DE3003004C2

DE3003004C2 - Deckel aus leicht zerstörbarem Material zum Verschließen der in die Brennkammer von kombinierten Staustrahl-Raketentriebwerken einmündenden Lufteinlauföffnungen, und Schlagvorrichtung zum Zerstören des Deckels

Info

Publication number: DE3003004C2
Application number: DE3003004A
Authority: DE
Inventors: Horst 8011 Zorneding Boettger; Herbert Ing.(grad.) 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: 1982-06-03
Also published as: GB2104628B; GB2104628A; DE3003004A1; US4391094A; GB2068089A; FR2474594A1; GB2068089B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Deckel aus leicht zerstörbarem Material zum Verschließen der in die Brennkammer von kombinierten Staustrahl-Raketentriebwerken einmündendpn Lufteinlauföffnungen und mit einer Schlagvorrichtung zum Zerstören des Deckels am Ende des Raketenbetriebes zum Eröffnen des Betriebes des Staustrahltriebwerks, die durch erzeugten Druck aktiviert wird.

Bei kombinierten Staustrahl-Raketentriebwerken ist, wie in der US-PS 39 01028 beschrieben, für die Startphase ein fester Raketentreibstoff, vielfach in einer gemeinsamen Brennkammer, vorgesehen, der den Flugkörper auf die für den Staustrahlbetrieb erforderliche hohe Fluggeschwindigkeit bringt, die geeignet ist, genügend Luftmengen mit einem ausreichenden Druck für den Marschbetrieb zur Verfügung zu stellen. Während desselben werden also Luftsauei stoff 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 Beginn der Marschphase durch Fremdeinwirkung zerstört werden, so deß 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 augestoßen. Außerdem ist hierbei auf die Möglichkeit verwiesen, den 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 Triebwerk«; zu schonen und gegebenenfalls im Verband mitfliegende andere Flugkörper nicht zu gefährden.

Die Aufgabe im Rahmen der Erfindung besteht 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 Schlagvorrichtung einwirkenden Drucks außer Funktion gesetzt wird.

In Ausgestaltung der Erfindung besteht diese Fixiereinrichtung aus einem Sollbruchglied, das beim Erreichen der Solldruckhöhe zerstört wird.

Als Sollbruchglied kann erfindungsgemäß ein Abreißglied, 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, welche 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, wobei die pyrotechnische

Ladung in. einer elastischen Hülse untergebracht ist, welche als Fixiereinrichtung mit einer im Gehäuse einschraubbaren Stellschraube verbunden ist, die mit elektrischen Kontakten in bezug auf gehäusefeste Gegenkontakte einstellbar ist

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung dargestellt Es zeigt

F i g. 1 ein Staustrahlraketentriebwerk im Längsschnitt,

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

Fig.2 und 3 weitere erfindungsgemäße Ausführungen.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht das 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 Zb 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 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 Behändlungsverfahren 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 μ chemisch vorspannen, sondern diese Behandlungsverfahren sind auch anwendbar z. B. bei keramischen Stoffen, wie Aluminiumoxid.

Zerstört wird der Deckel 8 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 Fixierglied 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 4 die vorgeschriebene Druckhöhe, d. h. der Solldruck erreicht ist so re^:.ßt das Zugglied 10 und der Bolzen 9a schlägt auf den Deckel 8, der dann in kleinste Bruchstücke zerfällt und ohne Schaden für das Triebwerk 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 wie der Deckel 8, wird beim Erreichen des Solldrucks zerstört.

In Fig.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 elektrische Kontakte 19 auf, die mit gehäusefesten Gegenkontakten 20 korrespondieren. Innerhalb der elastischen Hülle 15, die als Fixiereinrichtung für die Schlagvorrichtung 9 fungiert, ist eine pyrotechnische Ladung 21 vorgesehen, die über den elektrischen Zündkreis 22 dann gezündet wird, 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 vordem 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 Flugkörpers 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 elektromagnetische Einrichtung 24 zum richtigen Zeitpunkt geöffnet wird, so daß er dann die Schlagvorrichtung 9 freigibt, und der in der Yorbrennkammer 4 dann vorherrschende Solldruck auf den Kolben 9£> wirken kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Deckel aus leicht zerstörbarem Material zum Verschließen der in die Brennkammer von kombinierten Staustrahl-Raketentriebwerken einmündenden Lufteinlauföffnungen mit einer Schlagvorrichtung zum Zerstören des Deckels am Ende des Raketenbetriebes zum Eröffnen des Betriebes des Staustrahltriebwerks, die durch erzeugten Druck aktiviert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (8) aus einem Material mit innerer Vorspannung, insbesondere Glas besteht und daß zum Zurückhalten der Schlagvorrichtung (9) eine Fixiereinrichtung (10,15,23) vorgesehen ist, die erst beim Erreichen der Solldruckhöhe eines auf die Schlagvorrichtung (9) einwirkenden Drucks außer Funktion gesetzt wird.

2. Deckel mit Schlagvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagvorrichtung (9) durch ein Sollbruchglied zurückgehalten wird, das beim Erreichen der Solldruckhöhe zerstört wird.

3. Deckel mit Schlagvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Sollbruchglied ein Abreißglied (10) vorgesehen ist, das einerseits am Gehäuse oder einem gehäusefesten Teil (11) und andererseits an der Schlagvorrichtung (9) befestigt ist(Fig. la).

4. Deckel mit Schlagvorrichtung 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 (F i g. 2).

5. Deckel mit Schlagvorrichtung nach Anspruch 4, mit einer elektrisch zu zündenden pyrotechnischen 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, wobei die pyrotechnische Ladung (21) in einer elastischen Hülse (15) untergebracht ist, welche als Fixiereinrichtung mit einer im Gehäuse einschraubbaren Stellschraube (16) verbunden ist, die mit elektrischen Kontakten (19) in bezug auf gehäusefeste Gegenkontakte (20) einstellbar ist (F i g. 2).

6. Deckel mit Schlagvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine formschlüssige Sperreinrichtung, insbesondere ein elektromagnetisch gesteuerter Riegel (23) als Fixiereinrichtung zum Zurückhalten der Schlagvorrichtung (9) (F i g. 3) vorgesehen ist.