anschliessende Leitung 31 und eine am freien Ende dieser Leitung
31 angebrachte Düse 32 mit der Raketenbrennkar.lmer 22 kommunizIert. Im Gehäuse
27 der Druckmindervorrichtung 25 ist diesmal außer der Berstmembran 26 nobel eine
von letzterer getragene Gaspatrone 33 untergebracht, und
zwar derart,
daß zwischen ihr und der Gehüusewandung ein rlngspaltförmiger Strömungsweg 34 verbleibt.
Dieser Strömungsweg 34 ist bis zur Zündung der Gaspatrone 33 und der dadurch bewirkten
Nembranzerstörung gegenüber der Raketenbrennkammer 22 beispielsweise durch einen
O-Ring 35 abgedichtet. Die Zündung der Gaspatrone 33 erfolgt im vorliegenden Fall
mittels einer in ihrer Fulverladung 36 eingebetteten elektrischen Zündpille 37,
deren Versorgungsdrähte 38 durch Bohrungen 39 in der Berstmembran 26 nach außen
geführt sind. hit Hilfe der Gaspatrone 33 läßt sich nunmehr auch bei normalem Betrieb
das Abbrandverhalten des Festtreibstoffs untersuchen, da es zur embranzerstörung
und der daraus resulterenden Förderung des Löschmediums zur 9,bbrandfläche 40 des
Festtreibstoffs und Brennkammerwandung nicht mehr einer Überschreitung des normalen
Betriebsdrucks in der Raketenbrennkarnmer 22 bedarf.
-
Patentansprüche: