DE1988818U - Brennkammer fuer ein raketentriebwerk. - Google Patents

Description

RA050 587*26.1.

DR. MÜLLER-BORe DIPL.-ING. GRALFS DR. MANITZ

PATENTANWÄLTE

AzlS B 67 17i/46g Gbm Braunschweig, 25. Jan. 1968

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SIDDELEY.
Stonebridge House, Colston Avenue Bristol I/ England

Brennkammer für ein Raketentriebwerk

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkammer für." ein Raketentriebwerk mit einer Umfangswandung, die einen Brennraum festlegt, dem ein Sauerstoffträger und ein flüssiger Brennstoff zugeführt werden, und mit einer mit dem Brennraum in Verbindung stehenden konvergent-divergenten Düse, wobei die Umfangswandung hohl ausgebildet ist und einen ersten Kühlmantel, der den Brennraum, den Düsenhals und den stromaufwärtigen Teil des divergenten Düsenteils umgibt und vom Sauerstoffträger vor dessen Eintritt in den. Brennraum durchflossen wird, sowie einen zweiten Kühlmantel bildet, der den stromabwärtigen Teil des divergenten Düsenteils umgibt.

Bei einem in. dieser Weise ausgebildeten Raketentriebwerk ist es bereits bekannt, etwa in der Mitte des divergenten Düsenteils den Brennstoff als Kühlmittel zuzuführen und sowohl durch Kühlmittelkanäle zur Brennkammer hin als

33BRAUNSCHWEIG₁AMBDRGEBPARKs ® (0531) 28487 8 MÜNCHEN 22, ROBERT-KOCH-STR-l ® (0811) 2251 10

Form 20/5 2000 12.64

aucii durch, weitere Kanäle zum "Düsenende Mn strömen zu lassen, wobei der Ms zum Düsenende geführte Brennstoff dort seine Richtung umkehrt und wieder stromaufwärts zur Brennkammer geleitet wird. .. . " ~ ■

Es ist weiterhin bekannt-, Brennraumwandung, Düsenhals und Düse als einen Kühlmantel auszubilden und den Brennraumboden als einen gesonderten Kühlmantel vorzusehen, wobei die voneinander getrennten Kühlmäntel von verschiedenen Kühlmitteln, nämlich dem Sauerstoffträger und dem Brennstoff durchflossen werden.

Schließlich hat man schon vorgeschlagen, die Kühlung von Brennraum, Düsenhals und Düse dadurch zu unterstützen, daß zusätzlich zu einem Kühlmittel, das den ganzen Bereich durchströmt, die zweite Komponente als zweites Kühlmittel benutzt wird, - das durch in die ersten. Kühl- mittelleitung eingelegte Rohre strömt.

Ziel der Erfindung ist es, bei einem im Bereich sehr geringer Außendrücke arbeitenden Raketentriebwerk, bei dem der divergente Düsenteil entsprechend länger ausgebildet ist, eine einwandfreie Kühlung zu verwirklichen. , In diesem Falle reicht die Kühlung mit nur einer Komponente nicht mehr aus j da infolge der großen Kühlfläche bereits eine Zersetzung des SauerStoffträgers auftritt, wenn dieser zur Kühlung verwendet wird.

Dieses Ziel wird bei einem Raketentriebwerk, wie es anfangs erläutert wurde, in der Weise erreicht",, daß die beiden Kühlmäntel vollständig gegeneinander abgeschlos- " sen. sind, und daß der zweite Kühlmantel einen am stromabwärtigen Ende gelegenen Einlaß für den flüssigen Brennstoff sowie am stromaufwärtigen Ende einen Auslaß, besitzt, der zum Brennraum führt.

Auf diese Weise werden den beiden Kühlmitteln Sauerstoffträger und Brennstoff eindeutig getrennte Kühlbereiche zugewiesen, und es werden die konstruktiven Schwierigkeiten vermieden, die bei dem bereits genannten Vorschlag, zusätzliche Kühlmittelleitungen in die bereits vorhandenen Leitungen einzulegen, auftreten.

Hach einem weiteren Merkmal wird bei einer Brennkammer, : bei der die Umfangswandung durch in Längsrichtung angeordnete Rohre gebildet wird, die nebeneinanderliegend dichtend miteinander verbunden sind und den ersten und den zweiten Kühlmantel bilden, die Anordnung so getroffen, daß die stromabwärtigen Enden der Rohre des ersten Kühlmantels und die stromaufwärtigen Enden der Rohre des zweiten Kühlmantels je ^mi^ ringförmigen, untereinander nicht verbundenen Sammelleitungen in Verbindung stehen, die koaxial angeordnet und aneinander befestigt sind. '"."■'-,

Die Erfindung, ist in der beiliegenden Zeichnung, die einen Axial sennit t durch eine Raketenbrennkammer zeigt¹, "beispielsweise dargestellt und wird im folgenden im einzelnen erläutert.

Die Brennkammer ist mit einer Wandung versehen, die : einen zylindrischen, stromaufwärts liegenden. Teil-und-■" eine konvergent-divergente Düse festlegt, die mit dem stromabwärtigen Ende des zylindrischen Teils in Verbindung .steht. Die Wandung wird durch eine Mehrzahl von abwechselnd angeordneten Rohren 1 und 2 gebildet, die nebeneinander kreisförmig durch Schweißen, Löten oder auf andere Weise miteinander verbunden sind. Um die Übersichtlichkeit zu verbessern, sind in der Zeichnung nur die Rohre auf der rechten und linken Seite des Schnittes dargestellt». Das stromaufwärts gelegene Ende der Brennkammer ist durch eine Stirnplatte 3 versfiilOssen und weist einen Katalysatorbioek4 auf. Stromab- . wärts dieses Blockes liegt eine perforierte, querliegende Platte 5i die das stromaufwärts gelegene Ende der ■ Brennzone 6 der Brennkammer festlegt. Die stromaufwärtigen Enden jedes zweiten Rohres 1 sind mit einer Sammelleitung 7 verbunden, der Wasserstoffsuperoxyd ν als Sauerstoffträger über eine Leitung 8 zugeführt wird. Die stromaufwärts gelegenen. Enden 9 .der restlichen - V Rohre 2 - öffnen sich in einen Raum 10 zwischen der Stirn-

platte 3 und dem Katalysatorblock 4· Die stromabwärts gelegenen Enden sämtlicher Eohre 1 und2 stehen mit einer ringförmigen Sammelleitung 11 in Verbindung. Bei einer üblichen, kurzen Brennkammer bildet diese ringförmige Sammelleitung11 das stromabwärtige Ende der Düse. Imvorliegenden falle ist jedoch der divergente Teil der Düse mit einer Verlängerung 12 versehen, die ebenfalls durch Rohre 13 gebildet wird, die nebeneinander ringförmig durch Schweißen, Löten oder auf andere Weise miteinander verbunden sind. Sämtliche Rohre 13 stehen, an ihren stromaufwärts gelegenen Enden mit einer ringförmigen Sammelleitung 14 in Verbindung, die. in der Häh.e der Sammelleitung 11 liegt und an dieser befestigt ist. Die stromabwärts gelegenen Enden sämtlicher Rohre 13 sind mit einer ringförmigen Sammelleitung 15 verbunden. Die Sammelleitung 15 ist mit einer Einlaßleitung 16 versehen, der flüssiger Brennstoff zugeführt wird. Die Sammelleitung 14- steht durch eine Rohrleitung 17 mit einem Brennstoffeinlaßkanal 18 in Verbindung, der koaxial zum Katalysatorblock 4 vorgesehen ist. Die Platte 5 ist mit einer Mehrzahl von Durehlässen. versehen. Einige dieser Durchlässe 19 stehen mit einem Raum 20 zwischen der Platte 5 und dem Katalysatorbloek in Verbindung, während die restlichen^Durchlässe 21 mit,,, dem BrennstofföinlaßkanaX 18 verbunden sind. Im Betrieb™"" wird Wasserstoffsuperoxyd, der Brennkammer über die Lei-

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tung 8 und die SaHMeIleitung 7 zugeführt. Das Wasserstoff sup eroxyd fließt dann in stromabwärtiger Richtung durch die Rohre 1 zur Sammelleitung 11 und kehrt in stromaufwärtiger Richtung durch die Rohre 2 zurück, von wo es in den Raum 10 eintritt. Während dieser Strömung des Wasserstoffsuperoxyds durch die Rohre 1 und 2 werden der Brennraum 6 und die Düse bis zur Sammelleitung 11 gekühlt, wobei das Wasserstoffsuperoxyd aufgeheizt wird, ohne daß es "bereits zu merkbarer Zersetzung kommt. Das, Wasserstoffsuperoxyd tritt dann durch den .Katalysatorblock 4 und gelangt zersetzt durch die Durchlässe 19 in den Brennraum 6. Der Brennstoff tritt durch die Leitung 16 in die Sammelleitung 15 ein und strömt in stromaufwärtiger Richtung durch die Rohre 13 zur Sammelleitung H, wobei die Düsenverlängerung 12 gekühlt wird und der Brennstoff sich aufheizt. Dann strömt der Brennstoff durch die Leitung 17, den Kanal 18 und. die Durchlässe 21, durch die er in den Brennraum gelangt. Dadurch, daß die Wandung des Brennraums 6 und der Düse bis zur Sammelleitung 11 mit Wasserstoffsuperoxyd und die Düsenverlängerung mit Brennstoff gekühlt werden., wird weder das Wasserstoffsuperoxyd noch der Brennstoff übermäßig erhitzt.

Da das Wasserstoffsuperoxyd.bessere Kühleigenschaften besitzt als der Brennstoff und außerdem in größerer Menge zugeführt werden muß, wurde das Wasserstoffsuper-

oxyd als Kühlmittel für die heißeren Wandungsteile der Brennkammer gewählt, d.h. die Teile, die den. Brennraum umgeben, den Düsenhals und. das stromaufwärtige Ende des divergenten DüsenabSchnitts. Der Wärmeübergang im Bereich der Düsenverlängerung 12 ist geringer als an. den weiter stromaufwärts gelegenen Teilen der Brennkammer, so daß hier der Brennstoff als Kühlmittel für die Wandungen benutzt wird. ■ . . ■

Claims (2)

PÄ 0*50 587*22 ί 68 1 S e hut ζ a η s ρ r ü e h e

1. BreniLkanuaer für ein Raketentriebwerk mit einer Um- "..... fangswandung, die einen. Brennraum festlegt, dem ein Sauerstoffträger und ein flüssiger Brennstoff zugeführt werden, und mit einer mit dem Brennraum in Verbindung stehenden konvergent-divergenten Düse, wobei die Um- _ fangswandung hohl ausgebildet ist und einen ersten Kühlmantel, der den Brennraum, den Düsenhals und den stromaufwärtigen Teil des divergenten Düsenteils um- . gibt und vom Sauerstoffträger vor dessen Eintritt in den. Brennraum durchflossen wird, sowie einen zweiten Kühlmantel bildet, der den stromabwärtigen Teil des divergenten Düsenteils umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kühlmantel (1,2;13) vollständig gegeneinander abgeschlossen sind und daß der zweite Kühlmantel einen am stromabwärtigen Ende gelegenen Einlaß (15) für den flüssigen Brennstoff sowie am stromaufwärtigen Ende einen-Auslaß (14) besitzt, der zum Brennraum führt.

2. Brennkammer nach. Anspruch 1, bei der die Umfangswandung durch in Längsrichtung angeordnete Rohre gebildet wird, die nebeneinanderliegend dichtend miteinander verbunden, sind und den ersten "und den. zweiten Kühlmantel bilden, ' dadurch gekennzeichnet, daß. die stromabwärtigen Enden der Rohre (1,2) des ersten Kühlmantels und die strom-

aufwärtigen Enden der Rohre (1-3) des zweiten Kühlmantels je mit ringförmigen, untereinander nicht verbundenen Sammelleitungen (11,14) in Verbindung stehen, die koaxial angeordnet und aneinander befestigt sind;

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