DE2234302C3

DE2234302C3 -

Info

Publication number: DE2234302C3
Application number: DE19722234302
Authority: DE
Priority date: 1971-07-19
Filing date: 1972-07-12
Publication date: 1977-11-03

Description

Die Erfindung betrifft eine Rakete gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist eine Rakete bekannt (vgl. US-PS 29 35 946), die aus zwei relativ zueinander axial verschiebbaren Teilen besteht und eine Brennkammer aufweist, die mit flüssigem Brennstoff beschickt wird. Im Ruhezustand vor dem Abschuß der Rakete ist dabei das eine Teil mit Zünder, Sprengkopf, Brennstoffbehälter, Brennstoff fördereinrichtungen und Zündladung im die Brennkammer bildenden anderen Teil eingeschoben. Nach dem Abschuß wird der erste Teil durch den beim Abschuß erzeugten Staudruck aus der Brennkammer herausgeschoben und verriegelt, woraufhin in der Brennkammer die Verbrennung des Brennstoffs erfolgen kann.

Eine bekannte zweistufige Rakete (vgl. DT-OS 15 78 079) weist einerseits einen Feststoff-Treibsatz und andererseits eine chemische Sprengladung auf, bei er nach Ausbrennen der einen Stufe diese abgetrennt wird und zum Boden zurückkehrt, wodurch nur die in Brennrichtung zweite Stufe den Bestimmungsort erreicht. Die Zweistufigkeit dient zum besseren Widerstand gegen hohe Beschleunigungskräfte. Die Relativbewegung der beiden Stufen erfolgt trennend nach Zündung der Treibladung der zweiten Stufe.

Schließlich ist ein einstufiger monolithischer Flugkörper mit Nuklearantrieb bekannt (vgl. FR-PS 12 94 790). wobei ein Teil des Aniriebsmittcls die Sprengkraft einer Thermonuklearladung verstärken kann, die mechanische Bestandteile zum vollständigen Verschwinden bringt.

Für gewisse militärische Verwendungen wird eine Zerstörungswirkung durch Verschleudern mehr oder weniger schwerer oder mehr oder weniger zahlreicher Splitter angestrebt. Aber das Gehäuse der Brennkammer der Rakete nimmt an der Splitterbildung nicht oder nur wenig teil, weil es von der Sprengladung verhältnismäßig weit entfernt ist, weshalb um die Sprengladung eine ziemlich massige Hülle anzuordnen ist, deren einziger Zweck es ist, Splitter zu bilden. Wenn das Brennkammer-Gehäuse hierfür verwendbar wäre, könnte diese Masse verringert werden, weshalb dann entweder die Sprengladung, also die Zerstörungswirkung vergrößert oder die Geschwindigkeit der Rakete erhöht oder bei sonst gleichen Leistungen das Gewicht der Rakete verringert werden kann.

Bei anderen Verwendungen, z. B. für Wetterkunde und für Hagelbekämpfung, darf das Auffallen der Rakete bzw. der Raketenstufe auf den Boden keine Personen- oder Sachschäden verursachen. Üblicherweise wird dann die Rakete mit einem Fallschirm versehen. Dennoch kann das Auffallen auf den Boden bei einigermaßen schwerer Rakete an manchen Orten zu ernsthaften Schwierigkeiten führen. Bei nichtexplodierenden Raketen ist der Fallschirm eine einfache Lösung, die eine Vorrichtung erfordert, die den Schirm herauszieht. Aber wenn die Rakete eine Sprengladung auslöst, z. B. beim Ausstreuen von Mitteln zur Erzeugung künstlichen Regens, ist es vorteilhaft, die Explosion zur Zerstörung des Raketengehäuses zu benutzen, denn der Gebrauch eines Fallschirmes ist dann nämlich schwierig, weil der zu sprengende Teil rechtzeitig abgetrennt werden muß.

Soweit solche Raketen leichtgebaut aus Pappe und Kunststoff bestehen, ist zur Zerstörung durch Explosion

keine besondere Vorrichtung nötig, da große Bruchstükke zulässig sind. Aber die Leistungsfähigkeit solcher Raketen ist sehr beschränkt, und wenn für stärkere Raketen, die in größere Höhen aufsteigen können, Metalle, also schwere und widerstandsfähige Werkstoffe verwendet werden, muß das Gehäuse zuverlässig zerstört werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Rakete so auszuführen, daß das Gehäuse ohne Zusatzeinrichtungen nur unter Verwendung der Sprengladung sicher zertrümmerbar ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.

Je nach Verwendung kann die so erreichte Zertrümmerung in kleine Teile den Niederfall des Treibsatzgehäuses ungefährlich machen, oder sie kann eine größere Trümmermenge erzeugen, als durch die Zertrümmerung des Sprengkopfes allein entstehen würde.

Die Dichtheit des durch den beweglichen Boden gebildeten ventilartigen Verschlußstücks ist durch genaues Einpassen in einen Sitz unter Anordnen einer plastischen, schwer brennbaren Abdichtungs-Bekleidung erreichbar.

Der bewegliche Boden befindet sich so lange in Schließstellung, solange das Treibsatzgehäuse selbst angetrieben wird. Zu diesem Zweck wird beim Zusammenbau der Rakete im Treibsatzgehäuse ein geringer Überdruck von etwa '/2 bar errichtet, um den beweglichen Boden während des Lagerns und bis zum Abschuß auf bzw. in seinem Sitz zu halten und sich die Abdichtungs-Bekleidung nicht ablöst.

Auch ist der Düsenhals bzw. das Düsenloch der Rakete durch einen Stopfen dicht verschließbar.

Ferner kann ein Sicherungsstift vorgesehen sein, um jede Relativbewegung zwischen dem Sprengkopf und dem Treibsatzgehäuse, die durch Stoß bei der Lagerung oder beim Transport der Rakete trotz des Innen-Überdruckes entstehen könnte, zu verhindern. Der Sicherungsstift wird vor dem Abschuß herausgezogen.

Während der Phase des Selbstantriebes, also der Beschleunigung, reicht der in der Brennkammer erzeugte Druck bei weitem aus, den beweglichen Boden, trotz der Trägheit des Sprengkopfes, trotz der Trägheit des Treibstoffblockes, wenn dieser am Boden befestigt ist, und trotz des auf den Sprengkopf wirkenden Luftwiderstandes, auf seinem Sitz zu halten.

Am Ende der Selbstantriebs-Phase, also wenn der Druck in der Brennkammer auf Umgebungsdruck abfällt, wird der bewegliche Boden nicht mehr auf den Sitz gedrückt, wodurch der Sprengkopf ins Innere des Treibsatzgehäuses hineingleiten kann. Zum Auslösen des Hineingleitens muß die Verzögerung des Sprengkopfes größer als diejenige des seiner Treibladung entleerten Treibsatzgehäuses sein, weshalb das Verhältnis zwischen Luftwiderstand und Masse des Sprengkopfes größer als das Verhältnis Luftwiderstand/Masse des Treibsatzgehäuses sein muß.

Wenn, wie häufig, die Massen des mit der Sprengladung gefüllten Sprengkopfes und des seiner Treibladung entleerten Treibsatzgehäuses nahezu gleich sind, genügt es, den Luftwiderstand des Sprengkopfes und den des Treibsatzgehäuses zu vergleichen.

Für den Sprengkopf ist der Widerstand wesentlich der Querschnittsfläche proportional und von der Form seines Endes abhängig.

Für das Treibsatzgehäuse ist der Widerstand im wesentlichen vom Unterschied zwischen seiner Querschnittsfläche und der des Sprengkopfes und außerdem vcm Luftwiderstand der Stabiiisierungs- oder Leitflossen abhängig.

Wenn der Durchmesser des Sprengkopfes nur wenig kleiner als der des Treibsatzgehäuses ist, erfolgt das Einziehen des Sprengkopfes ganz von selbst, die zu beobachtende Querschnittsfläche des Sprengkopfes läßt sich vorteilhaft dadurch vergrößern, daß die Haube einen darüber hinausragenden Durchmesser erhält, der aber höchstens so groß wie der des Treibsatzgehäuses ist, damit die Haube keinen unnormal großen Widerstandbesitzt.

Wenn das Massenverhältnis des Sprengkopfes und des Treibsatzgehäuses oder wenn der Widerstand der Leitflossen etwa so sind, daß die Vergrößerung des Hauben-Durchmessers bis auf den Durchmesser des Treibsatzgehäuses nicht ausreicht, um das Einziehen des Sprengkopfes zu erreichen, dann besteht ein wirksameres Mittel darin, die Haube um eine dünne Scheide zu verlängern, die über das Treibsatzgehäuse paßt und es beim Einziehen des Sprengkopfes umhüllt. Dann ist nämlich der Luftwiderstand des Treibsatzgehäuses praktisch auf den Widerstand der Leitflossen verringert.

Es ist auch eine Rückhol-Feder verwendbar, die bei ihrer Entspannung das Einziehen des Sprengkopfes unterstützt. Zum Beispiel kann eine Schraubenfeder zwischen dem unteren Ende des Sprengkopfes und dem oberen Ende des Treibsatzgehäuses eingespannt sein. Bei der Entspannung durch Abfall des Verbrennungsdruckes löst die Feder die Einziehbewegung aus.

Der im Treibsatzgehäuse künstlich bis zum Abschuß aufrechterhaltene Druck muß dann so hoch sein, daß sich die Feder bei Entfernung des Sicherungsstiftes nicht entspannt.

Schließlich kann ein Riegel vorgesehen sein, der den Sprengkopf, wenn er ganz eingezogen ist, im Innern des Treibsatzgehäuses verriegelt.

Der Treibsatzblock kann entweder zur Gattung mit innerem Abbrand, bei der am Ende der Verbrennung nur eine an der Wand des Treibsatzgehäuses angebrachte Hitzeschutz-Hülse übrigbleibt, wobei es dann vorteilhaft ist, die Hülse mit ihrer Vorderwand festzukleben, damit sie nach der Verbrennung an ihrem Platze bleibt und so dem Sprengkopf freien Durchtritt läßt, oder zu anderen Gattungen gehören, wie mit einer oder mehreren Kanälen, wie ein Block mit äußerem Abbrand, wichtig ist nur, daß keine Halterung vorhanden ist, die die Brennkammer versperren könnte.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 im Längsschnitt die Rakete mit einziehbarem Sprengkopf in noch nicht eingezogener Stellung vor dem Zünden;

F i g. 2 im Längsschnitt die Rakete nach Verbrennung des Treibstoffblocks in eingezogener Stellung des Sprengkopfes;

Fig. 3 und 4 ein anderes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Rakete.

Wie insbesondere F i g. 1 und F i g. 2 zeigen, weist die erfindungsgemäße Rakete mit einziehbarem Sprengkopf ein Treibsatzgehäuse 1 auf, das durch einen wesentlich zylindrischen Mantel gebildet ist, der hinten durch eine Düse 2 und Stabilisierungsflossen 3 verlängert und vorne durch einen beweglichen Boden verschlossen ist, der ein ventilartiges Verschlußstück bildet und mit dem Sprengkopf 5 der Rakete fest verbunden ist. Der bewegliche Boden 4 arbeitet mit

einem Sitz 6 zusammen, der im vorderen Teil des Treibsatzgehäuses 1 angeordnet ist. Beweglicher Boden

4 und Sitz 6 sind mit einer Abdichtungs-Bekleidung 7 versehen. Der so gebildete Verschlußkörper wird außerdem seiner Bewegung durch eine kegelstumpfförmige Haube 8, die auf dem Sitz 6 angebracht ist und in der der Sprengkopf 5 gleitet, geführt.

Ferner ist eine Rückholfeder 9 zwischen dem oberen Ende der Haube 8 des Treibsatzgehäuses 1 und dem beweglichen Boden 4 vorgesehen; sie dient dazu, das Einziehen des Sprengkopfes 5 ins Innere des Treibsatzgehäuses 1 einzuleiten.

Das Treibsatzgehäuse 1 enthält einen Treibstoffblock 19, z. B. einen Block mit Abbrand von innen nach außen; der Treibstoffblock 10 ist vor dem beweglichen Boden 4 angeklebt und an seinem hinteren Ende durch eine Feder 11, die das Einziehen des Sprengkopfes 5 nicht behindert, und durch ein Zündergehäuse 12, das bei der Verbrennung verschwindet, abgestützt.

Der Sprengkopf 5 enthält eine Sprengladung 13 und ist an seinem Ende durch eine überstehende kegelige Haube 14 abgeschlossen, deren Grunddurchmesser wesentlich gleich dem Durchmesser des Treibsatzgehäuses 1 ist, so daß der Luftwiderstand den Sprengkopf

5 stärker als das Treibsatzgehäuse 1 verzögert.

Ferner ist sowohl ein (nicht dargestellter) Düsenloch-Stopfen, der bis zum Augenblick des Raketenabschusses einen genügenden Druck im Innern des Treibsatzgehäuses 1 aufrechterhält, als auch ein Sicherungsstift 15 vorsehbar, der den Sprengkopf in der noch nicht eingezogenen Stellung verriegelt und der verhindert daß der Sprengkopf 5, etwa bei Unfall od. dgl., wenn der Innenüberdruck nicht ausreichen würde, vor dem Abschuß eingezogen wird. Der Sicherungsstift 15 wird vor dem Abschuß entfernt.

Schließlich ist unter der Haube 14 ein Riegel 16 vorgesehen, der, wenn das Einziehen beendet ist, den Sprengkopf 5 im Innern des Treibsatzgehäuses 1 verriegelt, indem er hinter einer in der Haube 8 des Treibsatzgehäuses angebrachten Rast 8a einrastet. Dieser Riegel wird bei seinem Durchgang zum Inneren der Haube 8 teilweise eingeschoben und kann auch dazu dienen, die Zündeinrichtung 17 für die Sprengladung 13 zu entriegeln.
Zum Beispiel erreicht eine Rakete dieser Bauart

mit Durchmesser des Treibsatzgehäuses 1

Länge des Treibsatzgehäuses 1 (einschließlich
Düse 2 und Haube 8)
Durchmesser des
Sprengkopfes 5
Länge des Sprengkopfes 5
(einschließlich Haube 14)
Durchmesser der Haube 14

mit Gesamtgewicht

davon Sprengladung 13
und Treibsatzblock 10

mit mittlerem spezifischen Schub

und Brenndauer

60 mm

620 mm
40 mm

610 mm
50 mm
J750g
900 g
1000 g
205 kp
0,5 s

nach einem Lauf von 130 m eine Höchstgeschwindigkeit von 630 m/s und eine Steighöhe von etwa 6000 m (die Steighöhe ist von der Lufttemperatur abhängig). Die Differenz zwischen den Verzögerungen des Treibsatzes gehäuses 1 und der Sprengkopf-Haube 14 ist ungefähr 4 g bei einem Durchmesser der Haube 14 von 5 cm und wird praktisch Null, wenn der Durchmesser auf 4,5 cm verkleinert wird.

Die erfindungsgemäße Rakete eignet sich für jede ίο Treibstoff-Zusammensetzung. Beim erläuterten Beispiel ist ein Treibstoff benutzt, dessen stabilisierte Abbrandgeschwindigkeit 17 mm/s bei 180 bar beträgt. Der Durchmesser des Düsenhalses für die Dauer der Verbrennung ist zu 17 mm gewählt.

js In F i g. 3 und F i g. 4 ist ein anderes Ausführungsbeispiel dargestellt, dessen Sprengkopf-Haube 14 durch eine Scheide 18 verlängert ist, die über das Treibsatzgehäuse 1 paßt und im Durchmesser gerade genügend weit ist, daß sie beim Einziehen sich gleitend über das ρ Treibsatzgehäuse 1 schiebt.

Dieses Ausführungsbeispiel ist vorteilhaft, wenn die Verzögerung des Sprengkopfes 5 kleiner als diejenige des Treibsatzgehäuses 1 ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Rakete mit einer Brennkammer und mit einem relativ zu dieser Brennkammer axial verschiebbaren Sprengkopf mit einer Sprengladung, der in die Brennkammer einbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Vordere der als Treibsatzgehäuse (1) ausgebildeten Brennkammer mit einem beweglichen Boden (4) beim Abschluß dicht verschlossen ist, und daß der Boden (4) mit der Sprengladung (13) des Sprengkopfes (5) fest verbunden ist und mittels einer Rückhol-Einrichtung nach vollständiger Verbrennung eines Trvibstoffblocks (10) ins Innere des Treibsatzgehäuses (1) gleitet, wobei das Treibsatzgehäuse (1) durch die Detonation der Sprengladung (13) in Splitter zertrümmerbar ist.

2. Rakete nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Gebrauch bis zum Augenblick des Abschusses die beiden relativ zueinander beweglichen Teile der Rakete durch eine Sicherungsstift (15) oder irgendeine andere geeignete Verriegelungseinrichtung in derjenigen Stellung, in der der Sprengkopf (5) noch nicht in die Brennkammer des Treibsatzgehäuses(l) eingezogen ist, gehalten ist.

3. Rakete nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vom Augenblick des Zusammenbaues der Rakete an bis zum Augenblick der Zündung des Treibstoffblocks (10) der Sprengkopf (5) in der nicht-einbezogenen Stellung durch einen Überdruck in der den Treibstoffblock (10) enthaltenden Brennkammer gehalten ist, wobei die Brennkammer

durch einen Düsenloch-Stopfen verschlossen ist.

4. Rakete nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem völligen Abbrand des Treibsatzblocks (10) das Einziehen des Sprengkopfes (5) durch den Luftwiderstands-Unterschied bewirkt wird, der auf den Sprengkopf (5) einerseits und das Treibsatzgehäuse (1) andererseits wirkt.

5. Rakete nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermehrung dieses Luftwiderstands-Unterschiedes der Sprengkopf (5) mit einer überstehenden Haube (14) versehen ist, deren Durchmesser höchstens gleich dem Durchmesser des Treibsatzgehäuses (1) ist.

6. Rakete nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Haube (14) durcli eine Scheide (18) verlängert ist, deren Durchmesser wesentlich gleich dem Durchmesser des Treibsatzgehäuses (1) ist, und beim Einziehen der Sprengladung (13) des Sprengkopfes (5) die Scheide (18) das Treibsatzgehäuse (1) umhüllt.

7. Rakete nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Treibsatzgehäuse (1) durch eine kegelstumpfförrnige Haube (8), die den Sprengkopf (5) beim Einziehen führt, verlangen ist und daß als Rückholeinrichtung eine Feder (9) im Innern dieser Haube (8) angeordnet und zwischen der Haube (8) und dem unteren Ende des Sprengkopfes (5) eingespannt ist.

8. Rakete nach Anspruch I₁ gekennzeichnet durch einen Riegel (16), der den in das Innere des Treibsatzgehäuses (1) eingezogenen Sprengkopf (5) verriegelt.