DE3017308A1

DE3017308A1 - Raketenmotor fuer feste brennstoffe

Info

Publication number: DE3017308A1
Application number: DE19803017308
Authority: DE
Inventors: Jun Wallace Averell Hurd; Fred Robert Youngren
Original assignee: Raytheon Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1979-05-11
Filing date: 1980-05-06
Publication date: 1980-11-27
Also published as: FR2456217A1; CH645955A5; GB2049891B; US4311005A; GB2049891A; JPS55151140A; FR2456217B1; JPS6053779B2; CA1134626A

Description

t	DORNER & HUFNAGEL PATENTANWÄLTE	/J
	LANDWEHRSTR. 37 80OO MÜNCHEN 2 TEL. O 89 / 69 67 84	. 279
	02173*

München, den 5. Mai 198O
Anwaltsaktenz.: 27 - Pat
Raytheon Company, l4l Spring Street, Lexington, Mass.
Vereinigte Staaten von Amerika
Raketenmotor für feste Brennstoffe.

Die Erfindung bezieht sich auf Raketenmotoren und insbesondere auf einen Raketenmotor für feste Brennstoffe.

j Es ist bekannt, Raketenmotoren mit festen Brennstoffen zu betreiben, welche in Gestalt eines Wickels vorgesehen sind. Derartige Raketenmotoren unterliegen Betriebsstörungen, insbesondere, wenn die Umgebungstemperatur hoch ist. Beispielsweise haben sich während einer nun etwa fünfzehnjährigen Dienstzeit der sogenannten DRAGON-Rakete schwerwiegende Störungen aufgrund von

■Fehlern der Raketenmotoren ergeben, welche zur Steuerung des erwähnten Raketentyps verwendet werdeij. |

Durch d Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, einen Raketenmotor für feste Brennstoffe mit einer Brennkammer, in die ein Brennstoffvorrat in Gestalt eines gewickelten Streifens einsetzbar ist und einer von der Brennkammer ausmündenden Düse so auszugestalten, daß der Raketenmotor bei hohen Umgebungstempera-

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türen ohne schwerwiegende Fehler oder Störungen arbeitet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen Brennkammer und Düse ein perforierter Schild angeordnet ist. Dieser Schild erfüllt den Zweck, daß noch nicht verbrannte Teile des festen Brennstoffes daran gehindert werden, in den Bereich der Düse einzutreten,oder hineingeblasen zu werden. Der perforierte Schild ist so ausgebildet, daß er einen vernachlässigbaren Einfluß auf die Strömung der Verbrennungsgase durch die Düse hat.

Zweckmäßig ist der perforierte Schild aus Stahl gefertigt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der perforierte Schild mit einer Anzahl sich nach außen erstreckender, federnder, einstückig am Umfang angeformter Finger oder Arme versehen sein, welche an der Innenwand der Brennkammer nahe dem Düsenbereich anstehen.

Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, zur Erhöhung der Festigkeit der Konstruktion den perforierten Schild in Richtung auf den Brennkammerinnenraum gewölbt auszugestalten.

Nachfolgend wird die Erfindung durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es stellen dar:

Figur 1 eine perspektivische, teilweise geschnitten gezeichnete Ansicht eines Raketenmotors und

Figur 2 einen Längsschnitt durch den Raketenmotor nach Figur 1 zur Erläuterung der Vorgänge zum Vermeiden von Betriebsstörungen.

Figur 1 zeigt einen Raketenmotor mit einer an sich üblichen Anordnung der Einzelteile sowie mit einem perforierten Element,

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welches nachfolgend als Brennstoffteil-Rückhalter 10 bezeichnet ist. Der Raketenmotor weist zwei Hauptteile, nämlich eine Düsenkappe 12 und eine Zünderkappe l4, auf, welche in geeigneter Weise geformt sind und in zusammengebautem Zustand eine nicht näher bezeichnete Brennkammer umschließen, in welcher ein Brennstoffwickel l6, ein Zünder l8 und der Brennstoffteil-Rückhalter 10 untergebracht sind. Eine Düse 20 ist einstückig an die Düsenkappe 12 angeformt. Zünderleitungen 22 reichen durch eine Öffnung der Düsenkappe zu dem Zünder l8, um diesen in Abhängigkeit von einem Zündsignal auszulösen, welches von einer nicht dargestellten Signalquelle bezogen wird.

Der Brennstoffwickel l6 ist als Wickelkörper so ausgebildet, daß er bei normalen Umgebungstemperaturen, beispielsweise Temperaturen von unter - 4 C mit seiner Außenseite lose innerhalb der Brennkammer sitzt. Der als Wickel ausgebildete Brennstoffvorrat ist hier ein Zweikomponentenbrennstoff der Type M-36, welcher beispielsweise durch die Firma Hercules Radford Arsenal, Radford Virginia, Vereinigte Staaten von Amerika, bezogen werden kann. Er ist auf Nitroglyzerin-Nitrozellulose-Basis aufgebaut. Bei ver gleichsweise hohen Umgebungstemperaturen, also Temperaturen von oberhalb 38 C, dehnt sich der Wickel l6 so weit aus, daß die Außenseite fest an der Brennstoffkammerinnenwand anliegt.

Der Zünder l8 ist ein elektrischer Brückendrahtzünder mit einem Widerstand von 7,5 Ohm. Die zündbare Primärmischung ist eine Styphnat-Kaliumperchlorat-Mischung, während die sekundäre Zündmischung Zirkonpuder, Kaliumperchlorat und Bar iumnitrat enthält. Als Hersteller dieser Mittel kann beispielsweise Quantic Products, 99O Commercial Street, San Carlos, Californien, Vereinigte ~Maaten von Amerika oder Space Ordnance Systems, MiIitas, Cf -fornien, Vereinigte Staaten von Amerika, genannt werden. Der Zünder ist jedenfalls so ausgebildet, daß eine rasche Zündung mit reproduzierbarer Zündzeit erreicht wird. ·

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Der Brennstoffteil-Rückhalter 10 ist in geeigneter Weise unter Verwendung eines Stückes aus halbhartem, rostfreiem Stahl hergestellt, so daß eine perforierte, nicht näher bezeichnete Basis erhalten wird, von deren Umfang eine Anzahl federnder Finger oder Arme (ebenfalls nicht näher bezeichnet^ nach außen wegsteht. Die perforierte Basis und die federnden Arme oder Finger sind so dimensioniert, daß nach dem Einsetzen des Teiles in die Düsenkappe 12 die Basis den Düsenhals 2OT der Düse 20 überspannt und die Finger oder Arme eine Bewegung der BasLs während des Betriebes verhindern. Die Anzahl und die Anordnung der Perforationen in der Basis kann variiert werden, wobei aber sicherzustellen ist, daß während des Betriebes die Strömung der Verbrennungs gase aus der Brennkammer durch den Düsenhals 2OT der Düse 20 nicht wesentlich behindert wird und die strukturelle Festigkeit des Brennstoffteil-Rückhalters 10 aufrecht erhalten bleibt. Um die Festigkeit des Brennstoffteil-Rückhalters 10 zu erhöhen, wird vorzugsweise, wie am besten aus Figur 2 ersichtlich ist, die perforierte Basis leicht gewölbt ausgebildet.

Aus Figur 2 ist weiter ersichtlich, in welcher Weise der hier vorgeschlagene Raketenmotor schwerwiegende Störungen, wie sie bei bekannten Raletenmotoren dieser Art auftreten, verhindern kann. Wie anhand von Figur 2 verständlich wird, wird bei hohen Umgebungstemperaturen, wenn die Verbrennung des Brennstoffwickels l6 (Figur l) nahezu vollständig stattgefunden hat, ein hier mit der Bezugszahl l6a versehener Teil der Außenschicht des Wickels zunächst durch den Druck in der Brennkammer während des Abbrennens des Brennstoffwickeis bis auf einen Rest gegen die Innenfläche der Brennkammer angedrückt gehalten. Das Abbrennen des Brennstoffrestes l6a findet daher nur an der Oberfläche statt, welche nicht an der Innenfläche der Brennkammer anlegt. Bevor aber noch der Brennstoffrest l6a vollständig abgebrannt ist, kann es vorkommen, daß der noch zu verbrennende Rest sich von der Innenfläche der Brennkammer unter der Wirkung

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der Brenngase abhebt Und in den Bereich des Düsenhalses 2OT geblasen wird, wie in Figur 2 durch gestrichelte Linien bei l6* angedeutet' ist, so daß der Austritt der Brenngase durch die Düse blockiert wird. Fast augenblicklich steigt dann der Druck der Brenngase in der Brennkammer an und tiberschreitet den Maximalwert, welcher von der Zünderkappe l4 oder der Düsenkappe 12 aufgenommen werden kann. Dies führt dann zu einer Betriebsstörung und zu einer Zerstörung des Systems.

Ist aber der Brennstoffteil-Rückhalter 10 eingesetzt, so können äuii Te Teile des Br enns to ff wickeis, welche gegen Brennende vorhanden sind und welche in Figur 2 mit l6b bezeichnet sind, sich von der Innenwand der Brennkammer ablösen und gegen die Basis des Brennstoffteil-Rückhalters 10 geblasen werden. Nur in dem höchst unwahrscheinlichen Falle einer gleichzeitigen Abdeckung sämtlicher Öffnungen der perforierten Basis des Brennstoffteil-Rückhalters 10 durch Brennstoffreste würde die Strömung der Brenngase durch die Düse blockiert. In allen anderen, mit größer Wahrscheinlichkeit auftretenden Fällen verbleiben jedoch zu beiden Seiten des Brennstoffrestes Strömungswege für die heißen Brenngase, so daß eine vollständige Verbrennung des Vorrates stattfindet, ohne daß eine wesentliche Verlegung des Strömungsweges oder ein merklicher Druckanstieg innerhalb der Brennkammer zu beobachten ist.

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Claims

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Patentansprüche

Raketenmotor für feste Brennstoffe mit einer Brennkammer, in die ein Brennstoffvorrat in Gestalt eines gewickelten Streifens einsetzbar ist, und einer von der Brennkammer ausmündenden Düse, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Brennkammer und Düse ein perforierter Schild (10) angeordnet ist.
2. Raketenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der perforierte Schild (1O) aus Stahl gefertigt ist.
3. Raketenmotor nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Anzahl sich von dem Außenumfang des perforierten Schildes (lO) nach außen erstreckender, federnder Arme oder Finger, welche mit dem Schild einstückig verbunden sind und.an der Innenwand der Brennkammer nahe dem Düsenbereich anliegen.

k. Raketenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der perforierte Schild (lO) in Richtung auf die Brennkammer gewölbt ausgebildet ist.

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