DE3026245C1 - Two position exhaust nozzle for missile rocket motor - Google Patents

Two position exhaust nozzle for missile rocket motor

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Abstract

The nozzle consists of an outer envelope (16) with an inner continuous surface (18) defining the shape of the nozzle at its maximum cross-section. It also has surfaces (14) inside the inner surface which co-operate with one another to form the nozzle shape at minimum cross-section and are able to move between the two positions. These surfaces are covered with a skin to prevent leakages between their edges, while the skin tears along the edges when the components move from minimum to maximum nozzle diameter. The moving surfaces (14) are made in the form of fore and aft vanes which are articulated to the outer envelope, with springs between the two which are under tension when the nozzle is at minimum diameter. The vanes are actuated by rods (28) between them and the outer envelope.

Description

Die Erfindung betrifft eine querschnittsveränderliche Schubdüse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a cross-sectional variable Thruster according to the preamble of claim 1.

Dabei handelt es sich insbesondere um eine, zwei mög­ liche Stellungen (Minimalquerschnittsstellung und Maximal­ querschnittsstellung) aufweisende Schubdüse für integrierte Raketen/Staustrahl-Triebwerke von Raketen. In particular, it is one or two possible positions (minimum cross-sectional position and maximum cross-sectional position) having thrust nozzle for integrated Missile / ramjet engines of missiles.  

Derartige Triebwerke werden normalerweise derart betrieben, daß zunächst eine Startladung aus Raketentreib­ stoff verbrannt wird, um die Rakete auf Überschallgeschwindig­ keit zu beschleunigen, und nach dem Abbrand der Startladung arbeitet das Triebwerk als Staustrahltriebwerk.Such engines usually become like this operated that initially a launch charge from rocket propulsion fabric is burned to speed the rocket to supersonic speed and after the starter charge has burned down the engine works as a ramjet.

Dabei findet während des Abbrands der Startladung und beim anschließenden Staustrahlbetrieb jeweils eine gesonderte Düse mit festem Austrittsquerschnitt Anwendung. Nach dem Abbrand der Startladung verbleibt üblicherweise der Behälter, in welcher die Startladung untergebracht war, als Brennkammer für den im Staustrahlbetrieb verbrannten Brennstoff im Trieb­ werk, während jedoch die in Verbindung mit der Startladung verwendete feste Düse ausgeworfen wird und eine weitere feste Düse in Tätigkeit tritt, die eine für den Staustrahlbetrieb mit hoher Strahlgeschwindigkeit besser geeignete Form hat.It takes place during the start charge and a separate one for each subsequent ram jet operation Nozzle with a fixed outlet cross section Application. After this The container usually burns off the starter charge, in which the starter charge was housed, as a combustion chamber for the fuel burned in ramjet operation work, however, in connection with the starter charge used solid nozzle is ejected and another solid Nozzle comes into operation, one for the ramjet operation has a more suitable shape with high jet speed.

Um eine mögliche Gefährdung eines Flugzeugs, von welchem aus die betreffende Rakete abgefeuert wird, durch die aus­ geworfene Startdüse des Raketentriebwerks zu vermeiden, ist der Einsatz einer querschnittsveränderlichen Schubdüse wünschenswert, die sowohl den Anforderungen des Start­ betriebe als auch denjenigen des Staustrahlbetriebs des Raketentriebwerks gerecht wird. To a possible danger to an aircraft, of which from which the missile in question is fired, through which Avoid thrown rocket engine launch nozzle the use of a cross-sectional variable nozzle desirable to meet both the requirements of the start companies as well as those of the ramjet operation of the Rocket engine meets.  

Querschnittsveränderliche Schubdüsen sind bei Gasturbinen­ triebwerken für Flugzeuge bereite bekannt, aber da diese be­ kannten Schubdüsen von Flugzeugtriebwerken während eines Fluges mehrfach zwischen verschiedenen Betriebsstellungen verstellt werden müssen, weisen sie einen ziemlich komplizierten mechanischen Aufbau auf, weshalb sie für die Anwendung bei Raketentriebwerken zu schwer und ungeeignet wären.Cross section variable thrusters are in gas turbines engines for aircraft are known, but since these be knew thrusters of aircraft engines during a flight adjusted several times between different operating positions they have to be a pretty complicated one mechanical structure, which is why they are used for Rocket engines would be too heavy and unsuitable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Zwei-Stellungs-Düse zu schaffen, die sich für den Einsatz in Verbindung mit integrierten Raketen/Staustrahl-Triebwerken eignet.The invention has for its object a simple To create two-position nozzle that is suitable for use in Connection with integrated rocket / ramjet engines is suitable.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Anordnung gelöst.This object is achieved according to the invention by the characterizing part of claim 1 specified arrangement solved.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung haben die beweglichen Düsensegmente eine starre Form, die im Längsprofil der Gestalt der Innenwand des Düsenrohres entspricht und die in Umfangsrichtung so gestaltet ist, daß die Düsensegmente in der Minimalquerschnittsstellung mit ihren seitlichen Rändern aneinander anliegen. In a preferred embodiment of the invention the movable nozzle segments have a rigid shape that in the longitudinal profile of the shape of the inner wall of the nozzle tube corresponds and which is designed in the circumferential direction so that the nozzle segments in the minimum cross-sectional position touch each other with their side edges.  

Bei Schubdüsen, die für einen heißen Abgasstrahl vorgesehen sind, ist die Dichtungshaut vorzugsweise als keramischer Überzug der Düsensegmente ausgebildet, der zwar ausreichend spröde ist, daß er bei Bewegung der Düsen­ segmente in die Maximalquerschnittsstellung bricht, der aber auch ausreichend stabil ist, um den auftretenden Gas­ drücken und Gastemperaturen standzuhalten.With thrusters for a hot exhaust gas jet are provided, the sealing skin is preferably as ceramic coating of the nozzle segments formed, the is sufficiently brittle that it moves when the nozzles segments in the maximum cross-sectional position, the but is also sufficiently stable to the gas that occurs press and withstand gas temperatures.

Die Verstellung der Düsensegmente zwischen ihren beiden Betriebsstellungen kann mit Hilfe von Zugfedern erfolgen, die jeweils zwischen den Düsensegmenten und dem Düsenrohr angeordnet sind, wobei eine lösbare Arretierung die Düsensegmente entgegen der Federvorspannung und entgegen den Gaskräften in der Minimalquerschnittsstellung sichert, wobei diese lösbare Arretierung ein zerstörbares Band sein kann, dessen Enden am Düsenrohr befestigt sind.The adjustment of the nozzle segments between their Both operating positions can be done with the help of tension springs take place, each between the nozzle segments and the Nozzle tube are arranged, with a releasable locking the nozzle segments against the spring preload and against secures the gas forces in the minimum cross-sectional position, this releasable locking device being a destructible band can, the ends of which are attached to the nozzle tube.

Vorzugsweise ist jedoch ein Betätigungsmechanismus vorgesehen, der zwischen den Düsensegmenten und dem Düsen­ rohr angeordnete Lenker aufweist, welche einerseits die Düsensegmente in der Minimalquerschnittsstellung halten und andererseits zum Verstellen der Düsensegmente in die Maximalquerschnittsstellung dienen. However, an actuation mechanism is preferred provided between the nozzle segments and the nozzle Pipe arranged handlebar, which on the one hand the Hold the nozzle segments in the minimum cross-sectional position and on the other hand to adjust the nozzle segments in the Serve maximum cross-sectional position.  

Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieses Betätigungs­ mechanismus sind Kniehebel mit zwei durch ein Kniegelenk mit­ einander verbundenen Kniehebelgliedern vorgesehen, deren freie Enden an einem Düsensegment bzw. am Düsenrohr angelenkt sind und deren Kniegelenk über eine Kuppelstange mit einem allen Düsensegmenten zugeordneten drehbaren Betätigungsring gekuppelt ist. Die Kuppelstange hält in ihrer Ruhestellung den betreffen­ den Kniehebel in einer jenseits der kritischen Streckmittel­ lage gelegenen Streckstellung, in welcher er das betreffende Düsensegment vom Düsenrohr entfernt in der Minimalquerschnitts­ stellung hält.In a preferred embodiment, this actuation mechanism are toggle levers with two by one knee joint interconnected toggle links provided the free Ends are articulated on a nozzle segment or on the nozzle tube and their knee joint via a coupling rod with all of them Coupled rotatable actuating ring associated with nozzle segments is. The coupling rod holds the concern in its rest position the toggle lever in a beyond the critical extender lay stretching position in which he the relevant Nozzle segment removed from the nozzle tube in the minimum cross-section position holds.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nach­ stehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben. Es zeigt:Some embodiments of the invention are described in standing with reference to the attached drawings more in described. It shows:

Fig. 1 das hintere Ende eines Raketengehäuses mit einer querschnittsveränderlichen Schubdüse nach der Erfindung, wobei der obere Halbschnitt die Düse in der Maximalquerschnittsstellung und der untere Halbschnitt die Düse in der Minimalquerschnittsstellung zeigt, Fig. 1, the rear end of a missile body with a cross section variable exhaust nozzle according to the invention, the upper half section of the nozzle in the maximum cross-sectional position and the lower half section shows the nozzle in the minimum cross-sectional position,

Fig. 2 eine Querschnittdarstellung, wobei die obere Hälfte (Schnittebene A-A in Fig. 1) die Düse in der Maximalquer­ schnittsstellung und die untere Hälfte die Düse in der Minimalquerschnitts­ stellung zeigt, und zwar im linken Viertel in der Schnittebene B-B und im rechten Viertel in der Schnittebene A-A in Fig. 1, Fig. 2 is a cross-sectional view, the upper half (section plane AA in Fig. 1) shows the nozzle in the maximum cross-sectional position and the lower half of the nozzle in the minimum cross-sectional position, in the left quarter in the section plane BB and in the right quarter in the section plane AA in Fig. 1,

Fig. 3 einen Axialschnitt durch eine abge­ wandelte Düsenausführungsform, wobei wiederum der obere Halbschnitt die Düse in der Maximalquerschnittsstellung und der untere Halbschnitt die Düse in der Minimalquerschnittsstellung zeigt, und Fig. 3 shows an axial section through a modified nozzle embodiment, the upper half section again showing the nozzle in the maximum cross-sectional position and the lower half section showing the nozzle in the minimum cross-sectional position, and

Fig. 4 eine ausschnittweise Seitenansicht des Betätigungsmechanismus der in Fig. 3 gezeigten Düse bei weggelassenem Raketengehäuse. Fig. 4 is a partial side view of the actuating mechanism of the nozzle shown in Fig. 3 with the missile housing omitted.

In den Fig. 1 und 2 ist das hintere Ende eines Raketen­ gehäuses 10 dargestellt, in welchem eine Zwei-Stellungs- Schubdüse 12 angeordnet ist. Die Schubdüse ist in ihrer in der unteren Hälfte der Fig. 1 gezeigten Minimalquerschnitts­ stellung gebaut, die während des Startbetriebs des Raketen­ triebwerks gebraucht wird, während welchem ein fester Raketentreibstoff verbrannt wird und das Triebwerk als reines Raketentriebwerk arbeitet. Nach dem Abbrand der Starttreibstoffladung arbeitet das Triebwerk während des weiteren Flugs der Rakete als Staustrahltriebwerk, wozu die Düse in die in der oberen Hälfte der Fig. 1 gezeigte Maximalquerschnittsstellung gebracht wird.In Figs. 1 and 2, the rear end of a missile is shown housing 10 in which a two-position propulsion nozzle 12 is arranged. The thrust nozzle is built in its minimum cross-sectional position shown in the lower half of FIG. 1, which is used during the starting operation of the rocket engine, during which a solid rocket fuel is burned and the engine works as a pure rocket engine. After the starting fuel charge has burned off, the engine works as a ramjet engine during the further flight of the rocket, for which purpose the nozzle is brought into the maximum cross-sectional position shown in the upper half of FIG. 1.

Um die beiden für die zwei verschiedenen Betriebsarten erforderlichen Düsenstellungen nacheinander herstellen zu können, weist die Schubdüse eine Anzahl beweglicher, klappen­ artiger Düsensegmente 14 auf, die innerhalb des das hintere Ende des Raketengehäuses bildenden starren Düsenrohres 16 aus der Minimalquerschnittsstellung in die Maximalquerschnitts­ stellung bewegbar sind. Die Maximalquerschnittsstellung wird durch eine innere Wand 18 des Düsenrohres 16 festgelegt, die, wie Fig. 1 zeigt, als gesonderte, in das Düsenrohr einge­ setzte Auskleidung oder auch einteilig mit dem Düsenrohr ausgebildet sein kann. In order to be able to produce the two nozzle positions required for the two different operating modes one after the other, the thrust nozzle has a number of movable, flap-like nozzle segments 14 which can be moved from the minimum cross-sectional position into the maximum cross-sectional position within the rigid nozzle tube 16 forming the rear end of the rocket housing. The maximum cross-sectional position is determined by an inner wall 18 of the nozzle tube 16 , which, as shown in FIG. 1, can be formed as a separate lining inserted into the nozzle tube or also in one piece with the nozzle tube.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel haben die beweglichen Düsensegmente 14 jeweils eine starre Form, die im Längsprofil 30 gestaltet ist, daß die Düsensegmente in der Maximalquerschnittsstellung an der Innenwand 18 anliegen, die aber in Umfangsrichtung so gestaltet ist, daß die einzelnen Düsensegmente in der Minimalquerschnittsstellung mit ihren Seitenrändern aneinander anliegen. Die in der Minimalquerschnittsstellung aneinander anstoßenden Seiten­ ränder der Düsensegmente 14 sind durch einen keramischen Überzug abgedichtet, der die gesamte Innenoberfläche der Düsensegmente bedecken kann und ausreichend spröde ist, daß er bei Bewegung der Düsensegmente 14 in die Maximalquer­ schnittsstellung entlang der Segmentränder bricht.In the illustrated embodiment, the movable nozzle segments 14 each have a rigid shape, which is designed in the longitudinal profile 30 , that the nozzle segments abut the inner wall 18 in the maximum cross-sectional position, but which is designed in the circumferential direction so that the individual nozzle segments with their in the minimum cross-sectional position Side edges lie against each other. The abutting sides of the nozzle segments 14 in the minimum cross-sectional position are sealed by a ceramic coating that can cover the entire inner surface of the nozzle segments and is sufficiently brittle that it breaks when the nozzle segments 14 move into the maximum cross-sectional position along the segment edges.

Die Düsensegmente weisen jeweils einen stromaufwärtigen Segmentabschnitt 20 auf, der dazu dient, in der Minimal­ querschnittsstellung den Abstand zwischen dem stromauf­ seitigen Ende des stromabwärtigen Hauptsegmentabschnitts 14 und der Innenwand 18 zu überdecken. Die stromaufwärtigen Segmentabschnitte 20 sind jeweils durch ein Gelenk 22 mit dem betreffenden Hauptsegmentabschnitt 14 und außerdem an ihrem stromaufseitigen Ende durch ein längsverschiebliches Gelenk 24 mit dem Düsenrohr verbunden. Die längsverschieb­ lichen Gelenke 24 laufen in nicht dargestellten Führungen der Innenwand 18, die jeweils mittig mit Bezug auf den jeweiligen Segmentabschnitt 20 angeordnet sind. In der Innenwand 18 sind Aussparungen 26 gebildet, welche die stromaufwärtigen Segmentabschnitte 20 in der Maximalquer­ schnittsstellung der Düse aufnehmen.The nozzle segments each have an upstream segment section 20 , which serves to cover the distance between the upstream end of the downstream main segment section 14 and the inner wall 18 in the minimal cross-sectional position. The upstream segment sections 20 are each connected by a joint 22 to the relevant main segment section 14 and also at their upstream end by a longitudinally displaceable joint 24 to the nozzle tube. The longitudinally displaceable joints 24 run in guides, not shown, of the inner wall 18 , which are each arranged centrally with respect to the respective segment section 20 . In the inner wall 18 recesses 26 are formed which receive the upstream segment sections 20 in the maximum cross-sectional position of the nozzle.

Um die Betätigung der Düsensegmente 14 zwecks Ver­ stellung aus der Minimalquerschnittsstellung in die Maximalquerschnittsstellung möglichst einfach zugestalten, sind zu diesem Zweck Zugfedern 30 vorgesehen, welche eine die Düsensegmente in ihre Maximalquerschnittsstellung drängende Vorspannkraft auf diese ausüben. Die Zugfedern 30 greifen jeweils einerseits am Düsenrohr 16 und andererseits an einem Lenker 28 an, der seinerseits mit seinem einen Ende an dem betreffenden Düsensegment und mit seinem anderen Ende am Düsenrohr angelenkt ist. Wenn die Umstellung der Düse aus der Minimalquerschnittsstellung in die Maximalquerschnitts­ stellung erforderlich ist, bewirken die Zugfedern 30 mit Unterstützung der in der Düse wirkenden Gaskräfte über die Lenker 28 eine Schwenkung der Düsensegmente 14 radial aus­ wärts in Anlage an die Innenwand 18.To simplify the actuation of the nozzle segments 14 for the purpose of adjustment from the minimum cross-sectional position to the maximum cross-sectional position, tension springs 30 are provided for this purpose, which exert a prestressing force urging the nozzle segments into their maximum cross-sectional position. The tension springs 30 each engage on the one hand on the nozzle tube 16 and on the other hand on a link 28 which in turn is articulated at one end to the relevant nozzle segment and at the other end to the nozzle tube. If the changeover of the nozzle from the minimum cross-sectional position to the maximum cross-sectional position is required, the tension springs 30, with the support of the gas forces acting in the nozzle via the handlebars 28, cause the nozzle segments 14 to pivot radially outward into contact with the inner wall 18 .

Um die Düsensegmente 14 vor dem Abbrand der Starttreib­ stoffladung entgegen der Vorspannkraft der Federn 30 in der Minimalquerschnittsstellung zu halten, ist ein Draht oder Band 32 vorgesehen, welches die Düsensegmente 14 im Bereich der Düseneinschnürung umschließt und mit seinen freien Enden am Düsenrohr 16 befestigt ist. Der Keramiküberzug auf der Innenseite der Düsensegmente trägt auch teilweise zum Zusammenhalt der Düsensegment in der Minimalquerschnitts­ stellung bei. Nach dem Abbrand der Starttreibstoffladung wird der Draht bzw. das Band 32 mittels einer Sprengladung abge­ sprengt, so daß die in der Düse herrschenden Gaskräfte in Verbindung mit den Zugfedern 30 den keramischen Innenüber­ zug der Düsensegmente im Bereich der Segmentseitenränder aus­ brechen und die Segmente nach außen schwenken. Die strich­ punktierte Linie 34 deutet eine Zwischenstellung an, welche die Düsensegmente während ihrer Bewegung aus der Minimal­ querschnittsstellung in die Maximalquerschnittsstellung durchlaufen, und zeigt die dabei stattfindende Verschiebung und Abknickung der gelenkig an den Hauptsegmentabschnitten 14 befestigten stromaufwärtigen Segmentabschnitte 20.In order to keep the nozzle segments 14 in the minimum cross-sectional position against the pretensioning force of the springs 30 before the starting fuel charge burns up, a wire or band 32 is provided which encloses the nozzle segments 14 in the region of the nozzle constriction and is fastened with its free ends to the nozzle tube 16 . The ceramic coating on the inside of the nozzle segments also partially contributes to the cohesion of the nozzle segment in the minimum cross-sectional position. After the starting fuel charge has burned off, the wire or band 32 is blown off by means of an explosive charge, so that the gas forces prevailing in the nozzle in conjunction with the tension springs 30 break the ceramic inner coating of the nozzle segments in the region of the side edges of the segments and the segments outward swing. The dash-dotted line 34 indicates an intermediate position through which the nozzle segments pass during their movement from the minimum cross-sectional position into the maximum cross-sectional position, and shows the displacement and kinking of the upstream segment sections 20 which are articulated to the main segment sections 14 .

Aus der oberen Hälfte der Fig. 1 geht hervor, daß die stromaufwärtigen Segmentabschnitte 20 und die Lenker 28 in der Maximalquerschnittsstellung der Düse in entsprechenden Ausnehmungen 26 bzw. 29 der Innenwand 18 liegen und daß die Hauptsegmentabschnitte 14 bündig mit der Innenwandober­ fläche sind. Da die Düsensegmente nunmehr auf einem größeren Radius als in der Minimalquerschnittsstellung liegen, sind zwischen den Seitenrändern benachbarter Segmente Zwischen­ räume vorhanden, wie in Fig. 2 sichtbar ist. Die Innenwand 18 ist daher mit entsprechenden Flächenvorsprüngen 36 versehen, welche diese Zwischenräume ausfüllen, wenn sich die Düsen­ segmente in der Maximalquerschnittsstellung befinden, so daß sich auch in der Maximalquerschnittsstellung eine glatte Düsenwandinnenfläche für den durch die Düse strömenden Abgas­ strom ergibt.From the upper half of Fig. 1 it can be seen that the upstream segment sections 20 and the link 28 are in the maximum cross-sectional position of the nozzle in corresponding recesses 26 and 29 of the inner wall 18 and that the main segment sections 14 are flush with the inner wall surface. Since the nozzle segments are now on a larger radius than in the minimum cross-sectional position, there are spaces between the side edges of adjacent segments, as can be seen in FIG. 2. The inner wall 18 is therefore provided with corresponding surface projections 36 which fill these gaps when the nozzle segments are in the maximum cross-sectional position, so that there is a smooth inner surface of the nozzle wall for the exhaust gas stream flowing through the nozzle even in the maximum cross-sectional position.

Im unteren Halbschnitt der Fig. 2, welcher die Düse in der Minimalquerschnittsstellung zeigt, entspricht in der linken Hälfte die Schnittebene der Linie B-B in Fig. 1, während in der rechten Hälfte die Schnittebene der Linie A-A in Fig. 1 entspricht.In the lower half-section of FIG. 2, which shows the nozzle in the minimum cross-sectional position, the sectional plane corresponds to the line BB in FIG. 1 in the left half, while the sectional plane corresponds to the line AA in FIG. 1 in the right half.

Der keramische Überzug der Düsensegmente 14 bildet in deren Minimalquerschnittsstellung eine Dichtungshaut über den aneinanderstoßenden Seitenrändern der Segmente und ver­ hindert ein Auslecken von Gas zwischen diesen Seitenrändern. In der Maximalquerschnittsstellung der Düsensegmente kann kein Gas auslecken, da dort die Düsensegmente bündig an der Innenwand 18 anliegen.The ceramic coating of the nozzle segments 14 forms in their minimum cross-sectional position a sealing skin over the abutting side edges of the segments and prevents gas leakage between these side edges. No gas can leak in the maximum cross-sectional position of the nozzle segments, since there the nozzle segments lie flush against the inner wall 18 .

Bei der beschriebenen Konstruktion handelt es sich also um eine gewichtsmäßig leichte Zwei-Stellungs-Schubdüse, bei welcher keine Dichtungsprobleme vorhanden sind. So it is with the construction described around a lightweight two-position nozzle, at which have no sealing problems.  

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine alternative Düsenaus­ führungsform, die sich insbesondere hinsichtlich des Betätigungsmechanismus von der zuvor beschriebenen Aus­ führungsform unterscheidet. Zum leichteren Vergleich mit der vorher beschriebenen Ausführungsform sind in den Fig. 3 und 4 entsprechende Bauteile jeweils mit den gleichen Be­ zugszeichen wie in den Fig. 1 und 2 versehen. FIGS. 3 and 4 show an alternative form the nozzle outlet guide, which differs in particular in terms of the operating mechanism of the previously described Off guide die. For easier comparison with the previously described embodiment, corresponding components in FIGS . 3 and 4 are each provided with the same reference numerals as in FIGS . 1 and 2.

Der Betätigungsmechanismus der Schubdüse nach den Fig. 3 und 4 weist pro Düsensegment 14 zwei Glieder 40 und 42 auf, von denen das Glied 40 über ein Gelenk 44 mit dem betreffenden Düsensegment und das Glied 42 über ein Gelenk 46 mit dem Düsenrohr 16 verbunden ist, und die außerdem durch ein Kniegelenk 48 miteinander zu einem Kniehebel verbunden sind. Mit dem Kniegelenk 48 ist außer­ dem ein Kuppelstangenglied 50 verbunden, das über ein daran angelenktes weiteres Kuppelstangenglied 52 mit einem Betätigungsring 54 verbunden ist. Der drehbare Betätigungs­ ring 54 ist den Kuppelstangen 50, 52 aller Düsensegmente gemeinsam zugeordnet.The actuating mechanism of the exhaust nozzle of FIGS. 3 and 4, per nozzle segment 14 comprises two members 40 and 42, of which the member 40 is connected via a joint 44 to the respective nozzle segment and the member 42 via a joint 46 to the nozzle pipe 16, and which are also connected to one another by a knee joint 48 to form a toggle lever. A coupling rod member 50 is connected to the knee joint 48 , which is connected to an actuating ring 54 via a further coupling rod member 52 articulated thereon. The rotatable actuating ring 54 is associated with the coupling rods 50 , 52 of all nozzle segments together.

Auf seiner stromabwärtigen Seite ist der Betätigungs­ ring 54 außerdem über eine Anzahl weiterer Lenker 56 mit einem axial verschiebbaren Ring 58 gekuppelt, an welchem die stromabseitigen Enden sämtlicher Düsensegmente 14 je­ weils mittels eines Gelenks 60 angelenkt sind. Es ist nicht erforderlich, daß jedem Düsensegment ein Lenker 56 zuge­ ordnet ist, vielmehr reichen beispielsweise drei solche Lenker aus, die mit gleichen Winkelabständen am Düsen­ umfang verteilt sind.On its downstream side, the actuating ring 54 is also coupled via a number of further links 56 with an axially displaceable ring 58 , on which the downstream ends of all nozzle segments 14 are each articulated by means of a joint 60 . It is not necessary that each nozzle segment is assigned a handlebar 56 , rather, for example, three such handlebars are sufficient, which are circumferentially distributed at the nozzle at equal angular intervals.

Die stromaufseitigen Enden der stromaufwärtigen Segment­ abschnitte 20 sind bei diesem Ausführungsbeispiel über feste Gelenke 62 mit dem Düsenrohr 16 verbunden.The upstream ends of the upstream segment sections 20 are connected in this embodiment via fixed joints 62 to the nozzle tube 16 .

Die Arbeitsweise des eben beschriebenen Betätigungs­ mechanismus ist folgendermaßen:
Bei der in der unteren Hälfte der Fig. 3 gezeigten Minimalquerschnittsstellung befinden sich die Kniehebel­ glieder 40 und 42 jenseits ihrer kritischen Streckmittel­ lage in Streckstellung und wirken als Stütze für die Düsensegmente 14. Zur Verstellung der Düsensegmente in die Maximalquerschnittsstellung wird der Betätigungsring 54 mit Hilfe einer nicht dargestellten Explosivladung gedreht, wodurch gemäß Fig. 4 die Winkel zwischen den Kuppelstangen­ gliedern 52 sowie den Lenkern 56 und dem Betätigungsring 54 vergrößert werden. Dies hat eine axiale Verschiebung der Gelenke 48 und 60 zur Folge, wobei das Gelenk 48 sich stromaufwärts verschiebt und das Einknicken des Knie­ hebels 40, 42 bewirkt, so daß die Düsensegmente 14 mit ihren stromaufwärtigen Segmentabschnitten 20 radial nach außen in Anlage an die Innenwand 18 des Düsenrohres 16 geklappt werden. Die Düsensegmente sind wiederum mindestens im Bereich ihrer Seitenränder mit einem keramischen Überzug versehen, der bei Beginn der Düsensegmentbewegung bricht.The operation of the actuating mechanism just described is as follows:
In the minimum cross-sectional position shown in the lower half of FIG. 3, the toggle members 40 and 42 are located beyond their critical extension means in the extended position and act as a support for the nozzle segments 14 . To adjust the nozzle segments in the maximum cross-sectional position, the actuating ring 54 is rotated with the aid of an explosive charge, not shown, whereby according to FIG. 4, the angles between the coupling rods 52 and the links 56 and the actuating ring 54 are enlarged. This results in an axial displacement of the joints 48 and 60 , whereby the joint 48 moves upstream and causes the knee lever 40 , 42 to buckle, so that the nozzle segments 14 with their upstream segment sections 20 radially outward in contact with the inner wall 18th of the nozzle tube 16 are folded. The nozzle segments are in turn provided with a ceramic coating at least in the area of their side edges, which breaks at the start of the nozzle segment movement.

Die Explosivladung kann unmittelbar auf den Betätigungs­ ring 54 wirken, beispielsweise nach Art eines Kolbens, oder sie kann alternativ dazu, wenn der Betätigungsring durch zwischen ihm und dem Düsenrohr 16 angeordnete Federn unter Vorspannung gehalten wird, einen den Betätigungsring entgegen seiner Vorspannung arretierenden Draht, Stift oder dergl. ab­ scheren. Derartige Betätigungssprengladungen sind an sich bekannt und brauchen daher nicht näher beschrieben zu werden. Sie ermöglichen eine einfache Betätigung der Düsenverstellung zwischen ihren beiden Betriebsstellungen, ohne daß komplizierte hydraulische oder andere Mechanismen notwendig sind.The explosive charge can act directly on the actuating ring 54 , for example in the manner of a piston, or it can alternatively, if the actuating ring is held under tension by springs arranged between it and the nozzle tube 16 , a locking the actuating ring against its biasing wire, pin or the like. Such explosive charges are known per se and therefore need not be described in detail. They enable simple actuation of the nozzle adjustment between its two operating positions without the need for complicated hydraulic or other mechanisms.

Bei einer weiteren, nicht dargestellten Düsenausführungs­ form sind die beweglichen Düsensegmente als flexible Streifen oder Fäden ausgebildet, die zwischen zwei mit gegenseitigem Axialabstand angeordneten Ringen gespannt sind. Die Streifen bzw. Fäden sind am Umfang der Ringe befestigt, und durch relative gegenseitige Verdrehung der beiden Ringe werden die Streifen bzw. Fäden verdrillt und nehmen in Längsrichtung eine Hyperbelform an.In another, not shown nozzle design the movable nozzle segments are shaped as flexible strips or threads formed between two with mutual  Axially spaced rings are tensioned. The Stripes or threads are attached to the circumference of the rings, and by relative mutual rotation of the two rings are the Stripes or threads twisted and take one in the longitudinal direction Hyperbolic form.

Claims (8)

1. Querschnittsveränderliche Schubdüse, insbesondere für integrierte Raketen/Staustrahl-Triebwerke für Raketen, mit zwischen einer Minimalquerschnittsstellung und einer Maximalquerschnittsstellung bewegbaren Segmenten, dadurch gekennzeichnet, daß
  • a) ein feststehendes äußeres Düsenrohr eine die Düsenform in deren Maximalquerschnittsstellung be­ stimmende Innenwand (18) aufweist,
  • b) die beweglichen Düsensegmente (14) in einer der Minimalquerschnittsstellung der Düse entsprechenden Ursprungsstellung stehen, in welcher sie zusammen den Düsenkanal in der Minimalquerschnittsstellung begrenzen, und aus welcher sie in die Maximalquer­ schnittsstellung bewegbar sind, in der sie an der festen Innenwand (18) des Düsenrohres (16) anliegen,
  • c) die Düsensegmente (14) in ihrer die Minimalquer­ schnittsstellung bildenden Ursprungsstellung mit einer die Stoßfugen zwischen benachbarten Segmenten abdichtenden Dichtungshaut überzogen sind, und
  • d) die Dichtungshaut auf einem Material hergestellt ist, das bei Bewegung der Düsensegmente (14) aus der Minimalquerschnittsstellung in die Maximalquerschnitts­ stellung mindestens entlang der seitlichen Segment­ ränder bricht.
1. Cross-sectionally variable thrust nozzle, in particular for integrated rockets / ramjet engines for rockets, with segments movable between a minimum cross-sectional position and a maximum cross-sectional position, characterized in that
  • a) a stationary outer nozzle tube has an inner wall ( 18 ) that matches the nozzle shape in its maximum cross-sectional position,
  • b) the movable nozzle segments ( 14 ) are in a position of origin corresponding to the minimum cross-sectional position of the nozzle, in which they together limit the nozzle channel in the minimum cross-sectional position, and from which they can be moved into the maximum cross-sectional position in which they are on the fixed inner wall ( 18 ) of the nozzle tube ( 16 ),
  • c) the nozzle segments ( 14 ) are covered in their original position forming the minimum cross-sectional position with a sealing skin sealing the butt joints between adjacent segments, and
  • d) the sealing skin is made of a material that breaks at least along the side segment edges when the nozzle segments ( 14 ) move from the minimum cross-sectional position into the maximum cross-sectional position.
2. Querschnittsveränderliche Schubdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsensegmente jeweils einen stromaufwärtigen Segmentabschnitt (20) und einen damit durch ein Gelenk verbundenen stromabwärtigen Segmentabschnitt (14) aufweisen, und daß der stromaufwärtige Segmentabschnitt (20) außerdem mit seinem stromaufseitigen Ende und der strom­ abwärtige Segmentabschnitt mit seinem stromabseitigen Ende gelenkig mit dem Düsenrohr (16) verbunden ist.2. Cross-sectionally variable thrust nozzle according to claim 1, characterized in that the nozzle segments each have an upstream segment section ( 20 ) and a downstream segment section ( 14 ) connected thereto by a joint, and that the upstream segment section ( 20 ) also with its upstream end and the downstream segment section is articulated with its downstream end to the nozzle tube ( 16 ). 3. Querschnittsveränderliche Schubdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsensegmente (14) jeweils eine starre Form haben, die im Längsprofil der Gestalt der Innenwand (18) des Düsenrohres (16) entspricht und in Umfangsrichtung so gestaltet ist, daß die Düsensegmente in ihrer Ursprungsstellung mit ihren Seitenrändern aneinander anliegen.3. Cross-sectionally variable thrust nozzle according to claim 2, characterized in that the nozzle segments ( 14 ) each have a rigid shape which corresponds in the longitudinal profile to the shape of the inner wall ( 18 ) of the nozzle tube ( 16 ) and is designed in the circumferential direction so that the nozzle segments in rest in their original position with their side edges. 4. Querschnittsveränderliche Schubdüse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Düsensegmenten (14) und dem Düsenrohr (16) Zugfedern (30) angeordnet sind, welche die Düsensegmente in Richtung der Maximalquerschnittsstellung vorspannen, und daß eine lösbare Arretierung (32) die Düsensegmente entgegen der Federvorspannung in der Minimalquerschnittsstellung arretiert.4. Cross-sectionally variable thrust nozzle according to claim 2 or 3, characterized in that between the nozzle segments ( 14 ) and the nozzle tube ( 16 ) tension springs ( 30 ) are arranged which bias the nozzle segments in the direction of the maximum cross-sectional position, and that a releasable locking means ( 32 ) the nozzle segments are locked against the spring preload in the minimum cross-sectional position. 5. Querschnittsveränderliche Schubdüse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Düsenseg­ menten (14) und dem Düsenrohr (16) Lenker (40, 42) mit einem ihnen zugeordneten Betätigungsmechanismus (50, 52) angeordnet sind, welche die Düsensegmente in ihrer Ursprungsstellung halten und über welche sie in die Maximalquerschnittsstellung bewegbar sind.5. Cross-sectionally variable thrust nozzle according to claim 2 or 3, characterized in that between the Düsenseg elements ( 14 ) and the nozzle tube ( 16 ) handlebars ( 40 , 42 ) with an associated actuating mechanism ( 50 , 52 ) are arranged, which the nozzle segments in hold their original position and via which they can be moved into the maximum cross-sectional position. 6. Querschnittsveränderliche Schubdüse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenker als Kniehebel mit zwei durch ein Kniegelenk (48) miteinander verbundenen Kniehebelgliedern (40, 42) ausgebildet sind, die einer­ seits an einem Düsensegment (14) und andererseits am Düsenrohr (16) angelenkt sind und deren Kniegelenk jeweils über eine Kuppelstange (50, 52) mit einem auf alle Segmente wirkenden drehbaren Betätigungsring (54) gekuppelt ist, der bei Drehung eine Schubbewegung der Kuppelstange erzeugt. 6. Cross-sectionally variable thrust nozzle according to claim 5, characterized in that the links are designed as a toggle lever with two by a knee joint ( 48 ) interconnected toggle lever members ( 40 , 42 ), which on the one hand on a nozzle segment ( 14 ) and on the other hand on the nozzle tube ( 16 ) are articulated and the knee joint is coupled via a coupling rod ( 50 , 52 ) to a rotatable actuating ring ( 54 ) acting on all segments, which produces a pushing movement of the coupling rod when it rotates. 7. Querschnittsveränderliche Schubdüse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsring (54) über weitere Lenker (56) mit einem axial verschiebbaren Ring (58) am stromabwärtigen Düsenende gekuppelt ist, mit welchem die stromabwärtigen Enden aller Düsensegmente (14) verbunden sind.7. Cross-sectionally variable thrust nozzle according to claim 6, characterized in that the actuating ring ( 54 ) is coupled via further links ( 56 ) with an axially displaceable ring ( 58 ) at the downstream nozzle end, with which the downstream ends of all nozzle segments ( 14 ) are connected. 8. querschnittsveränderliche Schubdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungshaut durch einen keramischen Überzug der Düsen­ segmente gebildet ist.8. cross-sectional thrust nozzle after one of claims 1 to 7, characterized in that the Sealing skin through a ceramic coating of the nozzles segments is formed.
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