DE1626048B2

DE1626048B2 - Fluessigkeitsgekuehlte raketenbrennkammer mit schubduese

Info

Publication number: DE1626048B2
Application number: DE19671626048
Authority: DE
Inventors: Kari Dipl Ing 8012 Ottobrunn Stockel
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm GmbH, 8000 München
Priority date: 1967-01-16
Filing date: 1967-01-16
Publication date: 1971-08-12
Also published as: DE1626048A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine flüssigkeits- komplex »Brennkammer mit Schubdüse« aus zwei gekühlte Raketenbrennkammer mit Schubdüse mit Bauteilen, nämlich aus einem .stromaufwärts liegeneinem eigenen, zumindest teilweise offenen Kühl- den Bauteil 1, der die eigentliche Brennkammer 2 kreislauf für den als auswechselbaren Einsatz aus- und den konvergenten Teil 3 der Schubdüse umfaßt, gebildeten Düsenhals, wobei durch den Austritt des 5 und aus einem stromabwärts angeordneten Bauteil 4, Kühlmittels bzw. der Kühlmittelteilmenge im Bereich der hauptsächlich den divergenten Teil 5 der Schubdes stromaufwärtigen Endes des Düsenhaiseinsatzes düse darstellt. Beide Bauteile 1 und 4 weisen an aus dem Kühlkreislauf die Innenwand des Düsen- ihrem hinteren bzw. vorderen Ende je einen Flansch 6 halseinsatzes durch Schleierkühlung gekühlt wird. auf, über die sie lösbar miteinander verbunden sind. Nach der USA.-Patentschrift 3 230 708 ist ein io In der Wand der Bauteile 1 und 4 verlaufen in Längs-Flüssigkeitsraketentriebwerk mit einer Brennkammer richtung viele einzelne Kühlkanäle 7, die von einer und nachfolgenden konvergent-divergenten Schub- Treibmittelkomponente, insbesondere von flüssigem düse bekannt, dessen Hals als auswechselbarer Ein- Sauerstoff, in Pfeilrichtung durchströmt werden, satz ausgebldet ist und einen eigenen Kühlkreislauf Diese Maßnahme stellt einen ersten Kühlkreislauf A aufweist. Hierbei wird als Kühlmittel eine Brennstoff- 15 dar, der den Gesamtkomplex »Brennkammerschubteilmenge verwendet, die über besondere, außen am düse« in konservativer Manier kühlt.
Düsenhals verlaufende Leitungen aus dem Brenn- Im Bereich des Düsenhalses ist ein Einsatz Stoffbehälter zugeführt wird und am vorderen Ende (Düsenhaiseinsatz 8) vorgesehen, dessen Außendes Düsenhaiseinsatzes an dessen Innenseite austritt. kontur mindestens zum Teil konisch mit strom-Durch die Verdampfungswärme des Brennstoffs bil- 20 abwärts gerichteter Verjüngung ausgebildet ist. Auch det sich entlang des Düsenhalses eine Schleierkühlung die Bauteile 1 und 4 weisen im fraglichen Bereich aus, die diesen kritischen Bereich der Schubdüse vor eine konische Form auf, so daß der Düsenhalsthermischer Uberbelastung bewahren soll. einsatz 8 formschlüssig innerhalb der Bauteile 1

Es ist Aufgabe der Erfindung, in diesem kritischen und 4 fest sitzt. Der Düsenhaiseinsatz 8 wird von Bereich die Kühlleistung mit einfachen Maßnahmen 25 einem separaten Kühlkreislauf B durchströmt und benoch zu erhöhen und hier für Flüssigkeitsraketen- steht im wesentlichen aus einem stromabwärts getriebwerke höchster spezifischer Leistung eine aus- legenen Zulaufringkanal 9, ,aus. einer einen Kühlkanal reichende Kühlung auch bei extremen thermischen 10 einschließenden Doppelwand 11 und aus einem Belastungen zu schaffen. stromaufwärts gelegenen Ringkanal 12, wobei zwi-

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung 30 sehen beiden Ringkanälen 9 und 12 eine Verbindungs-

dadurch, daß die Innenwand des Düsenhaiseinsatzes wand 13 vorgesehen ist, die zur Anordnung zweier

vom Kühlmittel bzw. von der Kühlmittelteilmenge Dichtinge 14 dient, die zu beiden Seiten der zwischen

auch regenerativ gekühlt wird, bevor das Kühlmittel beiden Flanschen 6 liegenden Fuge 15 eingesetzt

bzw. die Kühlmittelteilmenge aus dem Kühlkreislauf sind. Wie die Fig. 2 zeigt, münden tangential in den

in die Schubdüse gelangt. 35 Zulaufringkanal 9 Zulaufleitungen 16 ein, die an

Durch die Erfindung wird eine doppelte Kühl- einer gemeinsamen Zulaufringleitung 17 angeschloswirkung für den thermisch am meisten gefährdeten sen sind. Der stromaufwärts gelegene Ringkanal 12 Düsenhaiseinsatz erzielt. Damit ist es möglich, den ist zum Innenraum des Düsenhaiseinsatzes 8 hin Düsenhaiseinsatz konstruktiv zu vereinfachen, ins- offen ausgebildet, und zwar weist er hier ein freies besondere in Leichtbauweise herzustellen, und werk- 40 Ende 18 auf, das stromabwärts gebogen ist und mit stoffmäßig zu verbilligen, da die dem Feuer unmittel- der Doppelwand 11 des -Ringkanals 10 einen Ringbar ausgesetzte Innenwand intensiv von innen und schlitz 19 bildet, aus dem Kühlflüssigkeit zur Eraußen geschützt bzw. gekühlt wird und auch die ra- zeugung einer Schleierkühlung für den Düsenhals ausdial äußeren Bauteile des Düsenhalses durch die Re- tritt. Die im Zulaufringkanal 9 erzeugte Umlaufgenerativkühlung vor Wärmestau bewahrt bleiben. 45 strömung setzt sich im Ringkanal 10 als schrauben-

In Ausgestaltung der Erfindung wird vor- förmige Strömung fort, wodurch der Weg der Strö-

geschlagen, die vom Kühlmittel bzw. von der Kühl- mung, auf dem der Wärmeaustausch erfolgt, in

mittelteilmenge auch regenerativ gekühlte Innenwand vorteilhafter Weise verlängert wird. Durch den inne-

des Düsenhaiseinsatzes als Doppelwand auszuführen. wohnenden Drall der Strömung legt sich auch die

Um den Weg im Düsenhaiseinsatz für die Kühl- 5° ,aus dem Ringschlitz 19 ,austretende Kühlflüssigkeit

flüssigkeit zu verlängern, erfolgt in weiterer Aus- filmartig an die Innenseite der Doppelwand 11

gestaltung der Erfindung die Zufuhr des Kühlmittels schützend an und stabilisiert sich dort durch die auf-

bzw. der Kühlmittelteilmenge zum Düsenhaiseinsatz tretende Zentrifugalwirkung länger als bei axialer

"tangential. Durchströmung. Der -Düsenhaiseinsatz 8 ist — in

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besteht 55 Längsrichtung betrachtet — in bezug auf seinen eng-

der Düsenhaiseinsatz aus einem stromabwärts ge- sten Querschnitt unsymmetrisch mit einem strom-

legenen Zulaufringkanal, aus der einen--Kühlkanal aufwärts sich erstreckenden längeren Teil ausgebildet,

einschließenden Doppelwand und aus einem strom- Dadurch wird der Tatsache Rechnung getragen, wo-

aufwärts gelegenen Ringkanal. nach vor dem engsten Querschnitt eine höhere Tem-

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der 60 peratur herrscht als nach dem engsten Querschnitt,

Erfindung dargestellt. Es zeigt d. h., bei gleicher axialer Länge des Düsenhals-

F i g. 1 eine Brennkammer mit Schubdüse (nur einsatzes 8 findet die wärmetechnisch exponierte

teilweise veranschaulicht) und einen in der Schub- Zone vor dem engsten Querschnitt in stärkerem Maße

düse angeordneten Einsatz im Längsschnitt, wobei Berücksichtigung. Der als besonderes Bauteil aus-

zwei voneinander getrennte Kühlkreisläufe vor- 65 gebildete Düsenhaiseinsatz 8 kann in vorteilhafter

gesehen sind, und Weise aus einem anderen, d. h. für seine Aufgabe

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1. geeigneteren Werkstoff hergestellt sein als die beiden

Wie aus F i g. 1 hervorgeht, besteht der Gesamt- Bauteile 1 und 4.

Claims

Patentansprüche:

1. Flüssigkeitsgekühlte Raketenbrennkammer mit Schubdüse mit einem eigenen, zumindest teilweise offenen Kühlkreislauf für den als auswechselbarer Einsatz ausgebildeten Düsenhals, wobei durch den Austritt des Kühlmittels bzw. der Kühlmittelteilmenge im Bereich des stromaufwärtigen Endes des Düsenhaiseinsatzes aus dem Kühlkreislauf die Innenwand des Düsenhalseinsatzes durch Schleierkühlung gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand des Düsenhaiseinsatzes (8) vom Kühlmittel bzw. von der Kühlmittelteilmenge auch regenerativ gekühlt wird, bevor das Kühlmittel bzw. die Kühlmittelteilmenge aus dem Kühlkreislauf in die Schubdüse gelangt.

2. Flüssigkeitsgekühlte Raketenbrennkammer mit Schubdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Kühlmittel bzw. von der Kühlmittelteilmenge auch regenerativ gekühlte Innenwand des Düsenhaiseinsatzes (8) als Doppelwand (11) ausgeführt ist.

3. Flüssigkeitsgekühlte Raketenbrennkammer mit Schubdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr des Kühlmittels bzw. der Kühlmittelteilmenge zum Düsenhaiseinsatz (8) zur Verlängerung des Durchströmweges tangential erfolgt.

4. Flüssigkeitsgekühlte Raketenbrennkammer mit Schubdüse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenhaiseinsatz (8) aus einem stromabwärts gelegenen Zulaufringkanal (9), aus der einen Kühlkanal (10) einschließenden Doppelwand (11) und aus einem stromaufwärts gelegenen Ringkanal (12) besteht.

5. Flüssigkeitsgekühlte Raketenbrennkammer mit Schubdüse nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am stromaufwärtigen Ende des Düsenhaiseinsatzes (8) bzw. in seinem Ringkanal (12) ein Ringschlitz (19) oder über den Umfang verteilte Öffnungen zum Austritt des Kühlmittels bzw. der Kühlmittelteilmenge vorgesehen sind.

6. Flüssigkeitsgekühlte Raketenbrennkammer mit Schubdüse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der stromaufwärts gelegene Ringkanal (12) ein freies Ende (18) aufweist, das stromabwärts gebogen ist und zusammen mit der Doppelwand (11) den Ringschlitz (19) bildet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen