DE2303065A1

DE2303065A1 - Vorrichtung zur herstellung von treibstoffgefuellten raketenantriebskammern

Info

Publication number: DE2303065A1
Application number: DE2303065A
Authority: DE
Inventors: Edward Ray Gray
Original assignee: Aerojet General Corp
Current assignee: Aerojet Rocketdyne Inc
Priority date: 1972-01-25
Filing date: 1973-01-23
Publication date: 1973-08-30
Also published as: IT988093B; JPS4882598A; US3807272A; DE2303065C3; FR2169064A1; GB1427791A; ZA728442B; JPS5336240B2; NL7301089A; DE2303065B2; BE794524A; AU5121773A; FR2169064B1; CA1001458A

Description

Die Erfindung betrifft Raketenantriebe, insbesondere ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum schnellen und wirtschaftlichen Herstellen von Raketenantriebsmitte In.

Raketenantriebe werden im allgemeinen so hergestellt, daß man Raketenkammern mit einem Treibstoff füllt, der sich an Ort und Stelle verfestigt. Diese Kammern werden anschliessend mit den zugehörigen Sprengköpfen, Leitwerken u. dgl. versehen, so daß sie als Flugkörper anzusprechen sind. Die bekannten Verfahren und Vorrichtungen, die hierzu verwendet werden, arbeiten zeitauf-

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wendig und nicht ausreichend wirtschaftlich. Das liegt daran, daß zahlreiche Arbeitsschritte von Hand ausgeführt werden müssen, was zu einem hohen Anteil von Handarbeit führt. Ferner muß der erstarrte Treibstoff in den Raketenantrieben frei von Luftblasen und Lufteinschlüssen od. dgl. sein, damit er wirkungsvoll abbrennen kann, Ausserdem kann eine Mittelbohrung vorgesehen werden, die bei bestimmten Ausführungen von Raketen ein gutes Brennverhalten gewährleistet.

Aus dem Obengesagten ergibt sich ohne weiteres, daß es zweckmässig ist, ein neuartiges Verfahren und eine neuartige Vorrichtung zu entwickeln, um eine grössere Anzahl derartiger Raketenantriebe in einer annehmbaren Zeit mit so wenig Handarbeit wie möglich herzustellen. Der Herstellungsvorgang sollte daher so weit wie möglich automatisiert werden. Schließlich sollte der mit einem derartigen verbesserten System hergestellte Raketenantrieb mit geringstmöglichen Störungen arbeiten.

Der Erfindung legt somit die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Herstellung von Raketenantrieben mit festem Treibstoff zu entwickeln. Ferner ist die Arbeitsweise weitestgehend zu automatisieren, damit der Anteil der Handarbeit gering bleibt und eine erhebliche Zahl Raketen in kürze stmöglicher Zeit hergestellt werden kann. Ausserdem soll die Erfindung geeignet sein, Raketenantriebe herzustellen, die einen mit einer Bohrung versehenen, verhältnismässig luftfreien, verfestigten Raketentreibstoff enthalten.

Die Aufgabe wird vorzugsweise dadurch gelöst, daß eine Anzahl Räketenhohlkammern auf einem umlaufenden Drehtisch

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angeordnet und anschliessend mit einem sich verfestigenden, breiartigen Raketentreibstoff gefüllt werden. In dem in jeder Kammer enthaltenen Brei können nötigenfalls Bohrungen angebracht werden, indem Kernstäbe in den Brei eingelassen werden, ehe er erstarrt, oder die Kernstäbe können vor dem Eingießen des Treibstoffbreis eingesetzt werden. Nach dem Erhärten des Breis werden die Kernstäbe herausgenommen und die Kammern werden mit Sprengköpfen, Leitwerken und ähnlichen erforderlichen Zusatzteilen versehen, um Raketenflugkörper aus ihnen zu machen.

Fig. 1 stellt einen Vertikal-Teilschnitt durch die erfindungsgemässe Vorrichtung zum Herstellen von Raketenantrieben dar;

Fig. 2 ist eine Seitenansicht eines Teils der Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 gibt als Draufsicht eine Klammer wieder, die bei der Vorrichtung riach Fig. 1 anwendbar ist;

Fig. 4 stellt eine Ansicht von oben von einem Teil der Vorrichtung nach Fig. 1 dar;

Fig. 5 zeigt als Zerlegbild, der besseren Darstellbarkeit wegen um 90° gedreht, einen Teil der Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 6 gibt als Vertikalschnitt einen Abschnitt der Vorrichtung nach Fig. 5 wieder und zeigt einige Teile dieser Vorrichtung in Arbeitsstellung;

Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils der 309835/0395

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Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 8 ist ein Vertikal-Teilschnitt durch einen Teil der Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2;

Fig. 9 zeigt im Grundriß einen von der Vorrichtung nach Fig. 8 gehaltenen Kernstab;

Fig.10 ist eine Druntersicht und Fig. 11 ein seitlicher Schnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 8 und

Fig.12 gibt im Vertikalschnitt eine Raketenkammer vor ihrer erfindungsgemässen Vervollständigung wieder.

Die Fig. 1 zeigt die bevorzugte Ausführungsform 10 der Erfindung. Das System 10 besteht aus einem verdrehbaren Drehtisch 11, bei dem der obere Tisch 12 drehbar ist. Der Tisch 12 erhält im allgemeinen einen quadratischen Querschnitt, kann aber auch beliebige andere Form haben.

Am Rand des Tisches 12 werden mehrere Stationen 13 für die Aufnahme von Kammern vorgesehen. Die Zahl und der Abstand dieser Stationen voneinander kann dem Bedarf entsprechend gewählt werden; natürlich müssen bei diesen Überlegungen aber Form und Grosse von Kammern und Tisch berücksichtigt werden, wie es weiter unten noch erläutert werden soll. Je grosser die Zahl'der Stationen ist, umso grosser ist selbstverständlich auch die Zahl der Raketenantriebe, die gemäß der Erfindung hergestellt werden können,

In jedem Fall erhält der Tisch 12 eine Randleiste IU, die von passenden Flanschteilen 15 gehalten werden kann und

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die eine Anzahl von mit Abstand'voneinander angeordneten Zentrierorganen 16 für die Kammern, beispielsweise umgekehrte, gekerbte Kegel od. dgl., aufweist (vgl. Fig. 1, wo das Organ 16 an seiner Oberseite aus weiter unten angegebenen Gründen eingekerbt ist); die Organe 16 entsprechen Eindellungen in der Unterseite der Kammern 17.

Ferner sind Einrichtungen vorgesehen, die die Kammern oberhalb der Leiste IH lösbar haltern. Eine solche Einrichtung kann beispielsweise federnd eingerichtete, schwenkbar angebrachte Klammern 18 enthalten, die in Draufsicht in Fig. 3 gezeichnet sind. Die Kalmmern 18 bestehen aus einem Paar insgesamt L-förmiger Teile 19 und 20, die um einen gemeinsamen Punkt 21 schwenkbar sind. An den freien Enden der Teile 19 bzw. 20 können Rollen 22 bzw. 23 angebracht werden, die das Einsetzen und Heausnehmen der Kammern 17 in die bzw. aus den Klammern 18 erleichtern. Der Innendurchmesser D der Klammer 18 entspricht, wie ersichtlich, etwa dem Aussendurchmesser der Klammern 17. Damit die Halterungen 19, 20 federnd wirken, können beliebige Mittel vorgesehen werden, beispielsweise übliche Federn 24, die an dem Verbindungspunkt 21 der Teile 19, 20 angebracht sind und diese in der Halterungsstellung federnd halten.

Auf diese Weise können die Kammern 17 schnell und einfach an dem Tisch 12 angebracht werden, indem die Eintiefung in dem Kammerboden auf das Organ 16 gesetzt und die Kammer 17 in die Klammer 18 geschoben wird, wie sich ohne weiteres aus Fig. 1 ergibt. Die Klammern 18 dienen demnach als Halterungen für die Kammern 17. Die Klammern 18, der Tisch 12, die Leiste m und das Organ

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vervollständigen die Stationen 13 für die Aufnahme von Kammern 17.

Die endgültig eingesetzten Kammern 17 stehen vertikal, und an ihrem oberen offenen Ende kann ein erstarrender Raketentreibstoffbrei auf einem Rohrleitungssystem 26 eingefüllt werden.

Das Rohrleitungssystem 26 ist am besten in Fig. 4- zu erkennen; es weist ein mittig angebrachtes Schüttrohr .auf, das an einen nicht gezeichneten Vorratsraum für Treibstoffbrei angeschlossen werden kann. Das Schüttrohr steht in Verbindung mit einem Leitungssystem 28, das eine Anzahl Rohrabschnitte 2 9 aufweist, die in etwa horizontaler Richtung von ihm abzweigen. Ein Füllventil 30 ist flüssigkeitsdicht an jedem Rohrabschnitt 2 9 vorgesehen. Wie die Figuren 1 und 4 zeigen, gehen von den Abschnitten 29 unter einem Winkel nach oben auswärts Dosierzylinder ab. In jedem Zylinder 31 befinden sich unter dem Druck des bewegten Treibstoffs nach aussen-oben bewegte freifliegende Kolben 32 (vgl. Fig. 1), die mit passenden O-Ringen (nicht gezeichnet) od. dgl, versehen sind, um das Vorbeifliessen von Flüssigkeit zu verhindern. Fig. 1 läßt ferner ausserhalb des Zylinders 31 angeordnete Hydraulikzylinder 3Xa mit darin befindlichen Kolbenstangen 3 3 erkennen. Diese von den Zylindern 3¹^a betätigten Kolbenstangen 33, üben, wie weiter unten genauer beschrieben werden soll, eine Kraft auf die Kolben 32 in den Zylindern aus und drücken dadurch den Treibstoff in die Kammernl7. Das Ausmaß der Hin- und Herbewegung der Kolbenstangen 3 3 in den Zylindern 3xa kann nötigenfalls durch Magnetschalter gesteuert werden.

Vertikal verlaufende Rohrabschnitte 34 gehen von jeder ZusammentreffsteHe eines Zylinders 31 mit einem Rohrab-

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schnitt 2 9 aus und stehen ebenfalls mit ihnen in flüssigkeitsdichter Verbindung. Fig. 5 zeigt das genauer.

Gießventile 37 sind an den unteren offenen Enden der Abschnitte 34 vorgesehen. Schließlich sind noch Gießköpfe 38 an den Ventilen 37 angebracht; sie sind an ihrem unteren Lnde offen. Fig. 6 zeigt deutlicher, daß der Gieß-Kopf 38 vorzugsweise innen so bearbeitet ist, daß sich eine zentrale Bohrung 39 ergibt, die in Beziehung zu dem Aussendurchmesser der Kammern 17 steht. Der obere Abschnitt der Bohrung 39 ist bei 40 konisch ausgebildet und stellt einen Sitz für den Trichter 41 dar. Der Trichter 41 (vgl. auch Fig. 5) besteht im allgemeinen aus einem geeigneten Metall und besitzt einen konischen Hauptteil 42, der an seinem unteren Ende in eine insgesamt kreisförmige gelochte Platte 44 übergeht. Die Löcher 45 in der Platte 44 sind so gestaltet, daß sich fadenartige lange Stränge des Treibstoffbreis bilden, was sowohl die Entfernung von Luft aus aem Treibstoffbrei als auch die Wiedervereinigung des Treibstoffs in der Kammer 17 begünstigt, indem Brückenbildungen von Teilen des Treibstoffbreis vermieden werden. Als Brückenbildung wird der Vorgang bezeichnet, bei dem sich Spalte oder hohlräume zwischen der Kammerinnenwand und dem Treibstoffbrei oder zwischen Teilen des Treibstoff breis selbst an Stellen bilden, an denen er nicht zusammenläuftj das Zusammenlaufen wird verlangt, um das Entstehen von Luftzwischenräumen od. dgl. .zu verhindern.

Um den unteren Teil der Innenwand der Bohrung 39 läuft eine Ringnut 46. Ein hohler, im allgemeinen ringförmiger, aufblasbarer Reifen 47 wird zweckmässigerweise in die Nut 46 gelegt; der Reifen 4 7 ist mit einer Luftleitung 4 8 versehen, in der ein übliches Dreiwegeventil 48a liegt und die durch eine Öffnung 4 9 in dem Kopf 3 8 heraus und

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einerseits zu einer (nicht gezeichneten) Druckluftquelle und andererseits zu einem Luftauslaß führt. Wenn man bei in den Kopf 3 8 eingesetzter Kammer 17 den Reifen 47 mit Druckluft füllt, bildet er eine Dichtung zwischen der Kammer 17 und der Innenwand des Kopfs 38. Natürlich läßt sich der Reifen 47 durch Ablassen der Luft entlüften.

Unterdruckanschlüsse 50, die mit geeigneten Ventilen 50a versehen sind, stehen durch öffnungen 51 in Verbindung mit der Innenseite der Köpfe 38 unterhalb der Platte Die Anschlüsse 50 stehen mit üblichen UfHfcgrdruoJ^eic

en 44.

Die Anschlüsse 50 stehen mit üblichen ^

5 2 in Verbindung, UnTj einen/Unterdrucks im Inneren der

η er ν.·<3 U r I <t>,«N *■» Köpfe 38 und der Kammern 17 zu n. Wie weiter aus Fig. 7 zu entnehmen ist, kann an dem Tisch 12 eine Tropf-Schalenanordnung 5 3 vorgesehen werden. Die Anordnung 5 3 enthält eine Anzahl abnehmbarer Tropfschalen 54 in passenden Ausnehmungen in der Platte 55 der Anordnung 5 3. Wie aus dem Vergleich der Fig. 1 und 7 zu erkennen ist, läßt sich die Platte 55 in eine Stellung bringen, in der sich die Schalen 54 in der Höhe der unteren offenen Enden der Köpfe 38 befinden (vgl, Fig. 1), und in eine andere Stellung, in der nach Abschluß des Gießens keine Tropfen aufgefangen werden (vgl, Fig. 7), An der Platte 5 5 können dazu geeignete hydraulisch betätigte Arme 56 vorgesehen werden.

Der Drehtisch 11 kann nicht nur durch einen beliebigen geeigneten Antrieb, etwa einen Motor 57, in Drehung versetzt und von einem Schaltpult aus gesteuert werden, vielmehr kann der gesamte Tisch 12 oder mindestens eine der Stationen 13 durch einen geeigneten Antrieb -in vertikaler Richtung aufwärts und abwärts bewegt werden. Beispielsweise kann der Drehtisch 11 mit feststehenden oder beweglichen Trageinrichtungen auf einer Grundplatte 5 9 angeordnet wer-

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den, und man kann in richtigem gegenseitigen Abstand hydraulisch betriebene Zylinder 60 anordnen, die an der Bodenplatte 61 des Tischs 12 (Fig. 1) angreifen. Andererseits können auch mehrere Ständer 62 od. dgl.,beispielsweise je ein Ständer an jeder Ecke der Bodenplatte 61 des Tischs angeordnet werden, die an ihrem oberen Ende durch passende öffnungen 6 3 des Tischs 12 gesteckt und in diesen öffnungen festgelegt werden. Die Klammern 18 und die Zentrierorgane 16 sind an der Seitenwand 64 angebracht, die eine Anzahl Abstand von der Innenwand 65 des Tisches 12 haltende Stationen 13 aufweist. An den Seitenwänden 64 sind mit gegenseitigem Abstand Muffen 6 6 angebracht, die die Ständer 6 2 umgeben (und auf ihnen gleitend verschiebbar sind), wie in Fig. 1 zu erkennen ist. An dem unteren Abschnitt der Wände 64 ist unter der Bodenplatte 6j. des Tischs 12 eine Anzahl Träger 67 angeordnet, die den beweglichen Kolbenkopf 68 von Hydraulikzylindern 69 aufnehmen, die ,ebenfalls auf der Grundplatte 5 9 angebracht sind. Wenn man die beiden Träger 67, die in Fig. 1 sichtbar sind, miteinander vergleicht, erkennt man, daß der Kibenkopf 68 bei Drehung des Tisches 12 leicht über die Träger 67 greifen kann. Nicht gezeichnete passende Verbindungen bestehen zwischen allen Zylindern 60, 6 9 und Motor 57 sowie dem Schaltpult 58, damit die Zylinder den Tisch 12 und unabhängig davon die Wände 64 anheben können.

Wie weiter unten noch gezeigt werden soll, ist es häufig erforderlich, Bohrungen in den Zylindern 17 vorzusehen, bevor sie mit dem sich verfestigenden Treibstoffbrei gefüllt sind, oder auch nachher, jedoch bevor der Brei erstarrt, also hart wird. Das läßt sich mit Hilfe einer Anzahl in gegenseitigem Abstand angebrachter Kernstabhalter 70 erreichen, von denen .einer in Fig. 8 mit seinen Einzelheiten wiedergegeben ist. Diese Kernstabhalter 70

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(Fig. 1 und 2) haben voneinander den gleichen Abstand wie die Stationen 13, das bedeutet, daß die von den Kernstabhaltern getragenen Kernstäbe 71 in vertikaler Richtung mit den Mitten der Kammern 17 fluchten, wenn der Tisch 12 so gedreht wird, daß die Kammern 17 genau unter den Stäben 71 stehen.

Die oberen Abschnitte (Köpfe) 7 2 der Stäbe 71 werden am besten so ausgeführt, wie es die Fig. 2 und 9 angeben. D.h., daß die Köpfe 72 insgesamt zylindrisch ausgebildet sind und Umfangsnuten 7 3 erhalten, die aus weiter unten zu erörternden Gründen um den Umfang verteilt sind. Diese Formgebung führt jedoch zu Schwierigkeiten hinsichtlich der Halterung der Stäbe 71 in einer mit den Kammern 17 fluchtenden Lage. Daher erhalten, wie in den Fig. 8 zu sehen und in den Fig. 10 und 11 näher beschrieben, die Kernstabhalter 70 Kopfelernente 74, die mit einer V-förmigen Kerbe 75 versehen sind, um dadurch die genuteten Köpfe 7 2 der Kernstäbe 71 halten.zu können. Die Kerbe 75 ist, wie am deutlichsten in Fig. 11 zu erkennen, flach und erstreckt sich nicht über die ganze Länge des Kopfelements 74, Das Kopfelement 74 hält den Kopf 7 2 des Kernstabes 71 in seiner Lage fest (vgl. Fig. 2).

Fig. 8 zeigt weiter, daß eine geeignete Feder 7 6 oder eine ähnliche Vorrichtung, die an den beiden Elementen 74 und der Platte 77 angreift, vorgesehen werden kann, um die Kopfelemente 74 in die richtige Stellung zum Halten eines Kernstabes zu bringen. Die Elemente 74 sind in Drehpunkten 78 schwenkbar an den Platten 77 angebracht, und diese werden mit Hilfe von Hydraulikzylindern 7 9 in an sich bekannter Weise hydraulisch betätigt. Die Platten 77 bewegen sich unabhängig von den Bewegungen des Tisches 12 und die ganze Anordnung läßt sich an Führungen 79a (Fig. 1) verschie·

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ben. Durch die erforderlichen Verbindungen zwischen den Zylindern 79, dem Motor 5 7 und dem Schaltpult 58 läßt sich die ganze Anordnung, d.h. die Zylinder 79, die Platten 7 7 und die Halter 70 wahlweise aufwärts und abwärts auf den Führungen 7 9a bewegen, wobei die Kernstäbe 71, die an den Kernstabhaltern 70 angebracht sind, in die Kammern 17 eintreten.

Die hier benutzten Begriffe "Motor" und "Schaltpult" sollen umfassend verstanden werden und schliessen alle üblichen Verdrahtungen, Ventile, Hydraulxkzylxnder, Schalter, Meßgeräte, Betätigungsknöpfe, Fluidquellen für die verschiedenen Zylinder usw. ein, die für die Ausübung der Erfindung erforderlich sind. Die gemäß der Erfindung zu füllenden Kammern 17 können, wie oben erwähnt, beliebige Durchmesser und beliebige Form haben, soweit sie mit der vorstehenden Beschreibung in Einklang zu bringen sind.

Fig. 12 zeigt eine noch nicht gefüllte geeignete Kammer Die Kammer ist vorzugsweise innenisoliert und besteht aus Aluminium oder einem anderen geeigneten Metall, hat insgesamt Zylindergestalt und ist oben offen. Die Bodenplatte 80 ist so ausgebildet, daß sie sich eng auf die Zentrierorgane 16 auf der Leiste IH legen kann und besitzt eine Richteinrichtung, etwa eine Eintiefung 81, in die das untere Ende des Kernstabes 71 hineinragt. Ein Schlitz 8 2 oder eine gleichwirkende Einrichtung unterhalb des oberen Randes ist in der Zylinderwand der Kammer 17 vorgesehen oder daran angebracht, um ein Befestigungsmittel, etwa einen Sperrstift, von einer Raketenaustrittsdüse aufzunehmen, die anschliessend aaf den fertigen Raketenantrieb gesetzt würde. Eine abnehmbare, insgesamt zylindrische Hülse 83 aus Kunststoff oder einem anderen geeigneten Material, kann in die Kammer 17 gedrückt oder auf andere Weise daran

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angebracht werden, bevor die Kammer 17 durch die Hülse 83 gefüllt wird (vgl. auch Fig. 1 und 2, in denen die Hülsen 83 in ihrer Lage auf den Kammern 17 gezeigt sind).

Zur Verwendung der erfindungsgemässen Anordnung wird ein Vorrat von Treibstoffbrei dichtschlieesend mit dem Schüttrohr 27 des Rohrsystems 26 verbunden·. Die Kammern 17 werden von Hand auf.die Leiste 14 und in die Klammern 18 des Tisches 12 gesetzt, wobei die Bodenplatten 8 0 der Kammern satt auf den Zentrierorganen 16 aufsitzen, die die Kammern 17 vertikal ausrichten. Die Kammern 17 sind an diesem Platz mit ihrer abnehmbaren Hülse 8 3 versehen. Ferner werden die Stationen 13 durch Drehen des Tisches vor die Gießköpfe 38 gebracht. Nun kann das System 10 überprüft werden, damit alle feiteile vakuumdicht miteinander verbunden sind. Zu diesem Zweck können Blindzapfen in die offenen Enden aller Gießköpfe 38 eingeführt werden, woraufhin die Füllventile 30 und die Gießventile 37 geöffnet werden. Wenn keine Undichtigkeit mehr auftritt, wird der Unterdruck aufrechterhalten und die Füllventile 30 werden geschlossen. Nun wird der Treibstoffbreivorrat, der ebenfalls mit einem Ventil zugeschaltet werden kann, veranlaßt, das Rohrsystem 26 mit Treibstoffbrei zu füllen.

GMchzeitig wird Vakuum in den Gießköpfen 38 aufrechterhalten, was auch für den Dosierbereich gilt, der aus den Zylindern 31, den Kolben 32 und den Kolbenstangen 33 besteht. Natürlich können unterdruckgesteuerte Vakuumanschlüsse 50, Speicher 52 usw. benutzt werden, um das Vakuum herzustellen und aufrecht zu erhalten; derartige Maßnahmen sind an sich bekannt.

Nun werden die Gießventile 37 geschlossen und die Füllventile 30 geöffnet, wodurch die Dosierzylinder 31 ge-

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füllt werden. Wenn die Kolbenstangen 33 der Zylinder 31 bis zu den durch die Magnetschalterbestimmten magnetischen Haltepunkten zurückgezogen sind, werden die Füllventile 30 automatisch geschlossen. Die Dosierzylinder sind jetzt vollständig mit Treibstoffbrei gefüllt und fertig für das Gießen der Raketenantriebe.

Jetzt werden die Stationen 13 in einer der beiden Richtungen von Drehtisch 12, Motor 57 und Schaltpult 5 8 um 90° gedreht, um die Kammern 17 in den Gießbereich zu bringen, und werden in dieser Stellung verriegelt. Natürlich bleiben die Kammern 17 in vertikaler Lage aufrecht stehen, weil ihre Bodenplatten 80 auf den Zentrierorganen 16 ruhen und sie von Federklammern 18 an ihrem oberen Ende gehalten werden. Nun werden die Hydraulikzylinder 67 betätigt, um die Seitenwand 64 anzuheben, die sich im Gießbereich befindet. Da die oberen Enden der Kammern 17 hohl und offen sind, treten sie in das offene Ende des Gießkopfs 38 bis zu einem Punkt wenig oberhalb der Unterseite der Platte 44 des Trichters 41 ein (vgl. Linie 17a in Fig. 6), Natürlich kann jeder geeignete Punkt innerhalb des Gießkopfs 38 herangezogen werden. Ober die Luftleitung 48 werden nun die Luftreifen 47 aufgeblasen, so daß eine Abdichtung zwischen der Aussenwand der Kammern 17 und der Innenwand oder der Bohrung 39 der Gießköpfe 38 erfolgt. Die Luftmenge wird natürlich vorbestimmt über das Ventil 4 8a gesteuert.

Vor dem Öffnen der Gießventile 37 wird nun Unterdrück in allen Gießköpfen 38 hergestellt. Wenn der erforderliche Unterdruck in den Gießköpfen 38 erreicht ist, werden die Gießventile 37 geöffnet und es wird Druck auf die Kolben der Zylinder 31 gegeben. Wenn die Kolben 32 einen festgesetzten Haltepunkt erreichen, werden die Gießventile geschlossen. Auch dieser Vorgang kann automatisiert werden, indem man geeignete, an sich bekannte Signalgeber und

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Schaltmittel verwendet, etwa die schon erwähnten Magnetschalter. Die Geschwindigkeit des Gießvorgangs kann ebenfalls vorbestimrat und durch geeignete Durchflußsteuerventile gesteuert -werden.

Nach dem Schliessen der Gießventile 37 können die Kammern 17 während einer geforderten vorgegebenen Ruhezeit unter Vakuum verbleiben. Nun werden die Dosierzylinder 31 betätigt und die Kolbenstangen 3 3 herausgezogen, damit die Kammern 17 mit dem Treibstoff brei gefüllt werden können,' indem die Kolbenstangen abwärts gegen die freifliegenden Kolben 32 geführt werden, die dann den Brei in die Kammern 17 drücken. In diesem Augenblick werden die Rohrabschnitte 2 9 wegen der Ventile 30 versperrt und mit Brei gefüllt, so daß der von den Kolben 32 verschobene Brei an den Abschnitten 29 vorbeiläuft und durch die Ventile 37 in die Kammern 17 eintritt und diese füllt, wobei die Breimenge in der oben erörterten Weise abgemessen war. Vorzugsweise werden die Kammern 17 bis zu einem Punkt gefüllt, der weiter unten in Verbindung mit Fig. 12 besprochen werden soll,

Während des gesamten Gieß- und Füllvorgangs werden weitere Kammern 17 auf den Tisch 12 unmittelbar vor dem Gießbereich gesetzt. Nach Abschluß der erwähnten Verweilperiode unter Vakuum wird das Vakuum allmählich über die Anschlüsse 50 aufgehoben.Die Reifen 47 werden über die Luftleitungen 48 entlüftet und die Zylinder 67 werden zurückgenommen, wodurch die Kammern 17 abgesenkt warden. Wenn die Kammern 17 sich von den Gießköpfen 38 lösen und nach der Freigabe der Gießköpfe 38 wird die Tropfschalenanordnung 5 3, die sich normalerweise in der in Fig. 7 gezeigten Stellung befindet, durch Bewegen der Arme 5 6 in die Stellung nach Fig. 1 gebracht. Die Tropfschalen 54 in der Anordnung fangen alle Überschüsse von abtropfendem Treibstoffbrei auf, der von

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den Gießköpfen 38 herrührt; anschliessend werden die Schalen zum Reinigen abgenommen.

Der Tiach 12 wird wiederum um 90° gedreht, so daß die nächste Gruppe von Kammern 17 in den Gießbereich gelangt. In diesem Augenblick bewegen sich die gefüllten Kammern 17 um 90° aus der Gießstellung in eine Verweilstellung (diese Seite des Tischs 12 ist in Fig. 1 nicht sichtbar). Nach Abschluß des Gießvorgangs in dieser zweiten Gruppe von Kammern 17 und dem Aufsetzen einer weiteren Gruppe von Kammern 17 wird ein dritter Gießzyklus eingeleitet.

Jetzt gelangt die erste Gruppe von Gießkammern 17 durch Bewegen um einen vorgegebenen Winkel, beispielsweise um 90°, in die in Fig. 2 gezeichnete Stellung. Man sieht, daß sich die Kernstäbe 71 in Kernstabhaltern 70 in einer Stellung unmittelbar über den Kammern 17 befinden. D.h., die Längsachsen der Stäbe 71 fluchten mit den Mittellängeachsen der gefüllten Kammern 17. Diese Halter 70 werden von Zylindern 79 (Fig. 8) getragen, die zum Absenken der Kerne vorbereitet sind. Die Halterungen für die Stäbe 71 sind bereits beschrieben worden. Die Zylinder 7 9 sind normalerweise zurückgezogen, damit der Tisch 12 sich drehen kann. Man kann auch hier geeignete Strömungssteuerventile od. dgl. benutzen, um die Ausfahr- und Rücklaufgeschwindigkeit der Zylinder 7 9 zu steuern.

Nach vollzogener Drehung des Tischs 12 beginnt die Verdrängung des Treibstoffs. Die Kernstabhalter 70 werden mittels der Zylinder 7 9 gesenkt, so daß die Kernstäbe in den Treibstoff in den Kammern 17 eindringen. Man kann nach Bedarf die Kernstäbe 71 unmittelbar nach dem anfänglichen Einsetzen der Kammern 17 in den Stationen 13 des Tischs 12 einsetzen, bevor die Kammern in die Gießstellung gelangen. Dazu ist in der gleichen Weise vorzu-

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gehen wie oben angegeben.

Nach vollzogener Hubbewegung des Hydraulikzylinders 7 9 und nach Erreichen eines vorgegebenen hydraulischen Drucks kann der Zylinder 7 9 zurückgenommen werden. Nötigenfalls kann eine geeignete Verweilperiode eingeschaltet werden. Die unteren Enden der Kernstäbe 71 treten in Eintiefungen 81 in den Bodenplatten 80 der Kammern 17 ein, wodurch die Stäbe 71 sowohl in den Kammern 17 wie in dem darin befindlichen Treibstoffbrei ausgerichtet ist. Die Stäbe 71 werden von den federbelasteten Köpfen 72 der Halter 70 freigegeben, wenn die Köpfe beim Abwärtshub den Oberrand der Kammern 17 berühren.

Nach dem Zurückziehen der Zylinder 7 9 wird der Tisch 12 wieder gedreht und die vervollständigten Kammern 17 lasseiusich in eine besondere Entladestellung bewegen. Dann werden die Kammern 17 von Hand aus der Klammer 18 herausgenommen und in eine besondere Aushärtestation überführt. Dann können leere Kammern 17 in die Klammern 18 eingesetzt und die Arbeitsschritte wiederholt werden. Falls erwünscht, kann die Entnahme der Kammern 17 auch in der Verdrängungsstellung vorgenommen werden, wenn die Kernstäbe 71 nach dem Gießen eingesetzt werden.

Vorstehend sind zwar einige Vorgänge im Zusammenhang mit automatischen Steuerungen beschrieben worden, aber natürlich können derartige Vorgänge nötigenfalls auch von Hand ausgeführt werden. Automatische Arbeitsabläufe sind aber wegen der Wirtschaftlichkeit und wegen der Zeitersparnis und zur Vermeidung von Handarbeit vorzuziehen.

In der Füllstation werden die Kammern 17 vorzugsweise 309835/0395

mit Treibstoffbrei bis zu einer Höhe gefüllt, die zumindest etwas unter dem Übergang zu der Hülse 8 3 liegt (vgl. Fig. 12). Auf diese Weise fließt der Brei, wenn die Kernstäbe 71 in den Brei gedrückt werden, über den Kopf 7 2 der Kernstäbe zwischen die Nuten 7 3 und die zylindrischen Innenwände der Kammern 17. V/enn die Kammern zur Verwendung als Raketenantriebe vorbereitet werden, ,d.h. nach dem Erstarren des Treibstoffbreis durch Erhärten, werden die Stäbe 71 herausgenommen, und alle Teile des erstarrten Breis oberhalb des verlangten, in den Kammern 17 einzuhaltenden Niveaus können abgebrochen oder anderweitig entfernt werden. Der in den Kammern 17 entstandene Kern kann dann durch Bearbeiten in die für das richtige Brennverhalten des Raketenantriebs erforderliche Form gebracht werden. Dann werden an den Kammern 17 die erforderlichen Düsen, Steuereinrichtungen, Leitwerke usw. angebracht, um die Kammern 17 in fertige Raketenflugkörper umzuwandeln.

Das Anbringen von Luftspalten od. dgl. in dem Treibstoff ist für den späteren Brennverlauf wichtig, der sich nach der Zündung in der Rakete abspielt. Die Düsen, die anschliessend an den fertigen Raketenflugkörpern angebracht werden, sind vorgesehen, damit ein bestimmtes Strömungsvolumen von Gasen beim Abbrennen des Treibstoffs zutreten kann - wären Lufteinschlüsse in dem Treibstoff vorhanden, könnten die Düsen die erhöhte Brennrate nicht steuern und es könnte eine vorzeitige Explosion eintreten. Das wäre natürlich höchst unerwünscht.

Die richtige Ausbildung der Bohrungen innerhalb der Raketenantriebe ist ebenfalls wichtig, denn derartige Bohrungen stellen für den Antrieb eine bestimmte Querschnittsfläche des Brennbereichs dar und liefern Strömungswege

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1 ο

für die Gase. Der Treibstoff wirkt als Isolator gegenüber den Kammern selbst - z.B. brauchen die Kammern 17 nur eine Wandstärke von 7,6 mm (0,3 ") zu haben; wenn der Treibstoff innerhalb der Kammern 17 um die Bohrungen in dem Treibstoff herum abbrennt, hindert die Stärke des erstarrten Treibstoffs selbst das Durchdringen der Wärme bis zu den Kammerwänden.

Es hat sich gezeigt, daß die Herstellung von Raketentriebsätzen nach den Lehren der Erfindung eine erhebliche Einsparung an Arbeitskraft herbeiführt und daneben Raketen liefert, die wirkungsvoller abbrennen. Beispielsweise wurden 1100 Raketentriebsätze nach den Lehren der vorliegenden Erfindung hergestellt. Von diesen waren nur etwa 1 % mangelhaft; unter den Raketen, die nach den bisherigen Verfahren und mit der bisher üblichen Ausrüstung hergestellt wurden, fanden sich bei gleicher Ausgangszahl 22 % fehlerhafte Stücke.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zur Herstellung von treibstoffgefüllten Raketenantriebskammem, gekennzeichnet durch einen wahlweise in Drehung versetzbaren Drehtisch (11), Antriebsmittel zur Einwirkung auf den genannten Drehtisch (11) zur wahlweisen Drehung des genannten Drehtische in einer insgesamt horizontalen Ebene, dem genannten Drehtisch zugeordnete Halteeinrichtungen für Raketenantriebskammern (17), welche Halteeinrichtungen die genannten Raketenantriebskammern in praktisch vertikaler Lage an dem genannten Drehtisch (11) festhalten und dadurch an ihm eine Anzahl Raketenantriebskammernhaltestationen (13) bilden, Rohrleitungen (26), die wahlweise flüssigkeitsdicht an die genannten Kammern (17) anschließbar Bind und einen sich verfestigenden Treibstoffbrei aufnehmen und einen gewählten Teil dieses Treibstoffbreis an jede der genannten Raketenantriebskammern (17) an den Raketenantriebskammernhaltes tationen (13) abgeben können, eine Einrichtung zur Erzeugung eines Vakuums in den genannten Rohrleitungen (26) und den genannten Kammern (17), wenn die genannten Kammern flüssigkeitsdicht mit den genannten Rohrleitungen verbunden sind, um darin einen Unterdruck zu erzeugen, bevor die genannten Kammern mit dem genannten Treibstoffbrei gefüllt werden, und eine Einrichtung zum Erzeugen einer Bohrung, welche Einrichtung wahlweise in jede der genannten Kammern (17) einführbar ist, um darin eine zentrale Bohrung herzu-

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stellen, die in vertikaler Richtung durch die Längsachse der genannten Kammern führt.

Vorrichtung nach'Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtungen für Raketenantriebskammern (17) dem Drehtisch (11) zugeordnete Ausrichteeinrichtungen aufweisen, die die Kammern (17) an dem Drehtisch (11) vertikal ausrichten, sowie an dem Drehtisch (11) federnde Einrichtungen (18), die jede Kammer lösbar erfassen und diese Kammern in vertikaler Ausrichtung an dem Drehtisch festhalten.

3, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitungen (26) aus einem ersten Rohrleitungsabschnitt (27) bestehen, der in Wirkverbindung mit einer Vorratsquelle für den Brei steht, sowie aus einer Anzahl Rohrabschnitte (29), die jeweils mit dem ersten Rohrabschnitt in Verbindung stehen und von denen jeweils einer einer der genannten Stationen (13) zugeordnet ist, ferner einem Treibstoffbrei-Gießkopf (38) an jedem der Rohrleitungsabschnitte, flüssigkeitsdicht mit ihm verbunden und aus einem Dosierzylinder (31), der jeden der Gießköpfe (382. versorgt und flüssigkeitsdicht an ihn angeschlossen ist, um eine vorbestimmte Menge des genannten Breis an jede der genannten Kammern (17) abzugeben.

4, Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Gießkopf (38) eine Mittelbohrung (39)

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besitzt, deren Innendurchmesser etwas grosser ist als der Aussendurchmesser der genannten Kammern (17) und das obere Ende einer Kammer aufnehmen soll.

Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Eintricntung (44) zur Bildung von langen Strängen von Treibstoffbrei an jedem Gießkopf (38) für die Herstellung von langen Strängen des Treibstoffbreis, wenn der Brei an die an die Gießköpfe (38) angeschlossenen Kammern (17) abgegeben wird.

Vorrichtung Jiach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die strangbildende Einrichtung einen in jedem Gießkopf (38) ausgebildeten Sitz (40) aufweist und daß ein trichterförmiges Bauteil (41) auf dem Sitz (40) ruht, wobei dieses Bauteil (44) an seinem oberen Ende offen ist und sich nach unten kegelförmig fortsetzt und eine gelochte Platte (44) seinen unteren Abschluß bildet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ein Vakuum erzeugende Einrichtung an jedem Gießkopf (38) einen mit dem Inneren des Gießkopfs in Verbindung stehenden Luftauslaß (50) aufweist und daß ein wahlweise aufblasbarer und entleerbarer Reifen (47) in einer in die Innenwand jedes Gießkopfs (38) geschnittenen Ringnut (46) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Tropfschalen (54), die wahlweise aus einer ersten, von den 309835/0395

Gießköpfen (38) entfernten Lage in eine zweite Lage führbar sind, bei der sie die offenen Enden der Gießköpfe (38) berühren, wenn die Kammern (17) von den Gießköpfen (38) agenommen sind.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen einer Bohrung eine Anzahl Kernstabhalter (70) aufweist, die eine Anzahl langgestreckter Kernstäbe (71) aufzunehmen vermögen, wobei die Kernstabhalter (70) die Kernstäbe (71) in einer Stellung derart zu halten vermögen, daß die Mittelachsen der Stäbe (71) sämtlich vertikal gerichtet sind, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die auf den Halter einwirkt, um die Kernstabhalter wahlweise abwärts bezüglich des Drehtischs zu bewegen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernstabhalterungseinrichtung einen federbelasteten Kernstabhalterkopf (70) mit einer genuteten Innenfläche (74) aufweist, die den genuteten Kopf eines Kernstabs (71) aufnehmen soll.

11. Verfahren zum Herstellen von treibstoffgefüllten Raketenantriebskammern, mit oben offenen und unten verschlossenen Kammern, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl der genannten Kammern vertikal so ausgerichtet werden, daß ihre offenen Enden nach oben zeigen, eine Quelle für einen hart werdenden Treibstoffbrei' an iede

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Kanuner angeschlossen wird,

in jeder der genannten Kammern ein Unterdruck hervorgerufen wird,

in jede Kammer eine vorbestimmte Menge des genannten Breis bei Aufrechterhaltung des Unterdrucks in der Kammer eingefüllt wird,

in axialer Richtung längsverlaufende Bohrungen in dem in den genannten Kammern befindlichen Treibstoffbrei vor dessen Erstarrung hergestellt werden und der genannte Treibstoffbrei erhärten kann, damit er an Ort und Stelle fest wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem genannten Brei während des Füllens der genannten Kammern langgestreckte Stränge gebildet werden.

13. Verfahren zum Herstellen von treibstoffgefüllten Raketenantriebskammern, mit oben offenen und unten verschlossenen Kammern, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl der genannten Kammern vertikal so ausgerichtet werden, daß ihre offenen Enden nach oben zeigen, eine Einrichtung zum Herstellen von Axialbohrungen in die genannten Kammern eingeführt wird, eine Quelle für einen hart werdenden Treibstoffbrei an jede der genannten Kammern· angeschlossen wird, in jede der genannten Kammern eine vorbestimmte Menge des genannten Breis bei Aufrechterhaltung des Unterdrucks in der Kammer eingefüllt wird und der genannte Treibstoffbrei erhärten kann, damit er an Ort und Stelle fest wird.

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14·. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem genannten Brei während des Füllens der genannten Kammern langgestreckte Stränge gebildet werden,

15. Vorrichtung zum Füllen von Behältern mit einer fest werdenden Flüssigkeit derart, daß die Flüssigkeit frei von Lufteinschlüssen ist, gekennzeichnet durch einen wahlweise in Drehung versetzbaren Drehtisch, Antriebsmittel zur Einwirkung auf den genannten Drehtisch zur wahlweisen Drehung des genannten Drehtischs in einer insgesamt horizontalen Ebene, dem genannten Drehtisch zugeordnete Halteeinrichtungen für Behälfer, welche Halteeinrichtungen die genannten Behälter in praktisch vertikaler Lage an dem genannten Drehtisch festhalten und dadurch an ihm eine Anzahl Behälterhaltestationen bilden,

Rohrleitungen, die wahlweise flüssigkeitsdicht an die genannten Behälter anschließbar sind und eine Flüssigkeit aufnehmen und einen gewählten Teil dieser Flüssigkeit an jeden der genannten Behälter an den Behälterhaltestationen abgeben können,

eine Einrichtung zur Erzeugung eines Vakuums in den Rohrleitungen und den Behältern, wenn die genannten Behälter flüssigkeitsdicht mit den Rohrleitungen verbunden sind, um darin einen Unterdruck zu erzeugen, bevor die genannten Behälter mit der genannten Flüssigkeit gefüllt werden, und

eine Einrichtung zum Erzeugen einer Bohrung, welche Einrichtung wahlweise in jeden der genannten Behälter einführbar ist, um darin eine zentrale Bohrung her-

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zustellen, die in vertikaler Richtung durch die Längsachse der genannten Behälter führt, bevor die genannte Flüssigkeit erstarrt.

16. Verfahren zum Füllen von Behältern mit einer erstarrenden Flüssigkeit, wobei die genannten Behälter oben offen sind und einen geschlossenen Boden besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß

eine Anzahl der genannten Behälter vertikal so ausgerichtet werden, daß ihre offenen Enden nach oben zeigen, eine Quelle für die genannte erstarrende Flüssigkeit an jeden der genannten Behälter angeschlossen wird, in jedem der genannten Behälter ein Unterdruck hervorgerufen wird, in jeden der genannten Behälter eine vorbestimmte Menge der genannten Flüssigkeit bei Aufrechterhaltung des Unterdrucks in dem Behälter eingefüllt wird,

in axialer Richtung längsverlaufende Bohrungen in der in die genannten Behälter gebrachten genannten Flüssigkeit vor deren Erstarren hergestellt werden und die genannte flüssigkeit erhärten kann, damit die genannte Flüssigte'.t an Ort und Stelle fest wird.

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