DE2637848B2

DE2637848B2 - Zünder für einen Raketenmotor

Info

Publication number: DE2637848B2
Application number: DE2637848A
Authority: DE
Inventors: Fred A. Ste-Foy Christie; Elias P. Charlesbourgh Morris
Original assignee: Minister of National Defence of Canada
Current assignee: Minister of National Defence of Canada
Priority date: 1975-08-25
Filing date: 1976-08-23
Publication date: 1980-07-24
Also published as: DE2637848A1; SE428399B; SE7609312L; DE2637848C3; BE845472A; JPS5924262B2; GB1549647A; US4023497A; FR2322270A1; FR2322270B1; JPS52118800A; CA1036419A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zünder für einen Raketenmotor gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es sind Zünder aus einem pyrotechnischen Treibsatz bekannt, die Zusammen mit einer Zündladung oder einem Zündhütchen in einem Behälter eingeschlossen sind. Die Zündladung wird durch elektrischen Strom gezündet, wodurch die von der Zündladung freigegebene Energie den Treibsatz zündet, weicher wiederum die ganze freie Oberfläche eines Festtreibstuffs gleichförmig zünden muß.

Aus Gründen der Stabilität des Treibsatzes und der Abstoßvorschriften wird die Zündung des Treibsatzes bei der bekannten Ausführungsform gemäß GB-PS 7 61 650 am hinteren Ende des Raketenmotors vorgenommen. In diesem bekannten Fall liegt ein zerstörbares Gehäuse vor, das als relativ massiver Körper auf der Innenseite der Schubdüse liegt und der daher eines erheblichen Schubes bedarf, um aus der Düse hinausgedrückt werden zu können.

Die erforderlichen Kräfte für die Zerstörung des Gehäuses können unter Berücksichtigung der Komprimierung des Materials zum Passieren des Düsenmunds relativ groß sein und im übrigen einen Zündstau bewirken, der zu Fehlverhalten des Raketenmotors führen kann. Darüber hinaus kann bei einem massiven Körper dieser Art die Größe der bei der Gehäusezerstörung anfallenden Teile nicht wesentlich beeinflußt werden, so daß die Möglichkeit zu großer Bruchstücke besteht, die eine Gefahr für das Flugzeug, das die Rakete abgeschossen hat, bedeuten können.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Zünder zu schaffen, der in vorbestimmbarer Weise zerstörbar und mit festlegbarem Widerstand in der Düse haltbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die gekennzeichneten Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Durch die Ausbildung des Gehäuses als einfaches Rohr ergibt sich zwangsläufig ein Körper, der praktisch keine massiven Teile besitzt, wobei durch die Schneidlamellen eine vorgebbare Zerstörung des Gehäuses möglich ist Die Lamellen selbst können dabei mit ihrem Biegewiderstand durch Bemessung so gewählt werden, daß ein 5 optimaler Sitz gewährleistet wird, der weder zu fest noch zu lose ist

Die Erfindung wird nachstehend anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert Es zeigt

ίο F i g. 1 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform des Zünders,

F i g. 2 eine Seitenansicht eines Teils des Raketenmotors, die den Zünder nach F i g. 1 in der Einbaulage zeigt, und

F i g. 3 eine Stirnansicht des Zünders nach F i g. 1.

F i g. 4 ist eine Reihe von Druck-Zeit-Kurven, die aus Zündungsversuchen an einer Motorattrappe erhalten wurden.
Fi g. 5 ist eine Reihe von Druck-Zeit-Kurven, die aus Zündversuchen bei einem betriebsfähigen Motor erhalten wurden.

Gemäß der Zeichnung besitzt der Zünder einen Körper, der aus einem Rohr 1 besteht, welches vorzugsweise aus einem Material mit 30% Glasfasern und 70% Nylon hergestellt ist. Das Rohr hat ein offenes Ende 3 und ein abgeschlossenes Ende 5 mit verringertem Durchmesser. Eine Anzahl in gleichem Abstand angeordneter blattförmiger Segmente 7 ragen unter einem Winkel zur Mittelachse des Rohrs aus dem

tu geschlossenen Ende des Rohrs ab dessen größtem Durchmesser heraus. Jedes Segment 7 besitzt einen äußeren Rand 9, der verstärkt ist und nach innen gerichtet ist. Aus F i g. 2 ist zu ersehen, daß die Segmente 7 den Zünder in der Einbaulage in einem

J5 Düsenhals 11 eines Raketenmotors halten und so bemessen sind, daß sie beim Ausstoßen des Zünders durch den Düsenhals während des Brennens nach innen zu gebogen werden und die verstärkten und als Schneiden ausgebildeten Ränder 9 gegen die Wandung

M) des Rohrs 1 gestoßen werden, um das Zerbrechen des Rohrs herbeizuführen. Der Sitz des Rohrs in dem Düsenhais ist insofern sehr wichtig, als das Rohr bei zu festem Sitz zu lange in dem Düsenhals bleibt und so einen Zündungsüberdruck verursacht, wogegen bei zu

4^r> losem Sitz des Rohrs ein frühes Ausstoßen des Zünders und eine schlechte Flammenverteilung während des Zündens auftritt. Ein vorzugsweise zu wählendes Rohr für eine Rakete mit 7 cm Durchmesser wiegt ungefähr 5,47 g; bei Versuchen wurde festgestellt, daß ein

Ή) derartiges Rohr in Stücke zerfällt, von denen keines schwerer als 1,3 bis 2,3 g ist.

Zum Zünden des Zündsatzes wird eine Zündladung 15 verwendet, die in dem Rohr an einem verengten Abschnitt 14 des geschlossenen Endes 5 mit Hilfe eines

^r>5 Klebstoffes befestigt ist. Elektrische Zuleitungen 17 für die Zündladung sind durch eine kleine öffnung in dem geschlossenen Ende geführt.

Um die Zündladung 15 herum ist ein Polyurethan-Schaumkissen 19 angebracht, das sowohl den Raum um

wi die Zündladung herum abdichtet und auf diese Weise eine Bewegung des Zündsatzes verhindert, welche ein Zerpulvern und Zerbrechen des Zündsatzes bei Schwingungen verursachen würde, als auch einen Alternativweg für die Zündladungsflamme bei den

"¹^ seltenen Fällen bildet, bei denen auf das Zünden hin ein Bruch des Gehäuses der Zündladung anstelle eines Bruchs der Stirnseite der Zündladung auftritt.

In das Ende des Rohrs 1 ist zum Festhalten von

Zündpillen in dem Rohr während des Hantierens mit dem Zünder und dem zusammengebauten Raketenmotor ein Stopfen 21 aus Polyurethanschaum eingeleimt. Der Stopfen 21 dient auch als federnde.; Kissen für die pyrotechnischen Zündpillen, so daß er damit eine übermäßige Bewegung und folglich das Zerpulvern oder Zerbrechen der Zündpillen während Zeiträumen starker Schwingungen verhindert Dies ist eine sehr bedeutende Funktion, da Zündimpulsspitzen während des Brennens entstehen, wenn hohe Konzentrationen kleiner Teilchen in einem Zündsatz vorliegen.

Um die Funktion des erfindungsgemäßen Zünders auch unter für milfcärische Anwendung vorgeschriebenen Bedingungen näher zu untersuchen, wurden Versuche mit diesem Zünder im Teststand durchgeführt.

Ein bewährtes Verfahren zum Prüfen und Messen von Zündern besteht darin, sie in einer Motorattrappe mit der gleichen Treibstoffbohrungsgeometrie und der gleichen Düsenausführung wie der de^ tatsächlichen Motors zu zünden. Auf diese Weise wurden Zünder mil dem beschriebenen Aufbau bei —54° C, +21⁰C und + 66"C gezündet. Bei diesen Temperaturen erhaltene Oszillographenbilder der Druck-Zeit-Kurven sind in F i g. 4 gezeigt, bei der der Maßstab der horizontalen Zeitachse 20 msec je Skaleneinheit und der Maßstab der vertikalen Druckachse 20,7 χ 10⁵Nm-²Je Skaleneinheit ist.

Abweichend von der herkömmlichen Zündung am Kopfende ist die Fläche unter der Kurven mit abnehmender Temperatur vergrößert, was anzeigt, daß größere Energiemengen bei den Bedingungen erzielbar sind, bei denen es am schwierigsten ist, zusammengesetzte Festtreibstoffe zu zünden. Dieser zusätzliche Vorteil des Hecksystems erleichtert die Zündung zusammengesetzter Treibstoffe bei niedrigen Temperatüren.

Die Fig.5 zeigt die Druck-Zeit-Aufzeichnung der Zündphase bei drei scharf geladenen Motoren, die bei denselben Temperaturen gezündet Würden, wie sie bei der Motorattrappe angewandt waren. In F i g. 5 ist dabei

ιυ der Maßstab der horizontalen Zeitachse 20 msec je Skaleneinheit und der Maßstab der vertikalen Druckachse 36,8 χ 10⁵Nm-² je Skaleneinheit. Für die Zündungen bei 21⁰C und —54° C sind die Druckaufbaugeschwindigkeiten der der F i g. 4 sehr ähnlich, wobei

is die Zündverzögerungen jeweils 0,016 see und 0,020 see betragen. Die Zünderrohre wurden in Übereinstimmung

mit den Zündungsspitzendrücken von

112,5 χ 10⁵Nm-²bzw.96,5 χ ΙΟ⁵ Nm-²ausgestoßen.

Das Druckanstiegsausmaß bei dem bei +66⁰C gezündeten Motor kehrt kurzzeitig bei 58,7 χ 10⁵ Nm-²um, wenn (in normalem Verhalten) das Zünderrohr ausgestoßen wird, und steigt dann weiter auf einen Zündungsspitzendruck, von 98,1 χ 10⁵ Nm-² an. Die Zündverzögerung von 0,022 see ist kennzeichnend.

Ausführliche Versuche haben erwiesen, daß die in Fig. 5 gezeigten Ergebrisse kennzeichnend sind. Der Zünder wurde ferner in verschiedenen Fällen einem Schwingungsteiit unterzogen und hat anschließend zufriedenstellend gearbeitet, ohne daß verspätete Zündungen oder Überdruckspitzen aufgetreten sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zünder für einen Raketenmotor, der vom rückwärtigen Ende der Rakete zu zünden ist und ein in der Schubdüse der Rakete anzuordnendes zerstörbares Gehäuse aufweist das gegenüber dem Düsenmund einen im Durchmesser kleineren Kopf für die Aufnahme eines Initialzünders und eine vom Kopf vorstehende Kammer für einen Zündsatz aufweist der zwischen dem Gehäusekopf und dem Treibsatz der Rakete liegt dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse ein zylindrisches Rohr (1) ist das aus leichtem zerbrechlichen Kunststoff besteht und am Kopf nach außen in Richtung auf den Treibsatz vorstehende blattförmige Stützelemente (7) besitzt die beim Hinausgleiten des Gehäuses aus dem Düsenmund unter Zerstörung diis Gehäuses gegen dessen Oberfläche biegbar sind.

2. Zünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß um die Zündladung (15) herum ein Polyurethanschaum-Kissen (19) angebracht ist und der Zündsatz (13) unbewegbar zwischen einem Stopfen (21) und dem Kissen (19) gehalten ist.

3. Zünder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) aus einem Material aus 30% Glasfasern und 70% Nylon hergestellt ist.