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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verschlusssystem für eine Leitung.
Obwohl nicht ausschließlich,
betrifft sie insbesondere ein Verschlusssystem für eine Öffnung einer Leitung zum Einlass von
Luft in die Brennkammer eines Staustrahltriebwerks.
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Es
ist bekannt, dass Staustrahltriebwerke im Wesentlichen durch eine
Brennkammer gebildet sind, die in einer Strahlrohrdüse endet
in deren Inneres ein flüssiger
oder gasförmiger
Brennstoff (der ausgehend von einem festen Brennstoff gewonnen werden
kann) und Verbrennungsluft eingeführt werden. Diese Verbrennungsluft
wird in die Brennkammer durch mindestens eine Lufteinlassleitung
vom Typ mit Lüfter
eingeführt,
die Luft aufnimmt, wenn sich das Staustrahltriebwerk (oder das Luftfahrzeug, das
dieses trägt)
in Bezug auf die Umgebungsluft bewegt.
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Auf
diese Weise erfordert der Betrieb eines Staustrahltriebwerks das
vorherige Hochfahren des Staustrahltriebwerk in Bezug auf die Umgebungsluft.
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Dazu
ist es üblich,
in einer Betriebsanfangsphase, die dem Hochfahren des Staustrahltriebwerks entspricht,
dieses durch ein sich aufbrauchendes, in der Brennkammer angeordnetes
Hilfstreibmittel als Rakete funktionieren zu lassen, wobei sodann,
wenn das Staustrahltriebwerk eine vorbestimmte Geschwindigkeit erreicht
hat und das Hilfstreibmittel vollständig verbraucht ist, in den
eigentlichen Staustrahltriebwerk-Betrieb mit Einspritzung von Brennstoff
und Verbrennungsluft in die Brennkammer übergegangen wird.
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Ein
solcher bimodaler Betrieb (Raketenmodus, anschließend Staustrahltriebwerk-Modus) zwingt
dazu, ein Verschlusssystem vorzusehen, um einerseits eine Öffnung der
Lufteinlassleitung oder des Lüfters
während
des Raketenbetriebs zu verschließen, um ein Entweichen der
Gase, die durch das sich aufbrauchende Hilfstreibmittel erzeugt
werden, durch diese Öffnung
zu vermeiden, und um andererseits die Öffnung der Lufteinlassleitung
oder des Lüfters
für den
eigentlichen Staustrahltriebwerk-Betrieb zu öffnen.
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Es
ist bekannt (siehe zum Beispiel das Dokument JP-03057867), als Verschlusssystem
eine kippbare Klappe mit gesteuerter Öffnung zu verwenden. In diesem
Fall muss jedoch im Allgemeinen ein besonders komplexes Steuerungssystem
vorgesehen werden, das jedes unbeabsichtigte Öffnen der Klappe verhindert,
das eine vorzeitige Zündung
des sich aufbrauchenden Hilfstreibmittels hervorrufen könnte und
in der Folge den Träger
(zum Beispiel ein Flugzeug) eines Flugkörpers beschädigen könnte, der mit dem Staustrahltriebwerk
ausgerüstet
ist. Darüber
hinaus bleibt diese Klappe vor allem nach der Öffnung der Lufteinlassleitung
an Bord des Staustrahltriebwerks anwesend, was selbstverständlich Platzprobleme
verursacht und zur Gegenwart einer Störmasse während des Staustrahltriebwerk-Betriebs
führt.
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Um
diesem letztgenannten Mangel abzuhelfen, beschreibt das Dokument
FR-2 813 344 ein Verschlusssystem für eine Öffnung einer Leitung zum Einlass
von Luft in die Brennkammer eines Staustrahltriebwerks, das umfasst:
- – einen
Verschluss oder Deckel aus Glas, der die Öffnung während der Anfangsphase vollständig verschließt; und
- – eine
Zerstörungsvorrichtung,
nämlich
eine mechanische Schlagvorrichtung, die diesen Verschluss aus Glas
vor dem Staustrahltriebwerk-Betrieb zerstört. Bei dieser Zerstörung wird
der Verschluss aus Glas in kleine Fragmente zerlegt, und diese Fragmente
werden nach hinten ins Freie ausgestoßen, wobei sie die Brennkammer
und die Schubdüse
passieren.
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Folglich
wird der Verschluss beim Staustrahltriebwerk-Betrieb vollkommen eliminiert.
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Bei
einem operativen Einsatz eines solchen Staustrahltriebwerks kann
es jedoch vorkommen, dass die Außenseite der Glasplatte des
Verschlusses verschiedenen Aggressionen ausgesetzt ist (Hagelkörner, die
beim Transportflug oder in der Beschleunigungsphase weggeschleudert
werden, Kieselsteine, die beim Abheben durch das Vorderrad eines Luftfahrzeugs
weggeschleudert werden, das ein solches Staustrahltriebwerk trägt, verschiedene
Stöße usw.),
die eventuell in der Lage sind, die Zerstörung der Glasplatte hervorzurufen.
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Folglich
besteht das Risiko einer vorzeitigen Zerstörung des Verschlusses des Verschlusssystems
des Staustrahltriebwerks, und dies bevor die Bedingungen erfüllt sind,
die für
den Übergang
in den Staustrahltriebwerk-Betrieb erforderlich sind.
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Zweck
der vorliegenden Erfindung ist es, diesen Mängeln abzuhelfen. Sie betrifft
ein Verschlusssystem für
eine Öffnung
einer Leitung, insbesondere für
eine Öffnung
einer Leitung zum Einlass von Luft in die Brennkammer eines Staustrahltriebwerks,
das es ermöglicht,
auf wirksame Weise die Öffnung
der Leitung zu einem bestimmten Moment zu öffnen und gleichzeitig ein
vorzeitiges Öffnen
der Öffnung
zu vermeiden.
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Zu
diesem Zweck ist das Verschlusssystem für eine Öffnung einer Leitung gemäß der Erfindung, das
Folgendes umfasst:
- – mindestens einen Verschluss
mit einer Glasplatte, der in der Lage ist, die Öffnung der Leitung vollständig zu
verschließen;
und
- – mindestens
eine Vorrichtung zur Zerstörung
der Glasplatte des Verschlusses,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Verschluss darüber
hinaus eine Vielzahl von Schutzelementen aus Elastomer umfasst,
die an mindestens einer ersten Seite der Glasplatte befestigt sind,
die Aggressionen ausgesetzt sein kann, wobei diese Elemente höchstens
mit einer vorbestimmten maximalen Distanz voneinander beabstandet
sind und die erste Seite vollständig
bedecken. Vorzugsweise ist die maximale Distanz im Wesentlichen
gleich 0,5 mm.
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Auf
diese Weise wird durch die Schutzelemente, die die erste Seite der
Glasplatte, die Aggressionen ausgesetzt sein kann, vollständig bedecken, die
Glasplatte gegen eine unbeabsichtigte Zerstörung geschützt, da der Abstand zwischen
den Schutzelementen derart ist, dass sie eine Zerstörung der Glasplatte
in ihrem Bereich durch die verschiedenen möglichen Aggressionen verhindern.
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Da
die Schutzelemente eine Vielzahl voneinander getrennter einzelner
Teile darstellen, ist die Zerstörungsvorrichtung
immer noch in der Lage, den Verschluss im geeigneten Moment zu zerstören, indem
zum Beispiel auf die übliche
Weise auf die Seite eingewirkt wird, die der Seite entgegengesetzt
ist, die von den Schutzelementen bedeckt ist.
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Um
insbesondere die Zerstörung
der Glasplatte durch die Zerstörungsvorrichtung
zu erleichtern, weisen vorteilhafterweise mindestens einige der Schutzelemente
auf der ersten Seite der Glasplatte eine polygonale Form auf, deren
Oberfläche
kleiner ist als die Oberfläche
der Glasfragmente, die bei der Zerstörung der Glasplatte durch die
Zerstörungsvorrichtung
erzielt werden und/oder deren längste
Seite kleiner als die oder gleich der Hälfte der der Dicke der Glasplatte
ist.
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In
einer besonderen, bevorzugten Ausführungsform ist die längste Seite
der polygonalen Form annähernd
gleich der Hälfe
der Dicke der Glasplatte.
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Darüber hinaus
ist vorzugsweise:
- – die polygonale Form ein Quadrat;
und
- – sind
mindestens einige der Schutzelemente Würfel.
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Darüber hinaus
ist die Glasplatte auf vorteilhafte Weise aus vorgespanntem Glas
hergestellt.
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Darüber hinaus
umfasst die Zerstörungsvorrichtung
in einer besonderen Ausführungsform:
- – mindestens
ein Geschoß,
das in der Lage ist, den Glasverschluss zu zerstören, wenn es auf den Letztgenannten
geschleudert wird; und
- – mindestens
ein steuerbares Schleudermittel, das in der Lage ist, das Geschoß auf den
Verschluss zu schleudern.
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In
einer bevorzugten Anwendung ist das erfindungsgemäße Verschlusssystem
dazu bestimmt, eine Öffnung
einer Leitung zum Einlass von Luft in die Brennkammer eines Staustrahltriebwerks
zu verschließen,
wobei das Staustrahltriebwerk auf bekannte Weise in der Lage ist,
in einer Betriebsanfangsphase, die dem Hochfahren des Staustrahltriebwerks
entspricht, durch ein sich aufbrauchendes, in der Brennkammer angeordnetes
Hilfstreibmittel als Rakete zu funktionieren, und sodann, wenn das
Staustrahltriebwerk eine vorbestimmte Geschwindigkeit erreicht,
als Staustrahltriebwerk im eigentlichen Sinn mit Einspritzung von
Brennstoff und Verbrennungsluft in die Brennkammer zu funktionieren,
und wobei das Verschlusssystem auf bekannte Weise umfasst:
- – mindestens
einen Verschluss mit einer Glasplatte, der in der Lage ist, die Öffnung während der Betriebsanfangsphase
als Rakete vollständig
zu verschließen;
und
- – mindestens
eine Zerstörungsvorrichtung,
die in der Lage ist, die Glasplatte des Verschlusses aus Glas zu
zerstören,
so dass die Öffnung
zum Betrieb als Staustrahltriebwerk geöffnet wird.
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Gemäß der Erfindung
weist das Verschlusssystem die oben genannten Merkmale auf, wobei
die Seite, die in der Lage ist, Aggressionen ausgesetzt zu werden,
die Außenseite
der Glasplatte ist.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft auch ein Staustrahltriebwerk, das
mit einem Verschlusssystem versehen ist, wie es oben beschrieben
ist, sowie einen Flugkörper
mit einem solchen Staustrahltriebwerk.
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Die
beiliegenden Zeichnungen werden gut verständlich machen, wie die Erfindung
ausgeführt werden
kann. In diesen Figuren bezeichnen identische Bezugszeichen gleiche
Elemente.
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1 zeigt
schematisch im teilweisen Längsschnitt
einen Flugkörper,
der mit einem Staustrahltriebwerk vom bekannten Typ ausgerüstet ist, dessen
Lufteinlassleitungen mit Verschlüssen
versehen sind, die Teil von erfindungsgemäßen Verschlusssystemen sind.
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2 und 3 zeigen
teilweise in einer Seitenansicht bzw. in Draufsicht eine bevorzugte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Verschlusses.
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In 1 wurde
schematisch zu Erklärungszwecken
ein Flugkörper 1 mit
der Längsachse
X-X dargestellt, der durch ein Staustrahltriebwerk 2 vom bekannten
Typ angetrieben wird.
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Der
Flugkörper 1 umfasst
einen Körper 3,
der u.a. übliche
Geräte
und Ladungen (die nicht dargestellt sind, da sie von der Erfindung
nicht betroffen sind) sowie einen Brennstofftank 4 enthält, der
zur Versorgung des Staustrahltriebwerks 2 bestimmt ist und
am hinteren Teil des Körpers 3 befestigt
ist.
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Das
Staustrahltriebwerk 2 umfasst eine Brennkammer 5,
die hinten in einer Strahlrohrdüse 6 endet
und nach vorne hin mit einer Vielzahl von Lufteinlassleitungen vom
Typ Lüfter 7 verbunden
ist.
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Die
Lüfter 7 sind
am Umfang des Körpers 3 angeordnet
und mit diesem fest verbunden. Jeder von ihnen umfasst nach vorne
hin eine Lufteinlassöffnung 8 und
mündet
nach hinten hin über
eine Luftauslassöffnung 10 des
Lüfters 7 in
den vorderen Teil 9 der Brennkammer 5.
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Ein
Kniestück 11 ist
in jedem Lüfter 7 vorgesehen,
um den Teil des Letztgenannten, der an der Außenwand des Körpers 3 befestigt
ist, mit der Öffnung 10 zu
verbinden, die dem Eingang der Brennkammer 5 entspricht.
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In
der Nähe
des vorderen Teils 9 der Brennkammer 5 ist eine
Brennstoffeinspritzvorrichtung 12 vorgesehen. Die Vorrichtung 12 wird
durch eine Vorrichtung zur Brennstoffversorgung und -regulierung (nicht
dargestellt) gesteuert, die vom Körper 3 getragen wird
und mit dem Tank 4 verbunden ist.
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Eine
Hitzeschutzverkleidung 13 ist an den Innenwänden der
Brennkammer 5 vorgesehen.
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Die
Betriebsweise des Flugkörpers 1 ist
die Folgende.
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Da
zu Beginn, nach dem Abschuss des Flugkörpers 1 von seinem
Träger
das Staustrahltriebwerk 2 nicht in Betrieb ist, wird der
Flugkörper 1 durch
ein sich aufbrauchendes Hilfstreibmittel 14 (zum Beispiel eine
Pulverladung) angetrieben, das im Inneren der Brennkammer 5 untergebracht
ist.
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Wenn
das Hilfstreibmittel 14 in Betrieb ist, werden die Lüfter 7 durch
Verschlüsse 15 verschlossen,
die zu den erfindungsgemäßen und
unten genauer beschriebenen Verschlusssystemen 16 gehören.
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Am
Ende des Betriebs des Treibmittels 14, wenn dieses vollständig aufgebraucht
ist, werden die Verschlüsse 15 geöffnet, und
die Luft, die in durch die Öffnungen 8 in
die Lüfter 7 eindringt
(Pfeile F), wird durch die Öffnungen 10 in
die Brennkammer 5 transportiert.
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Ebenfalls
am Ende des Betriebs des sich aufbrauchenden Treibmittels 14 versorgt
darüber
hinaus die Versorgungs- und
Regulierungsvorrichtung die Vorrichtung 12 zum Einspritzen
von Brennstoff, und dieser wird entzündet. Das Staustrahltriebwerk geht
nun in Betrieb und tritt an die Stelle des Treibmittels 14 (das
verschwunden ist), um den Flugkörper 1 anzutreiben.
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Im
Folgenden werden die erfindungsgemäßen Merkmale für ein einziges
Verschlusssystem 16 beschrieben, wobei es sich von selbst
versteht, dass diese Merkmale für
alle Verschlusssysteme 16 des Staustrahltriebwerks 2 gelten.
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Das
Verschlusssystem 16 ist von dem Typ, der umfasst:
- – den
Verschluss 15, der eine brechbare (fragmentierbare) Glasplatte 18 umfasst,
die unten genauer beschrieben wird und die durch übliche Mittel 19 und 20 im
Bereich einer Öffnung
des Lüfters 7 derart
montiert ist, dass sie diese Öffnung
vollständig
verschließt;
und
- – eine
Zerstörungsvorrichtung 17,
um den Verschluss 15 durch Fragmentierung derart zu zerstören, dass
die Öffnung
geöffnet
wird.
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Der
Verschluss 15 verschließt die Einlassöffnung 8 des
Lüfters 7,
die in der Richtung F der Luftströmung im Lüfter 7 stromaufwärts im Letztgenannten
angeordnet ist.
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In
einer besonderen, nicht dargestellten Ausführungsform umfasst die Zerstörungsvorrichtung 17:
- – mindestens
ein Geschoß,
das in der Lage ist, den Glasverschluss 15 zu zerstören, wenn
es auf den Letztgenannten geschleudert wird; und
- – ein
steuerbares Schleudermittel, zum Beispiel eine übliche pyrotechnische Schlagvorrichtung, das
in der Lage ist, das Geschoß zu
schleudern und das außerhalb
des Lüfters 7 angeordnet
ist, wobei es so ausgerichtet ist, dass es das Geschoß auf den
Verschluss 15 schleudern kann.
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Da
der Verschluss 15 aus Glas hergestellt ist, und dank der
Effizienz der Zerstörungsvorrichtung 17,
wird das Glas in kleine Fragmente zerlegt, die durch die Verbrennungsluft
fortgeschafft werden und durch den Lüfter 7, die Brennkammer 5 und
die Strahlrohrdüse 6 nach
hinten aus dem Staustrahltriebwerk 2 ausgestoßen werden.
Folglich wird der Verschluss 15 nach seiner Zerstörung vollständig eliminiert.
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Um
ein vorzeitiges Öffnen
der Öffnung 8 durch
externe Aggressionen (Hagelkörner,
verschiedene Stöße ...)
zu verhindern, umfasst der Verschluss 15 gemäß der Erfindung
darüber
hinaus eine Vielzahl von Schutzelementen 21, die aus Elastomer sind
und an der Außenseite 22 der
Glasplatte 18 befestigt sind, d.h, an der Seite, die (externen)
Aggressionen ausgesetzt sein kann, wobei sie höchstens mit einer vorbestimmten
maximalen Distanz voneinander beabstandet sind und die Außenseite 22 vollständig bedecken.
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Auf
diese Weise wird durch die Schutzelemente 21, die die Außenseite 22 (die
Aggressionen ausgesetzt sein kann) der Glasplatte 18 vollständig bedecken,
die Glasplatte 18 vor einer unbeabsichtigten Zerstörung geschützt, da
die Abstände
e (2) zwischen den Schutzelementen 21 gemäß der Erfindung
derart sind, dass sie eine Zerstörung
der Platte 18 in ihrem Bereich durch externe Aggressionen
verhindern.
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Vorzugsweise
sind die Abstände
e gleichmäßig und
zum Beispiel im Wesentlichen gleich 0,5 mm.
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Da
die Schutzelemente 21 eine Vielzahl voneinander getrennter
einzelner Teile darstellen, ist die Zerstörungsvorrichtung 17 immer
noch in der Lage, den Verschluss 15 im geeigneten Moment
zu zerstören,
indem zum Beispiel auf die übliche
Weise auf die Seite 23 eingewirkt wird, die der Seite 22 entgegengesetzt
ist, da die Seite 23 nicht von den Schutzelementen 21 bedeckt
ist.
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Um
die Zerstörung
der Glasplatte 18 durch die Zerstörungsvorrichtung 17 zu
erleichtern, weisen die Schutzelemente 21 auf der Außenseite 22 der Glasplatte 18 eine
polygonale Form auf, vorzugsweise eine quadratische Form (mit gleichen
Seiten l und L), deren Oberfläche
kleiner ist als die Oberfläche
der Glasfragmente, die bei der Zerstörung der Glasplatte 18 durch
die Zerstörungsvorrichtung 17 erzielt
werden und/oder deren längste
Seite l oder L kleiner als die oder gleich der Hälfte der Dicke E der Glasplatte 18 ist.
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In
einer besonderen, bevorzugten Ausführungsform ist die längste Seite
l oder L der polygonalen Form annähernd gleich der Hälfe der
Dicke E der Glasplatte 18.
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Beispielsweise
können
die Seiten l und L im Wesentlichen gleich 4 mm sein, und die Dicke
E kann im Wesentlichen gleich 8 mm sein.
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Was
die Höhe
H der Schutzelemente 21 betrifft, so muss sie ausreichend
sein, um eine wirksame Dämpfung
der Aggressionen zu ermöglichen.
Sie hängt
somit vom verwendeten Elastomermaterial und von den befürchteten
externen Aggressionen ab.
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In
der in 2 und 3 dargestellten, bevorzugten
Ausführungsform
sind die Schutzelemente 21 Würfel, so dass H = l = L.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist darüber
hinaus:
- – die
Glasplatte 18 aus einem vorgespannten Glas hergestellt,
wie z.B. aus dem vorgespannten Alkali-Kalk-Glas „T152"; und
- – das
Elastomer aus dem Silikon „60
Shore" (MF 370 +
MF 345) gebildet.