DE3637967A1 - Mehrkammerraketentriebwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Mehrkammerraketentriebwerk nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Mehrkammerraketentriebwerke mit Feststofftreibsätzen ermöglichen eine Steigerung der Reichweite von Raketen dadurch, daß die Treibsätze nacheinander gezündet wer­ den und abbrennen. Um zu verhindern, daß der düsenferne Treibsatz durch den Abbrand des düsennahen Treibsatzes vorzeitig gezündet wird, ist es bekannt, zwischen den beiden Treibsätzen eines Zweikammerraketentriebwerks eine Trennwand anzuordnen (DE-OS 24 58 180). Während des Abbrandes des düsennahen Treibsatzes schützt die Trennwand den düsenfernen Treibsatz. Dagegen wird die Trennwand zerstört oder durch Aufklappen von Flügeln geöffnet, wenn der düsenferne Treibsatz abbrennt, so daß ein ungehinderter Durchlaß von der düsenfernen Raketenkammer zur Düse entsteht. Bei großen Triebwerken sowie bei Triebwerken, die einen hohen Druck erzeugen, erfordert eine massive Trennwand einen erheblichen Ein­ bauraum. Ferner erhöht eine solche Trennwand das Ge­ wicht des Raketentriebwerks, während der für den Treibstoff zur Verfügung stehende Raum verkleinert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mehr­ kammerraketentriebwerk nach dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1 zu schaffen, bei dem die Trennwand ein ge­ ringes Gewicht hat und wenig Platz beansprucht.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Nach der Erfindung besteht die Trennwand aus einer flexiblen Membran, die sich beim Abbrennen des düsen­ nahen Treibsatzes an die Innenwand des düsenfernen Treibsatzes anlegt und durch diesen Treibsatz mecha­ nisch abgestützt wird. Die Trennwand braucht somit dem Abbrand des düsennahen Treibsatzes entstehenden Druck nicht mechanisch standzuhalten. Sie kann entsprechend dünn und leichtgewichtig ausgebildet sein, weil sie vom düsenfernen Treibsatz abgestützt wird. Wenn an­ schließend der düsenferne Treibsatz abbrennt, hebt die Membran von diesem Treibsatz ab, so daß der düsenferne Treibsatz ungehindert abbrennen kann, wobei die Zünd­ flamme die gesamte Innenfläche dieses Treibsatzes er­ reichen kann. Der sich beim Abbrand des düsenfernen Treibsatzes aufbauende Druck zerstört die Membran, so daß die Abbrandgase ungehindert zur Düse gelangen und aus dieser austreten können.

Die Membran kann so ausgebildet sein, daß sie bereits im entspannten Zustand an der Wand des düsenfernen Treibsatzes anliegt. In diesem Fall müssen die Gase, die beim Zünden des düsenfernen Treibsatzes entstehen, die Membran zunächst umstülpen und von dem Treibsatz entfernen, bevor die Zündflamme die Innenfläche des Treibsatzes erreichen kann.

Um ein ungehindertes Anzünden des düsenfernen Treib­ satzes zu erreichen, kann die Membran elastisch aus­ gebildet sein und vor dem Abbrand einen radialen Ab­ stand von der Innenwand des düsenfernen Treibsatzes haben. Eine solche Membran wird beim Abbrand des düsen­ nahen Treibsatzes elastisch aufgeweitet, um sich an dem düsenfernen Treibsatz abzustützen. Nachdem der erste Treibsatz abgebrannt ist, bildet sich die Membran zu­ rück, wobei sie von der Wand des zweiten Treibsatzes abhebt. Dadurch entsteht ein Ringspalt, in den die Zündflamme des Anzünders des düsenfernen Treibsatzes eindringen kann, um diesen Treibsatz vollständig und verzugsfrei anzuzünden. Der sich dabei aufbauende Druck zerstört die Membran, wodurch ein ungestörter Abbrand des zweiten Treibsatzes möglich ist.

Als Material für die Membran werden vorzugsweise die gleichen Kunststoffe benutzt, die als Festtreibstoff­ binder benutzt werden, wie z.B. Polyurethan oder Poly­ butadien oder andere flammhemmende Stoffe, wie Gummi oder Kunststoff. Vorzugsweise ist das Material der Mem­ bran elastisch.

Die Membran kann aus einem einseitig offenen Schlauch bestehen, dessen anderes Ende verschlossen ist.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt eines Zwei­ kammerraketentriebwerks während des Anzün­ dens des ersten Treibsatzes,

Fig. 2 das Triebwerk nach Fig. 1 nach dem Abbrand des ersten Treibsatzes,

Fig. 3 dasselbe Triebwerk in dem Zeitpunkt, in dem der Anzündvorgang des zweiten Treibsatzes beginnt und

Fig. 4 den Abbrand des zweiten Treibsatzes bei zer­ störter Membran.

Das dargestellte Mehrkammerraketentriebwerk weist ein langgestrecktes rohrförmiges Gehäuse 10 auf, das am vorderen Ende 11 geschlossen ist, während am rückwär­ tigen Ende eine Düse 12 angeordnet ist. In dem Gehäuse 10 befinden sich hintereinander zwei rohrförmige Fest­ stofftreibsätze 13, 14, die an der Innenwand des Ge­ häuses 10 anliegen und von dieser Innenwand abgestützt werden. Das rückwärtige Ende 14 a des düsenfernen Treib­ satzes 14 liegt an dem stirnseitigen Ende 11 des Gehäu­ ses an. Das Ende 14 a enthält eine Öffnung, durch die der an dem Gehäuse 10 befestigte Anzünder 15 für den düsenfernen Treibsatz 14 bis in den Innenkanal dieses Treibsatzes hineinragt. Der Anzünder 16 zum Anzünden des düsennahen Treibsatzes 13 ist in der Düse 12 ange­ ordnet. Dieser Anzünder wird beim Abbrand des Treib­ satzes 13 aus der Düse ausgestoßen.

Zwischen beiden Treibsätzen 13, 14 befindet sich ein axialer Zwischenraum, in dem ein Klemmring 17 ange­ ordnet ist. Der Klemmring 17 dient dazu, das aufge­ weitete Ende der Membran 18 gegen die Innenseite der Gehäusewand zu drücken und dadurch die Membranöffnung geöffnet zu halten und das Membranende in dem Bereich zwischen den beiden Treibsätzen 13, 14 zu fixieren.

Die Membran 18 ist ein flexibles rohrförmiges Kunst­ stoffteil, das nur an einem Ende offen ist, ähnlich einem nicht aufgeblasenen Luftballon.

Fig. 1 zeigt den Zustand nach dem Zünden des Anzünders 16. Durch die Zündflamme 19 wird die Membran 18 in den Treibsatz 14 hineingedrückt, so daß sie sich voll­ flächig an der Innenwand dieses Treibsatzes sowie am Anzünder 15 abstützt, während ihr offenes Ende von dem Klemmring 17 festgehalten wird. Die Membran 18 schirmt somit den düsenfernen Treibsatz 14 gegen die Abbrand­ gase des düsennahen Treibsatzes 13 ab, so daß ein vor­ zeitiges Anzünden des Treibsatzes 14 verhindert wird. Andererseits braucht die Membran 18 den beim Abbrand des Treibsatzes 13 entstehenden Gasdruck nicht abzu­ fangen sondern sie überträgt diesen Gasdruck auf den Treibsatz 14, der als Abstützung wirkt. Die Membran 18 bildet somit eine thermische Abschirmung zum Schutz des Treibsatzes 14.

Fig. 2 zeigt das Zweikammerraketentriebwerk bei leer­ gebrannter erster Brennkammer, während in der zweiten Brennkammer der Treibsatz 14 noch vollständig erhalten ist.

Nach dem vollständigen Abbrennen des ersten Treibsatzes 13 wird gemäß Fig. 3 der zweite Treibsatz 14 durch die Flamme 20 des Anzünders 15 angezündet, wobei gleich­ zeitig das geschlossene vordere Ende 18 a der Membran 18 zur Düse 12 hin umgestülpt wird und im Inneren der schlauchförmigen Membran 18 in Richtung auf die Düse bewegt wird. Dadurch wird die Innenwand des rohrför­ migen Treibsatzes 14 freigelegt und von der Flamme 12 angezündet.

In dem in Fig. 4 dargestellten Zustand ist die Membran 18 vollständig in die düsennahe Brennkammer hinein­ gestülpt und an ihrem früher geschlossenen Ende 18 a aufgeplatzt, so daß die Brenngase des Treibsatzes 14 ungehindert zur Düse 12 entweichen können. Das offene Ende der Membran 18 wird auch in diesem Zustand noch von dem Klemmring 17 festgehalten.

Grundsätzlich ist es nur erforderlich, daß die Membran 18 flexibel ist, um sich beim Abbrand des ersten Treib­ satzes 13 an die Innenwand des zweiten Treibsatzes 14 anzuschmiegen und sich dort abzustützen. Vorzugsweise ist die Membran 18 elastisch und sie hat im entspannten Zustand einen Abstand von der Innenwand des Treibsatzes 14, gegen den sie sich nur unter dem Druck der Brenn­ gase des ersten Treibsatzes 13 anlegt. In diesem Fall würde die Membran 18 in dem in Fig. 2 dargestellten Zustand nicht an der Innenwand des Treibsatzes 14 an­ liegen, sondern einen Ringspalt freilassen, um der Flamme 20 bereits vor dem Umstülpen der Membran (Fig. 13) den Zutritt zur Innenwand des Treibsatzes 14 über dessen gesamte Länge zu ermöglichen.

Claims (6)

1. Mehrkammerraketentriebwerk mit

• - einem langgestreckten Gehäuse (10), das an einem Ende eine Düse (12) aufweist,
• - mindestens zwei in dem Gehäuse (10) hintereinander angeordneten Feststofftreib­ sätzen (13, 14),
• - und einer die Feststofftreibsätze (13, 14) voneinander trennenden Trennwand, die beim Abbrand des düsenfernen Treibsatzes zerstört wird,

dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand eine flexible Membran (18) ist, die beim Abbrand des düsennahen Treibsatzes (13) an der Innenwand des düsenfernen Treibsatzes (14) anliegt.

2. Mehrkammerraketentriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (18) auch bereits vor dem Abbrand an der Innenwand des düsenfernen Treibsatzes (14) anliegt.

3. Mehrkammerraketentriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (18) elastisch ist und vor dem Abbrand mit radialem Abstand von der Innenwand des düsenfernen Treib­ satzes (14) angeordnet ist.

4. Mehrkammerraketentriebwerk nach einem der An­ sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (18) ein einseitig offener Schlauch ist, dessen offenes Ende mit einem Klemmring (17) an der Gehäusewand festgespannt ist.

5. Mehrkammerraketentriebwerk nach einem der An­ sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (18) aus einem Material besteht, welches der düsenferne Treibsatz (14) als Treibstoff-Bin­ demittel enthält.