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Schnell abbrennender Raketen-Feststoff-Treibsatz Gegenstand der vorliegenden
Erfindung ist ein Treibladungsaufbau für Raketen kurzer Brennzeiten.
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Zum Antrieb von Raketen für beliebige Aufgaben werden Festtreibstoffe
verwendet, deren Zusammensetzung und Formgebung von den an die Rakete zu stellenden
Forderungen abhängig sind.
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Unabhängig von ihrer chemischen Zusammensetzung müssen die Treibstoffe
in eine Form gebracht werden, die im allgemeinen als Treibladung bezeichnet und
die so gewählt wird, daß sie einmal den durch die den Treibstoffen eigenen mechanischen
Eigenschaften und zum anderen durch die an die Brennzeit und den Abbrand in der
Rakete gestellten Anforderungen genügt.
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Für Raketen mit Brennzeiten von mehr als o, i Sekunden werden im allgemeinen
Treibladungsaufbauten in Form von Voll- oder Hohlzylindern oder von Voll- oder Hohlkreuzen
verwendet.
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Von diesen Grundformen ausgehend sind vielgestaltige Satzaufbauten
möglich, so z. B. die Verwendung von Röhrenpulvern mit allseitigem Abbrand oder
die von Innenbrennern, bei denen der Abbrand von der Seele aus nach außen erfolgt
und deren geometrische Anfangsfigur je nach gewünschtem Abbrandverlauf so gewählt
werden kann, daß die Oberfläche über die Brennzeit sich nicht verändert oder in
einer vorherbestimmten Weise ändert.
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Im einfachsten Falle werden Stirnbrenner verwendet mit Abbrand nur
von der Stirnseite aus. Mit Ausnahme der Innenbrenner und der Stirnbrenner benötigen
alle anderen Satzaufbauten sogenannte Satzhalter zur Fixierung der Ladung in
der
Brennkammer. Gemein ist allen erwähnten Satzaufbauten, daß versucht wird, den Satz
während der Brennzeit so festzuhalten, daß eine Zerlegung in Einzelteile nicht oder
erst zum Ende der Brennzeit erfolgen kann. Letzteres tritt z. B. bei Röhrenpulvern
oder Schlitzbrennern ein, bei denen während des Abbrandes die restliche Wandstärke
des Treibsatzes so weit vermindert wird, daß sie schließlich den auf sie wirkenden
Beschleunigungskräften und Feuergasströmen nicht mehr genügend Festigkeit entgegenzusetzen
vermag und in nicht vorherzusehender Weise zusammenbricht. Dieser Zusammenbruch
des restlichen Treibstoffes führt zu dem bekannten Ausschleudern von Treibstoffspießen
kurz vor Brennschluß. Durch Einbau von besonders gestalteten Rosten in die Brennkammer
versucht man, d_ ieser Erscheinung zu begegnen.
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Für bestimmte Raketentypen wird eine Brennzeit in der Größenordnung
von 5 bis io Millisekunden vorgeschrieben. Diese Brennzeit wird von der taktischen
Forderung bestimmt, nach der das raketengetriebene Geschoß nach Verlassen des Abschußrohres
ausgebrannt sein muß, um eine Rückwirkung von Feuergasen auf den das Abschußrohr
bedienenden Schützen zu vermeiden. Raketen dieser Art werden vornehmlich zur Panzerbekämpfung
bzw. Tieffliegerbekämpfung eingesetzt.
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Um bei derartigen Waffentypen die truppenseitig geforderten Leistungen
hinsichtlich Anfangsgeschwindigkeit und Reichweite sowie beförderter Nutzlast erreichen
zu können, ist bei den bisher bekannten Treibstoffen mit spezifischen Impulsen um
Zoo Sekunden die Unterbringung einer relativ großen Menge Treibstoff in der Brennkammer
erforderlich.
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Der Aufbau einer Treibladung für Brennzeiten der erwähnten Größenordnung
muß also von folgenden Erwägungen äüsgehen: i. Die Wandstärke des Treibstoffes in
der Ladung ist so zu bemessen, daß bei Abbrand unter dem vorgesehenen Brennkammerdruck=-innerhalb
der vorgeschriebenen Brennzeit der Treibstoff restlos verbrannt ist.
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2. Die Oberfläche der Treibladung, die bei der Zündung entflammt wird,
darf ein durch die Klemmung bestimmtes Maß in gewissen Grenzen weder über- noch
unterschreiten.
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3.. Da die Waffenleistung direkt abhängig ist von der Menge des umgesetzten
Treibstoffes, muß die Treibstoffbeladung unter Berücksichtigung von i. und 2. den
größtmöglichen Wert erreichen, d. h., die Ladedichte muß so hoch wie möglich sein.
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Diese aufgeführten Forderungen werden bisher hauptsächlich durch die
Verwendung von dünnwandigen Röhrenpulvern annähernd erfüllt. Die Begrenzung in der
Anwendbarkeit des Röhrenpulversatzaufbaues liegt in der maximal möglichen Treibstoffbeladung.
Im allgemeinen ist es nicht möglich, Ladedichten von mehr als 0,35 bis 0,4
mit Röhrenpulvern zu überschreiten.
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Die nachstehend näher erläuterte Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt,
diesem Nachteil der Ladungsbegrenzung zu begegnen.
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Erfindungsgemäß wird der Treibstoff in Form von Bändern hergestellt,
deren Dicke von der zugelassenen Brennzeit bei dem erlaubten Kammerdruck abhängig
ist.
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Die Bänder werden auf die Länge der zur Verfügung stehenden Brennkammern
zugeschnitten und in der Breite so abgestuft, daß bei Aufeinanderlegen der abgestuften
Bänder ein möglichst dem Zylinder angenäherter Körper entsteht. Zwischen die einzelnen
Treibstoffstreifen werden Abstandsstücke geklebt oder bereits bei der Herstellung
der Bänder mit eingearbeitet, so daß die einzelnen Treibstöffblätter durch einen
genau vorherbestimmten Abstand voneinander getrennt sind.
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Da eine Treibladung der beschriebenen Form in ihrem Querschnitt etwa
dem Bilde eines der Länge nach in Bretter zerschnittenen Baumstammes entspricht,
der zur Trocknung mit Zwischenhölzern aufgeschichtet ist, wird dieser Treibladungsaufbau
als Baumstammladung bezeichnet.
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Hierzu siehe Fig. i, die schematisch den Aufbau einer Baumstammladung
ohne Satzhalter darstellt. In Fig.2 ist eine derartige Baumstammladung auf einen
metallischen Satzhalter aufgebracht und durch Verbindungsbolzen mit dem Halter fest
verbunden.
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Der Satzhalter besteht aus einem Blechstreifen, der mit einem Gewindebolzen
durch Verschweiß'ung oder Verlötung fest verbunden ist. Im Blechstreifen sind, zwecks
Gewichtverminderung, Entlastungsschlitze bzw. -bohrungen angebracht. Ferner sind
in dem Blechstreifen Bohrungen zur Aufnahme der den Treibsatz mit dem Satzhalter
fest verbindenden Bolzen vorgesehen. Auf diese Bolzen bzw. Drähte werden die Treibstoffbänder
bzw. -folien dergestalt aufgelegt, daß zwischen je zwei Bänder oder Folien ein ringförmiges
Abstandsstück aus .--Treibsatz zu liegen kommt. Die Abstandstücke können mit den
Bändern bzw. Folien verklebt sein oder auch nur lose anliegen. Nach Auflegen der
Treibstoffbänder bzw. -folien auf die Bolzen des Satzhalters werden zwischen die
Bolzen Haltestücke aus Kunststoff oder auch Metall geschoben, die entweder durch
Sicherungssplinte an den Bolzen fixiert sind oder durch Federwirkung an ihnen festgehalten
werden. Der fertig laborierte Satz wird mittels des Gewindebolzens in die Brennkammer
eingeschraubt.
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Die Zündung dieser Baumstammladung erfolgt zweckmäßigerweise wie in
Fig. 3 schematisch dargestellt.
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Die Beiladung i (Schwarzpulver oder anderes pulverförmiges, leicht
entflammbares Material) wird durch die Zündpille gezündet und die entstehenden Feuergase
durch den Abweisering 2 so abgelenkt, daß sie an der zylindrischen Brennkammerwand
entlangstreichen und von dieser in die offenen Kämme der Treibladung reflektiert
werden.