DE2557775B2 - Einrichtung zur Stromversorgung des Bordnetzes eines Flugkörpers - Google Patents
Einrichtung zur Stromversorgung des Bordnetzes eines FlugkörpersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Stromversorgung des Bordnetzes eines raketengetriebenen
Flugkörpers mit einem ringförmig um die Antriebsdüse angeordneten und von den Treibgasen betriebenen
Energiewandler.
Es ist aus dem DE-GM 18 70 852 eine Einrichtung zur Stromversorgung bekannt, bei welcher eine Reihe von
Thermoelementen einer Thermobatterie um die Antriebsdüse eines Raketentriebwerks angeordnet sind.
Diese Thermobatterie besteht aus wechselweise jeweils unter ZwischenfUgen einer Isolierschicht aneinandergefügten
ρ- und η-leitenden Halbleiterringscheiben, die mit ihren heißen Kontaktstellen mit der Triebwerksdüse
und mit ihren kalten Kontaktstellen mit außen am Flugkörper angeordneten Kühlrippen wärmeschlüssig
verbunden sind.
Derartige Thermobatterien sind sehr aufwendig im Aufbau und haben im Vergleich zur abnehmbaren
Leistung ein hohes Gewicht. Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine für Flugkörper geeignete Stromversorgung
zu schaffen, welche bei hoher Leistung leichter im Gewicht und billiger herzustellen ist als die bekannte
Stromversorgung.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Energiewandler ein magneto-hydrodynamischer
Generator (MHD-Generator) verwendet wird.
Aus der DE-OS 19 64 265 ist ein MHD-Generator bekannt, der vorzugsweise zur Stromversorgung von
Luft- und Raumfahrzeugen dient. Dieser MHD-Generator wird mit einem besonderen Treibmedium, z. B.
Helium oder Natriumdampf, und einem Arbeitsmedium, ζ. B. flüssiges Natrium-Kalium-Gemisch, betrieben und
nicht, gemäß der Erfindung, von den Treibgasen eines Raketentriebwerks. Da es bekannt war, daß bei linear
angeordneten MHD-Geneiatoren Wirbelstromverluste am Ein- und Ausgang des strömenden Gases in bzw. aus
dem Magnetfeld des MHD-Generators auftreten, konnte auch nicht davon ausgegangen werden, einen
MHD-Generator direkt mit einem Raketentriebwerk für Flugkörper zu verbinden, da Störungen der
Flugbahn durch Turbulenzen im Antriebsstrahl zu erwarten waren. Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei der
relativ zur Triebwerksleistung geringen, zur Versorgung des Bordnetzes benötigten elektrischen Energie wegen
der hohen Treibgasgeschwindigkeit nur schwache Magnetfelder, mit entsprechend geringem Einfluß auf
die Strömungsrichtung des Treibgases, notwendig sind. Es ist auch bekannt, einen MHD-Generator aus den
Abgasen einer Rakete zu betreiben (z. B. ETZ-B1 Bd. 18,
1966, H.2, S.55 oder E.u.M., 91.Jahrg., 1974, S.74},
jedoch ist bei diesen Einrichtungen der MHD-Generator hinter dem Triebwerk angeordnet Derartige lineare
ίο Anordnungen sind vor allem wegen des hohen
zusätzlichen Gewichtes und der ungünstigen Gewichtsverteilung sowie wegen der zu erwartenden Turbulenzen
im Antriebsstrahl zur Stromversorgung von Flugkörpern ungeeignet
Da ein M H D Generator keine bewegten Teile hat, ist er unempfindlich gegenüber den bei Flugkörpern
auftretenden hohen Beschleunigungskräften. Wegen der hohen Treibgastemperaturen (ca. 3500 K) ist auch
der Carnot-Wirkungsgrad sehr hoch.
Vorteilhafterweise ist der MHD-Generator ringförmig um den Bereich der Antriebsdüse mit der größten
Treibgasgeschwindigkeit angeordnet.
Zur Erzeugung der notwendigen Magnetfelder werden vorteilhafterweise Permanentmagnete verwendet.
Zum Schutz vor den hohen Treibgastemperaturen ist es vorteilhaft, wenn der MHD-Generator von einem
Kühlmittel durchströmte Kühlkanäle aufweist. Als Kühlmittel kann dabei die Umgebungsluft oder ein
flüssiger Raketentreibstoff verwendet werden.
Anhand eines in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels soll die erfindungsgemäße
Einrichtung zur Stromversorgung des Bordnetzes eines raketengetriebenen Flugkörpers näher erläutert werden.
Es zeigt
F i g. 1 einen Schnitt durch ein Raketentriebwerk mit einem MHD-Generator;
F i g. 2 einen Längsschnitt durch einen MHD-Generator;
F i g. 3 einen Querschnitt durch einen MHD-Generator.
F i g. 3 einen Querschnitt durch einen MHD-Generator.
Der prinzipielle Aufbau einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Stromversorgung des Bordnetzes eines
raketengetriebenen Flugkörpers ist in F i g. 1 dargestellt. Hierbei ist um den engsten Düsenbereich 1.2 eines
Raketentriebwerks 1 ein MHD-Generator 2 ringförmig angeordnet. In die Brennkammer 1.1 des Raketentriebwerks
1 werden über Leitungen 3,4 Raketentreibstoffe eingespritzt. Diese Treibstoffe verbrennen in der
Brennkammer bei Temperaturen um 3500 K. Bei dieser Temperatur ionisieren die Verbrennungsprodukte, so
daß ein Plasma mit relativ guter Leitfähigkeit entsteht. Zur Erhöhung der Leitfähigkeit des Plasmas wird über
eine Leitung 5 in die Brennkammer 1.1 ein Saatmaterial, z. B. ca. 1 Mol-% Caesium oder Kalium, zugegeben. Die
elektrische Leitfähigkeit des aus der Brennkammer 1.1 austretenden Plasmas beträgt dann ca. 100 S/m. Die
Teilchengeschwindigkeit des Plasmas liegt in diesem Bereich bei etwa 1000 m/s. Die dem MHD-Generator 2
über eine elektrische Leitung 6 entnommene Energie zur Stromversorgung des Bordnetzes beträgt in der
Regel nur ein bis zwei Prozent der Antriebsleistung des Raketentriebwerks. Aus diesem Grund genügen zur
Ablenkung der ionisierten Teilchen aus dem Gasstrahl im Bereich des engsten Düsenquerschnitts 1.2 schon
magnetische Flußdichten von ca. 0,5 bis 1 T, welche durch Permanentmagnete aufgebracht werden können.
In F i g. 2 ist die Anordnung der Elektroden 8,9 sowie des aus zwei Teilen bestehenden Permanentmagneten
u erkennen. Die Elektroden 8 und 9 sind zur ng von Hall-Effekt-Verlusten in kleinere
e 8.1, 8.2, 8.3, 8.4 bzw. 9.1, 9.2, 9.3, 9.4 er MHD-Generator 2 ist von Kühlkanälen
en, welche vorteilhafterweise in Längsrichen und bei Verwendung von Raketentreibilmittel
untereinander verbunden sind oder ung der Luftströmung während des Fluges iden offen sind.
rdnung der Kühlkanäle 10 sowie der lagnete 7.1, 7.2 ist in F i g. 3 noch deutlicher
10 zu erkennen. Durch die Permanentmagnete 7.1 und 7.2
wird im Bereich 1.2 der Antriebsdüse ein senkrecht zu den Elektroden 8 und 9 und senkrecht zur Strömungsrichtung des Treibgases gerichtetes Magnetfeld aufgebaut.
Die Pole der Magnete 7.1 und 7.2 sind zum Schutz gegen die hohen Treibgastemperaturen mit einem
dünnen, thermisch isolierenden Überzug 11 versehen. Die Elektroden 8, 9 sind voneinander und von den
Magneten 7.1, 7.2 durch ein elektrisch isolierendes, jedoch gut wärmeleitendes Material 12 getrennt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Einrichtung zur Stromversorgung des Bordnetzes eines raketengetriebenen Flugkörpers mit einem
ringförmig um die Antriebsdüse angeordneten und von den Treibgasen betriebenen Energiewandler,
dadurch gekennzeichnet, daß als Energiewandler ein magnetohydrodynamischer Generator
(MHD-Generator) verwendet wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der MHD-Generator (2) um den
Bereich (1.2) der Antriebsdüse (1) mit der größten Treibgasgeschwindigkeit angeordnet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der MHD-Generator (2)
mindestens einen Permanentmagneten (7.1,7.2) zur Erzeugung eines Magnetfeldes aufweist
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der MHD-Generator
(2) von einem Kühlmittel durchströmte Kühlkanäle (10) aufweist
Priority Applications (3)
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DE2557775A1 DE2557775A1 (de) | 1977-06-30 |
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DE2557775C3 DE2557775C3 (de) | 1979-05-10 |
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ID=5965152
Family Applications (1)
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FR (1) | FR2335990A1 (de) |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE3913582A1 (de) * | 1989-04-25 | 1990-10-31 | Otto Leonhard Nefzger | Zusaetzliche stromerzeugung an raumfaehren-weltraumraketen |
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- 1976-12-13 FR FR7637488A patent/FR2335990A1/fr active Granted
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Also Published As
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GB1568238A (en) | 1980-05-29 |
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FR2335990A1 (fr) | 1977-07-15 |
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Legal Events
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |