DE977738C - Verfahren zum Betreiben eines Strahlantriebes, insbesondere fuer Raketen - Google Patents

Description

• Verfahren zum Betreiben eines Strahlantriebes, insbesondere für Raketen Zum Betreiben von Strahlantrieben werden bisher im allgemeinen flüssige, gegebenenfalls gasförmige Treibstoffe - Brennstoffe und Sauerstoffträger - verwendet. Die Wahl des Treibstoffes richtet sich nach den jeweiligen Anforderungen und Arbeitsbedingungen. Für Raketen werden Treibstoffe verwendet, deren Gewicht und Raumbedarf im Verhältnis zur Leistung möglichst gering sein soll und die der Brennkammer leicht und schnell, gegebenenfalls in regelbarer Menge, zugeführt werden können. Auch die Einrichtungen für die Zuteilung und Zuführung des Treibstoffes dürfen nicht kompliziert sein und kein hohes Gewicht besitzen..
• Die Ausströmdüse für die verbrannten bzw. brennenden Gase ist vielfach als Lavaldüse einstellbar ausgebildet, um sich veränderlichen Arbeitsbedingungen anzupassen. Beispielsweise bei Strahlantrieben für Raketen muß der engste Düsenquerschnitt während des Fluges ständig der Änderung der Luftdichte angepaßt werden.
• Die Erfindung hat ein Verfahren zum Gegenstand, das den für Strahlantriebe gegebenen Anforderungen in besonderem Maße gerecht wird und eine einfache und genaue Regelung der Ausströmdüse ermöglicht. Gemäß der Erfindung wird ein Gemisch von Brennstoff und Sauerstoffträger in sirupeuser oder pasteuser Konsistenz der Brennkammer zugeführt. Das Gemisch kann durch zugefügte ölartige Substanzen plastifiziert sein. Zweckmäßig wird das sirupeuse bis pasteuse Treibstoffgemisch vor Eintritt in die Brennkammer in dünne Einzelstränge zerlegt, die mit einer Geschwindigkeit in den Brennraum eingeführt werden, welche größer ist als die Abbrandgeschwindigkeit.
• Bei der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung wird zweckmäßig eine Brennkammer verwendet, deren Querschnitt sich auf die Austrittsöffnung der verbrannten bzw. brennenden Gase zu allmählich verengt. Zur Änderung des Querschnitts der Austrittsöffnung wird vorteilhaft ein Lavalkörper in der Brennkammer in Achsrichtung derselben verschiebbar angeordnet. Zum Verschieben des Lavalkörpers in Achsrichtung der Brennkammer kann eine Druckflüssigkeit benutzt werden, die zugleich auch zur Schmierung an den Führungsflächen und zur Kühlung des Lavalkörpers ver=-wendet wird. Wegen ihrer Viskosität und Eignung zum Kühlen sind beispielsweise Glyzerin oder Siliconöle geeignet.
• Das sirupeuse bis pasteuse Treibstoffgemisch ist ein chemisch heterogenes Gebilde mit einheitlichen physikalischen Eigenschaften. Zur Unterbringung des Treibstoffgemisches wird, insbesondere bei Raketen,. nur ein Behälter benötigt, aus dem das Mittel durch eine Förderschnecke der Brennkammer zugeleitet werden kann.
• Die Zeichnung bringt als Beispiel einen Längsschnitt durch eine für die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung geeignete Brennkammer.
• Aus dem Behälter i wird ein Strang pasteu.sen Brennstoffes durch Öffnungen in der Trennwand .2 hindurchgeführt und dann in dem in zwei Teilströnfe zerlegt, deren einer zunächst radial seitwärts und dann durch kleine Düsen 3 in feine Einzelströme aufgespalten in die Brennkammer q. eingeführt wird. Der zweite kleinere Teilstrang wird durch ein in der Mittelachse der Brennkammer q. liegendes, bis ungefähr in die Höhe des -engsten Querschnittes der Brennkammer führendes, zylindrisches Rohr 5 gedrückt, aus dessen Düsenkranz 6 das Treibstoffgemisch in Einzelstränge unterteilt in die $rennkammer gelangt.
• Die Außenwände 7 der Brennkammer sind mit hochhitzebeständigem Material ausgekleidet: . Im Gegensatz zu den üblichen Brennkammern schließt sich .bei der im Zeichnungsbeispiel dargestellten Brennkammer an den engsten Querschnitt keine Düsenerweiterung an, sondern die Brennkammer q. endet mit dem gleichzeitig die Austrittsöffnung 8 bildenden engsten Querschnitt.
• In diesen engsten Querschnitt ragt der Laval-. kegel 9, der an der Dichtfläche 1o in dem in der Mitte der Brennkammer vorgesehenen zylindrischen Rohr axial-gleiten kann. Außerdem wird der Lavalkegel 9 mittelbar oder unmittelbar durch einen Zapfen. ii geführt,. der starr mit dem Schubgerüst der Rakete verbunden ist und eine Leitung aufnimmt, durch die von einer Zahnradpumpe 12 eine ölartige Flüssigkeit aus einem Vorratsgefäß i¢ in den Hohlraum 15 des Lavalkörpers gedrückt werden kann.
• Das Vorratsgefäß 14 für das Öl ist über die Rohrleitung 16, den Gasentnahmering 18 und die Düsen i9 mit dem Innenraum der Brennkammer verbunden, so daß im Öldruck etwa der gleiche Druck herrscht, wie in der Brennkammer.
• Der Gasentnahmering kann von außen her oder durch Einspritzen von Kühlmittel gekühlt werden, z.. B. auf 7oo bis goo°-C. Aus diesem Ring wird Gas unter anderem zum Antreiben der Förderturbine für das pasteuse Treibmittel entnommen.
• Die Zahnradpumpe 12 wird bei dem dargestellten Beispiel von einem Elektromotor 13 angetrieben, der entweder vom Schubprogrammgeber der Rakete oder auch unmittelbar vom Brenndruck oder von beiden zusammen gesteuert werden kann.
• Soll beispielsweise das Verhältnis zwischen dem Brenndruck und dem Außendruck 50: i betragen, so ist ein entsprechendes Differenzmanometer vorgesehen, welches auf jede Abweichung von diesem vorgesehenen Druckverhältnis - beispielsweise beim Absinken des Außendruckes in größerer Höhe - anspricht. In entsprechendem Sinne wird der Lavalkörper 9 vor- oder zurückgeschoben, so daß die Austrittsöffnung 8 kleiner oder größer wird.
• Den Vorschub des Lavalkörpers bewirkt das in den Hohlraum 15 des Lavalkörpers 9 gedrückte C51, das durch ein in der Zeichnung nicht dargestelltes, ebenfalls elektrisch gesteuertes Rücklaufventil in dem Hohlraum gehalten wird. Sobald das Ventil geöffnet wird, wird der Lavalkörper durch den Brenndruck zurückgeschoben und die Austrittsöffnung 8 wird:. entsprechend-. größer.
• Aus dem Hohlraum 15 tritt im Bereiche der Dichtfläche io ständig etwas Öl zur Schmierung aus, während weiteres Öl -nach Durchfließen des Kühlspaltes 2o des Lavalkörpers aus der Spitze 21 austritt.
• Bei gleichmäßig bleibendem Brenndruck und Druckverhältnis läuft die Zahnradpumpe 12 mit einer solchen Geschwindigkeit um, daß sie nur so viel Öl fördert, als aus den öffnungen an der Dichtfläche io und der Spitze 21 austreten kann, ohne daß eine Bewegung des Lavalkörpers bewirkt wird. Erstbei entsprechenden Steuerkommandos wird die Umlaufgeschwindigkeit der Pumpe 12 so weit erhöht, daß der erforderliche Vorschub des Lavalkegels erreicht wird..

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Betreiben von Strahlantrieben, insbesondere für Raketen, mittels eines Brennstoffes und eines Sauerstoffträgers" dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch von Brennstoff und Sauerstoffträger in sirüpeuser bis pasteuser Konsistenz der Brennkammer zugeführt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das sirupeuse bis pasteuse Teibstoffgemisch vor Eintritt in die Brennkammer in dünne Einzelstränge zerlegt wird, die mit einer Geschwindigkeit in den Brennraum geführt werden, welche größer ist als die Abbrandgeschwindigkeit.
3. 3. Zur Durchführung des Verfahrens nach einem - der Ansprüche i oder 2 verwendete Brennkammer, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Querschnitt sich in an sich bekannter Weise auf die Austrittsöffnung für die verbrannten Gase zu allmählich verengt. q.. Brennkammer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Änderung des Querschnittes der Austrittsöffnung (8) in an sich bekannter Weise ein Lavalkörper (9) in der Brennkammer in Achsrichtung derselben verschiebbar angeordnet ist. 5. Brennkammer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daB der Lavalkörper (9) in einem mit sirupeusem bis pasteusem Treibstoffgemisch gefüllten Zylinder geführt ist. 6. Brennkammer nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum an sich bekannten Zuführen von Druckflüssigkeit zum Verschieben des Lavalkörpers (9) in Achsrichtung der Brennkammer. 7. Brennkammer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daB die Leitungen für die Druckflüssigkeit in an sich bekannter Weise im Hohlraum (i5) des Lavalkörpers (9) münden. B. Brennkammer nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daB die Druckflüssigkeit auch zur Schmierung an den Führungsflächen und in an sich bekannter Weise zur Kühlung des Lavalkörpers (9) verwendet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 322431; belgische Patentschrift Nr. 530004; französische Patentschrift Nr. 994841; »The Aeroplane«, 92. Band, Heft 2385 (17- 5. 1957) S. 705.