DE977508C - Raketen-Einspritzkopf - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft einen Einspritzkopf für Flüssigkeitsraketen.

Ein Problem bei Raketen dieser Art liegt darin, einen ordnungsgemäßen Zustrom der Treibstoffe im richtigen Größenverhältnis und unter wirksamer Durchmischung zu erzielen und den Einspritzkopf gleichzeitig stark genug zu gestalten, damit er die auf ihn einwirkenden Drücke aushalten kann. Ein Merkmal dieser Erfindung liegt daher in der Ausbildung eines Einspritzkopfes, mit dem diese Aufgabe durch eine verhältnismäßig einfache Anordnung gelöst wird.

Bei der Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einem bekannten, für zwei Treibstoffe bestimmten Raketen-Einspritzkopf aus, der eine zentrisch angeordnete, hohle Nabe zur Zufuhr des einen Treibstoffes und eine Ringleitung zur Zufuhr des anderen Treibstoffes aufweist, eine gelochte Brennkammerabschlußplatte und an dieser auf der der Brennkammer abgelegenen Seite ausgebildete sektorförmige Kammern, die die Nabe mit einer Gruppe von Öffnungen in der Brennkammerabschlußwand und die Ringleitung mit einer anderen Gruppe von Öffnungen verbinden.

Von dieser Konstruktion unterscheidet sich der erfindungsgemäße Einspritzkopf durch mehrere von der Nabe radial ausgehende Rohre, zwischen diesen konzentrisch zur Nabe verlaufende und mit den Rohren verbundene Ringe, wobei von den Rohren strahlenförmige Leitungen ausgehen, die in den Ringen verlaufen und an die sich Leitungen anschließen, die in die eine Öffnungsgruppe bildenden Mündungen enden, die in die andere Gruppe bildenden Öffnungen in der Brennkammerabschlußplatte liegen, und wobei auf den Rohren mit diesen und der Brennkammerabschlußwand Kammern bildende, sektorförmige Platten liegen, welche Kammern mit der Ringleitung in Verbindung stehen.

Diese Konstruktion verbindet Festigkeit mit geringem Gewicht, da die zur Treibstoffzufuhr in die

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Brennkammer bestimmten Rohre, Kammern usw; nicht nur diese Aufgabe der Treibstoffzufuhr ausführen, sondern auch als tragende Elemente ausgebildet sind. Weiter sind alle Teile miteinander verbunden, so die Rohre mit den Ringen und die Brennkammerabschlußwand mit den Enden der die eine Öffnungsgruppe bildenden Leitungen. Die von den Rohren ausgehenden strahlenförmigen Leitungen sind weiter in den Ringen eingeformt und stellen somit keine getrennten und ein eigenes Gewicht aufweisenden Elemente dar.

Weiter tritt auch bei dem erfindungsgemäßen Einspritzkopf eine Kühlung der" Brennkammerabschlußplatte dadurch auf, daß das eigentliche Treibmittel vor dem Eintritt in die Brennkammer an deren Außenseite vorbeiströmt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ein um die Enden der Rohre verlaufender und diese radial einschließender Ring vorgesehen. Dieao ser Ring fängt radial wirkende Kräfte auf und dient weiter zur Halterung der sektorförmigen Platten, die gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung an ihm und an den Rohren befestigt sind.

Die Erfindung sieht weiter vor, daß die Ringleitung mit den zwischen den Rohren liegenden Kammern über in den sektorförmigen Platten vorgesehene Durchbrüche verbunden ist.

Die Erfindung sieht weiter vor, daß die radial verlaufenden Rohre an sie angefortnte Endverschlußkappen aufweisen und an einer Seite offen sind. Dabei sind diese offenen Seiten der Rohre durch angeschweißte oder angelötete Flächen verschlossen. Dies führt zu einem einfachen Zusammenbau und ergibt weiter vor dem Zusammenbau die Möglichkeit, die von den Rohren strahlenförmig ausgehenden Leitungen in den Ringen mit spanabhebenden Werkzeugen herzustellen.

Die Erfindung sieht weiter vor, daß der um die Enden der Rohre verlaufende Ring an diesen Flächen anliegt.

Nach weiteren Merkmalen der Erfindung sind die sektorförmigen Platten an diesen Ring angeschweißt oder angelötet, und die Brennkammerabschlußplatte ist auf diesem Ring befestigt.

In den Zeichnungen ist eine Ausführung des Einspritzkopfes als Beispiel für die Erfindung dargestellt. Dabei ist

Fig. ι eine perspektivische Ansicht des Einspritzkopfes, wobei einige Teile weggebrochen sind,

Fig. 2 eine Aufsicht auf den Boden der Zuführung für den Sauerstoffträger,

Fig. 3 ein Schnitt entlang der Linie 3-3 nach Fig. 2;

Fig. 4 ist eine Aufsicht auf die sektorförmigen Platten und die Ringleitung;

Fig. 5 ist die perspektivische Darstellung eines Einzelteiles;

Fig. 6 ist die Gesamtansicht einer Rakete mit angesetztem Einspritzkopf.

Die Rakete enthält die Brennkammer 2 mit dem Doppelmantel 4, dem Einspritzkopf 6 und der Schubdüse 8. Über dem Einspritzkopf 6, dessen besondere Ausbildung den Gegenstand der Erfindung darstellt, wird das eigentliche Treibmittel durch eine Vielzahl von öffnungen eingespritzt, die konzentrisch um die für den Sauerstoffträger vorgesehenen Durchtrittsöffnungen liegen. Der Einspritzkopf 6 enthält ein Mittelrohr 10, das sich in einen Einlaß 12 und eine Nabe 14 aufteilt. Rohre 16 gehen sternförmig von der Nabe 14 aus und sind mit dieser verbunden. Die Rohre 16 sind einstückig an die Nabe 14 angeformt. Die Außenenden der Rohre 16 sind durch Endverschlußkappen 18 verschlossen. Auch die Endverschlußkappen 18 sind einstückig mit-den Rohren 16 ausgebildet. Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, tragen die Rohre 16 mehrere konzentrisch verlaufende Ringe 20, die ebenfalls mit den Rohren 16 aus einem Stück gefertigt sind. Die Ringe 20 liegen in radialen Abständen zueinander und begrenzen Durchgänge 22, durch die das Treibmittel läuft, wie dies im folgenden noch angegeben wird.

Von jedem Ring 20 gehen Leitungen 24 aus, die Mündungen 26 zum Zutritt des Sauer stoff trägers in die Brennkammer 2 umschließen. Die Leitungen 24 sind mit den radial verlaufenden Rohren 16 über Leitungen 28 verbunden, die in die Ringe 20 eingearbeitet sind. Um das Ausbohren dieser Leitungen 28 zu ermöglichen, sind die Rohre 16 offen aus- go gebildet und in Querrichtung in eine Bodenfläche 16 α und eine obere Fläche 16 b aufgeteilt, wobei die Bodenfläche 16 α aus einem Stück mit den Ringen 20 besteht und die obere Fläche 16 b nach dem Aufbohren der Leitungen 28 auf die Bodenfläche 16 α aufgeschweißt wird.

Zum Herstellen der Leitungen 24 können die Ringe 20 in Umfangsrichtung gerillt werden, wie dies in Fig. S bei 32 dargestellt ist, und die Leitungen 24 lassen sich dann durch Fräsen ausbilden.

Nach Fig. 1 liegt auf-den Enden der Leitungen 24 die Brennkammerabsehlußplatte 34. Diese weist Öffnungen 36 auf, in denen die Leitungen 24 mit ihren Spitzen befestigt sind. Der Durchmesser der öffnungen 36 ist größer als der der Leitungen 24, so daß um jede Leitung 24 herum Ringspalte 37 entstehen, durch die das Treibmittel konzentrisch zu dem durch die Leitungen 24 zuströmenden Sauerstoffträger in die Brennkammer 2 einfließt. Die Brennkammerabsehlußplatte 34 wird durch einen Ring 38 getragen, der um die Zuführung für den Sauerstoffträger umläuft. Wie Fig. 3 zeigt, wird die Brennkammerabschlußplatte 34 zusätzlich durch von den Ringen 20 ausgehende Bolzen 39 gehalten. Der Ring 38 ist auf die Endverschlußkappen 18 aufgeschweißt oder aufgelötet. Der Ring 38 bildet weiter die Befestigung zwischen dem Einspritzkopf 6 und dem Doppelmantel 4.

Nach Fig. 4 ist eine Ringleitung 40 am Umfang des Einspritzkopfes 6 angeordnet. Sie liegt auf den Rohren 16 auf. Zwischen den Rohren 16 sind sektorförmige Platten 42 vorgesehen, die auf die Rohre 16 unterhalb der Lötstellen zwischen den Teilflächen 16 α und 16 & aufgeschweißt oder aufgelötet sind. Am Umfang des Einspritzkopfes 6 sind die Platten 42 auch mit dem Ring 38 verbunden. Die

von den Rohren i6 und den sektorförmigen Platten 42 begrenzten Kammern stehen mit der Ringleitung 40 über Durchbrüche 44 in Verbindung, die zwischen den sektorförmigen Platten 42 und Auslaßöffnungen 46 in der Ringleitung 40 liegen.

Zum Zusammenbau des Einspritzkopfes 6 wird auf das Mittelrohr 10 der Ring 38 aufgesetzt und die Brennkammerabschlußplatte 34 angelötet. Die Treibmittelzuführung wird aufgesetzt, und die Platten 42 werden an die Rohre 16 und den Ring 38 angeschweißt oder -gelötet. Die Teilflächen 16 b werden dann an den übrigen Teilen der Rohre 16 angelötet oder angeschweißt. Darauf wird der Einlaß 12 angelötet bzw. angeschweißt.

Bei dieser Anordnung befinden sich zwischen der Kammer für den Sauerstoffträger und der Kammer für das Treibmittel (Wasserstoff) keine geschweißten oder gelöteten Verbindungen. Daher kann kein Treibstoff in die Atmosphäre entweichen. Explosive Gemische können nicht entstehen und werden, wo sie trotzdem auftreten, an einer Expansion nicht gehindert. Das Mittelrohr 10 ist auf Grund seiner Konstruktion verhältnismäßig stark und widersteht den beim Betrieb der Rakete auftretenden Belastungen. Die Zuführung für den Wasserstoff, die sektorförmigen Platten, erhöhen die Festigkeit des Einspritzkopfes, und es ergibt sich insgesamt eine äußerst stabile Konstruktion mit geringem Gewicht.

Der von dem Einlaß 12 zugeführte Sauerstoffträger tritt von der Nabe 14 radial in die Rohre 16 und von dort in die Leitungen 24 ein. Wie in den Fig. ι und 3 gezeigt ist, sind einige dieser Leitungen 24 unmittelbar auf den Rohren 16 angeordnet, und andere gehen unmittelbar von diesen aus, so daß sich im wesentlichen eine gleichmäßige Verteilung der Leitungen über der Gesamtfläche des Einspritzkopfes ergibt.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i.Raketen-Einspritzkopf für zwei Treibstoffe mit einer zentrisch angeordneten hohlen Nabe zur Zufuhr des einen Treibstoffes und einer Ringleitung zur Zufuhr des anderen Treibstoffes, einer gelochten Brennkammerabschlußplatte und an dieser auf der der Brennkammer abgelegenen Seite ausgebildete sektorförmige Kammern, die die Nabe mit einer Gruppe von öffnungen in der Brennkammerabschlußwand und die Ringleitung mit einer anderen Gruppe von öffnungen verbinden, gekennzeichnet durch mehrere von der Nabe (14) radial ausgehende

   Rohre (16), zwischen diesen konzentrisch zur Nabe verlaufende und mit den Rohren (16) verbundene Ringe (20), wobei von den Rohren (16) strahlenförmige Leitungen (28) ausgehen, die in den Ringen (20) verlaufen und an die sich Leitungen (24) anschließen, die in die eine Öffnungsgruppe bildenden Mündungen (26) enden, die in die andere Gruppe bildenden öffnungen (36) in der Brennkammerabschlußplatte (34) liegen, und wobei auf den Rohren (16) mit diesen und der Brennkammerabschlußwand (34) Kammern bildende, sektorförmige Platten (42) liegen, welche Kammern mit der Ringleitung (40) in Verbindung stehen.
2. 2. Einspritzkopf nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen um die Enden der Rohre (16) verlaufenden und diese radial einschließenden Ring (38).
3. 3. Einspritzkopf nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sektorförmigen Platten (42) an dem Ring (38) und den Rohren (16) befestigt sind.
4. 4. Einspritzkopf nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringleitung (40) mit den zwischen den Rohren (16) liegenden Kammern über in den sektorförmigen Platten (42) vorgesehene Durchbrüche (44) verbunden ist.
5. 5. Einspritzkopf nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die radial verlaufenden Rohre (16) an sie angeformte Endverschlußkappen (18) aufweisen und an einer Seite offen sind.
6. 6. Einspritzkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die offenen Seiten der Rohre (16) durch angeschweißte oder angelötete Flächen (16 b) verschlossen sind.
7. 7. Einspritzkopf nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (38) an den Flächen (16 b) anliegt.
8. 8. Einspritzkopf nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die sektorförmigen Platten (42) an den Ring (38) angeschweißt oder angelötet sind.
9. 9. Einspritzkopf nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammerabschlußplatte (34) auf dem Ring (38) befestigt ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   •Flugkörper«, 2. Jahrgang, H. 4 (April i960),

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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