NO146883B - Utkastningsenhet for et antall reaksjonsdrevne rakettlegemer og lignende - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en utkasningsenhet for et antall reaksjonsdrevne rakettlegemer og lignende, nærmere bestemt en anordning som normalt tilveiebringer en avtetting mellom utkasningsenhetens utskytningsrør og avgasskanalen,

men som åpnes når det oppstår et gasstrykk.

For militære anvendelser blir ofte raketter og prosjektiler eller andre avgassdrevne objekter lagret i magasinkammere eller utskytningsrør som ligger nær opp til hverandre. I dette tilfelle blir det vanligvis utformet avgasskanaler for å føre ra-kettavgassene som utvikles under avfyringen av en rakett, til et sikkert sted. Der det er knapt med tilgjengelig rom, f.eks. ombord i skip, blir det ofte nødvendig å koble et antall utskyt-ningsrør som ligger nær opp til hverandre, til en felles avgasskanal eller et samlekammer.

Det oppstår åpenbart problemer hvis det til kanaler som normalt er åpne, kobles flere utskytningsrør, dvs. som er åpne før utskytning av rakettene. Hvis én eller flere av rakettene med hensikt eller ved et uhell skulle bli avfyrt, vil deler av de resulterende avgasser som kan ha en temperatur på omtrent 3 300°C, bli sirkulert gjennom det felles samlekammer og inn i andre utskytningsrør gjennom den åpne ende i forbindelseskanalene.

Raketter eller rakettstridshoder i disse utskytningsrør vil

da kunne antennes eller detonere på grunn av disse varme avgasser. De varme gasser vil i det minste kunne skade rakettene eller tilhørende utstyr, slik som festeinnretninger. Hvis de andre utskytningsrør også er åpne ved de øvre ender, hvilket er tilfelle for noen utskytningsrør, vil avgasser som kommer inn i rørene gjennom forbindelseskanalene kunne unnslippe gjennom de åpne, ytre ender. Derved kan det oppstå utstrakte skader på nærliggende installasjoner på grunn av varmen.

For å hindre at dette skal inntreffe er det tidligere fore-slått forskjellige typer av sikkerhetsdører eller gassventiler. Disse blir vanligvis montert enten ved utløpsåpningen for hvert utskytningsrør eller i forbindelseskanalen til avgassmanifolden. Når en rakett blir avfyrt ved et uhell eller med hensikt, vil den tilhørende sikkerhetsdør eller ventil bli åpnet, vanligvis på grunn av trykket i avgassene. Derved vil avgassene bli ført inn i manifolden eller avgasskanalen. Dører og ventiler som hører til et utskytningsrør holdes vanligvis lukket for å hindre sirkulasjon av avgasser gjennom disse.

Et eksempel på kjent teknikk omfatter klemdører for hvert utskytningsrør, bestående av en enveis, toklaffers tilbakeslags-ventil. Det er anordnet fjærer for å holde klaffene lukket. Rakettavgass-strømmen fra en avfyrt rakett vil åpne tilbakeslags-ventilen.

En annen kjent kontrollanordning for rakettavgasser er strømreguleringsdører som er hengslet og utstyrt med motvekter, slik at de vanligvis er lukket og kan åpnes av trykket fra en avfyrt rakett. Det økende trykk i avgasskanalen vil holde dø-rene til andre utskytningsrør for ikke avfyrte, raketter lukket.

En annen type av en kjent "bakdør" for et rakettuskytnings-rør er en dør som er sperret i åpen stilling og som normalt for-blir åpen inntil raketten utskytes. En beskyttende avtetting eller et oppbrytbart deksel kan normalt lukke utskytningsrøret inntil raketten avfyres. Døren kan frigjøres ved hjelp av en avføler når raketten forlater utskytningsrøret. Avgasser fra den utskutte rakett holder døren åpen inntil avgass-strømmen opphører, hvoretter den lukkes. Deretter vil en sperre låse døren og avtette utskytningsrøret fra det tilhørende samlekammer.

Ifølge foreliggende oppfinnelse tas det sikte på å tilveiebringe en anordning for å lukke den ene ende på et utskytnings-rør for avgassdrevne objekter, slik som raketter eller prosjektiler. Anordningen er utformet for å åpne enden på utskytnings-røret som en reaksjon på avgasstrykket.

Utkastningsenheten ifølge oppfinnelsen for et antall reaksjonsdrevne rakettlegemer og lignende er av den art som innbe-fatter et utkastningsrør for hvert rakettlegeme, en felles avgasskanal i tilstøtning med utkastningsrørene for avgassene og et åpnebart deksel anordnet mellom enden av hvert utkast-ningsrør og avgasskanalen slik at kanalen åpner seg under trykket fra avgass ladningen for etablering av en forbindelse mellom utkastningsrøret og avgasskanalen, og anordningen ifølge oppfinnelsen karakteriseres ved at dekslet omfatter et i ett stykke utført dekselpanel med et sentralt parti og et antall seksjoner som omgir det sentrale parti og brytes bort suksessivt i overenstemmeIse med avgassladningens eller avgass-søylens økning i diameter, slik at det for avgassene dannes en åpning som er tilstrekkelig stor til å muliggjøre en uhindret avlevering av gassene inn i avgasskanalen.

I stedet for å anordne bakdører som er i og for seg kjent teknikk, blir ifølge foreliggende oppfinnelse utskytningsrøret fra en rakett eller lignende lukket ved den nedre ende av et oppbrytbart deksel.Dekslet er utformet for å brytes opp som en følge av avgasstrykket fra raketten som er utskutt, enten dette er foretatt med hensikt eller ikke. Når en rakett forlater et utskytningsrør vil avgass-strømmen fra denne øke i diameter ved bakenden av utskytningsrøret. Denne voksende avgass-strøm eller -søyle vil fortrinnsvis bevirke at ytterligere deler av dekslet brytes bort.

Derved blir forbindelsen mellom utskytningsrøret og kanalen eller samlekammeret for bortføring av avgassene fra raketten betydelig større. Dette vil igjen føre til at avgassene vil finne større og større utstrømningsåpning for derved å sikre at avgassene skal strømme inn i avgasskanalen. På grunn av dette vil også trykket i utskytningsrøret holdes i det vesent-lige konstant ved eller under atmosfæretrykket.

Dekslet har fortrinnsvis en sentral og hovedsakelig sirkulær seksjon og en rekke hovedsakelig ringformede, konsentriske seksjoner. Seksjonene er slik anordnet at de brytes suksessivt bort på den foran forklarte måte.

Et slikt bakdeksel på et utskytningsrør har en betydelig enklere form og er billigere enn de forskjellige dørtyper av de kjente utførelser. På grunn av denne enkelhet blir det mindre sannsynlighet for at dekselanordningen for utskytnings-røret skal settes ut av funksjon på grunn av mekanisk svikt eller lignende.

Men når et oppbrytbart deksel ifølge oppfinnelsen er blitt brutt bort, vil forbindelsen mellom avgassmanifolden og ut-skytningsrøret forbli åpen. I tilfelle av at dette skulle re-presentere et problem, kan det godt brukes en annen type dør i tillegg til det oppbrytbare deksel ifølge foreliggende oppfinnelse.

De nye trekk som antas å være karakteristiske for oppfinnelsen er spesielt angitt i de vedføyde patentkrav. Både når det gjelder oppstillingen og fremgangsmåten under bruk av oppfinnelsen og ytterligere formål og fordeler ved denne, vil disse lett kunne forstås av den følgende beskrivelse når den leses i forbindelse med de medfølgende tegninger hvor: Fig. 1 er et skjematisk sideoppriss som viser en rekke utskytningsrør hvori det er plassert raketter, der det i det ene er vist en lagret rakett, i et annet er vist en nedholdt før-ste rakett, og i de andre utskytningsrør er det vist avfyrte raketter i forskjellige stadier under oppstigningen. Fig. 2 er et endeoppriss av det oppbrytbare deksel ifølge foreliggende oppfinnelse.

Fig. 3 er et snitt lagt langs linjen 3-3 på fig. 2

og viser en rekke spor som er uttatt i dekslet for å frembringe flere oppbrytbare seksjoner og

fig. 4, 5 og 6 er endeoppriss i likhet med det på fig. 2, og viser dekslet med suksessivt større deler brutt bort

av det økende trykk i og diameteren for avgasskyen eller avgassøylen fra raketten.

Det skal nå vises til tegningene og spesielt til fig. 1, der det skjematisk er vist en rakettutskytningsinstallasjon. Installasjonen omfatter en rekke utskytningsrør 10, 11, 12 og 13. Det er lett å forstå at antallet utskytningsrør kan være vilkårlig og at det kan anordnes flere eller færre utskytningsrør.

Utskytningsrørene kan kobles til en felles kanal eller et samlekammer 15 for å føre bort de avgasser som utvikles av rakettene som utskytes fra utskytningsrørene 10 - 13. Det er selv-sagt at det i stedet for raketter kan benyttes prosjektiler eller andre avgassdrevne gjenstander.

I utskytningsrøret 10 er det vist en rakett 16. Raketten kan holdes ned av en passende nedholdingsinnretning (ikke vist) , idet slike innretninger vil være vel kjent for fagfolk på området. Raketten 16 er utstyrt med en avgassdyse som de varme avgasser kommer ut gjennom.

Bunnen av utskytningsrøret 10 er ifølge oppfinnelsen lukket av et oppbrytbart deksel 20 som er vist mer detaljert på fig. 2 og 3, hvortil det nå skal vises. Dekslet 20 er på passende måte festet til veggene 21 i utskytningsrøret 10, for eksempel ved sveising eller ved hjelp av egnede festeinnretninger. Som spesi elt vist på fig. 2, kan dekslet 20 bestå av en sentral, hovedsakelig sirkulær seksjon 23 og en rekke omgivende, hovedsakelig ringformede seksjoner 24 og 25. Det er imidlertid lett å forstå at i stedet for en sentral, sirkulær seksjon 23 og omgivende ringformede seksjoner 24 og 25, kan det benyttes andre former, slik som en kvadratisk eller rektangulær, sentral seksjon og omgivende seksjoner med tilsvarende form. Det kan dessuten også benyttes bare en oppbrytbar sentral seksjon.Dekslet 20 kan også være utstyrt med oppbrytbare hjørneseksjoner 26.

De forskjellige seksjoner 23 til 26 er oppbrytbare, det vil si at de er anordnet for å kunne brytes bort under påvirk-ning av gasstrømmen eller gassøylen fra romfartøyet. Dette kan for eksempel-skje på den på fig. 3 viste måte. Den sentrale seksjon 23-er omgitt-av et. passende spor 28, som kan være sirkulært i det på fig. 2 viste eksempel. De ringformede seksjoner 24 og 25 er også forsynt med eller er adskilt av tilsvarende spor 30 og

31. Sporet 28 som omgir den sentrale seksjon 23 har fortrinnsvis

den største dybde, slik at denne seksjon vit bli brutt bort først under det minste trykk. De neste to spor 30 og 31 kan suksessivt ha mindre dybde slik som vist, slik at de omgivende seksjoner 24 og 25 brytes bort suksessivt etter hverandre. Det er imidlertid lett å forstå at seksjonene 23 til 25 kan være arrangert for å brytes bort på en annen måte.

Hvis det også skulle være ønskelig å bryte bort hjørneseksjonene 26, kan det være utformet passende spor i et rek-tangulært eller kvadratisk omriss om hjørneseksjonene 26, hvilke spor er vist med prikkede linjer 33 på fig. 6. Sporene som til-svarer de prikkede linjer 33 kan ha mindre dybde enn sporene 30 og 31, slik at hjørneseksjonene 26 brytes sist ut, det vil si etter at seksjonene 24 og 25 er brutt bort.

Dekslet 20 er fremstilt av et materiale som er i stand til å motstå varmen fra avgassene og trykket i avgasskanalen 15. Det kan således antas at raketten 35 på fig. 1 med dysen 36 er blitt avfyrt ved et uhell. På grunn av at raketten holdes ned av nedholdingsanordningen, kan den ikke bevege seg oppad i det tilhørende utskytningsrør 11. Dekslet vil likevel bli brutt bort, i det minste den sentrale seksjon 23, på grunn av avgasstrømmen eller avgassøylen. Avgassene vil følgelig kunne strømme inn i avgasskanalen 15, og avgassene strømmer i den retning som er vist

med pilene 37.

Ved utformningen av et typisk oppbrytbart deksel 20bør følgende parametere komme i betraktning: rakettmotorens ballis-tiske verdier som kan omfatte trykket i utskytningsrøret 10, ut-strømningsmengden, forbrenningstemperaturen' og dysediameteren. I tillegg kommer betraktningen av utstrømningstverrsnittet fra ut-skytningsrøret 10, det maksimale trykk i utskytningsrøret for en normal utskytning, strømningstverrsnittsarealet i avgasskanalen 15, og dette trykk er et resultat av den maksimale avgasstrømnings-mengde samt en teoretisk eller eksperimentell beskrivelse av raket-tens avgasstrømningsfelt som en funksjon av tiden og i aksial og radial retning. I dette tilfelle blir de nødvendige strømnings-parametere pitottrykk, statisk trykk eller lokalt omgivelsestrykk (<P>AMB), statisk temperatur, hastighet, Mach-tall, gasskonstant og-spe s i f ikk varme.

Utformningen av dekslet 20 kan foretas på følgende måte: Plasseringen av dekslet og dimensjonene på de bortbrytbare seksjoner 23 til 26 blir bestemt av endedimensjonene på utskyt-ningsrøret 10 og/eller utstrømningsarealet fra utskytningsrøret. Hvis utskytningsrøret har sirkulært tverrsnitt fremstilles det en overgang til rettlinjede dimensjoner. Dimensjonene på seksjonene 23 - 26 blir bestemt av kravet om at åpningen gjennom dekslet 20 må bli fullstendig utvidet av pitottrykket, det vil si minst så stort som det statiske trykk i avgasskanalen 15. Ethvert spesielt tverrsnitt i avgasstrømmen eller strømningsfeltet, f.eks. 38, 42 eller 44, kan i hovedsaken beskrives som en serie konsentriske trykkringer. Trykket økes inn mot aksen for avgasstrømmen 38, 42 eller 44, der det innerste eller sentrale trykk blir større enn trykket i den nærmest utenfor liggende ring og som igjen er større enn trykket i de suksessivt utenforliggende trykkringer. Den yt-terste trykkring har et trykk lik<p>AMB-Det statiske trykk i avgasskanalen eller manifolden 15 bestemmes på konvensjonell og vel-kjent måte fra massestrømmengden, de statiske egenskaper for avgassen og fra tverrsnittsarealet i manifolden 15. Trykket innen-for en spesiell åpning i dekslet 20, slik som vist på fig. 4 til 6 under spesielle utskytningsforhold, må være i det minste så stort som det statiske manifoldtrykk, for å hindre at gasser i manifolden 15 skal strømme tilbake og inn i utskytningsrøret 10. Hvis rakettmotorens bevegelse varierer med tiden, så vil avgasstrykkfeltet også variere, og det samme vil trykket i manifolden gjøre for et fast strømningstverrsnitt i manifolden. Den opprinnelige utformning er basert på maksimum forventet avgas-strømmengde og ballistikk. Denne form blir utprøvet ved mindre strømningsmengde for å sikre at manifoldtrykket ikke overstiger avgassens pitottrykk ved ny likevektsåpning i dekslet 20. Hvis dette skulle være tilfelle må for å hindre tilbakestrømning, dimensjonene på åpningen være fremstilt mindre, slik at det resul-terer i et høyere pitottrykk i avgassen ved bunnåpningen i dekslet 20.

Avhengig av størrelsen på avgassøylen 38, det vil si avhengig av dens diameter, vil flere eller færre av de bortbrytbare seksjoner 23, 24, 25 eller 26 brytes bort. Det.er for eksempel på fig. 4 vist at bare den sentrale seksjon 23 er brutt bort mens seksjonene 24 og 25 såvel som hjørneseksjonene 26 er blitt igjen.

Dekslet 20 for et utskytningsrør bør derfor være så sterkt at det kan motstå varmen og trykket i avgasskanalen 15 når en av rakettene i et annet utskytningsrør ved et uhell eller med hensikt avfyres.

Det skal nå betraktes et tilfelle der raketten blir avfyrt med hensikt, slik som raketten 40 med avgassdyse 41 i ut-skytningsrøret 12. Når raketten beveger seg ut av utskytnings-røret, vil avgassøylen øke i lengde og få en relativt liten diameter 42 i utskytningsrøret 12. Ved å betrakte den samme rakett 40 i utskytningsrøret 13 som har beveget seg et betydelig stykke, har nå avgassøylen 44 fått en betydelig større diameter, slik som klart vist. Derved vil suksessive seksjoner i dekslet 20bli brutt bort, slik som seksjonene 23, 24 og 25 eller 26. Seksjonene vil bli brutt bort som en følge av den 'økende diameter på rakett-avgassøylen som igjen vil utøve et økende trykk på et større areale av dekslet 20. Dette fører til at åpningene i utskytnings-rørene 12 resp. 13 blir større inn til avgasskanalen 15. Resul-tatet av dette er at det i hovedsaken ikke blir noen økning i trykket i utskytningsrøret. Som vist med piler 47 vil ytre luft even-tuelt strømme inn i utskytningsrørene 12 og 13 og trenge inn i av-gasstrømmen i utskytningsrørene, der den blander seg med avgassene. Enda et resultat av de suksessivt større åpninger i dekslet 20 er at all avgassen vil strømme i bare en retning, det vil si nedad, slik som vist med pilene 37, og at avgassen derpå vil strømme inn i avgasskanalen 15. Det er således opprettet et effektivt strøm-kontrollert areale.

Det som så langt er beskrevet i forbindelse med fig.

1 til 5 er en rakett som avgir en rakettavgassøyle 42 eller 44 som har hovedsakelig sirkulært tverrsnitt. Hvis for eksempel utskyt-ningsrøret er boksformet, er det også mulig at hjørnene 26 er fremstilt oppbrytbare og kan brytes bort slik som vist på fig. 6 og som forklart foran. Det vil derved tilveiebringes en hovedsakelig kvadratisk eller rektangulær åpning for strømmen av avgasser.

Det bortbrytbare bakdeksel for utskytningsrøret iføl-ge foreliggende oppfinnelse har visse fordeler. Det har en meget enklere konstruksjon og er dermed billigere enn noen av de tidligere kjente innretninger som benyttet dører. Hengselmekanismene for dørene kan bli utsatt for korrosjon eller lignende av de korro-sive rakettgasser, eller for den høye temperatur i disse. Derved tilveiebringes et annet valg for å oppnå det samme resultat. På den annen side vil de respektive utskytningsrør forbli åpne når en gang det bortbrytbare deksel er brutt bort. Dette kan være en fordel når det bare ønskes ventilasjon. Når det ønskes beskyttelse mot utskytning ved et uhell, kan det være ønskelig å montere en normalt åpen dør i utskytningsrøret, som lukker røret som en reaksjon på at raketten utskytes, slik som angitt i søkerens ennå ikke avgjorte patentsøknad nr. 772108.

Foran er det beskrevet en anordning for normalt å lukke den ene ende av et utskytningsrør for raketter og lignende og for å åpne den bakre ende på utskytningsrøret i avhengighet av avgasstrømmen fra rakettene. Dette utføres ved å anordne et bort-brytbart deksel ved den bakre ende av utskytningsrøret.Dekslet har en bortbrytbar seksjon eller seksjoner som brytes bort under trykket fra avgasstrømmen. Når avgassøylen øker i diameter, vil suksessive seksjoner brytes bort på grunn av det økende trykk som virker på disse. Det bortbrytbare deksel ifølge- oppfinnelsen for lukking av den bakre ende på utskytningsrøret har en enkel konstruksjon og er pålitelig i bruk. Det vil tilveiebringe forbindelse mellom utskytningsrøret og en avgasskanal eller et samlekammer, med en økende åpning avhengig av en økning i diameteren på avgassøylen. Trykket i utskytningsrøret blir derved hindret i å øke.

Claims (6)

1. Utkastningsenhet for et antall reaksjonsdrevne rakettlegemer og lignende, innbefattende et utkastningsrør for hvert legeme, en felles avgasskanal i tilstøtning med ut-kastningsrørene for avgassene og et åpnebart deksel anordnet mellom enden av hvert utkastningsrør og avgasskanalen slik at kanalen åpner seg under trykket fra avgassladningen for etablering av en forbindelse mellom utkastningsrøret og avgasskanalen,karakterisert vedat dekslet omfatter et i ett stykke utført dekselpanel (20) med et sentralt parti (23) og et antall seksjoner (24,25) som omgir det sentrale parti og brytes bort suksessivt i overensstemmelse med avgassladningens eller avgass-søylens økning i diameter slik at det for avgassene dannes en åpning som er tilstrekkelig stor til å muliggjøre en uhindret avlevering av gassene inn i' avgasskanalen •

2. Enhet som angitt i krav 1,karakterisertved at dekselpanelet (20) består av varmemotstandsdyktig materiale og er utført med spor eller riller (28,30,31) som er tilstrekkelig dype slik at seksjonene kan brytes vekk suksessivt i overensstemmelse med økningen i diameter av avgass-søylen.

3. Enhet som angitt i krav 2,karakterisertved at rillen (28) som omgir det sentrale parti av deksel-platen er dypere enn rillene mellom de omgivende seksjonene.

4. Enhet som angitt i krav 2 eller 3,karakterisert vedat rillene (28,30,31) avtar i dybde mot ut-siden.

5. Enhet som angitt i hvilket som helst av foregående krav,karakterisert vedat det sentrale partiet (23)er i alt vesentlig sirkulært og ved at de omgivende seksjonene (24,25) er i alt vesentlig ringformete og konsentriske med det sentrale partiet.

6. Enhet som angitt i krav 5,karakterisertved at hjørneseksjoner (26) er anordnet langs den ytre ringformede seksjonen for å meddele dekselspanelet (20) et i alt vesentlig rettlinjet omriss, og ved at hjørneseksjonene har riller som avgrenser seksjonene og bevirker at de brytes bort i overensstemmelse med en ytterligere økning i diameteren av avgass-søylen.