DE2657417A1

DE2657417A1 - Druckbestaendiges teil

Info

Publication number: DE2657417A1
Application number: DE19762657417
Authority: DE
Inventors: Michael John Chase
Original assignee: Imperial Metal Industries Kynoch Ltd
Current assignee: Imperial Metal Industries Kynoch Ltd
Priority date: 1975-12-23
Filing date: 1976-12-17
Publication date: 1977-07-07
Also published as: GB1537469A; FR2336560A1; FR2336560B1; SE7614108L; US4104878A

Description

Druckbeständiges Teil

Die Erfindung bezieht sich auf Teile zum Trennen von Druckkammern, um den Fluß des Druckfluids zwischen den Kammern zu steuern.

Die Erfindung liefert ein Teil, das so gestaltet ist, daß es in seine Bestandteile zerfällt, wenn es einem vorbestimmten Druckunterschied zwischen den Kammern ausgesetzt ist. Das Teil kann beispielsweise aus einer Mehrzahl von Segmenten bestehen, die so angeordnet oder gestaltet sind, daß sie sich als Folge des Druckunterschieds voneinander trennen. Die Segmente sind vorzugsweise einzelne Segmente.

Die Erfindung liefert in ihrer bevorzugten Ausführung zur Durchflußsteuerung zwischen Druckkammern ein als Baugruppe einzelner Segmente ausgebildetes Teil, wobei die Baugruppe in eine Öffnung zwischen die benutzten Kammern einge-

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setzt werden kann, so daß die Baugruppe dem Durchfluß in eine Richtung durch die Öffnung zwischen den Kammern widersteht, jedoch in Bestandteile zerfällt, die nicht größer als die einzelnen Segmente sind, um einen Durchfluß zv/ischen den Kammern in die entgegengesetzte Richtung zu ermöglichen.

Wenigstens eines, vorzugsweise jedoch jedes dieser Segmente soll so gestaltet sein, daß es gegen seinen Nachbarn und/oder eine angrenzende Unterstützungskonstruktion festgekeilt wird, wenn es in der einen Richtung, nicht jedoch in der entgegengesetzten Richtung, einem Druckunterschied ausgesetzt ist.

Zur Erleichterung des Zerfallens können eines oder mehrere der Segmente leichter als die anderen aus dem Teil abgetrennt werden. Zur Herstellung eines Teils können die Segmente z. B. miteinander verbunden werden, und zum leichteren Abtrennen eines oder mehrerer der Segmente vor den anderen kann die Bindungskraft zwischen den Segmenten untereinander und/oder zwischen den Segmenten und der angrenzenden Unterstützungskonstruktion festgelegt werden. Alternativ können die Bindungsflächen gegenüber der Fläche eines angeschlossenen, dem benutzten Druck ausgesetzten Segmentes festgelegt werden. Bei einer weiteren möglichen Ausführung werden bestimmte Segmente mechanisch an ihrem Platz gehalten, bis das Teil aufgrund des Abtrennens der anderen Segmente in seine Bestandteile zerfällt,

Das Teil kann aus einem inneren Segment bestehen, das von einer Mehrzahl anderer Segmente umgeben ist. In diesem Fall kann das innere Segment leichter als die äußeren Segmente abtrennbar sein.

Die Erfindung kann auch ein Teil wie das vorstehend beschriebene, in seine Bestandteile zerfallende Teil liefern, das einem in einer Richtung zwischen den Kammern wirkenden

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höheren Druckunterschied widersteht, als in der entgegengesetzten Richtung. Dies kann durch geeignetes Ausgestalten einer Oberfläche desjenigen Teiles geschehen, das mit einer benutzten UnterStützungskonstruktion zusammenwirkt. Die Oberfläche des Teiles kann beispielsweise so beschaffen sein, daß es in die Unterstützungskonstruktion eingekeilt wird, wenn es in der einen Richtung einem Druckunterschied ausgesetzt ist.

Die Erfindung erstreckt sich auf zwei durch ein vorstehend beschriebenes Teil getrennte Druckkammern. Die Kammern können Raketenmotorkammern sein und einen Startoder Zusatz-Raketentreibstoff bzw. einen Betriebs-Raketentreibstoff enthalten oder dafür ausgebildet sein. Das Teil kann so beschaffen sein, daß es von der Start-Raketenkammer zu der Betriebs-Raktenkammer einem höheren Druckunterschied standhält als in der entgegengesetzten Richtung.

Die Kammern eines Raketenmotors können durch eine eine Expansionsdüse aufweisende Zwischenwand getrennt sein, wobei das Teil ein Absperrteil für die Düse bildet. Es kann eine weitere Düse oder eine Gruppe von Düsen vorgesehen sein, durch die alle Abgase aus dem Raketenmotor strömen müssen; das Teil kann so ausgebildet sein, daß es in Bestandteile einer Größe zerfällt, die durch die weitere Düse oder die Düsen der Gruppe hindurchgehen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert:

Fig. 1 zeigt die Ansicht eines Endes eines erfindungsgemäßen Absperrteils,

Fig. 2 zeigt den Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 ist eine schematische Schnittansicht eines Rake-

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tenmotors mit einem Absperrteil, wie es in Fig. 1 und 2 gezeigt ist.

Zunächst wird der in Fig. 3 schematisch dargestellte Raketenmotor betrachtet. Dieser besteht aus zwei mit 10 bzw. 12 bezeichneten Kammern. Die Kammer 12 enthält im Gebrauch einen Start-Raketentreibstoff, während die Kammer 10 einen Betriebs-Raketentreibstoff enthält. Die Kammer 10 ist durch eine Zwischenwand 14, in die eine Expansionsdüse 16 eingebaut ist, von der Kammer 12 getrennt. Die Kammer 12 hat an ihrem hinteren Ende eine herkömmliche Expansionsdüse 18. Das gesamte aus dem Raketenmotor ausströmende Gas muß durch die Expansionsdüse 18 hindurchgehen .

Der Start-Raketentreibstoff in der Kammer 12 ist so beschaffen, daß er eine relativ kurze Zeit brennt und einen relativ hohen Druckunterschied zwischen den Kammern 10 und 12 erzeugt. Während der Startphase des Raketenfluges ist es notwendig, die Kammer 10 von diesem Druck zu isolieren; dies geschieht durch ein Absperrteil 20, das in der Darstellung in die Expansionsdüse 16 eingebaut ist. Am Ende der Startphase wird der Betriebs-Raketentreibstoff gezündet, und das Absperrteil 20 muß aus der Düse 16 entfernt werden; um dies sicherzustellen, muß das Absperrteil durch die Düse 18 hindurchgehen, ohne sie zu versperren.

Ein für den vorstehend genannten Zweck geeignetes Absperrteil ist in den Fig. 1 und 2 gezeigt; es besteht aus sieben Segmenten, wobei sechs dieser Segmente 22 einen Ring bilden, der ein Innensegment 24 umgibt. Die Außenfläche 26 des Absperrteils hat die Form eines Kegelstumpfs, und auch das Innensegment 24 bildet einen Kegelstumpf. Die Spitzenwinkel dieser Kegel sind gleich den in der Zeichnung gezeigten; dies ist aber nicht notwendig. Die Außenfläche 26 ist zum Zusammenwirken mit einem Teil der Expansionsdüse 16 ausgestaltet, so daß das Absperrteil durch einen Druck-

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unterschied, der es in die Kammer 10 drückt, in dieser Expansionsdüse festgekeilt wird. Das Absperrteil wird jedoch als Folge eines Druckunterschieds, der es in die Kammer 12 hineindrückt, in seine Segmente zerfallen. Der zur Erzeugung dieses Zerfalls erforderliche Druckunterschied ist wesentlich niedriger als der Druckunterschied, dem das Absperrteil in der entgegengesetzten Richtung, d. h. von der Kammer 12 in Richtung auf die Kammer 10, standhalten kann.

Die Segmente 22 und 24 können durch ein schwaches Haftoder Klebemittel miteinander verbunden sein, das zweckmäßig bei Raumtemperatur aushärten kann. Geeignete Klebemittel sind Dow Corning 3144 RTV und ICI Silcoset 105. Zur Sicherstellung des erforderlichen Zerfalls kann das Segment 24 in Reaktion auf den Druck leichter von dem Absperrteil abgetrennt werden als die anderen Segmente. Zu diesem Zweck ist bei dem Segment 24 das Verhältnis "Haftfläche/druckbeaufschlagte Fläche" kleiner als bei den anderen Segmenten. Dies kann, wenn notwendig, dadurch geschehen, daß das Segment 24 axial kürzer als die anderen Segmente ausgebildet wird, indem es beispielsweise gemäß der Darstellung in Fig. 2 entlang der gestrichelten Linie 28 abgeschnitten wird.

B"i anderen Verfahren zur Sicherstellung des Zerfalls des Absperrteils ist die Bindungskraft zwischen dem Segment 24 und den umgebenden Segmenten 22 schwächer ausgebildet als die Bindungskraft zwischen den äußeren Segmenten 22 und der Düse 16. Beispielsweise könnten unterschiedliche Klebemittel verwendet werden und/oder die Haft- oder Bindungsbedingungen an den zwei Stellen könnten unterschiedlich sein. Eine weitere Möglichkeit ist eine, mechanische Behinderung mindestens einiger der äußeren Segmente 22, indem beispielsweise mechanische Anschläge über deren äußere Bereiche überstehen.

Das dargestellte Absperrteil kann an Ort und Stelle in 709827/0269

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in der Düse 16 zusammengebaut werden. Alternativ dazu kann es vormontiert und als eine Einheit mit der Düse verbunden werden. Die axiale Dicke des Absperrteils ist so gewählt, daß es dem hohen Druckunterschied während der Startphase des Raketenfluges standhält. Der Spitzenwinkel des äußeren Kegelstumpfes ist so gewählt, daß er mit dem gewünschten Bereich der Düse zusammenpaßt. Ein geeigneter Winkel liegt in dem Bereich von 5° bis 30°, z. B. 15°. Das Absperrteil sollte aus einem Material sein, das der hohen Temperatur und der großen Erosion widersteht, denen es während der Startphase des Fluges ausgesetzt ist. Ein geeignetes Material ist unter dem Namen "Durestos" (eingetagenes Warenzeichen) auf dem Markt.

Die Erfindung ist nicht auf die Einzelheiten der in der Zeichnung dargestellten Ausführung beschränkt. Das Absperrteil kann jede gewünschte Anzahl und in jeder zweckmäßigen Weise angeordnete Segmente haben. Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung in Raketenmotoren beschränkt, obwohl sie in mit festem Treibstoff betriebenen Raketenmotoren besonders zweckdienlich ist. Die Segmente gehen nicht notv/endigerv/eise als einstückige Teile durch die Düse 18; sie können in noch kleinere Teile aufgeteilt werden. Anstelle der in der Zeichnung gezeigten einzelnen Düse 18 kann auf der Austrittsseite des Motors eine Gruppe von Düsen vorgesehen v/erden. In ähnlicher Weise kann zwischen den Kammern des Motors eine Gruppe von Düsen sein, wobei jeweils eine oder mehrere ein erfindungsgemäßes Absperrteil aufweisen können. Alternativ braucht die Öffnung zwischen den Kammern nicht als Düse ausgebildet zu sein, sondern lediglich ein Verbindungsteil zur Aufnahme des Absperrteils aufweisen. Es ist nicht wesentlich, daß das Absperrteil so beschaffen ist, daß es in der einen Richtung einem wesentlich höheren Druckunterschied standhält als in der anderen; dies kann aber wünschenswert sein, um sicherzustellen, daß in der zweiten Kammer die Bildung eines nicht erwünschten Druckes vermieden v/ird.

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Claims

Patentansprüche

1. Teil zur Durchflußsteuerung zwischen Druckkammern, dadurch gekennzeichnet/ daß es aus einer Baugruppe (20) aus einzelnen Segmenten (22, 24) besteht, wobei die Baugruppe für den Einbau in eine Öffnung (16) zwischen den benutzten Kammern (10,12) geeignet ist, so daß sie dem Durchfluß durch die Öffnung zwischen den Kammern in einer Richtung standhält, jedoch in Teilstücke zerfällt, die nicht größer als die einzelnen Segmente sind, um den Durchfluß zwischen den Kammern in die entgegengesetzte Richtung zu ermöglichen.

2. Teil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Baugruppe (20) aus Segmenten (22,24) so ausgebildet ist, daß das Teil bei einem Druckunterschied in der entgegengesetzten Richtung zerfällt, der niedrig gegenüber demjenigen Druckunterschied ist, dem das Teil in der einen Richtung widerstehen kann.

3. Teil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Segmente (22,24) gegen seinen Nachbarn in der Baugruppe (20) und/oder gegen eine angrenzende Unterstützungskonstruktion festgekeilt werden kann, wenn es einem Druckunterschied in der einen Richtung ausgesetzt ist.

4. Teil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Segmente (24) leichter von der Baugruppe (20) abtrennbar ist als die anderen. '-

5. Teil nach Anspruch 4,. dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (22,24) in der Baugruppe (20) verbunden sind, wpbei die Bindung des einen Elements (24) ein relativ

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leichtes Abtrennen aus der Baugruppe gestattet.

6. Teil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es zwischen den
Druckkammern (10,12) Steuerung des Durchflusses zwischen diesen Druckkammern angeordnet ist.

7. Teil nach den Ansprüchen 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß mechanische Rückhaltemittel vorgesehen sind, die einem Loslösen wenigstens bestimmter Segmente Widerstand leisten.

8. Teil nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch die Anwendung zwischen Druckkammern (10,12) eines Raketenmotors .

9. Teil nach Anspruch 8 für einen Raktenmotor einer Düse oder einer Gruppe von Düsen, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente durch die Düsen passen.

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