DE2406535A1

DE2406535A1 - Verlaengerbare duese fuer ein raketentriebwerk od. dgl

Info

Publication number: DE2406535A1
Application number: DE19742406535
Authority: DE
Inventors: Jun William H Baker
Original assignee: Aerojet General Corp
Current assignee: Aerojet Rocketdyne Inc
Priority date: 1973-02-15
Filing date: 1974-02-12
Publication date: 1974-09-05
Also published as: IT1002931B; BR7400639D0; NL7402124A; AU6553574A; FR2217558A1; JPS49112400A; US3951342A; BE810074A

Description

PATENTANWÄLTE «A«,sfcarg 22, dei. 11.2.197*

dr. ing. E. LIEBAU 2406bdb

Gi ir—!-» α ι ι Unser Zeichen A 9358/t>

. LIEBAU (Bei Rüdcantwortbiffeangeben)

Ihr Zeichen

Aerojet-General Corporation

9100 East Flair Drive

El Monte, California 91734 / USA

Verlängerbare Düse für ein Raketentriebwerk od.dgl.

Die Erfindung betrifft Düsen und insbesondere eine Düse für ein Triebwerk, beispielsweise ein Raketentriebwerk, die eingeklappt und dann ausgeklappt werden kann, um eine zusätzliche Düsenlänge zu erhalten.

Unter bestimmten Umständen bestehen bei voll verlängerten Düsen Probleme infolge ihrer Gesamtlänge. Beispielsweise ist bei bestimmten Arten von Raketenwaffen oder -Trägersystemen die Länge solcher Düsen infolge der zur Verfügung stehenden Spielräume beschwingt. Dies bringt bei dem Versuch, eine zusätzliche Düsenlänge zu schaffen, um das Expansionsverhältnis der Düse zu erhöhen und die Gesamtdüsenleistung zu vergrössern, Probleme mit sich. Es ist

Telegr.-Adr.: ELPATENT — Augsburg Postscheckkonto München 86510-809 Deutsche Bank AG Augsburg Kto.-Nr. 08/34 Bankleitzahl 720 700 01

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daher manchmal wünschenswert, eine Düse zu haben, bei der das bestehende diametrale Spiel in solchen Systejnen voll ausgenutzt werden kann, um sowohl die Lagerung zu ermöglichen als auch der nachfolgenden Expansion Rechnung zu tragen, jedoch gleichzeitig nur geringstmögliehe axiale Maße oder Hüllen erforderlich sind, um eine solche Expansion zu erzielen. Es sind noch andere Systeme mit verlängertem Austrittskegel bekannt, jedoch erfordern solche Systeme in der Regel eine grössere axiale Länge zur Lagerung (d.h. in der verstauten Stellung).

Aufgabe der Erfindung ist die Angabe einer Düse, die wahlweise aus einer eingeklappten Stellung in eine voll ausgeklappte Stellung bewegt werden kann. Ferner gehört es zur Aufgabe der Erfindung, eine solche Düse wahlweise zwischen den erwähnten Stellungen sowohl in passiver Weise als auch durch Signalgabe zu bewegen.

Die vorstehenden und weitere Ziele der Erfindung werden vorzugsweise durch die Schaffung einer Düse für ein Raketentriebwerk od. dgl. erreicht, die am hinteren Ende des Triebwerks angeordnet ist und einen Hauptdüsenteil mit einem Austritt und einem Einlaß sowie eine Anzahl länglicher Platten aufweist, die Längsabschnitte oder Streifen e ines konisch geformten Gebildes darstellen und durch Gelenke an ihren vorderen Enden am Austrittsteil des Hauptdüsenteils angelenkt sind. Diese Platten sind wahlweise aus einer ersten oder verstauten Stellung, in welcher die Platten alle radial ausserhalb der und etwas nach vorne von den Gelenkverbindungen sind, zu einer zweiten oder ausgeklappten Stellung beweglich, in welcher die Platten eine glatte konische Verlängerung des Austrittsteils des Hauptdüsenteils bilden. Die Platten sind so angeordnet,

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daß sie sich in möglichst großer Nähe der hinteren Triefcwerkshaube des Triebwerks befinden, jedoch trotzdem nocli diaerforderliche Ummantelung bzw. den Abstand für die an der Haube angebrachten Bauelemente, die für die Durchführung anderer Triebwerk/Düsen-Funktionen notwendig sind, zulassen.

Es zeigen:

Fig» 1 und 2 Längsansichten der erfindungsgemäßen Düse zur Verwendung für ein Raketentriebwerk (Fig. 2 gibt eine Teilansicht hiervon), wobei die Düse in der voll ausgeklappten bzw. in der voll eingeklappten Stellung gezeigt ist;

Fig, 3 und M- Längsansichten einer der Klappen und deren Betätigungseinrichtung für die Düse nach Fig. 1 und 2 in der voll eingeklappten bzw. in der voll ausgeklappten Stellung;

Fig» S eine Teilansicht der Freigabeeinrichtung für die Platten der erfindungsgemäßen Düse;

Fig. 6 eine Längsansicht eines Teils des in Fig. 3 und H dargestellten Betätigungsmechanismus;

Fig, 7 und 8 Einzeldarstellungen einer Abänderungsform der Rückzugeinrichtung für die erfindungsgemäßen Platten und

Fig. 9 eine Eingeldarstellung einer· Abänderungsform des Ausklappsystems»

In.Fig· 1 und 2 der beiliegenden Zeichnungen ist ein hep-

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kommliches Raketentriebwerk 10 dargestellt, das die erste Stufe in einem P.aketenvortriebssystem bildet, Die erfindungsgemäße Döse kann natürlich auch für Triebwerke anderer Stufen angewendet werden, beispielsweise für eine zweite Stufe, so daß die nachfolgend zur ersten Stufe gegebenen Ausführungen auch für die zweite Stufe zutreffen. Das Triebwerk 10 besitzt ein Raketengehäuse U, in welchem eine Treibstoffkammer 12 und eine isolierende Auskleidung 13 vorgesehen sind« In jeder Kammer können geeignete Treibstoffe und Isolierungen vorgesehen werden. Eine herkömmliche Zündeinrichtung 14 steht am vorderen Ende des Raketengehäuses 11 mit der Treibstoff kammer 12 in Verbindung, wie dies in der Raketentechnik an sich bekannt ist. Ia der Längsrichtung des Gehäuses 11 erstreckt sich eine Raketentriebwerkkammerbohrung 15, die mit einem verlängerbaren Austrittskonus 16 an dessen hinterem Ende in Verbindung steht, um eine Austrittsöffnung 20 aus dem Gehäuse 11 zum Konus IB zu bilden. Der Konus IB bildet einen Austrittskegel für das Triebwerk 10. Wie dies in der Raketentechnik normal ist, ist das hintere oder Haubenende des Raketengehäuses 11 geschoßnasenförmig od. dgl., d.Jh. sich stumpf verjüngend, wie die hintere Triebwerkhaube 17. Zur Verbindung des Konus 16 mit dem Raketengehäuse 11 können beliebige geeignete Mittel verwendet werden, Der Eintrittsbzw· konvergierende Teil 18 der Düse 19 mit der Austrittsöffnung 20 werden gekuppelt, wie in der US-Patentschrift 3 698 192 dargestellt* Mit anderen Worten, der konvergierende oder Eintrittsteil 18 der Düse 19 kann teilweise in die öffnung 20 eintauchen, wie in der vorerwähnten Patentschrift gezeigt. Eine solche Verbindung ergibt eine bewegliche Düse*" Die Düse 13 kann jedoch, wenn gewünscht, auch feststehend sein, wie dies in der Raketentechnik bekannt ist. In jedem Falle kann im Betrieb des Raketentriebwerks 10 die Düse sowohl axiala 'Druekfee lastungen durch den

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Druck der Raketentriebwerkkammer 15 als auch Schubbelastungen durch die Bewegung der Düse 19 zur Schubvektorregelung.

Die in Fig. 1 gezeigte Düse 19 besitzt einen konvergierenden bzw. Hauptdüsenteil 24, der sowohl durch den vorerwähnten Eintritts- oder konvergenten Teil 18 als auch durch einen Austritts- oder divergenten Teil 25 gebildet wird. Dieser divergente Teil 25 kann, wie gezeigt, durch eine Anzahl länglicher klappbarer Platten 26 verlängert werden, deren Betätigung nachstehend näher beschrieben wird· Die Betätigungseinrichtung 27, die ebenfalls nacHstehend näher beschrieben wird, ist sowohl mit dem Hauptdüsenteil 2*l· als auch mit den Platten 2 6 verbunden (die besondere Verbindung der Einrichtung 27 mit dem Hauptdüsenteil 2H ist in Fig. 1 nur teilweise dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben).

Fig. 2 zeigt Platten 26 vor der Betätigung der Betätigungseinrichtung 27 in ihrer voll eingeklappten Stellung. In der in Fig. 2 gezeigten Stellung befinden sich die Platten 26 in der verstauten Stellung vor dem Gebrauch. Mit anderen Worten, sie befinden sich in größtmöglicher Nähe der hinteren Triebwerkhaube 17, ermöglichen jedoch immer noch die erforderliche Ummantelung bzw. Abstand für die an der Haube angebrachten Bauelemente, die für die Durchführung der anderen Triebwerk-/Düsenfunktionen notwendig sind.

Wenn der Konus 16 in seine voll verlängerte Stellung gebracht werden soll, werden die Platten 26 durch die Betätigungseinrichtung 27 so eingestellt, daß sie einen Austrittskegel für die Kammer 12 bilden. Die Gesamtzahl der Platten 2 6 kann natürlich verschieden sein. Vorzugs-

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weise werden bei der dargestellten Ausführungsform zwölf solche Platten 26 verwendet. Die Platten 26 sind in ihrer in Fig. 2 gezeigten verstauten Stellung nach vorne in die Nähe der hinteren Haube 17 des Raketentriebwerks geklappt. Die Betätigungseinrichtung 27 befindet sich ebenfalls in ihrer verstauten oder nicht ausgeklappten Stellung.

Aus Fig, 3 und U ergibt sich, daß die Platten bzw. Klappen 26 mit dem Hauptdüsen teil 2¹+ gelenkig verbunden sind. Für diesen Zweck kann eine Anzahl von mit öffnungen versehenen Gelenkblöcken um den Umfang des Austrittsteils 25 des Hauptdüsenteils 24 herum vorgesehen sein (siehe Fig. 2, in welcher die Blöcke nicht sichtbar sind, sich jedoch unter den Platten 26 befinden). In gleicher Weise erstrecken sich längliche Stege oder Stützrippen 29 längs der Aussenflachen (d.h. längs der Flächen ausserhalb des Düsenstroms) der Platten 26. Diese Rippen 29 enden benachbart dem Hauptdüsenteil 24 mit mit einer öffnung versehenen Stegteilen Durch die Gelenkblöcke 28 und die Stegteile 30 erstrecken sich Zapfen 31 zur Bildung eines vollständigen Gelenks für die Platten 26. Die Gelenkblöcke 28 und die Stegteile 30 können so angeordnet werden, daß sich die Zapfen 31 durch einen einzigen Gelenkblock 28 und mehr als einen Stegteil erstrecken. Mit anderen Worten, wenn zwölf Platten 26 verwendet werden, können zwölf Blöcke 28 und zwölf Zapfen 31 vorgesehen werden.

Die Gesamtlänge jeder Platte 26 wird durch den Durchmesser und die axiale Lage ihres Anlenkpunktes am Hauptdüsenteil 2t und durch die Richtung der Platten 26, wenn sich diese in der in Fig. 2 gezeigten verstauten Stellung befinden, innerhalb des Trägers, dem das Raketentriebwerk 10 zugeordnet ist (d.h. durch den in diesem verfügbaren Raum, der

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gewöhnlich als "Trägerdurchiiiesser¹¹ bezeichnet wird) !bestimmt« Die Platten 26 sind im Querschnitt vorzugsweise leicht gekrümmt, um die innere konische Form der Düse zu erhalten.

Der hintere oder Austrittsteil 25 des Hauptdüsemtails 1Ά kann mit einem Hauptdüsenteil-Umfangsflansch 33 toi> seheia sein, von dem aus sich der Gelenkblock 28 erstreckt: und mit dem der letztere verschraubt ist. Die Platten 2S₉ deren Abstützlängsrippen 29, die Zapfen 31 und die Düse 19 können alle aus einem Material hergestellt weMen, das bei stark erhöhten Temperaturen eine hohe Festigkeit zeigt₃ beispielsweise ein Fasergraphit- oder Kohlenstoff vcaa hohem Modul. Die Gelenkblöcke 28 können aus einem ahmlictejEi Material oder, wenn gewünscht, aus einem aus Metall aid einem ablativen Kunststoff kombinierten Material sein.

Die Platten 26 müssen in ihrer ausgeklappten Stellung gesichert sein. Dies ist erforderlich, um die Platten 26 gegen den inneren Austrittsdruck abzustützen, damit sie iaa ihrer Stellung gehalten werden. In Fig. 3 und % ist eine der Platten 26 mit ihrer Betätigungseinrichtimg 27 gezeigt· Für jede der anderen Platten 26 ist natürlich die Einrichtung 27 ähnlich, so daß· die zu Fig. 3 und "i gegebene Beschreibung auch für die übrigen Platten 26 zui-r trifft. Der Gelenkblock 28 ist durch eine Schraube 35 cd.dgl. an der Umfangsrippe 33 des hinteren oder Austrittsteils des Hauptdüsenteils 2H befestigt.

¥©a? dem Ausklappen der Platten 26 können dies® in der in Fig. 2 dargestellten verstauten Stellung durch beliebige geeignete Mittel gehalten *apden, beispielsweise anvch. Kissen. od«dgl« (nicht gezeigt) in der Trägerzwischen3"fcafe

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rend der Trennung oder durch ein gesondertes Haltesystem, beispielsweise durch schwenkbar gelagerte Frdgabehebel 26a (Fig. 3), bei denen bei der Zündung die Signalgabe zum Verschwenken um den Zapfen 26b und zur Freigabe der Platten

26 erfolgt.

Nach der Freigabe des Haltesystems bewirkt eine Anzahl doppelt gewickelter Drehungsfedern 36 (Fig. 5), beispielsweise sechs solche Federn, die bei jeder Betätigungseinrichtung

27 vorgesehen sind, daß die Schäfte 37 der Betätigungseinrichtungen 27 nach hinten und aussen vom Triebwerk weg verschwenkt werden. Wie erwähnt, sind für die Anordnung nach Fig. 3 nur sechs solche Betätigungseinrichtungen erforderlich. Die Gesamtzahl derselben kann jedoch verändert werden. Diese Schwenkbewegung wird durch die Verwendung einer Anzahl Lagerungen 38 um den Umfang des Flansches 33 herum erzielt. Ferner erstrecken sich herkömmliche Verbindungen 39 um den Umfang des Flansches herum und werden in ihrer Lage dadurch gehalten, daß sie durch geeignete öffnungen in den Armen 47 der Lagerungen 38 hindurchgeführt sind. Die Schäfte 37 sind ihrerseits an den Verbindungen 39 befestigt. Für diesen Zweck können Blöcke 41 am angelenkten Ende der Schäfte 37 verwendet werden. Diese Blöcke 41 können Gewindebohrungen zur Aufnahme der mit Gewinde versehenen Enden der Verbindungsstücke 39 aufweisen. Die Federn 36 weisen, wie sich am besten aus Fig. 5 ergibt, einen U-förmigen Teil auf, der sich um den Schaft 3 7 herum erstreckt und in seiner Stellung auf diesem durch die Anlage am Block 41 gehalten wird. Die spulenförmigen Teile 43 und 44 der Feder 36 erstrecken sich von den entgegengesetzten Seiten des Teils 42 aus um die Verbindungsstücke 39 und haben L-förmige Enden 45, 46, die gegen die Haltearme 47 der Lagerungen 38 anliegen.

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Im Betrieb werden bei der Freigabe der Platten 26 durch die normalerweise in der Auswärtsrichtung belastenden Federn 37 die Schäfte und die Platten 26 selbständig um die Verbindungsstücke 39 bzw. Zapfen 31 verschwenkt. Diese Federkraft wird im Flug durch die nah rückwärts gerichteten Massenkräfte verstärkt, die sich aus der Triebwerkbeschleunxgung ergeben, welche auf die Bauelemente des Systems wirken.

Wie in Fig. 4 gezeigt, bestehen die Schäfte 37 aus zwei teleskopischen Abschnitten 48 und 49, von denen der erste 48 teleskopisch in dem zweiten Abschnitt 49 -beweglich ist, (der an seinem angelenkten Ende den Block 41 trägt). Beide Abschnitte 48, 49 sind vorzugsweise rohrförmig und im allgemeinen hohl. Ein herkömmlicher O-Ring 50 ist in einer Ringnut 51 angeordnet, die in der Aussenwand 5 2 des ersten Abschnitts 48 vorgesehen ist, um eine Abdichtung zwischen den beiden Abschnitten zu bilden.

In jedem ersten Abschnitt 48 ist ein Kolben 5 3 gleitbar. Jedem ersten Abschnitt 48 mit Kolben 5 3 ist eine Treibstoff kammer 54 zugeordnet. An den unteren Enden der Schäfte 37 sind Zündeinrichtungen 55 angeordnet. Die Zündeinrichtung 55 ist ihrerseits mit einer geeigneten Zündquelle, beispielsweise mit einer elektrischen Ladung (nicht gezeigt), die der Betätigungseinrichtung 27 abgelegen ist, gekoppelt. In der Stellung der Fig. 3 befindet sich der erste Abschnitt 48 teleskopisch im zweiten Abschnitt 49. Der Treibstoff in der Kammer 54 des Kolbens 5 3 ist der Zündeinrichtung 55 benachbart.

Am äusseren Ende 57 des ersten Abschnitts 48 ist ein Seilrollenlager 56 dadurch befestigt, daß ein Schaftteil 5 8 im äusseren Ende 57 fest eingesetzt ist (siehe Fig. 5).

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Eine Seilrolle 5 9 wird innerhalb des Gabelteils 60 des Seilrollenlagers 56 gehalten. Ein Bet'ätigungs- bzw. Aufklappseil 61 erstreckt sich um die Nut der Seilrolle 59 und weist an seinem einen Ende einen Knoten 63c od.dgl. auf, der innerhalb einer öffnung 62 od. dgl. (Fig. 5) eines Seilverankerungsnockens 6 3 befestigt ist, der auf einer Achse 6 3a schwenkbar ist, die am äusseren Ende des Abschnitts 49 gelagert ist. Ein Schubbolzen 6 3b hält den Nocken 6 3 und das Seil 61 in dieser Stellung. Das entgegengesetzte oder freie Ende des Seils 61 ist an der Stange 64- eines Schäkelbolzens 65 befestigt, der mittels eines Zapfens 66 mit dem Schaft 67 eines Aufklappringes 6 9 gelenkig verbunden ist. Der Schaft 68 erstreckt sich durch einen Hülsenteil 73 des Hauptringkörperteils 70 des Ringes 69, an der anderen Seite desselben heraus und ist mit diesem durch eine Mutter 71 od. dgl. verbunden, die auf sein freies Ende aufgeschraubt ist. Wie sich aus Fig. 3, 5 und 6 ergibt, ist ein gleiches Seil 61a an dem einen Ende mit dem Schft 61b eines gleichen Schäkelbolzens 61c verbunden, der ferner mittels eines Zapfens 6Id mit einem Schaft 61e gelenkig verbunden ist, der sich durch den Ausklappring erstreckt und an diesem durch eine Mutter 6If (siehe insbesondere Fig. 6) befestigt ist. Das Seil 61a ist sänerseits mit einem Sperring 74 verbunden, der sich in einem ringförmigen Abstand um die Aussenflachen der Platten 26 (wenn diese ausgeklappt sind) herum erstreckt, wie nachfolgend näher beschrieben wird. Der Ring 74 kann mit einem Sperrfinger 75 versehen sein, der sich nach innen zum Hauptdüsenteil 24 der Düsen 19 erstreckt, wie ebenfalls nachfolgend näher beschrieben wird. In den Aussenflachen der Platten 26 sind Nuten 76 ausgebildet, die im wesentlichen der Form des Querschnitts des Ringes 74 und des Fingers 75 angepaßt ist (siehe insbesondere Fig. 4). Der

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Ring 74 ist daher im Querschnitt im wesentlichen quadratisch mit abgerundeten Ecken und die Nuten 76 bilden eine Anschlagschulter 77' und einen länglichen eingetieften Teil 78 zur Aufnahme sowohl des Ringes 74 als auch des Fingers 75, wie gezeigt*

Im Betrieb werden nach der Freigabe der Platten 26₉ wie vorangehend beschrieben, die Betätigungseinrichtung 27 als Gruppe nach rückwärts mit einem radialen Abstand von etwa 90° zur Mittellinienstellung (d.h. übermitte) verschwenkt, werden die Zündeinrichtungen 55, beispielsweise durch eine in entfernter Lage angeordnete elektrische Ladung gezündet, um den Treibstoff in der Kammer 54, die innerhalb der Kolben 5 3 des äusseren Abschnitts 48 jedes Betätigungsschaftes angeordnet ist, zu zünden. Wenn sich die BetätigungsSchäfte 37 in dieser Stellung befinden und der Treibstoff mit einem niedrigen Druck abbrennt, wird das mit dem Ring 6 9 verbundene Seil 61 stetig gelockert, welches Seil 61 um die Seilrolle 59 herumgeführt ist, die am Aussenbordende 5 7 des Kolbenstangenabschnitts 48 befestigt ist, und erstreckt sich weiter zum Seilverankerungsnocken 6 3. Der Nocken 63 dient ferner als Führung für das Seil 61 dadurch, daß er in einen Schlitz 79 (Fig.4) hineinragt, der an der Ausseriflache des inneren Endes des Abschnitts 48 herausgefräst ist und dadurch die Nut der Seilrolle 5 9 mit dem Ausklappseil 61 in Ausfluchtung hält. Es können natürlich auch andere bekannte Mittel für die Zufuhr von Druck zum Kolben vorgesehen werden.

Wenn die Lockerung im Seil 61 aufgenommen wird, wird der Ausklappring 69 (und natürlich der von diesem getragene Sperring 74) nach rückwärts gezogen und werden alle Teile desselben nach innen oder aussen je nach dem natürlichen Kräfteausgleich gezogen. Die Gegenkraft gegen die Betätigungs·

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einrichtung 27 ist die pneumatische Federkraft des Abgasstrahls, den die Betätigungseinrichtung 27 versucht, zu schliessen. Der innerhalb jeder einzelnen Betätigungseinrichtung 27 enthaltene¹ Druck wird gegen denjenigen in den übrigen Betätigungseinrichtungen 2 7 durch herkömmliche Ausgleichschläuche 80 ausgeglichen, die mit den Verbindungsiücken 39 (siehe Fig. 5) verbunden sind, welche auf den entgegengesetzten Seiten jeder Betätigungseinrichtung 27 und daher zwischen diesen angeordnet sind und in selektiver Druckmittelverbindung mit den Kolbenteilen 50 stehen (siehe Fig. 4). Zusätzlich zum Ausgleich des Druckes der Kolben 5 3 bei normalem Betrieb ermöglichen die Ausgleichschläuche 80 ferner, daß das Gesamtbetätigungssystem (d.h. die sechs BetätigungsSchäfte 37) ausklappen, wenn eine Treibstoffüllung nicht zündet. Mit anderen Worten, die übrigen fünf Treibstoffüllungen sind so bemessen, daß sie ausreichend Energie zum Entfalten des ganzen Systems erzeugen.

Während des weiteren AusklappVorgangs wird der Ring 69 durch das Betätigungssystem ständig nach rückwärts gezogen, wodurch die Platten 26 zusammengeführt werden. Das System ist selbststabilisierend infolge des Umstandes, daß der Treibstoff mit einer grösseren oder geringeren Geschwindigkeit je nach der Widerstandskraft und dem Druck innerhalb der Kolben 5 3 abbrennt.

Wenn der Ring 69 die Platten 26 voll schließt, befindet er sich in der axialen Richtung mit Bezug auf diese und gleitet er auf der Fläche 81, die im wesentlichen zylindrisch sein kann, der Rippen 29 der Platten 26 (siehe Fig. %) und in welcher sich der Ring 69 längs der Fläche in Fig. 3 zu der in Fig„ '4 gezeigten Stellung bewegt hat.

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An diesem Punkt hat der Seilabschnitt 61a den Sperrring 74 auf seinen Sitz bzw. in die Nut 76 gezogen, in welcher er durch seine Anlage gegen die Schulter 77 (siehe Fig. 4) gehalten wird. Der Finger 75 wird zuerst ausgelenkt, wenn sich der Ring 74 längs der Rippe 33 bewegt, und tritt dann in die Haltenut 76 ein. Alle diese Nuten 76 sind natürlich um die Aussenseite der Rippen 29 herum ringförmig ausgefluchtet.

Bei der weiteren Bewegung des Ausklappringes 6 9 wird der Bolzen 6Id abgeschert, wodurch der Sperring 74 vom Ausklappring 69 getrennt wird, so daß der Ring 74 in der Nut 76 (d.h. in der in Fig. 4 gezeigten Stellung) bleibt. Es können jedoch auch beliebige andere mechanische Mittel vorgesehen werden, welche die notwendige Kraft zum Einsetzen des Ringes 74 in die Nuten 76 und zur Trennung des Ringes 6 9 von diesem abgeben.

Wenn die Kolben 5 3 etwas weiter ausgefahren werden, wird durch eine Rampe 81a, die am vorderen Ende des länglichen Führungsschlitzes 79 (Fig. 4) im Kolben 5 3 vorgesehen ist, der Bolzen 63b abgeschert, was zur Folge hat, daß der Seilverankerungsnocken 6 3 in Aussenbordrichtung verschwenkt wird, wodurch das geknickte Ende 6 3c des Seils 61 vom hinteren Ende des äusseren Betätigungszylinderabschnitts freigegeben wird.

Infolge dieser Freigabe bewegt der restliche Druck&nnerhalb des äusseren Zylinderabschnitts 49 die Kolben 5 3, den Ausklappring 69 und das Seil 61 vom ganzen System weg, so daß die Bauelemente von diesem wegfallen, wodurch das Gesamtgewicht des Systems verringert wird.

Schließlich werden, nachdem diese Bauelemente weggefallen

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sind, durch die Drehungsfedern 36 die zylindrischen Abschnitte 18, 4-9 von den Platten 26 weg reorientiert, um die Gefahr einer Beschädigung durch Aufschlag während der Schubvektorregelung des Austrittskonus 16 auszuschalten.

Aus dem Vorangehenden ergibt sich, daß durch die Erfindung ein neuartiges System zum Verstauen eines Teils einer Düse in einem Träger, dem die Düse zugeordnet ist, und nachfolgendem automatischen Entfalten des verstauten Teils in eine Verlängerungsstellung, um hierdurch die Gesamtdüsenlänge zu vergrössern, beschrieben wurde. Dieses System wird in einer verhältnismässig einfachen und wirksamen Weise erzielt und werden bestimmte Teile desselben von dem System automatisch freigegeben, nachdem sie ihre Funktion erfüllt haben.

Wenn eine geringe Gewichtszunahme kein Problem darstellt, könnten der Sperring 7M- und die diesem zugeordneten Funktionen, wie gezeigt, unmittelbar durch das Seil 61 orientiert werden, ohne daß irgendein Bauelement gelöst oder abgestoßen wird.

Die verstauten Teile der erfindungsgemäßen Düse und deren Betätigungssystem lassen sich leiht einer herkömmlichen Düse anpassen. Die klappbaren Platten können mit einer Vielfalt von Vorrichtungen verwendet werden, die deren Entfalten bzw. Verschwenken in die Verlangerungsstellung begleiten. Im Vorangehenden wurde jedoch eine bevorzugte Arbitsweise beschrieben. Wie vorangehend dargelegt, kann der Hauptdüsenteil 2U der Düse 19 durch die Platten 26 und die Betätigungseinrichtungen 2 7 verlängert werden, wobei die Platten 26 in ihren ausgeklappten Stellungen in den Fällen bleiben, bei denen es sich um taktische Flug-

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körper handelt, die nur einmal benutzt werden (und daher verbrauchbar sind). Wenn Platten 2 6 in einem Träger verwendet werden, der nicht verbrauchbar ist, kann es wünschenswert sein, die Platten 26 so zurückzuziehen, daß eine aerodynamisch "reine" Düse für den Wiedereintritt erhalten wird. Dies kann mit Hilfe einer Anzahl herkömmlicher linearer Betätigungsorgane 84 von der in Fig. 7 und 8 beispielsweise dargestellten Art erreicht werden. Diese Betätigungsorgane 84 können durch beliebige geeignete Mittel, beispielsweise hydraulischer, pneumatischer, elektromechanischer usw., Art, eine Fernbetätigung erfahren, die entweder vom Piloten aus oder durch Fernsteuerung ausgeführt wird. Jedes Betätigungsorgan 84, und es kann eine beliebige geeignete Anzahl derselben vorgesehen sein, beispielsweise vier um den Konus 16 herum verteilte Betätigungsorgane, besitzt einen äusseren Hauptkörper 86, in welchem ein Innenglied 87 -teleskopisch angeordnet ist. Am äusseren Ende des Gliedes 87 ist ein Flansch 88 gelenkig befestigt, der seinerseits an einem Sperring 8 9 befestigt ist. Eine Plattenrückführ- oder -Rückzugfeder 90 ist an einer Halterung 85 bzw. an jeder Platte 26 befestigt. Bei der Betätigung der Betätigungsorgane 84 wird der Ring 89 längs der Rippen 29 jeder Platte 26 (aus der Stellung von Fig. 8) in seine Aussenstellung (die in Fig. 7 gezeigte Stellung) bewegt. Da die Unterseite des Ringes 89 in der gezeigten Weise bzw. verjüngt gestätet ist, können die Nuten 76 weggelassen werden. Beim Auslösen der Betätigungsorgane 84 zum Zurückziehen der Innenglieder tragen die Federn 90 dazu bei, die Platten 26 in ihre verstauten Stellungen zurückzuführen» Alle Teile sollen natürlich aus einem hitzebeständigen Material oder in anderer Weise gegen die Hitze isoliert sein, welche durch die etrahlungsgeglühten Platten 26 während der Zündimpulse

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des- Raketentriebwerks 10 erzeugt wird. Die voranstehenden Ausführungen treffen sowohl auf Flüssigtreibstoff-Triebwerke als auch auf Feststoff-Raketentriebwerke zu.

Wenn das vorangehend beschriebene System zur Schubverstärkung bei einem Geschoß oder Raumfahrzeug verwendet werden soll, kann es dazu benutzt werden, die erforderliche Träger-Schubvektorregelung durch Differenzierung der relativen Stellungen der einzelnen gegenüberliegenden Platten 26 innerhalb des Systems zu erzielen. Beispielsweise werden die Platten 26 und die Betätigungseinrichtungen 27 für diese zuerst befestigt oder in anderer Weise angebracht an einem festen nicht schwenkbaren Austrittskonus, der an der Schubkammer des Raketentriebwerks befestigt ist.

Die Platten 26 werden dann ausgeklappt und in der Verlängerungsstellung, ebenfalls wie vorangehend beschrieben, gesichert. Der Sperring 74 kann abgeändert werden, wie durch den Ring 82 in Fig. 9 gezeigt, so daß er versetzte Teile 8 3 aufweist, welche beispielsweise vier der Platten 26 in gleichen Abständen voneinander von beispielsweise 90° zugeordnet sind, damit sich diese Platten 2 6 um einen Betrag von beispielsweise bis etwa 10 % aus ihrer sonst normalen ausgeklappten Stellung bewegen können. Ferner sind die dargestellten Platten 26 einander eng benachbart, haben jedoch einen ausreichenden Spielraumzwischen sich, so daß bei der Ausführungsform nach Fig. 9 die Platten 2 6 in den versetzten Teilen 8 3 sich um einen gleichen Betrag (d.h. um etwa 10 % od.dgl.) nach innen zum Abgasstrom des Konus 16 bewegen können. Wie ferner in Fig. 9 gezeigt, kann ein kleines herkömmliches lineares Betätigungsorgan od.dgl., dessen Kolbenstangen sich durch Öffnungen in den

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Teilen 83 erstrecken, in jedem versetzten Teil 8 3 hinter jeder beweglichen Platte 26 angeordnet werden, so daß an diese gegebene Signale (durch Fernübertragung, wenn gewünscht) und ihr zugeführte Energie es zuläßt, daß die bewegliche Plattenabstützung 9 3, die von der Stange 92 getragen wird, an der Aussenseite der jeweiligen Platte 26 zur Anlage kommt, um die jeweilige Platte 26 in einer vorgeschriebenen Weise einwärts- oder auswärts zu bewegen.

Bei dieser Anordnung wird, wenn eine Platte 26 um einen kurzen Betrag in den Abgasstrom bewegt wird und die gegenüberliegenden Platten 26 um einen gleichen Betrag vom Abgasstrom wegbewegt wird, beispielsweise durch Fernsteuerung der Betätigungsorgane 91, eine Nettokraft auf die Düsenanordnung und damit auf den Träger ausgeübt, welche c"as erforderliche Drehmoment ergibt. Dieses System der Schubvektorregelung ist sowohl auf Feststoff-Raketentriebwerke als auch auf Raketentrxebwerke mit flüsagem Treibstoff anwendbar.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann innerhalb ihres Rahmens verschiedene Abänderungen erfahren.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche

,j Verlängerbare Düse für ein Raketentriebwerk od.dgl., gekennzeichnet durch

einen im wesentlichen konischen Hauptdüsenteil mit einem Eintrittsteil und einem Austrittsteil; eine Anzahl Platten, welche Längsstreifen eines konischen Gebildes darstellen und durch Gelenke an ihren vorderen Enden am Umfang des Austrittsteils angelenkt sind; und

Plattenbewegungsorgane, die sowohl mit dem Hauptdüsenteil als auch mit allen Platten verbunden sind und dazu dienen, die Platten selektiv aus einer ersten oder verstauten Stellung, in welcher sich alle Platten radial ausserhalb und etwas nach vorne von den Anlenkstellen befinden, zu einer zweiten oder ausgeklappten Stellung zu bewegen, in welcher die Platten eine glatte konische Verlängerung des Austrittsteils des Hauptdüsenteils bilden.

2. Düse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Plattenhalteeinrichtung, die mit allen Platten verbunden ist, um diese selektiv in den ersten Stellungen zu halten.

3« Düse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß die

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Plattenbewegungsorgane Drehungsfedern aufweisen, die an den Platten angreifen, um diese beim Lösen der Plattenhalteeinrichtung in die erwähnte zweite Stellung zu bewegen.

Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Platte eine längliche Rippe aufweist, die sich längs ihrer Aussenflache und im wesentlichen senkrecht zur Ebene der Platten erstreckt, und eine Um- fangsnut an der Aussenflache der Platten vorgesehen ist in der Weise, daß alle Nuten sich in ringförmiger Ausfluchtung miteinander befinden.

5. Düse nach Anspruch M-, gekennzeichnet durch eine Sperreinrichtung, die sowohl mit den Platten als auch mit den Plattenbewegungsorganen verbunden ist, um die Platten in der erwähnten zweiten Stellung zu sperren.

6. Düse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperreinrichtung einen Sperring und selektiv ausfahrbare KolEn aufweist, die am Sperring angreifen können, um diesen in die ringförmig ausgefluchteten Nuten zu bewegen.

7. Düse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß den erwähnten Kolben selektiv zündbare Zündeinrichtungen zugeordnet sind, die mit den Kolben verbunden sind, um

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diese beim Zünden der Zündeinrichtungen auszufahren.

Düse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperreinrichtung eine Seilrolle am freien Ende des Kolbens sowie ein Seil aufweist, das sowohl mit dem freien Ende des Kolbens als auch mit der Seilrolle verbunden ist, und ein Ausklappring sich um den Aussenumfang der erwähnten Rippen herum erstreckt und mit dem Seil gekuppelt ist, welcher Sperring mit dem Ausklappring gekuppelt ist und von diesem beim Ausklappen des Ausklapprin^ getragen wird.

9. Düse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausklappring mit dem Sperring und mit dem Kolben lösbar verbunden ist.

10. Düse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperring im Querschnitt im wesentlichen quadratisch ist und sich von seiner einen Fläche ein Sperrfinger aus erstreckt und die erwähnte Nut einen Schulterteil aufweist, um den Sperring in dieser zu halten, sowie einen länglichen Teil, um den erwähnten Finger in dieser zu halten.

11, Düse nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Ausgleichseinrichtung, die mit dem ausfahrbaren Kolben verbunden ist und dazu dient, den Druck des Kolbens auszugleichen.

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12. Düse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperring eine Anzahl versetzter Teile aufweist, die in Abständen längs seines Innenumfangs vorgesehen sind, ferner mindestens zwei unmittelbar gegenüberliegende Platten und eine Einrichtung, die sowohl mit dem Sperring als auch mit den direkt gegenüberliegenden Platten verbunden ist₃ um jede der direkt gegenüberliegenden Platten in die bzw-, aus der Mittelachse der Düse zu bewegen.

13. Düse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Bewegen der erwähnten direkt gegenüberliegenden Platten Organe aufweist, durch welche die direkt gegenüberliegenden Platten um etwa 10° zur bzw. aus der Mittelachse der Düse mit Bezug auf ihre zweite Verlängerungsstellung zu bewegen.

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