DE3003004A1

DE3003004A1 - Deckel aus leicht zerstoerbarem material zum verschliessen der in die brennkammer, insbesondere von staustrahl-raketentriebwerken einmuendenden lufteinlaufoeffnungen, und schlagvorrichtung zum zerstoeren dieses deckels

Info

Publication number: DE3003004A1
Application number: DE19803003004
Authority: DE
Inventors: Horst 8011 Zorneding Boettger; Ing.(grad.) Herbert 8000 München Engel
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1980-01-29
Filing date: 1980-01-29
Publication date: 1981-07-30
Also published as: GB2104628B; GB2068089A; FR2474594A1; US4391094A; DE3003004C2; GB2068089B; GB2104628A

Description

Messerschmitt-Bölkow-Blohm
Gesellschaft mit
beschränkter Hnftung
München

Ottobrunn, 28.1.1980 BTOl-Hn/er

8654

Deckel aus leicht zerstörbarem Material zum Verschließen der in die Brennkammer, insbesondere von Staustrahl-Raketentriebwerken einmündenden LufteinlaufÖffnungen, und Schlagvorrichtung zum Zerstören dieses Deckels

Die Erfindung bezieht sich auf einen Deckel aus leicht zerstörbarem Material zum Verschließen der in die Brennkammer, insbesondere von Staustrahl-Raketentriebwerken einmündenden LufteinlaufÖffnungen,und Schlagvorrichtung zum Zerstören des Deckels am Ende des Startbetriebes zu Beginn des Marschbetriebes, die durch erzeugten Druck aktiviert wird.

Bei Staustrahl-Raketentriebwerken ist, wie in der US-PS 3 901 028 beschrieben, für die Startphase ein fester Raketentreibstoff, vielfach in einer gemeinsamen Brennkammer, vorgesehen, der den Flugkörper auf die für den Staustrahlbetrieb erforderliche hohe Pluggeschwindigkeit bringt, die geeignet ist, genügend Luftmengen mit einem ausreichenden Druck für den Marschbetrieb zur Verfügung zu stellen. Während desselben werden also Luftsauerstoff und durch einen Festbrennstoff erzeugte brennstoffreiche Gase in einer Brennkammer zur Reaktion gebracht. Dieser schließt sich eine konvergent-divergente Schubdüse zur Umwandlung der in der Brennkammer erzeugten Druckenergie in Ausström- bzw. Rückstoßenergie an. Um während der Startphase die in die Brennkammer einmündenden Lufteinlauföffnungen noch verschlossen zu halten, sind an den Einmündungen Deckel aus leicht zerbrechlichem Material vorgesehen, die nach Beendigung der Startphase und zu

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Beginn der Marschphase durch Fremdeinwirkung zerstört werden, so daß dann die Lufteinlauföffnungen frei sind. Durch den anstehenden Staudruck der Luft werden die Deckeltrümmer nach hinten über die Brennkammer und die Schubdüse hindurch ins Freie ausgestoßen. Außerdem ist hierbei .auf die Moglicfflfe^-^f ^s§Un Deckel durch eine pyrotechnische Ladung oder durch eine mechanische Schlagvorrichtung mit Hilfe einer vorgespannten Feder zu zertrümmern.

Das besondere Problem liegt darin, daß die Deckel zum richtigen Zeitpunkt beseitigt werden und vor allen Dingen in kleinste Stücke zerlegt werden, um den eigenen Flugkörper bzw. die Inneneinrichtungen des Triebwerks zu schonen und gegebenenfalls im Verband mitfliegende andere Flugkörper nicht zu gefährden.

Die Aufgabe im Rahmen der Erfindung beisteht daher darin, dieses Problem sowohl von der Materialseite her als auch funktionell günstiger wie bekannt zu lösen, und zwar zum einen auf die Weise, daß für den während der Startphase den Lufteinlauf verschließenden Deckel ein bei dessen Zerstörung die Sicherheit des Triebwerks und gegebenenfalls der mitfliegenden Flugkörper nicht gefährdendes Material vorgeschlagen bzw. verwendet und zum anderen dadurch, daß die installierte Schlagvorrichtung so aktiviert wird, daß die Zerstörung des Deckels im voraus berechneten Zeitpunkt erfolgt.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß der Deckel aus einem Material mit innerer Vorspannung, insbesondere Glas besteht und daß zum Zurückhalten der Schlagvorrichtung eine Fixiereinrichtung vorgesehen ist, die erst beim Erreichen der Soll-Druckhöhe eines auf die

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Schlagvorrichtung einwirkenden Drucks eliminiert bzw. außer Funktion gesetzt wird.

In Ausgestaltung der Erfindung besteht diese Fixiereinrichtung aus einem Sollbruchglied, das beim Erreichen des auf die Schlagvorrichtung lastenden Solldrucks zerstört wird.

Als Sollbruchglied kann erfindungsgemäß ein Zugglied, insbesondere ein Reißdraht vorgesehen sein, das einerseits im Gehäuse und andererseits an der Schlagvorrichtung befestigt ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann als Fixiereinrichtung eine elastische Hülle fungieren, Vielehe die Schlagvorrichtung mit dem Gehäuse unmittelbar oder mittelbar verbindet.

Ferner besteht erfindungsgemäß die Möglichkeit, die Schlagvorrichtung bis zu ihrem Einsatz durch eine formschlüssige Sperreinrichtung, insbesondere einen elektromagnetisch gesteuerten Riegel zurückzuhalten.

Ferner wird im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, bei einer elektrisch zu zündenden pyrotechnischen Ladung zur Erzeugung des Drucks auf die Schlagvorrichtung, letztere zusammen mit der pyrotechnischen Ladung von außen her zugänglich im Gehäuse montierbar anzuordnen und beide Teile,

*) die Schlagvorrichtung und die pyrotechnische Ladung, mit einer Stellschraube zu verbinden, die mit elektrischen Kontakten in bezug auf gehäusefeste Gegenkontakte einstellbar ist.

*) über eine elastische Hülse als Fixiereinrichtung

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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 ein Staustrahlraketentriebwerk im Längsschnitt,

Fig. la eine vergrößerte Einzelheit nach Fig. 1 bezüglich des Deckels und der Schlagvorrichtung sowie der Fixiereinrichtung und die

Fig. 2 und 3 weitere erfindungsgemäße Ausführungen.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht dns Raketen- und Staustrahltriebwerk im wesentlichen aus einer sowohl für den Start- als auch für den Marschbetrieb gemeinsamen Brennkammer 1, in welcher ein Starttreibsatz 2 eingesetzt ist, in dem der zur vollständigen Verbrennung erforderliche Sauerstoff chemisch gebunden ist. Der gemeinsamen Brennkammer 1 schließt sich hinten eine Schubdüse 3 an, die aus einem Schubdüsenteil 3a für die Startphase und aus einem Schubdüsenteil 3b für die Marschphase besteht· Der Schubdüsenteil 3a wird während der Startphase stetig eliminiert. Den zentralen vorderen Bereich des Staustrahltriebwerks bildet eine Vorbrennkammer 4, in der ein Marschtreibsatz 5 gelagert ist, der beim Abbrand während der Marschphase brennstoffreiche Gase erzeugt, die über eine Einströmdüse 6 in die gemeinsame Brennkammer 1 gefördert werden, wo ihnen zur stöchiometrischen Verbrennung Luftsauerstoff zugeführt wird· Die Luftzufuhr erfolgt über einen oder mehrere Lufteinläufe 7, dessen Einmündung in die gemeinsame Brennkammer 1 durch einen Deckel 8 bis zum Ende der Startphase verschlossen ist·

Der Deckel 8 besteht aus vorgespanntem Material, insbesondere Glas mit innerer Vorspannung. Handelsübliches thermisch vorgespanntes Glas, wie es vielfach früher und auch heute noch.insbesondere bei Automobilfrontscheiben

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verwendet wird, zerspringt bei lokaler mechanischer Überbelastung aufgrund der beim Vorspannen erzeugten hohen Druckspannungen in der Glasoberfläche in kleinste Bruchstücke. Die Vorspannung wird dabei zumeist durch thermische Behandlungsverfahren hervorgerufen. Aber auch chemische Behandlungsverfahren werden neuerdings praktiziert, wobei in der Glasoberfläche z.B. Natriumionen durch Kalziumionen ersetzt werden. Es läßt sich aber heute nicht nur der Werkstoff "Glas" thermisch oder chemisch vorspannen, sondern diese Behandlungsverfahren sind auch anwendbar z.B. bei keramischen Stoffen, wie Aluminium oxid.

Zerstört wird der Deckel S durch eine mechanische Schlagvorrichtung 9, die aus einem vorne spitz zulaufenden Bolzen 9a und einem Kolben 9b besteht. Dieser ist über ein Zugglied 10 in seiner gezeichneten Lage fixiert, das andererseits mit einem gehäusefesten Pixierglied 11 verbunden ist, in dem Durchströmbohrungen 12 vorgesehen sind. Durch diese Bohrungen pflanzt sich der in der Vorbrennkammer erzeugte Gasdruck fort und wirkt auf den Kolben 9. Wenn in der Vorbrennkammer die vorgeschriebene Druckhöhe, d.h. der Solldruck erreicht ist, so reißt das Zugglied 10 und der Bolzen 9a schlägt auf den Deckel 8, der dann in kleinste Bruchstücke zerfällt und ohne Schaden für das Triäowerk durch die Schubdüse 3 ins Freie gelangt. Die Zugfestigkeit des Zugglieds 10 ist daher auf den vorherrschenden Solldruck abgestimmt. Auch die den Überströmkanal 13 abschließende Platte 14, die vorzugsweise aus dem gleichen Material besteht wir der Deckel 8, wird beim Erreichen des Solldrucks zerstört.

In Pig. 2 ist die Schlagvorrichtung 9 über eine elastische Hülle 15 mit einer Stellschraube 16 verbunden, die über ein Gewinde 17 in einem Führungsrohr 18 im Lufteinlauf 7 längsbeweglich angeordnet ist. Die Stellschraube 16 weist

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elektrische Kontakte 19 auf, die mit gehäusefesten Gegenkontakten 20 korrespondieren. Innerhalb der elastischen Hülle 15, die als Pixiereinrichtung für die Schlagvorrichtung 9 fungiert, ist eine pyrotechnische Ladung 21 vorgesehen, die über den elektrischen Zündkreis 22 dann gezündet v^ird, wenn der Deckel 8 zerstört und der Lufteinlauf in die Brennkammer 1 freigegeben werden muß, d.h. am Ende der Startphase bzw. zu Beginn der Marschphase. Durch die konstruktiv und funktionell integrierte Baueinheit 9, 15, 16, 19, 21 und deren Anordnung 18, 20 ist es nicht nur möglich, exakt den Zeitpunkt für die Zerstörung des Deckels 8 festzulegen sondern diese läßt auch zu, daß diese Baueinheit erst kurz vor dem militärischen Einsatz des Flugkörpers installiert zu werden braucht. Mit anderen Worten, dadurch ist eine jahrelange problematische Lagerung der pyrotechnischen Energiequelle für diesen Zweck innerhalb des Plugkörpers nicht erforderlich, so daß diesbezüglich ein Versagen vermieden wird· >.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist zur Fixierung der Schlagvorrichtung 9 in ihrer Ausgangsstellung ein Riegel 23 vorgesehen, der durch eine elektro-magnetische Einrichtung 24 zum richtigen Zeitpunkt geöffnet wird, so daß er dann die Schlagvorrichtung 9 freigibt, und der in der Vorbrennkammer dann vorherrschende Solldruck auf den Kolben 9b wirken kann.

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Claims

Patentansprüche

Deckel aus leicht zerstörbarem Material zum Verschließen der in die Brennkammer, insbesondere von Staustrahl-Raketentriebwerken einmündenden Lufteinlauföffnungen, und Schlagvorrichtung zum Zerstören des Deckels am Ende des Startbetriebes zu Beginn des Marschbetriebes, die durch erzeugten Druck aktiviert wird, dadurch gekennzeichnet , daß der Deckel (8) aus einem Materie! mit innerer Vorspannung, insbesondere Glas besteht und daß zum Zurückhalten der Schlagvorrichtung (9) eine Pixiereinrichtung (10, 15, 23) vorgesehen ist, die erst beim Erreichen

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der Solldruckhöhe eines auf die Schlagvorrichtung (9) einwirkenden Drucks eliminiert bzw. außer Punktion gesetzt wird.
2. Pixiereinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein die Schlagvorrichtung (9) zurückhaltendes Sollbruchglied, das beim Erreichen des auf die Schlagvorrichtung (9, 15) lastenden Solldrucks zerstört wird.
3. Pixiereinrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Zugglied (9), das einerseits am Gehäuse oder einem gehäusefesten Teil (11) und andererseits an der Schlagvorrichtung (9) befestigt ist (Fig.la).
4. Fixiereinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Schlagvorrichtung (9) mit dem Gehäuse unmittelbar oder mittelbar über eine als Fixiereinrichtung dienende elastische Hülse (15) verbunden ist (Fig. 2).
5. Schlagvorrichtung nach Anspruch 1 und 4, mit einer elektrisch zu zündenden pyrοtechnischen Ladung zur Erzeugung des Druckes auf die Schlagvorrichtung, dadurch gekennzeichnet , daß die Schlagvorrichtung (9) zusammen mit der pyrotechnischen Ladung (21) von außen her zugänglich im Gehäuse montierbar ist und beide Teile (9 und 21) über eine elastische Hülse (15) als Fixiereinrichtung mit einer Stellschraube (16) verbunden sind, die mit elektrischen Kontakten (19) in bezug auf gehäusefeste Gegenkontakte (20) einstellbar ist (Fig. 2).

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w* ^ mm
6. Feuereinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine formschlüssige Sperreinrichtung, insbesondere einen elektro-magnetisch gesteuerten Riegel (23) als Fixiereinrichtung zum Zurückhalten der Schlagvorrichtung (9) (Fig. 3).

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