DE2557775C3 - Einrichtung zur Stromversorgung des Bordnetzes eines Flugkörpers - Google Patents

Einrichtung zur Stromversorgung des Bordnetzes eines Flugkörpers

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DE2557775C3 DE19752557775 DE2557775A DE2557775C3 DE 2557775 C3 DE2557775 C3 DE 2557775C3 DE 19752557775 DE19752557775 DE 19752557775 DE 2557775 A DE2557775 A DE 2557775A DE 2557775 C3 DE2557775 C3 DE 2557775C3
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    • F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
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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 !8 70 852 eine Einrichtung zur Stromversorgung bekannt, bei welcher eine Reihe von Thermoelementen einer Thermobatterie um die Antriebsdüs-e eines Raketentriebwerks angeordnet sind. Diese Thermobatterie besteht aus wechselweise jeweils unter Zwischenfügen einer Isolierschicht aneinandergefügten ρ- und η-leitenden Halbleiterringscheiben, die mit ihren heißen Kontaktstellen mit der Triebwerksdüse und mit ihren kalten Kontaktste'len 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-Generatoren 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-B, Bd. 18, 1966, H. 2, S. 55 oder EaM, 91. Jahrg., 1974, S. 74), jedoch ist bei diesen Einrichtungen der MHD-Generator hinter dem Triebwerk angeordnet Derartige lineare 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 MHD-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 verwen- y> det 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.
J" Anhand eines in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels soll die erfindungsgemäße Einrichtung zur Stromversorgung des Bordnetzes eines raketengetriebenen Flugkörpers näher erläutert werden. Es zeigt
>r> 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.
Der prinzipielle Aufbau einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Stromversorgung des Bordnetzes eines raketengetriebenen Flugkörpers ist in Fig. 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 w 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 r» 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 w> 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
7.1 und 7.2 zu erkennen. Die Elektroden 8 und 9 sind zur Verminderung von Hall-Effekt-Verlusten in kleinere Teilsegmente 8.1, 8.2, 83, 8.4 bzw. 9.1, 9.2, 93, 9.4 unterteilt. Der MHD-Generator 2 ist von Kühlkanälen 10 durchzogen, welche vorteilhafterweise in Längsrichtung verlaufen und bei Verwendung von Raketentreibstoff als Kühlmittel untereinander verbunden sind oder bei Ausnutzung der Luftströmung während des Fluges on beiden Enden offen sind.
Die Anordnung der Kühlkanäle 10 sowie der Permanentmagnete 7.1,7r.2 ist in F i g. 3 noch deutlicher zu erkennen. Durch die Pcrmanentnsagnete 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 Treibgastemgeraturen mit einem dünnen, thermisch isolierenden Oberzug 11 versehen. Die Elektroden 8, 9 sind voneinander und von den Magneten 7.1, 7.2 durch ein elektrisch isolierendes, ι ο jedoch gut wärmeleitendes Material 12 getrennt
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:
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 AntriebsdOse (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 Erzeugungeines Magnetfeldes aufweist
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadjrch gekennzeichnet, daß der MHD-Generator (2) von einem Kühlmittel durchströmte Kühlkanäle (10) aufweist
DE19752557775 1975-12-20 1975-12-20 Einrichtung zur Stromversorgung des Bordnetzes eines Flugkörpers Expired DE2557775C3 (de)

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FR7637488A FR2335990A1 (fr) 1975-12-20 1976-12-13 Dispositif d'alimentation en courant electrique du reseau de bord d'un missile

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