DE1104355B

DE1104355B - Heisswasserrakete als Starthilfe fuer Flugzeuge

Info

Publication number: DE1104355B
Application number: DEV15330A
Authority: DE
Inventors: Walter Geipel
Original assignee: ENTWICKLUNGSBAU PIRNA VEB
Current assignee: ENTWICKLUNGSBAU PIRNA VEB
Priority date: 1958-11-03
Filing date: 1958-11-03
Publication date: 1961-04-06

Description

Heißwasserrakete als Starthilfe für Flugzeuge Die Erfindung betrifft eine Starthilfe für Flugzeuge, wobei der Schub für den Startwagen durch Entspannung von Heißwasser erzeugt wird.
Es ist eine Starthilfe für Flugkörper bekannt, die aus einem mit heißem, unter Druck stehendem Wasser gefüllten Behälter besteht, aus dem der sich bildende Dampf nach dem Ruthspeicherprinzip aus einer Ausströmöffnung austritt. Der Dampf verläßt jedoch infolge des Siedeverzuges mit sehr hohem Wassergehalt die Ausströmöffnung und besitzt daher eine geringe Ausströmgeschwindigkeit und einen entsprechend niedrigen Impuls; außerdem verdampft er erst völlig nach dem Austritt aus der Ausströmöffnung, so daß nur ein geringer Schub erzeugt wird.
Weiterhin ist eine Heißwasserrakete als Starthilfe für Flugzeuge bekannt, bei der in einem mit siedendem Wasser gefüllten Behälter eine mit einer Ausströmöffnung versehene Verdampfungseinrichtung angeordnet ist. Im Strömungsgebiet des siedenden Wassers sind Wirbelkörper vorgesehen, wodurch sich genügend Verdampfungskeime ausbilden sollen. Die Verdampfungseinrichtung ist als langgestreckte Lavaldüse ausgebildet, wobei ein Teil der Düse als Vorverdampferkammer benutzt wird. In die Vorverdampferkammer kann eine elektrische Heizvorrichtung oder ähnliches eingefügt und somit das Wasser in dem Behälter auf die gewünschte Temperatur und den entsprechenden Druck gebracht werden. Nach der Entfernung der Heizvorrichtung ist die Rakete betriebsbereit.
Es können sich zwar im Betrieb durch die Wirbelkörper und die Vorverdampferkammer mehr Verdampfungskeime bilden, jedoch verläßt der Dampf die Austrittsöffnung entsprechend dem thermodynamischen Gleichgewicht, noch mit einem relativ hohen Wassergehalt. Im Winter, bei entsprechend hohen Kältegraden, lösen sich diese relativ großen Wassertröpfchen leicht und können daher Vereisungen der Startbahn des Flugplatzes hervorrufen.
Ferner ist eine Heißwasserrakete als Starthilfe für Flugzeuge vorgeschlagen worden, bei der der Heißwasserkessel in der Längsrichtung des Startwagens angeordnet ist, wobei die Dampfstrahldüsen abschaltbar in entgegengesetzten Richtungen liegen. Der Heißwasserkessel mit den Dampfstrahldüsen ist auf einem vom Flugzeug getrennten oder trennbaren Fahrwerk angebracht. Beheizt wird der Heißwasserkanal durch eine elektrische Heizeinrichtung. Auch kann die Auf ladung des Heißwasserkessels aus besonderen Heißwasserbereitern unter vollem Ladungsdruck erfolgen und im Betrieb zur Aufrechterhaltung des Ladungsdrukkes eine kleine elektrische Zusatzheizeinrichtung vorgesehen sein. Es besteht mit dieser Starthilfe somit die Möglichkeit, nach erfolgtem Schlepp des Flugzeuges den Startwagen wieder selbsttätig zu bremsen, indem die hinteren Dampfstrahldüsen abgeschaltet und die nach vorn gerichteten Düsen in Betrieb genommen werden. Durch die elektrische Zusatzheizung kann zwar das in der Dampfstrahldüse einströmende Heißwasser noch auf eine höhere Temperatur gebracht werden und eine bessere Verdampfung hervorrufen, jedoch verläßt auch hier der Dampf die Dampfstrahldüse entsprechend dem thermodynamischen Gleichgewicht noch mit relativ hohem Wassergehalt, so daß im Winter bei hohen Kältegraden durch das Ausfallen der relativ großen Wassertröpfchen Vereisungen der Startbahn auftreten können.
Erfindungsgemäß werden diese Mängel dadurch behoben, daß bei einer Heißwasserrakete als Starthilfe für Flugzeuge, bei der in einem mit siedendem Wasser gefüllten Behälter eine mit einer Ausströmöffnung versehene Verdampfungseinrichtung angeordnet ist, die Verdampfungseinrichtung aus einer heiße Verbrennungsgase erzeugenden Wärmequelle und einem Rauchrohrverdampfer besteht, der am vorderen Teil eine Dampf-Wasser-Gemischsammelkammer und eine axial in dieser Kammer beginnende, langgestreckte, die Verbrennungsgase injektorartig absaugende Lavaldüse aufweist. Durch diese beheizte Verdampfungsanordnung wird ein restloses Verdampfen des Wassers bis zu seinem Austritt aus der Düse bewirkt, da dem Heißwasser auf seinem gesamten Strömungsweg durch den Verdampfer so viel Wärmeenergie zugeführt wird, daß bei der anschließenden Entspannung in der langgestreckten Lavaldüse der letzte Rest Wasser verdampft. Die Wärmequelle kann aus einem Luftstrahltriebwerk entsprechender Leistung bestehen. Der Verdampfer weist vorteilhaft konzentrische Doppelrohre auf, die innerhalb der Dampfsammelkammer und an dem ihr entgegengesetzten Ende mit mindestens je einer Öffnung versehen sind, wodurch im Rohrraum mit ringförmigem Querschnitt die Verbrennungsgase und im Rohrraum mit kreisförmigem Querschnitt gegenläufig das dampfbildende Wasser zur Dampf-Wasser-Gemischsammelkammer strömt. Diese Ausbildung des Verdampfers ergibt somit einen günstigen Wärmeübergang auf kleinstem Raum.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Heißwasserrakete schematisch dargestellt, und zwar zeigt Abb. 1 eine Rakete im Längsschnitt, und Abb. 2 einen Schnitt nach einer Linie A-B der Abb. 1.
Ein Verdampfer 1 ist hinter einem heiße Verbrennungsgase erzeugenden Teil eines Strahlrohres 2 in Strömungsrichtung der erzeugten Verbrennungsgase angeordnet. Der Verdampfer 1 ist mit einer Dampf-Wasser-Gemischsammelkammer 3, einer in diese hineinragenden langgestreckten Lavaldüse 4 und mit konzentrischen Doppelrohren 5 versehen. Innerhalb der Dampf-Wasser-Gemischsammelkammer 3 und an dem ihr entgegengesetzten Ende weisen die Doppelrohre 5 Öffnungen 6,7 auf, die in Form von kurzen Leitungen eine Verbindung zwischen der Umgebung der Doppelrohre 5 und deren Raum 8 mit kreisförmigem (uerschnitt herstellen. Der die heißen Verbrennungsgase erzeugende Teil des Strahlrohres 2 und der Verdampfer 1 sind von einem Behälter 9 umgeben, der mit einer Öffnung 10 mit dem Verdampfer 1 verbunden ist. Das aus dem Verdampfer 1 herausragende Ende der Lavaldüse4 ist von einem schubdüsenartigen Mantel 11 umgeben. Im Bereich der Lavaldüse 4 ist ein Absperrventil 12 angeordnet.
Vor Inbetriebnahme wird der Behälter 9 mit unter Druck stehendem siedendem Wasser gefüllt. Das Abs-errv entil 12 ist geschlossen. Das Wasser tritt durch die Öffnung 10 in den Verdampfer 1, durch die Öffnungen 6 in den Raum 8 mit kreisförmigem Querschnitt der Doppelrohre 5 und durch die Öffnungen 7 von den Doppelrohren 5 in die Dampf-Wasser-Gemischsammelkammer 3. Zur Inbetriebnahme der Starthilfe wird das Absperrventil 12 geöffnet. Der nunmehr aus der langgestreckten Lavaldüse 4 strömende, noch sehr nasse Dampf erzeugt in den ringförmigen Räumen 13 der Doppelrohre 5 und in dem heiße Verbrennungsgase erzeugendem Teil des Strahlrohres 2 einen Luftstrom durch Injektorwirkung, so daß gleichzeitig in den Teil des Strahlrohres 2 Kraftstoff eingespritzt und gezündet werden kann. Die heißen Verbrennungsgase durchströmen die ringförmigen Räume 13 der Doppelrohre 5 und geben ihre Energie durch Wärmeübergang an das die Rohre im Gegenstrom durchfließende und an das die Rohre umspülende Wasser ab. Vor dem Austritt aus der langgestreckten Lavaldüse 4 kann der Dampf durch die erhöhte Wärmezufuhr völlig entspannen und verläßt diese als Dampfstrahl mit äußerst niedrigem Wassergehalt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Heißwasserrakete als Starthilfe für Flugzeuge, bei der in einem mit siedendem Wasser gefüllten Behälter eine mit einer Ausströmöffnung versehene Verdampfungseinrichtung angeordnet und eine Verbindung der Rakete mit einem vom Flugzeug getrennten oder trennbaren Fahrwerk vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfungseinrichtung aus einer heiße Verbrennungsgase erzeugenden Wärmequelle (2) und einem Rauchrohrverdampfer (1) besteht, der am vorderen Teil eine Dampf-Wasser-Gemischsammelkammer (3) und eine axial in dieser Kammer beginnende, langgestreckte, die Verbrennungsgase injektorartig absaugende Lavaldüse (4) aufweist.
2. Starthilfe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die heiße Verbrennungsgase erzeugende Wärmequelle (2) als Teil eines Strahlrohres ausgebildet ist.
3. Starthilfe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rauchrohrverdampfer (1) konzentrische Doppelrohre (5) aufweist, die innerhalb der Dampf-Wasser-Gemischsammelkammer (31 und an dem ihr entgegengesetzten Ende mit mindestens je einer Öffnung (6, 7) versehen sind, wodurch im Rohrraum mit ringförmigem Querschnitt (13) die Strömung der Verbrennungsgase erfolgt und im Rohrraum mit kreisförmigem Querschnitt (8) gegenläufig das dampfbildende Wasser zur Dampf-Wasser-Gemischsammelkammer (3) strömt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 973 448. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1082 131.