DE1144061B

DE1144061B - Rakete mit verschwenkbar gelagerter Duese

Info

Publication number: DE1144061B
Application number: DEU7522A
Authority: DE
Inventors: Walter A Ledwith
Original assignee: United Aircraft Corp
Current assignee: RTX Corp
Priority date: 1960-01-04
Filing date: 1960-10-18
Publication date: 1963-02-21

Description

Rakete mit verschwenkbar gelagerter Düse Zum Steuern der Schubrichtung von Raketen ist es bekannt, bei Raketen aus Brennkammer und Düse die Düse verschwenkbar an einer als Halterung dienenden Verlängerung der Brennkammer zu lagern. Durch Verschwenken der Düse um die Längsachse der Rakete wird die Schubrichtung geändert. Die Lösung eines dabei auftretenden Problems verlangt, daß die auf die Düse einwirkenden Axialkräfte herabgesetzt werden, um die von der Schwenklagerung aufzunehmenden Kräfte gering zu halten. Hierzu ist es bekannt, die Düse auf einen Teil ihrer Länge auf Innen-und Außenwand dem Druck der Brennkammer auszusetzen, damit die Düse auf diesem Teil ihrer Länge auf beiden Seiten mit dem gleichen Druck beaufschlagt wird und auftretende Druckkräfte ausgeglichen werden. Dieser ideale Zustand vollkommenen Druckausgleichs wird bei einer bekannten Anordnung jedoch nur im nicht eintretenden statischen Zustand erreicht. Im wirklichen Betriebsfall, bei dem dynamische Verhältnisse vorliegen, werden die auf beiden Seiten dieses Teiles der Düse auftretenden Drucke nur unvollständig ausgeglichen, so daß innere Kräfte entstehen, die von der Schwenklagerung aufgenommen werden müssen.
Bei der Erfindung wird das Problem des Druckausgleichs auf beiden Seiten des innerhalb der Brennkammer liegenden Teiles der Düse dadurch gelöst, daß das stromaufwärts liegende Ende der Düse innerhalb und in einem Abstand von der Halterung liegt, wobei das stromabwärts liegende Ende der Halterung dichtend auf der Außenwand der Düse anliegt.
Bei der konstruktiven Lösung der Aufgabe, die Düse verschwenkbar an der Brennkammer zu lagern, geht die Erfindung von einer an sich bekannten Halterung einer schwenkbaren Raketendüse aus, bei der die Halterung aus einer mit der Brennkammer verbundenen Kugelschale und einer dichtend in diese eingelegten, mit dieser zusammen ein Gelenk bildenden weiteren Kugelschale besteht, an die das divergente stromabwärtige Düsenende angeformt ist. Die erfindungsgemäß vorgesehene Lösung zeichnet sich dadurch aus, daß die Halterung aus einer mit der Brennkammer verbundenen Kugelschale und einer dichtend auf dieser außen aufliegenden und mit dieser zusammen ein Gelenk bildenden weiteren äußeren Kugelschale besteht, deren stromabwärts liegendes Ende auf der Außenwand der Düse befestigt ist. Dabei ist die äußere Kugelschale einteilig mit dem divergierenden stromabwärts liegenden Ende der Düse ausgebildet.
Als Beispiel für die Erfindung wird in der nachfolgenden Zeichnung eine Ausführung der Rakete mit der verschwenkbar gelagerten Düse im Längsschnitt gezeigt.
Die Rakete weist eine Brennkammer 2 mit einer Einschnürung 4 auf, die sich in einer Kugelschale 6 fortsetzt. Auf der Kugelschale 6 ist eine Kugelschale 10 gelagert, an die das strömungsabwärtige Ende 12 der Halterung angeformt ist. Die Kugelschale 10 ist derart ausgebildet, daß ein Zusammenbau vom Ende her möglich ist. Zum Zusammenhalten dient ein Ring 13, der mit Schwenkzapfen 14 schwenkbar in an der Brennkammer 2 befestigten Stützen 15 gehalten wird. Der Ring 13 ist seinerseits über Schwenkzapfen 16 mit der Kugelschale 10 verbunden. Dabei liegen die Schwenkzapfen 16 in Augen 17 der Kugelschale 10. Die Zapfen 14 stehen rechtwinklig zu den Zapfen 15 und gestatten auf diese Weise eine Schwenkbewegung der Kugelschale 10 in der sie aufnehmenden Lagerfläche.
Das stromabwärts liegende Ende 12 der Halterung ist einstückig bis zu dem divergierenden Ende 18 der Düse verlängert. Auch mit der äußeren Kugelschale 10 ist das Ende einteilig ausgebildet.
Bis über die Einschnürung 4 innerhalb der Kugelschale 10 ragt ein Rohr 19, das die konvergierenddivergierende Engststelle der Düse bildet. Das Rohr 19 ist an seinem strömungsunteren Ende an dem Ende 12 mit einem Klemmring 20 befestigt, der einen Flansch 21 gegen eine an dem Ende 12 vorgesehene Schulter preßt. Das Rohr 19 liegt radial innerhalb des Endes 12 mit Ausnahme seines strömungsunteren Endes, so daß der in der Brennkammer 2 herrschende Druck in den Ringraum 24 eintritt. Auf diese Weise ist die eingeschnürte Stelle des Rohres 19 keinen wesentlichen Radialkräften ausgesetzt und läßt sich aus verhältnismäßig dünnem Werkstoff herstellen, der die erforderliche Festigkeit gegenüber den beim Betrieb der Rakete auftretenden Temperaturen besitzt.
Die aufeinanderliegenden Kugelschalen 6 und 10 gestatten ein Schwenken der Düse um einen kleinen Winkel und damit eine Richtungssteuerung der Rakete. Um dies zu ermöglichen, ist das die Einschnürung bildende Rohr 19, wie ersichtlich, derart ausgebildet, daß es mit den umgebenden Bauteilen bei Schwenken der Düse nicht in Berührung kommt. Zwischen den beiden Kugelschalen 6 und 10 liegt im gezeigten Beispiel eine Dichtung 26.
Die Durchmesser der Kugelschalen 6 und 10 mit der Dichtung 26 werden derart gewählt, daß die auf die Düse wirkenden Axialkräfte soweit wie möglich ausgeglichen werden. Hierbei gleicht der in der Brennkammer 2 herrschende Druck, der von außen auf das Rohr 19 einwirkt, die von innen auf es einwirkenden einströmseitigen Drucke aus, so daß die Drucke innerhalb des eingezeichneten und mit »ausgeglichene Schubfläche = (A)« bezeichneten Durchmessers, der gleich dem Durchmesser der Dichtung 26 ist, ausgeglichen werden. Durch Herabsetzen oder Ausgleich der Schubkräfte werden die auf die Schwenklagerung einwirkenden Kräfte auf einen Geringstwert herabgesetzt, so daß nur eine ganz kleine Betätigungseinrichtung für die Richtungssteuerung der Rakete erforderlich ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Rakete mit Brennkammer und Düse, bei der die Düse verschwenkbar an einer als Halterung dienende Verlängerung der Brennkammer gelagert und auf einem Teil ihrer Länge auf Innen- und Außenwand dem Druck der Brennkammer ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das stromaufwärts liegende Ende (19) der Düse innerhalb und in einem Abstand von der Halterung liegt, deren stromabwärts liegendes Ende (12) dichtend auf der Außenwand der Düse anliegt.
2. Rakete nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung aus einer mit der Brennkammer (2) verbundenen Kugelschale (6) und einer dichtend auf dieser außen aufliegenden und mit dieser zusammen ein Gelenk bildenden weiteren äußeren Kugelschale (10) besteht, deren stromabwärts liegendes Ende (12) auf der Außenwand der Düse befestigt ist.
3. Rakete nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Kugelschale (10) einteilig mit dem divergierenden stromabwärts liegenden Ende (18) der Düse ausgebildet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1022 847; französische Patentschrift Nr. 1128 730; »Raketentechnik und Raumfahrtforschung«, Bd. III, Nr. 3 (Juli/September 1959), S. 84 bis 86.