Raketentriebwerk Gegenstand der Erfindung ist ein Raketentrieb werk, das gekennzeichnet ist durch mindestens ein Paar von in bezug auf die Raketenlängsachse symme trisch - also diametral gegenüber einander und im gleichen Abstand von dieser Achse - angeordneten Schubdüsen, die je um eine Achse drehbar sind, wel che zur besagten Längsachse im spitzen Winkel ge neigt ist und die Symmetrieachse der Schubdüse unter einem solchen Winkel schneidet, dass in einer der Drehlagen der Schubdüse diese Symmetrieachse zur besagten Längsachse parallel ist.
Durch eine solche Ausbildung des Raketentrieb werks soll die Steuerung der Bewegungen der Rakete um ihre Querachse, ihre Hochachse und ihre Längs achse also des Kippens, des Gierens und des Rollens ermöglicht werden.
Beiliegende Zeichnung stellt zwei Ausführungsbei spiele des Erfindungsgegenstandes dar.
Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt, der die Lagerung einer einzelnen Schubdüse in einer ersten Ausfüh rungsform zeigt.
Fig. 2 ist ein ähnlicher Längsschnitt, welcher die Lagerung einer einzelnen Schubdüse in einer zweiten Ausführungsform zeigt und Fig. 3 ist eine schematische Ansicht des Raketen triebwerkes, von hinten gesehen. In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform hat das Raketentriebwerk eine Rückwand 1. Die Schub düse hat den üblichen konvergenten Teil 2 und den zusammenfassend mit 3 gezeichneten divergenten Teil 3 ; letzterer besteht aus einem stählernen Hüllteil 4 und einem aus isolierendem Baustoff hergestellten Einsatzteil 5.
Am engsten Abschnitt des Hüllteiles 4 -ist ein Stahlring 6 angeschweisst, dessen Achse zur Symme- trieachse der Düse unter einem Winkel von etwa 20o geneigt ist. Im Teil 7 dieses Ringes 6, der eine gehär tete Aussenoberfläche hat, ist eine Laufrinne 8 mit halbkreisförmigem Querschnitt vorhanden. Diese Aus senoberfläche ist eng durch einen verdickten Teil 9 der Rückwand 1 umgeben, welcher verdickte Teil eine gehärtete Innenoberfläche hat und mit einer Laufrinne 10 von gleichem Querschnitt wie die Lauf rinne 8 versehen ist.
Die beiden Laufrinnen bilden zusammen einen Laufkanal für eine Vielzahl von Ku geln 11. Zur Ermöglichung des Einführens dieser letzteren in den Laufkanal hat der verdickte Teil 9 eine Bohrung 12, die nach Einführung der Kugeln durch einen Zapfen 13 und einen Schraubzapfen 14 verschlossen worden ist, wobei die Vorderseite des Zapfens 13 an die Querschnittsform der Laufrinne 8 angepasst ist. An Stelle einer Lagerung auf Kugeln könnte auch eine solche auf Rollen vorgesehen wer den.
Die Fuge zwischen den beiden Laufrinnen ist durch einen dem Kugelkranz vorgelagerten 0-Ring 15 abgedichtet, wobei zur Erzielung einer möglichst geringen Reibung an dieser Dichtungsstelle entweder der Ring 15 oder die gegenüberliegende Fläche der Verdickung 9 mit einem Belag versehen ist, der einen kleinen Reibungskoeffizienten hat, z. B. mit einem Belag aus Polyetrafluoräthylen ; oder der ganze 0-Ring 15 ist aus Polyetrafluoräthylen herge stellt.
Der Einsatzteil 5 umgibt bei 16 den konvergenten Teil 2 ; er ist eng von einer isolierenden Auflageplatte 17 der Rückwand 1 umgeben zwecks Schutzes der Dichtung 15 gegen die erodierende Wirkung der Schubgase. Zur Ermöglichung der Drehung der Schubdüse in ihrem Lager hat das äussere Ende des Ringteiles 7 eine Verzahnung 18, mit der ein Ritzel 2.0 in Ein griff steht, welches auf der Welle eines Verstellmotors 19 festsitzt. Je nach Bedarf kann sich die Verzahnung am Ringteil 7 über den ganzen Umfang oder nur über einen Teil dieses Umfanges erstrecken.
In der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform hat die Schubdüse keinen Hüllteil 4 wie im ersten Aus führungsbeispiel, weil der Düsenkörper aus armiertem Kunststoff besteht, z. B. aus Durestos . An Stelle des Ringes 6 ist ein Einsatzring 30 vorgesehen, der in einer Aussennut 31 des Düsenkörpers eingebettet ist. Dieser Einsatzring 30 bildet den inneren Laufring des Kugellagers. Die äussere Laufrinne ist in einer Verdickung 32 der Rückwand ausgebildet wie im ersten Ausführungsbeispiel. In einem Teil des Um fanges der Schubdüse ragt der Einsatzring nach hin ten wie bei 33 heraus, wobei die hintere Stirnfläche mit einer Verzahnung nur an diesem herausragenden Teil versehen ist.
Einer der wichtigsten Vorteile der Lagerungsart nach den Fig. 1 oder 2 besteht in der Einfachheit, in dem die tiefen Laufrinnen für die Kugeln sowohl die axialen wie auch die radialen Komponenten der auf die Schubdüse einwirkenden Kräfte übertragen. Auch ist das Gewicht im gesamten möglichst klein gehalten und kann wegen der geringen auftretenden Reibungs widerstände ein Verstellmotor geringer Leistung ver wendet werden. Schliesslich fallen alle nicht ausba lancierten Kräfte weg, die durch den gestörten Gas- fluss verursacht werden, da während der Drehung der Schubdüse ihre Lage in bezug auf die sphärische Oberfläche der Rückwand sich nicht ändert.
In der Anordnung nach Fig. 3 sind vier Schub düsen vorhanden, die mit 40, 41, 42, und 43 bezeich net sind und die in der nachher beschriebenen Art und Weise betätigt werden zur Steuerung der Bewe gungen der Rakete um die Querachse, die Hochachse und die Längsachse der Rakete. Alle diese Schubdü sen sind gemäss Fig. 1 oder gemäss Fig. 2 gelagert, wobei für alle vier Schubdüsen die Drehachse unter dem gleichen Winkel zur Symmetrieachse geneigt ist.
Jede Schubdüse ist so gelagert, dass in ihrer mit vollen Linien gezeigten Ausgangslage die Längssym- metrieachse der Schubdüse zur Längsachse des Trieb werkes parallel ist, wobei sich eine Drehung einer der Schubdüsen im einen oder andern Sinne darin aus wirkt, dass das Auslassende der Schubdüse von der Längsachse des Triebwerks wegbewegt wird. Die punktierte Linie 44 zeigt für jede Düse die Hüllkurve des Bereiches, innerhalb welchem das Auslassende bei einer vollen Drehung der Schubdüse bewegt wird.
Zur Steuerung der Bewegung eines mit dem Trieb werk ausgerüsteten Flugkörpers um seine Querachse - also zur Steuerung des Kippens - werden die Schubdüsen 41 und 43 betätigt. Wird die Schubdüse 41 entgegen dem Uhrzeigersinn und die Schubdüse 43 um .den gleichen Betrag im Uhrzeigersinn gedreht, so kommen ihre hinteren Enden beispielsweise in die Lagen, die durch die gestrichelten Kreise 41' und 43' angedeutet sind.
Der an jeder Schubdüse erzeugte Schub, der natürlich entgegengesetzt gerichtet ist wie der Gasfluss durch die betreffende Schubdüse, hat eine erste gegen die Längsachse des Triebwerkes ge richtete Komponente ; eine zweite nach unten gerich tete Komponente - diese beiden Komponenten sind in Fig. 3 durch Pfeile angedeutet - und eine dritte Komponente, die zur Achse des Triebwerkes parallel und deshalb nicht dargestellt ist. Die gegen die Trieb werklängsachse gerichteten Komponenten der beiden Schübe heben sich gegenseitig auf und es bleiben nur Komponenten übrig, die das hintere Ende des Trieb werkes nach unten drücken.
Werden im Gegenteil die Schubdüsen 41 und 43 im Uhrzeigersinn bzw. entge gen dem Uhrzeigersinn um gleiche Beträge gedreht, so heben sich wieder die gegen die Längsachse ge richteten Komponenten einander auf, während die übrigen Komponenten das hintere Ende des Trieb werkes nach oben drücken.
Es ist leicht zu verstehen, dass wenn die Schub düsen 40 und 42 in dieser Weise betätigt werden, die resultierenden Schubkräfte ein Gieren des Flugkörpers bewirken.
Werden die beiden Düsen 41 und 43 aus ihrer Ausgangslage um den gleichen Betrag im Uhrzeiger sinn gedreht, so haben die an den beiden Düsen er zeugten Schübe in der Endlage Komponenten, die zusammen ein Drehmoment bilden, das verwendet werden kann um einer Rollbewegung des Triebwerkes entgegenzuwirken. Würden die beiden Düsen um den gleichen Betrag entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, so erhielte man ein Drehmoment, das dem eben er wähnten entgegengerichtet ist. Der gleiche Effekt könnte auch erreicht werden bei entsprechender Be tätigung der Düsen 40 und 42.
Die Beziehung zwischen dem Winkel, über den eine Düse gedreht wird, und dem Winkel, um den der an dieser Düse gezeigte Schub abgelenkt wird, ist mit guter Annäherung eine lineare.