DE2558220C3

DE2558220C3 - Mehrstufige Flussigtreibstoff-Rakete

Info

Publication number: DE2558220C3
Application number: DE2558220A
Authority: DE
Inventors: Kazuhide Tachikawa Tokio Adachi (Japan)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-12-03
Filing date: 1975-12-23
Publication date: 1978-11-09
Also published as: US3934512A; FR2335702B1; JPS5085100A; DE2558220A1; DE2558220B2; FR2335702A1; JPS5519800B2

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Flüssigtreibstoff-Rakete mit einer Oxydationsmittel- und Treibstofftanks, ein Schubtriebwerk sowie ein Leitsystem enthaltenden untersten Stufe und darüber absprengbar angeordneten weitere Oxydationsmittel- und Treibstofftanks enthaltenden weiteren Stufen.

Bei diesen bekannten Raketen (US-PS 30 69 840 und Zeitschrift »Aviation Week und Space Technology« Dez. 1964, S. 40 und 41) enthält jede der übereinander absprengbar angeordneten Stufen zu den erforderlichen Oxydations- und Treibmitteltanks eine Schubeinrichtung, um nach dem Absprengen der ausgebrannten Vorstufe weiter Schub erzeugen zu können, da bei diesen bekannten Reaketen jede ausgebrannte Stufe vom in Schubrichtung unteren Ende der Rakete abgesprengt wird.

Bei diesen bekannten Raketen müssen also eine der Anzahl der Stufen entsprechende Anzahl von Schubeinrichtungen vorgesehen sein, von denen aber jeweils nur eine in Betrieb ist. Die übrigen sind tote Last. Unter Berücksichtigung des Gesamtschubes, der durch den gesamten vorhandenen Treibstoff erzeugt wird, kann der Verlust durch die Überwindung der Schwerkraft abgesenkt werden, wenn der gesamte Treibstoffvorrat in möglichst kurzer Zeit verbrannt wird. Dies bedeutet, daß die Leistung jeder einzelnen Schubeinrichtung einschließlich Treibstofförderung möglichst groß ausgelegt sein muß. Dem steht aber wiederum entgegen, daß die Schubtriebwerke der noch nicht in Betrieb befindlichen Stufen totes Gewicht darstellen. Dazu kommt, daß das Gesamtgewicht der mehrstufigen Rakete, infolge des Newtonschen Gesetzes, die größte Schwerkraft in Erdnähe zu üDerwinden hat. Dies bedeutet, daß das tote Gewicht durch die in Erdnähe nicht in Betrieb befindlichen Schubtriebwerke der oberen Stufen, in bezug auf den gesamten Effekt des Schubes bis zu seinem Ende, sich wesentlich stärker als der Mittelwert auswirkt.

Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, eine derartige mehrstufige Flüssigtreibstoff-Rakete so auszubilden, daß das tote Gewicht wesentlich vermindert wird, ohne daß die Schubleistung beeinträchtigt wird bzw. daß bei gleichem toten Gewicht entsprechend allen Schubeinrichtungen einer bekannten Mehrstufenrakete eine wesentlich leistungsfähigere Schubeinrichtung für den gesamten Schub vorgesehen werden kann.

Gemäß der Erfindung wird dies bei einer mehrstufigen Flüssigtreibstoff-Rakete der eingangs erwähnten Art erreicht durch ein zwischen jeder Stufe absperrbares Flüssigkeitsleitsystem, welches die Tanks mit dem Schubtriebwerk so verbindet, um zuerst die Treibstoffe aus der obersten Stufe dem in der untersten Stufe vorgesehenen Schubtriebwerk zuzuführen, darauf die Treibstoffe der zweiten Stufe usw. und durch Hilfsschubeinrichtungen an jeder der oberhalb der untersten Stufe liegenden Stufen, um nach dem Absprengen die entsprechende Stufe aus der Flugbahn der Rakete abzulenken.

Bei dieser erfindungsgemäßen Mehrstufenrakete wird also entgegen der bekannten Anordnung zuerst der Treibstoff aus der obersten Stufe in der an der untersten Stufe angeordneten Schubeinrichtung verbrannt und dann diese oberste Stufe abgesprengt und aus der Flugbahn der Rakete abgelenkt, darauf die zweite Stufe von oben usw. Es ist also für sämtliche Stufen der Rakete nur ein einziges Schubtriebwerk erforderlich, das entsprechend groß ausgelegt werden kann, wobei gleichzeitig noch Totgewicht für die zusätzlichen Triebwerke jeder Stufe bei den bekannten

M Raketen eingespart werden. Weiterhin ist für alle Stufen nur ein einziges Leitsystem erforderlich, so daß auch dadurch noch Gewicht, Platz und Kosten eingespart werden.

Durch eine erfindungsgemäß mögliche entsprechende Vergrößerung der Schubeinrichtung wird die Schwerkraft wesentlich schneller überwunden und damit ein größerer Gesamtschubeffekt erzielt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Transportsysteme für den kosmischen Raum in

^o naher Zukunft vereinheitlich und für Massenproduktion geeignet ausgebildet werden müssen. Da gemäß der Erfindung die zusätzlichen Stufen reine Treibstoffträgerstufen sind und keine Schubeinrichtungen enthalten, sind sie wesentlich leichter zu vereinheitlichen und wesentlich billiger mit Massenproduktionsmitteln herzustellen als Stufen für bekannte Mehrstufenraketen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt in einem Blockschema das

so Grundprinzip einer gemäß der Erfindung aufgebauten Rakete.

Die den Schub erzeugende unterste Stufe ist mit C bezeichnet und enthält ein Schubtriebwerk 1, einen Behälter 3Cfür das Oxydationsmittel, einen Brennstoff behälter 2C, einen Druckgasbehälter 4C und ein nicht dargestelltes Abteil für die Aufnahme einer Nutzlast.

Zu der Schubeinrichtung kann auch noch eine Brennstoffpumpe 5, eine Pumpe 6 für das Oxydationsmittel und eine Turbine 7 für den Antrieb der Pumpen

gerechnet werden. Über der Schubeinrichtung ist eine weitere Treibstoffstufe B und darüber eine Treibstoffstufe A vorgesehen. Die Stufen sind durch Explosionsbolzen miteinander verbunden und die erste und zweite Treibstoffstufe A und B sind je mit Brennstoffbehältern

fi SA bzw. 8ß, mit Oxydationsmittelbehältern 9A bzw. 9ß und mit Druckgasbehällern 1OA bzw. lOSversehen.

Die Brennstoff- und Oxydationsmittelbehälter einer jeden der Stufen A und B sind mit der Brennkammer 1

der untersten Stufe über Verbindungseinrichtungen HA llß. 12B und 12C verbunden, die Absperrventile aufweisen. Ferner sind kleine Hilfsraketen 13Λ 13ß, 14/4 und HB vorgesehen, durch die die Treibstoffstufen A und B abgeführt werden, wobei diese Hilfsraketen 13Λ, 13B, 14Λ und 145so ausgebildet sind, daß sie durch elektrische Impulse gezündet werden, wenn die Strömungsmesser ISA 15B, i6A und 16B für den Brennstoff- und den Oxydationsmittelbehälter der Treibmittelstufen A und B anzeigen, daß diese Behälter leer sind.

Der Start der Rakete erfolgt so, daß Brennstoff und Oxydationsmittel, die in der ersten obersten Treibmittelstufe A enthalten sind, iß· das Schubtriebwerk 1 der untersten Stufe Cgeleitet und dort gezündet werden.

In diesem Zustand wird der Druckgasbehälter iOA mit dem Brennstofftank 8/4 und mit dem Oxydationsmitteltank 8ß verbunden, um die frei gewordenen Räume auszufüllen. Wenn der Brennstoffbehälter SA und der Oxydationsmittelbehälter 9Λ in der ersten Treibmittelstufe A leer sind, dann wird dies zunächst durch die Strömungsmesser 15Λ und 16/4 festgestellt und die Verbindung zwischen der Brennkammer 1 und den Brennstoff- und Treibmiuelbehältem 8/1 und %A durch eine elektrische Steuereinrichtung 17.8 unterbrochen, die in der zweiten Stufe Bangeordnet ist. Wenn dann die Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Treibmittelstufe A und B durch eine Explosion der diese Stufen verbindenden Bolzen frei wird, dann treten gleichzeitig die Hilfsraketen 13Λ und \4A in Tätigkeit und führen die erste Stufe A aus der Flugbahn. Diese Hilfsraketen können beispielsweise so ausgebildet sein, daß sie verschiedene Brennzeiten haben, so daß diese erste Stufe A von der Bahn der folgenden Stufen B und C abweicht Die zweite Treibmittelstufe B wird nach dem Ausbrennen in der gleichen Weise von der Schubstufe Cabgetrennt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Mehrstufige Flüssigtreibstoff-Rakete mit einer Oxydationsmittel- und Treibstofftanks, ein Schubtriebwerk sowie ein Leitsystem enthaltenden untersten Stufe und darüber absprengbar angeordneten weiteren Oxydationsmittel- und Treibstofftanks enthaltenden weiteren Stufen, gekennzeichnet durch ein zwischen jeder Stufe (A, B, C) absperrbares Flüssigkeitsleitsystem, welches die Tanks (8a, 9a; Sb, 9b; Ic, 3c) mit dem Schubtriebwerk (1) verbindet, um zuerst die Treibstoffe aus der obersten Stufe (A) dem in der untersten Stufe (C vorgesehenen Schubtriebwerk (1) zuzuführen, darauf die Treibstoffe der zweiten Stufe (B) usw. und durch Hilfsschubeinrichtungen (13a, 14a; 130, i4b)an jeder der oberhalb der untersten Stufe (C) liegenden Stufen (A, B) v»m nach dem Absprengen die entsprechende Stufe aus der Flugbahn der Rakete abzulenken.