DE2406976A1

DE2406976A1 - Verfahren zur herstellung von brennkammern und/oder schubduesen fuer fluessigkeitsraketentriebwerke

Info

Publication number: DE2406976A1
Application number: DE19742406976
Authority: DE
Inventors: Johann Tewich; Otto Tuscher; Willibald Dipl Chem Dr Wittich
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1974-02-14
Filing date: 1974-02-14
Publication date: 1975-09-04
Also published as: GB1433471A; IT1031609B; JPS50113620A; FR2261422A1; US4028198A; FR2261422B1

Description

Verfahren zur Herstellung von Brennkammern und/oder Schubdüsen für Flüssigkeitsraketentriebwerke

Zusatz zum deutschen Patent 2 015 024. 46g, 11/02

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Brennkammern und/oder Schubdüsen für Flüssigkeitsraketentriebwerke mit einer auf galvanoplastischem Wege unter Zuhilfenahme eines Kerns hergestellten profilierten Innenwand, die durch - ira Brennkammer- bzw. Schubdüsenquerschnitt

509836/0372

-2-

gesehen - viele nebeneinanderliegende dachrinnenartig geformte Kühlkanäle gebildet wird, derart, daß auf den die Negativform der Innenwand bzw· der Kühlkanäle aufweisenden Kern eine erste Galvanikschicht aufgetragen wird, nach Patent 2 015 024.

Gemäß dem Hauptpatent werden nach dem Herstellen der Innenwand der Brennkammer auf galvanischem Wege die Kühlkanäle mit einem ausschmelzbaren, elektrisch leitenden Material, beispielsweise mit Wood¹schem.Metall oder Leitwachs, eben · ausgefüllt· Dann wird eine die Kühlkanäle abdeckende zweite Galvanikschicht als Außenwand aufgetragen. Nach Anbringen der üblichen Zulauf- und Auslaufsammelringe für die Kühlkanäle wird das Wachs ausgeschmolzen·

Wegen der extrem hohen Temperaturen der in einer Raketenbrennkammer erzeugten Treibgase stellt die Kühlung der Brennkammer- und Schubdüsenwand nach wie vor Probleme dar, die mit Rücksicht auf die im Raketenbau bestehende Forderung nach möglichst niedrigem Baugewicht nur mit besonderem konstruktivem Aufwand bewältigt werden können. Bei der dem Hauptpatent zugrundeliegenden Ausführungsform einer Brennkammerwand stellen die tiefer in den heißen Treibgasstrora hineinragenden Bogen der einzelnen Kühlkanäle thermisch kritische Zonen dar, da sie dem "Feuer" in hohem Maße ausgesetzt sind. Hinzu kommt, daß beim galvanischen Herstellen einer solchen Innenwand bei relativ großer Tiefe der Kühlkanäle durch die bei der vorliegenden Form ungleiche elektrische Spannungsverteilung bzw. durch das geringere Span— nungsfeld im Grund der Kühlkanäle deren Wandstärke im Scheitelbereich dünner ausfällt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen vorzuschlagen, welche die technischen Eigenschaften der nach dem Hauptpatent gestalteten Brennkammer- und/oder Schubdüsenwand verbessern· ,

509836/0372

-3-

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß nach dem Entfernen des Werkstückkerns auf die die Innenwand der Brennkammer und/oder Schubdüse bildende erste Galvanikschicht im Scheitelbereich der Kühlkanäle eine innenliegende Verstärkungsschicht oder weitere übereinanderliegende Verstärkungsschichten gleichen oder verschiedenen Materials durch eine im Brennkammer- bzw. Schubdüseninnenraum angeordnete materialabscheidende Elektrode bzw. Elektroden galvanisch aufgetragen werden.

Da die mechanischen, insbesondere thermischen Belastungen einer Brennkammer und/oder Schubdüse über deren Länge betrachtet verschieden sind, kann es, nach einem weiteren Merkmal der Erfindung, zweckmäßig sein, die Verstärkungsschicht bzw. die weiteren Verstärkungsschichten nur über einen bestimmten Längenabschnitt oder bestimmte Längenab— schnitte der Brennkammer' und/oder Schubdüse aufzutragen. Dies sind Bereiche wie der konvergente Teil des Schub— düsenhalses, der thermisch extrem belastet ist, oder Bereiche, in denen aus Gründen des Triebwerksprozesses oder von der Aufgabe des Triebwerkes her niedrige Strömungsgeschwindigkeiten für das Kühlmittel erzwungen werden sollen, um z.B. letzteres in Dampfform überzuführen. In solchen Bereichen wird ein großer Kühlkanalquerschnitt erforderlich, der, wie bereits weiter vorne erwähnt, durch größere Kanaltiefen gestaltet werden kann. So ist in diesem Fall eine Verstärkung der Kanalwand aus zweierlei Gründen erforderlich, nämlich erstens deswegen, weil wegen der geringeren Stromdichte im Kanalgrund hier die Innenwand beim Galvanisieren schwächer wird und zweitens, weil die Kanalscheitel tiefer im Feuer der heißen Treibgase stehen und folglich eine derartige Panzerung eine größere Lebensdauer für das Bauteil mit sich bringt bzw. größere spezifische Leistungen zuläßt.

• . -4-

5098 3 6/0372

Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, daß bei der Herstellung einer aus dachrinnenförmigen Kühlkanälen gebildeten Brennkammer- und/oder Schubdüseninnenwand auf galvanoplastischem Wege die Schwächen des Galvanisierens mittels einer radial außen angeordneten materialabscheidenden Elektrode durch die Vorteile einer Herstellung der Verstärkungen in den Scheitelbereichen der Kühlkanäle.mittels einer radial innen angeordneten Elektrode aufgehoben werden, denn im letzteren Fall tritt in den Scheitelbereichen die größte Stromdichte auf· Diese einfache erfindungsgemäße Manier läßt sich weiter nutzen für besondere Verstärkungen, die über den bloßen Materialausgleich hinausgehen sowie für spezielle mehrschichtige Verstärkungen, z.B. als Schutz gegen chemische Angriffe von seiten der heißen Treibgase· Außerdem wird durch das Aufgalvanisieren der Verstärkung nach vorhergehendem Reaktivieren der Oberfläche der ersten Galvanikschicht eine praktisch homogene Wandstruktur mit guten Wärmeübergangseigenschaften geschaffen·

Ferner wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die Brennkammer und/oder Schubdüse mit der zentral innerhalb derselben angeordneten materialabscheidenden Elektrode, die sich nur über den zu verstärkenden Längsabschnitt erstreckt,

»drehbar/
über ein Gestell ν zu verbinden, wobei die Brennkammer

und/oder Schubdüse mit der Elektrode bis etwa zu deren freiem Ende in den Elektrolyten des Galvanikbades eingetaucht ist, so daß dessen Flüssigkeitsspiegel im Bereich der Auflauframpe der galvanischen Verstärkungsschicht sich befindet und daß zur Erlangung einer praktisch übergangslosen Auflauframpe für die Verstärkungsschicht die Brennkammer und/oder Schubdüse mit der Elektrode während des Galvanisierprozesses fortschreitend über die Länge der Auflauframpe weiter in den Elektrolyten getaucht oder herausgezogen wird·

-5-

509838/0372

Soll eine bis zum Brennkammer- oder Schubdüsenende gleichmäßig dicker werdende Verstärkungsschicht oder Verstärkungsschichten aufgebracht werden, so wird die Brennkammer und/ oder Schubdüse zusammen mit der Elektrode über die ganze Länge des zu galvanisierenden Abschnitts während der Dauer des Galvanisierens stetig aus den Elektrolyten herausgezogen«

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt· Es zeigen,:

Fig. 1 einen Brennkammer- bzw. Schubdüsensektor im Schnitt senkrecht zur Längsachse des Bauteiles,

Flg. 2 eine Brennkammer mit Schubdüse und Galvanikvorrichtung im Galvanikbad,

Fig. 3 eine Einzelheit A aus Fig. 3 und Fig. 4 eine Einzelheit B aus Fig. 3.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht die Brennkammer- bzw. Schubdüsenwand aus der Innenwand 1 und der Außenwand 2. Durch die Innenwand 1 werden die einzelnen Kühlkanäle 3 gebildet, die dachrinnenartig nebeneinanderliegen. Die Innenwand 1 wird im Zuge des galvanoplastischen Herstellungsverfahrens als erste Galvanikschicht auf einem Werkstückkern abgeschlagen. Die Außenwand 2 wird als zweite · Galvanikschicht, nachdem die Kühlkanäle 3 mit elektrisch leitendem Material ausgefüllt worden sind, aufgetragen.

Die Scheitelbereiche der Kühlkanäle 3 sind mit einer Verstärkungsschicht 4 versehen, die, wie die Fig. 2 zeigt, durch eine im Brennkammer- bzw. Schubdüseninnenraum 5 angeordnete Elektrode 6 galvanisch erzeugt wird. Die Elektrode 6 ist mit der Brennkammer-Schubdüse über ein Gestell 7 starr verbunden, das durch einen Isolator 7b

609836/0372 _:. _β

elektrisch getrennt ist. Die Baueinheit Brennkammer-Schubdüse ist gegenüber dem feststehenden Gestell 7 und der feststehenden Elektrode 6 drehbar gelagert. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird nur der Abschnitt der Schubdüse mit einer galvanischen Verstärkungsschicht 4 versehen, der sich vom Spiegel 8a des Elektrolyten 8 bis zum Schubdüsenende 9 erstreckt.

Mit 4a und 4b sind die praktisch übergangslosen Auflauframpen der Verstärkungsschicht 4 bezeichnet. Gemäß Fig* 3 wird die Auflauframpe 4a so hergestellt, daß die Brennkammer mit Schubdüse während des ganzen Galvanikprozesses kontinuierlich aus dem Galvanikbad herausgezogen wird, wobei zu Beginn des Galvanisierens der Spiegel 8a des Elektrolyten 8 an der Linie 10 und am Ende des Galvanisierens an der Linie 11 steht. Nach Fig. 4 wird die Brennkammer mit Schubdüse zu Beginn des Galvanisierens von der Linie 11 ab in den Elektrolyten 8 stetig hineingetaucht· Am Ende des Galvanisierens erreicht die Linie 10 den Spiegel 8a des Elektrolyten 8.

Patentansprüche:

B0 9838/0372

Claims

Patent an Sprüche

Verfahren zur Herstellung von Brennkammern und/oder Schubdüsen für Flüssigkeitsraketentriebwerke mit einer auf galvanoplastischera Wege unter Zuhilfenahme eines Kerns hergestellten profilierten Innenwand, die durch -im Brennkammer- bzw· Schubdüsenquerschnitt gesehenviele hebeneinanderliegende dachrinnenartig geformte Kühlkanäle gebildet wird, derart, daß auf den die Negativform der Innenwand bzw· der Kühlkanäle aufweisenden Kern eine erste Galvanikschicht aufgetragen wird, nach Patent 2 015 024, dadurch g e k e η η -zeichnet , daß nach dem Entfernen des Werkstückkerns auf die erste Galvanikschicht (1) im Scheitelbereich der Kühllcanäle (3) eine innenliegende Verstärkungsschicht (4) oder weitere Verstärkungsschichten gleichen oder verschiedenen Materials durch eine im Brennkammer- bzw· Schubdüseninnenraum (5) angeordnete materialabscheidende Elektrode (6) bzw· Elektroden galvanisch aufgetragen werden·

2· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch, g e k e η η — zeichnet , daß die Verstärkungsschicht (4) bzw· Verstärkungsschichten nur über einen bestimmten Längenabschnitt oder bestimmte Längenabschnitte der Brennkammer und/oder Schubdüse aufgetragen werden·

-8-

609836/037

Verfahren und Vorrichtung zu seiner Durchführung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeic. h net, daß die Brennkammer und/oder Schubdüse mit der zentral innerhalb derselben angeordneten materialabscheidenden Elektrode (6), die sich nur über den zu verstärkenden Längenabschnitt erstreckt, über ein Gestell {7f~~—\> verbunden ist, wobei die Brennkammer

und/oder Schubdüse mit der Elektrode bis etwa zu deren freiem Ende (9) in den Elektrolyten (8) des Galvanikbades eingetaucht ist, so daß dessen Flüssigkeitsspiegel (8a) im Bereich der Auflauframpe (4a bzw· 4b) der galvanischen Verstärkungsschicht (4) sich befindet und daß zur Erlangung einer praktisch übergangslosen Auflauframpe (4a bzw. 4b) für die Verstärkungsschicht (4) die Brennkammer und/oder Schubdüse mit der Elektrode (6) während des Galvanisierprozesses fortschreitend über die -Länge der Auflauframpe (4a bzw· 4b) weiter in den Elektrolyten (8) getaucht oder herausgezogen wird·

Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß zur Erlangung einer stetig zunehmenden Dicke der Verstärkungsschicht (4) oder Verstärkungsschichten die Brennkammer und/oder Schubdüse zusammen mit der Elektrode (6) über die ganze Länge des zu galvanisierenden Abschnittes während der Dauer des Galvanisierens stetig aus den Elektrolyten (8) herausgezogen wird.

509836/0372