DE2608961A1 - Raketenkatapult - Google Patents

Description

Raketenkatapult

Die Erfindung betrifft ein Schleudersystem zum sicheren Herausschleudern von Besatzungsmitgliedern aus Plugzeugen und insbesondere einen verbesserten Raketenkatapult zur Benutzung in derartigen Schleudersystemen. Der Raketenkatapult kann in Schleudersystemen verwendet werden, um einen Sitz oder in einigen Fällen eine Kapsel wegzuschleudernd, die ein oder mehrere Besatzungsmitglieder enthält. Oft werden solche Systeme in Verbindung mit einem Sitz verwendet, der lärgs vertikalen Führungsschienen in einem Flugzeug vertikal bewegbar vorgesehen ist. Der Raketenkatapult arbeitet in zwei Phasen oder Stufen, In der ersten, der Katapultphase, funktioniert die Vorrichtung als ein Katapult, der von einem ballistischen Gas angetrieben wird, das von einem !Treibsatz stammt, um den Sitz mit einem

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Besatzüngsmitglied darin die Schienen aufwärts laufen zu lassen. Die aus Besatzungsmitglied und Sitz gebildete Einheit wird im folgenden als Mann/Sitz-Masse bezeichnet. In der zweiten Betriebsphase treibt ein mit festem Brennstoff betriebener Raketenmotor die Masse in freiem Flug frei von dem Luftfahrzeug und mit ausreichendem Höhengewinn, was insbesondere während des Schleuderns aus geringen Höhen für die sichere Fallschirmöffnung und Landung wichtig ist. Der Raketenmotor bläst durch eine rückwärts und abwärts gerichtete Düse aus, deren Schubvektor im wesentlichen durch den Schwerpunkt der Mann/Sitz-Masse läuft.

Raketenkatapulte wurden 1956 zuerst entwickelt (siehe US-PS 2 900 150) und besitzen im wesentlichen ein äußeres Katapultrohr, in dem ein Raketenmotorrohr sich befindet, das einen Raketenmotor mit festem Brennstoff enthält oder einen Pulvertreibsatz, der die Einheit im freien Fluge antreibt. Die beiden Rohre sind teleskopartig miteinander verbunden, wobei das Katapultrohr mit der Zelle des Luftfahrzeugs verbunden ist und das Raketenmotorrohr an dem Sitz befestigt ist. Während der Katapultphase der Betätigung laufen die beiden Rohre teleskopartig auseinander,um die Mann/Sitz-Masse die Schienen aufwärts zu schleudern.

Während des Katapulthubes, der von dem Katapulttreibsatz oder der Patrone angetrieben wird, werden heiße Gase mit hohem Druck erzeugt, die gegen eine untere Kolbenfläche des Raketenmotorrohrs wirken, um dieses aufwärts zu bewegen. An einem bestimmten Punkt im Katapulthub werden die heißen Katapultgase in das Raketenmotorrohr hineingeleitet, so daß sie mit dem !Treibsatz des Raketenmotors in Kontakt kommen und diesen zünden, um die zweite Betriebsphase der Einheit einzuleiten. Normalerweise sind ein oder

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mehrere Hilfszünder in der Nachbarschaft des Raketenmotortreibsatzes vorgesehen, die leichter von den heißen Katapultgasen entzündet werden als das Pulver des Treibsatzes selbst und die die Zündung dieses Treibsatzes unterstützen. Normalerweise sind solche Hilfs-Zünder einfach Vertiefungen· mit pulverförmigem'hitzeempfindlichem Material, aber in einigen Fällen sind auch Hilfszünder benutzt worden, die auf den Druck des hereinströmenden Gases aisprechen. In diesem Falle betätigt der Druck einen Schlagbolzen, der Hilfszündmaterial mittels eines Zünders abfeuert. Beide Typen von Hilfszündern sind daher von dem Zustand, d.h. der Temperatur und dem Druck des Gases abhängig, der in das Raketenmotorrohr hineinmündet, um die Zündung des Raketenmotors zu bewirken.

Es sind zwei etwas unterschiedliche Formen von Raketenkatapulten in der Praxis im Einsatz, die beide nach den vorstehend beschriebenen Prinzipien arbeiten. Einer dieser Typen, der in der bereits genannten ÜS-PS 2 900 150 beschrieben ist, benutzt einen sogenannten "KolbenverSchluß", der sowohl die Kolbenfläche bildet, gegen die die Katapultgase während der ersten Betriebsphase wirken, als auch dazu dient, die inneren und äußeren Rohre vor dem Betrieb gegeneinander zu verriegeln und sie bei der Betätigung der Einheit zu entriegeln. Der KolbenverSchluß ist an dem unteren Ende des Raketenmotorrohrs angebracht, bis er von diesem gelöst bzw. bei Kontakt einer in der inneren Wandung des Katapultrohrs ausgebildeten Schulter abgelöst bzw. abgerissen wird. Dadurch wird ein Weg geschaffen, um die Katapultgase in das Raketenmotorrohr zu leiten, um den Raketenmotor zu zünden.

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üline sweite Form des Raketenkatapultes, die In der US-PS 2 954 947 dargestellt ist, benutzt ein. sogenanntes "booster"-Rohr (Hilfsrohr), das koaxial innerhalb der Raketenmotorladung in dem Raketenmotorrohr angebracht ist, und in dem der Katapulttreibsatz vorgesehen ist. Das innere Volumen des Hilfsrohrs ist anfänglich von dem Bereich der Raketenmotorladung isoliert und die heißen Katapultgase werden unten durch einen Austritt einer Düs-e mit mehreren Austritts öffnungen hinausgeführt, so daß sie während des Katapuithubes gegen eine Kolbenfläche wirken, die unmittelbar unterhalb der Düse vorgesehen ist. Ein anfänglich geschlossenes Schlitz- oder Schieberventil in dein Hilfsrohr ist über eine Verbindung mit Todgang betätigbar, die ein Drahtseil enthält, das vom Inneren des Hilfsrohrs durch den offenen Düsenaustritt ragt und mit der Basis des Katapultrohrs verbunden ist. Wenn das Raketenmotorrohr an dem Katapultrohr aufwärts beschleunigt wird, erreicht es einen bestimmten Punkt, an dem das Seil oder Kabel straff gezogen ist und das Schieb er ventil betätigt, um die heißen Katapultgase aus dem Hilfsrohr* in den Bereich der Raketenmotorladung zu leiten und somit die Zündung des Raketenmotors zu bewirken.

Insbesondere weil die Raktenkatapulte fast ausschließlich in Millitärflugzeugen benutzt werden, müssen sie in einer großen Vielzahl von Bedingungen zu operieren, insbesondere auch in einem Temperaturbereich zwischen minus 55 bis etwa plus 95 C Sie müssen außerdem schwersten Vibrationsbeanspruchungen auszusetzen sein und zusätzlich dürfen sie keine Maximalgrenzen der Beschleunigung oder der Beschleunigungsänderung überschreiten, weil anderenfalls die auf das Besatzungsmitglied während des Wegschleuderns ausgeübten Kräfte es ernsthaft verletzen könnten.

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Die Beschränkungen der Maximarb eschieunigung und der Beschleunigungsänderung werden besonders kritisch bei hohen Betriebstemperaturen, wenn das von der Katapultpatrone oder dem Treibsatz erzeugte Gas maximale Temperatur und Druck hat, was zu einem schnellen Katapulthub und zur schnellen Zündung des Raketenmotors führt. Andererseits muß noch genug Gasdruck von dem Katapult oder dem Treibsatz bei niedrigen Betriebstemperaturen erzeugt werden, so daß dabei der relativ niedrige Druck und die geringen Gastemperaturen ausreichen, den RakEbenmotor zu zünden, bevor die Trennung des Katapults und des Raketenmotorrohrs stattgefunden hat. Weil alle bisher verwendeten Raketenkatapulte sich auf die heißen Katapultgase zur Zündung des Raketenmotors verlassen haben, ist es zeitweilig schwierig gewesen, .Einheiten zu schaffen, die einen einwandfreien Betrieb innerhalb der anzuwendenden Grenzen der Forderungen gewährleisteten.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Raktenkatapult für Schleudersitze oder derartige Einrichtungen zu schaffen, dessen Betriebsweise von den Umweltbedingungen weitgehend unabhängig ist und eine sichere und mit im wesentlichen gleichbleibender Beschleunigung durchgeführte Funktion besitzt.

Nach der Erfindung wird ein. verbesserter Raketenkatapult geschaffen, in dem der Raketenmotor direkt mechanisch an einem vorbestimmten Punkt des Katapulthubes gezündet wird, und zwar ohne daß eine Abhängigkeit von den heißen Katapultgasen vorhanden ist. Dazu ist eine mechanisch betätigbare Zündvorrichtung innerhalb des Raketenmotorrohres in der Nachbarschaft des Motortreibsatzes vorgesehen und ist über ein Kabel, Seil oder anderes Betätigungselement mit einem Element des Raketenkatapults verbunden, das in dem Katapult-

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teil nach dem Abschleudern zurückgehalten wird und nicht zusammen mit dem Raketenmotorrohr abgeschleudert wird. Das untere Ende des Betätigungselementes kann an dem Kolbenverschluß oder dem Katapultrohr selbst befestigt sein, je nachdem wie die spezielle Konstruktion der .Einheit ist, und insbesondere, ob das Seil oder andere Verbindungselemente dem Kontakt mit dem Raketentreibsatz ausgesetzt ist, bevor die Einheit betätigt wird. Bei der oben beschriebenen ersten Form von Raketenkatapulten können die Betätigungselemente zwischen einem mechanisch betätigbaren Hilfszüirbr in dem oberen oder sog. Kopfende des Raketenmotorrohrs und dem KoIbenverSchluß zwischengeschaltet sein. Vorzugsweise bestehen die Verbindungselemente aus einem dünnen, flexiblen, leichten, mehrdrähtigen Stahlseil, das sich von dem Hilfssünder im Kopfende durch die Düse erstreokt und in dem KoIbenverSchluß verankert ist. Im Hinblick auf die schweren Schwingungszustände, denen Raketenkatapulte wiederstehen müssen, ist das Seil vorzugsweise mit einem gewissen Durchhang versehen, um die Möglichkeit seines Bruchs durch Vibration auf ein Minimum zu beschränken. Das Kabel oder Seil ist vorzugsweise so leicht und flexibel, daß es schwingungsmäßig "tot" ist, d.h. daß es keinsiresonanten Schwingungsbereich unter den Bedingungen hat, denen diese Einheiten bei normalen Schwingungstests ausgesetzt sind. Es ist dementsprechend vorteilhaft, das untere Ende des Seils in dem Kolbenverschluß zu verankern, so daß es sich nicht in das innere Volumen der Einheit erstreckt, die von den heißen Gasen während des Katapulthubes gefüllt wird, die wegen der dünnen Ausführung des Seils dieses möglicherweise während des Hubes durchbrennen könnten, wodurch dann die Zündung des Raketenmotors verhindert werden würde.

Im Falle einer Konstruktion des Raketenkatapults, bei der das zentrale inner« Volumen innerhalb des Treibsatzes des

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Raketenmotorrohrs von dem Treibsatz durch ein Hilfsrohr oder eine ähnliche Abschirmung isoliert ist, kann das Kabel dicker gemacht werden, weil es die Motorladung nicht mehr durch Schwingungen beschädigen kann. Das Seil kann daher bei dieser Konstruktion in der Basis des Katapults verankert sein, weil es dick genug gemacht werden kann, so daß es während des Katapulthubes nicht durch die heißen Gase durchgebrannt werden kann.

Die mechanische Zündvorrichtung am Kopfende des Mechanismus kann in jedem Falle eine Vertiefung mit leicht zündbarem Material enthalten, das von einem federbelasteten Schlagbolzen durch ein Zündhütchen betätigbar ist, so daß eine auf den Schlagbolzen von dem Seil oder anderen Verbindungsmitteln nach unten ausgeübte Kraft den Schlagbolzen zum Abfeuern der Hilfszündung veranlaßt. Eine bevorzugte und im folgenden dargestellte Form eines mechanischen Hilfszünders umfaßt einen federbelasteten Schlagbolzen, der axial mit dem Raketenmotorrohr ausgerichtet ist, so daß, wenn das Verbindungselement plötzlich während des Betriebes unter Spannung gesetzt wird, es zuerst den Schlagbolzen entgegen der Kraft der Schlagbolzenfeder nach unten zieht. Nachdem der Schlagbolzen sich ausreichend abwärts bewegt hat, um seine Betätigungsfeder zusammenzudrücken, trennt sich das Verbindungselement automatisch von ihm, so daß die Feder den Schlagbolzen aufwärts gegen den Zünder zur Zündung der Zündvorrichtung hochschnellen läßt. Dies kann dadurch erreicht werden, daß das Verbindungselement dauerhaft an dem Schlagbolzen befestigt is't und die Bruchfestigkeit des Verbindungselementes ausreichend hoch ist, so daß es, wenn es unter Spannung gesetzt ist, in der Lage ist, den Schlagbolzen gegen die Schlagbolzenfeder mit ausreichender Kraft zurückzuziehen, um die Zündung des Zündhütchens sicherzustellen, jedoch gering genug, um die Aufwärtsbewegung und

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die Schwungkraft des Raketenmotors nicht wesentlich, zu verringern oder zu stören. Es kann jedoch die im folgenden dargestellte mechanische Ausklinkvorrichtung zwischen dem oberen .finde des Verbindungselemente-s und dem Schlagbolzen vorgesehen sein.

Durch die Erfindung wird also ein verbesserter Raketenkatapult geschaffen, in dem die Zündung des Raketenmotors von einem direkt mechanisch betätigten Hilfszünder bewirkt wird, so daß die Zündung des Raktenmotors in keiner Weise von dem Druck oder der Temperatur der Katapultgase abhängig ist. Dies wird durch die lirfindung in einer Weise erreicht, die nicht von Umwelt- oder Betriebsbedingungen, die auf Raketenkatapulte einwirken können, abhängig ist. Der Rakebenmotor wird vielmehr durch die mechanisch betätigte
Zündvorrichtung, die in der Gegend der Raketenmotorladung angeordnet ist, sicher und nur in Abhängigkeit von einer vorbestimmten Distanz betätigt, die der
Raketenmotor während der Katapultphase des Schleudervorganges zurückgelegt hat.

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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen hervor. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Raketenkatapults, der an der Rückseite eines Flugzeugsitzes angebracht ist,

Fig. 2 ein zürn Teil abgebrochener Längsschnitt des gesamten RaketenkatapuliB nach der Erfindung,

Fig. 3 ein vergrößerter Schnitt des oberen Abschnittes des Raketßnmotorrohrs, das das mechanische Zündsystem detaillierter zeigt,

Fig. 4 eine Ansicht entsprechend Fig. 3, die den Mechanismus während der Betätigung des Schlagbolzens bei der Zündung zeigt und

Fig. 5 einen teilweise abgebrochenen Längsschnitt des Raketenkatapults unmittelbar nach dem Abtrenn-Punkt.

In Fig. 2 ist ein Raketenkatapult gezeigt, der ein inneres Raketenmotorrohr 10 und ein äußeres Katapultrohr 11 derart enthält, daß die beiden Rohre sich, bei der Betätigung teleskopartig auseinanderschieben können. Der obere Teil des Raketenmotorrohrs ist an der Rückseite des Flugzeugsitzes durch ein Auge 12 angebracht und das Katapultrohr ist an dem Flugzeug selbst durch Anbringungsaugen 13 befestigt.

Die beiden Rohre werden, um den Sitz in dem Flugzeug zu

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halten, durch einen Verriegelungsmechanismus zusammengehalten, der einen KoIbenverSchluß 14 enthält, der an dem Düsenende (unteres Ende) des Raketenmotorrohrs mittels einer oder mehrerer Stifte oder Pflöcke 15 angebracht ist. Der Stift oder Pflock 15 erstreckt sich durch den Kolbenverschluß und isb mit dem Düsenabschnitt 16 des Raketenmotorrohrs mittels Gewinde verbunden. Das untere Ende des Stifts oder Pflocks bildet eine Abscherlippe 17_f die den KoIbenverSchluß an dem Raketenmotorrohr festlegt. Kolbenverschlüsse, wie sie in der Zeichnung dargestellt sind, sind im Zusammenhang mit Raketenkatapulten grundsätzlich bekannt und können eine querliegende Platte, wie dargestellt, besitzen, die eine Kolbenfläche bildet, gegen die die expandierenden Gase des Katapultes während des Hubes des Katapults wirken und es kann eine Reihe von Zinken oder Fingern vorhanden sein, die sich nach unten erstrecken (und in einigen Fällen, die hier nicht dargestellt sind, in beiden axialen Richtungen), und kleine äußere Schultern 18 an ihren unteren Enden bilden, die mit entsprechenden Schultern 19 in der inneren Wandung des Katapultrohres zusammenwirken, um die teiden Rohre gegeneinander zu verriegeln. Die Kolbenfinger werden durch eine zylindrische Wandung

20 nach außen gedruckt, die einen Teil der Patronenbasis

21 bildet und die sich in begrenztem Ausmaße axial bewegen kann und von einer Feder 22 in ihrer obersten Position gehalten ist. Eine Patrone 23,. die ein ballistisches Gas erzeugen kann, ist in der Patronenbasis bzw. dem Patronenlager 21 gehalten, das eine Zündkapsel 24 und zusätzliches Zündsatz-Material 25 enthält, um eine Zündung des Treibsatzes in der Patrone 23 sicherzustellen. Das besondere Patronenlager und das entsprechende Zubehör ist hier nur zum Zwecke der Illustration gezeigt. Derartige Zünd- und Verdämmeinrichtungen sind im Stand der Technik bekannt und es können auch andere derartige Einrichtungen in Raketen-

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kat.apulten nach der Erfindung verwendet werden.

Die Betätigung des Raketenkatapultes nach Fig. 2 wird durch Gasdruck von einer nicht gezeigten äußeren Quelle ausgelöst, der an den Eingangsanschluß 26 angelegt wird. Wenn der Druck ein "bestimmtes Niveau erreicht, gibt ein Abseherstift 27 den Weg frei und der Schlagbolzen 28 wird gegen die Zündkapsel 24 geschleudert und zündet dadurch die Patrone 23 des Katapults. Das Hochdruckgas, das sofort durch das Brennen d?s Treibsatzes in der Patrone 23 entsteht, füllt das innere Volumen des Katapultrohrs _f wird aber durch den Kolbenverschluß daran gehindert, in das Raketenmotorrohr einzudringen. Der steigende Gasdruck drückt daher das Patronenlager 21 entgegen der Wirkung der Feder 22 nach unten und bewegt damit auch die zylindrische Wand 20 nach unten, um die unteren Enden der Kolbenfinger 14a freizugeben. Daraufhin ist das Raketenmotorrohr frei, um sich unter Einwirkung des auf die untere Kolbenfläche, die von dem KoIbenverSchluß gebildet wird, ausgätoten Gasdruckes in dem Katapultrohr aufwärts zu bewegen. Die Schultern 18 und 19 wirken zusammen, um die Kolbenfinger leicht radial nach innen zu drücken, wenn das Raketenmotorrohr sich zu bewegen beginnt. ^

In einer sehr kurzen Zeit erreicht der Kolbenverschluß 14 die Schulter 29,' die in der inneren Wandung des Katapultrohrs ausgebildet ist. Es ist nämlich nicht ungewöhnlich, daß das Raketenmotorrohr sich relativ zu dem Katapultrohr mit Geschwindigkeiten von annähernd 20 m/s bewegt. Obwohl die Schulter 29 die Aufwärtsbewegung des Kolbenverschlusses 14 vollständig stoppt, wird dadurch das Schwungmoment des Raketenmotorrohrs kaum gestört und die Abscherlippe 17 des Stiftes oder Pflocks 15 schert ab, um eine Trennung des Kolbenverschlusses und des Raketenmotorrohrs

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an diesem Punkt zu gestatten.

Bei allen früheren Raketenkatapulten wurde die Zündung des Treibsatzes 30 des mit festem Brennstoff arbeitenden Raketenmotors an annähernd dem Punkt bewirkt, der in. der Punktionsbeschreibung des Raketenkatapults zuletzt erwähnt wurde, und würde bei der Einheit nach Fig. 2 durch heiße Katapultgase von der Patrone 23 bewirkt werden, die durch das Loch (oder die Löcher) dringen, das vorher durch den Stift oder Pflock 15 verschlossen war. Sie würden durch die Düse 31 und in Kontakt mit der Ladung 30 kommen und auf ebenfalls übliche Weise in Kontakt mit wärme- und/oder druckempfindlichen Hilfszündsatzen.

Im Gegensatz dazu zeigt das Ausführungsbeispiel nach der . Erfindung ein Betätigungselement in Form eines Kabels 32, das an seinem unteren Ende 33 in dem KoIbenverSchluß I4 durch irgendein bekanntes Befestigungsverfahren verankert ist und dessen oberes Ende in einem kleinen Metallabzug 34 endet.

In Fig. 3 ist detaillierter dargestellt, daß der Abzug an dem Kabel 32 dadurch angebracht sein "kann, daß eine axiale Bohrung und eine etwas größere Aushöhlung im oberen Ende des Abzugs ist, so daß ein leicht vergrößertes Ende des Kabels selbst den Abzug sicher an dem Kabel befestigt. Es kann jedoch auch jede andere Weise verwendet werden, um das Kabel dauerhaft an dem Abzug 34 zu befestigen. Der direkt mechanisch betätigbare Zünder bei dieser Ausführung der Erfindung ist im oberen Ende des Raketenmotorrohrs gelegen, das im folgenden als "Kopfstück"-Zünder bezeichnet wird, wie in der Terminologie Hilfszünder in dieser Position bezeichnet werden. Eine Höhlung 35 ist in dem Kopfstück 36

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des Raketenmotorrohrs gebildet, in dem zündfertiges loses Material irgendeines Typs enthalten sein kann, der normalerweise bei solchen Hilfszündern verwendet wird. Der Zündmechanismus selbst enthält eine kreisförmige Platte 37, die an dem Kopfstück des Raketenmotorrohrs befestigt ist und Durchbrüche besitzt, durch die das Zündmaterial in der Aushöhlung 35 nach seiner Zündung auf die Ladung 30 einwirken kann, um diese fertig zu zünden. Ein Gehäuse 38 ist vorgesehen, das, wie dargestellt ist, aus einem oberen Teil 39 und einem unteren Teil 40 gebildet wird, die mittels Gewinde miteinander verbunden sind, um das Gehäuse an der Deckplatte 37 zu befestigen. Das obere Ende des Gehäuses 38 enthält eine Zündkapsel 41, die über Löcher 42 mit dem Zündmaterial in dem Hohlraum 35 in Verbindung steht, so daß die Zündung der Zündkapsel das Material 35 zündet. Das Gehäuse 38 bildet einen sich axial erstreckenden Zylinder, in dem gleitend ein Schlagbolzen 43 angeordnet ist, der von dem unteren Ende des Gehäuses 38 geführt ist und einen Kopf 43a von vergrößertem Durchmesser hat, gegen den eine Feder 44 drückt. Das untere Ende der Feder 44 drückt, wie gezeigt, gegen das Gehäuse 38.

Ein sich axial erstreckender Kanal 45 mit einer Aussparung an seinem oberen Ende ist in einer Fläche des Schlagbolzens 43 ausgebildet, wobei die Begrenzung dieser Ausnehmung eine Kurvenfläche 46 bildet, gegen die der vergrößerte Kopf des Abzuges 34 derart einwirkt, daß, wenn der Abzug und der Schlagbolzen in der in Fig. 3 gezägten Weise im Gehäuse 38 liegen, der Abzug nicht nach unten gezogen werden kann, ohne den Schlagbolzen ebenfalls zu bewegen, wobei die Feder 44 zum Spannen des Zünders zusammengedrückt wird.

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In Pig. 5 ist dargestellt, daß, wenn das Raketenmotorrohr relativ zu dem Katapultrohr aufwärts läuft, der KoIbenverSchluß 14 an der Schulter 29 anschlägt, während die Abscherlippe 17 abgeschert wird, um eine fortgesetzte und im wesentlichen unverzögerte Bewegung des Raketenmotorrohrs zu gestatten. Die zu diesem Zeitpunkt vorgenommene Trennung des Kolbenverschlusses von dem Raketenmotorrohr spannt sofort das Kabel 32 und spannt gleichzeitig den Schlagbolzen 43 infolge des gegenseitigen Eingriffes zwischen dem Abzug 34 und dem Schlagbolzen. Aus Fig. 5 ist zu erkennen, daß, nachdem der Abzug und der Schlagbolzen ausreichend weit abwärts gezogen wurden, damit der Abzug aus dem unteren Ende des Gehäuses 53 freikommt, der Abzug vom Schlagbolzen infolge der Wirkung der Kurvenfläche 46 abrutscht. Der Schlagbolzen ist dann · frei, um von der nun zusammengedrückten Feder 44 gegen die Zündkapsel 41 geschlagen zu werden, wodurch die Zündung betätigt und die Ladung des Raketenmotors gezündet wird. Somit wird die Raketenmotorladung 30 nach der Erfindung einige Millisekunden nach der Trennung des Kolbenverschlusses von dem Raketenmotorrohr gezündet. Diese Zeitspanne kann, sofern erwünscht, leicht eingestellt werden, indem einfach die Länge des Kabels 32 geändert wird.

Üblicherweise wird die Raketenmotorladung gezündet und erreicht etwa 10^ des Motordrucks etwa 10 Millisekunden nach der Trennung (d.h. dem Punkt im Katapulthub, an dem der KoIbenverSchluß sich vom Düsenabschnitt des Raketenmotors löst) und erreicht den Spitzendruck etwa 0,04 Sek. nach der Trennung. Diese Zeit kann sich wesentlich ändern, da sie von der Umgebungstemperatur vor der Zündung abhängig ist. Bei niedrigen Temperaturen braucht die Zündung des Raketenmotors und der Druckaufbau eine längere Zeit, so daß die Mann-Sitz-Masse vor der Wiederbeschleunigung durch

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den Raketenmotor eine Verzögerung erfährt. Dadurch, wird der Mensch höheren G-Werten, d.h. Beschleunigungen ausgesetzt, als es wünschenswert ist.

Die Zündung des Raketenmotors nach der Erfindung ist dagegen von der Temperatur und dem Druck der Katapultgase vollständig unabhängig und der genaue Zeitpunkt der Zündung als eine Punktion der Relativpositionen der Rohre des Raketenmotors und des Katapultes zueinander kann wesentlich genauer bestimmt werden, als es vorher möglich war. Dadurch kann eine Verzögerung und Wiederbeschleunigung der Mann/Sitz-Masse insbesondere bei niedrigen Temperaturen ausgeschaltet oder auf ein Minimum beschränkt werden. Es ist sehr wichtig, daß der exakte Zeitpunkt der Zündung des Raketenmotors gewählt werden 'kann, ohne daß irgendwelche Kompromisse infolge der vorher beschriebenen Differenzen im Zündverhalten bei den oberen und unteren Extremen der Betriebstemperatur im Arbeitsbereich der Ein- ~ heit eingegangen werden müssen.

Raketenmotoren in Raketenkatapulten arbeiten normalerweise bei relativ hohen Innendrücken in der Größenordnung von 350 bar und die Brenngeschwindigkeit der Motorladung ist in hohem Maße druckabhängig. Kleine Störungen, die zur Verringerung des effektiven Düsendurchmessers der Düse 31 führen, können unter diesen,Bedingungen nicht geduldet werden, da sie den Motordruck und damit die Brenngeschwindigkeit der Ladung wesentlich erhöhen und damit ihre Explosion verursachen können. Es ist unter diesen Bedingungen wünschenswert, den Abzug 34 und das Kabel 32 so schnell wie möglich aus der Düse auszuwerfen, vorzugsweise bevr der volle Motorschub sich entwickelt hat.

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Nach der Erfindung wird der Abzug so klein gemacht, wie es nach dem Festigkeitserfordernissen noch möglich ist, um eventuelle Störungen im Düsenbereich so gering wie möglich zu halten. Zusätzlich wird ein Kabel mit einer gewissen elastischen Dehnfähigkeit gewählt, die in der Größenordnung von 3 oder 4 "/° Dehnungsfaktor liegen kann, so daß das gedehnte Kabel dazu tendiert, den Abzug 34 nach unten und so schnell wie möglich aus der Düse herauszuschleudern, nachdem der Abzug sich von dem Schlagbolzen gelöst hat. Es ist nicht exakt festzustellen, um welchen genauen Betrag die Verwendung eines oben beschriebenen dehnfähigen Kabels das Auswerfen des Abzuges aus der Düse beschleunigen kann, es ist jedoch anzunehmen, daß solche Beschleunigung die Zuverlässigkeit der Einheit erhöht, insbesondere im Falle von Motoren, die nit hohen Drücken und relativ kleinen Düsenhaisdurchmessern arbeiten.

Ein bevorzugtes Drahtseil 32, von dem festgestellt wurde, daß es im Zusammenhang mit der Erfindung in hohem Maße zufriedenstellend arbeitet, ist ein 49-d.rähtiges rostfreies miniaturisiertes Seil mit einem Nenndurchmesser von etwa 0,9 mm mit einer 0,1 mm-Beschichtung aus weichem Nylon (Polyamid). Die länge des Kabels sollte etwas größer sein, beispielsweise ca. 12 mm,als die notwendige minimale Länge. Diese Zusatzlänge zusammen mit dem leichten Gewicht und der Flexibilität des Kabels verhindert, daß es unabhängige Resonanzschwingungen hat, die zu einem Kabelbruch unter schweren Vibrationsbedingungen führen könnte, denen Raketen— katapulte ausgesetzt sind. Beschichtungen aus Polyamiden oder anderen weichen Kunststoffen verbessern das gedämpfte Verhalten des Kabels ebenso wie seine Dauerfestigkeit. Es ist festgestellt worden, daß sogar bei einem Kabel, das direkt

anlag, am Inneren der Motorpulverladung^starke Vibrationsbedingungen

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keine Beschädigung der Ladung herbeiführen konnten. Es ist wichtig, die Beschädigung der ladung zu verhindern, weil jede vergrößerte Brennfläche, die durch Brüche im Inneren der Ladung entstehen kann, die Brenngeschwindigkeit des Motors erhöht und damit eine Störung durch Explosion auslösen kann. Das gleiche würden lose Stücken des Treibsatzes bewirken, wenn sie während des Brennens des Motors aus der Düse ausgestoßen werden.

Das untere Ende des Kabels kann mit irgendeinem Verankerungsteil oder Element des Raketenkatapults verbunden sein, d.h. mit der Basis des Katapultrohrs, dem Kolbenverschluß oder anderen ähnlichen Elementen, die innerhalb des Katapultrohrs enthalten sind und nicht zusammen mit dem Raketenmotorrohr ausgestoßen werden, so daß sie in der Lage sind, die Zündung nach der Erfindung zu betätigen.

Andere Typen von Raketenkatapulten, bei denen ein sog. Zusatzrohr (booster tube), das sich im wesentlichen längs dem Raketenmotorrohr erstreckt, verwendet wird, erlauben die Verwendung von schwereren Kabelbetätigungsmitteln mit größerem Durchmesser, da die letzteren nicht direkt der Motorladung ausgesetzt sind. Zusätzlich braucht man bei dem Zusatzrohr das Kabel und/oder den Abzug nicht mehr aus dem Raketenmotorrohr auszuwerfen, so daß es nur noch notwendig ist, einen direkt mechanisch betätigbaren Zünder vorzusehen, der so angeordnet ist, daß er direkt die Motorladung zündet, z.B. in dem Kopfende des Haketenmotorrohrs, und ihn betätigbar mit dem üblichen ventilgesteuerten Mechanismus zur Zündung des Raketenmotors zu verbinden.

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Claims (9)

A 15 967/8 - 1f - - Vk - Ansprüche

1. Raketenkatapult mit einem Katapultrohr und einem Raketenmotorrohr, die sich "bei Betätigung teleskopartig auseinanderbewegen, um eine Masse aus einem Fahrzeug zu schleudern, "bei dem das Raketenmotorrohr eine Austrittsdüse an seinem unteren Ende aufweist, und einen Festbrennstofftreibsatz enthält, mit einer Zündvorrichtung für den Treibsatz, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Raketenmotorrohr (10) eine mechanisch betätigbare Zündvorrichtung (41, 42, 43, 44) zur Zündung des Treibsatzes angeordnet ist, daß mechanische Betätigungselemente (32, 34) vorgesehen sind, die zwischen der Zündvorrichtung und einem Befestigungspunkt (33) des Raketenkatapultes, der während der Betätigung des Raketenkatapultes in diesem verbleibt, zwischengeschaltet sind und daß die Zündvorrichtung in Abhängigkeit von der Zurücklegung eines vorbestimmten Weges des Raketenmotorrohrs im Verhältnis zum Katapultrohr direkt mechanisch betätigbar ist.

2. Raketenkatapult nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Abdeckteil (14) zur Abdichtung der Düse (31) gegen den Eintritt von Gasen in den den Treibsatz enthaltenden Raum während einer ersten Betriebsphase des Raketenkatapults besitzt und daß Mittel zum Abtrennen des Abdeckteils (14) von der Düse (31) an einem vorbestimmten Punkt des Weges des Raketenmotorrohrs (10) relativ zum Katapultrohr (11) vorgesehen sind und daß der Befestigungspunkt (33) an dem Abdeckteil vorgesehen ist.

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3. Raketenkatapult nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Betätigungselement ein flexibles Kabel (32) enthält.

4. Raketenkatapult nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel (32) ein verseiltes Drahtseil ist, das mit einer Beschichtung aus flexiblem Material versehen ist, daß das Kabel (32) langer ist als der Minimalabstand zwischen der Zündvorrichtung, (43) und dem Befestigungspunkt (33) und daß das Kabel (32) zur Vermeidung von unabhängigen Schwingungs-Resonanzbereichen bei Vibrationen des Raketenkatapults leicht und flexibel ist.

5. Raketenkatapult nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündvorrichtung ein Gehäuse (38) im oberen Teil des Raketenmotorrohrs (10) besitzt, das sich axial nach unten erstreckt, daß in dem Gehäuse (38) ein axial angeordneter Schlagbolzen enthalten ist, der von einer Feder (44) aufwärts gedruckt wird, und daß das obere Ende des Kabels (32) an einem Abzug (34) befestigt ist, der mit dem Schlagbolzen derart lösbar verbunden ist, daß eine Zugbeanspruchung in dem Kabel (32) zuerst den Schlagbolzen (43) axial nach unten zieht und dann eine Trennung des Abzuges (34) von dem Schlagbolzen erlaubt, und daß die Feder (44) den Schlagbolzen zur Auslösung der Zündvorrichtung betätigt.

6. Raketenkatapult nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel (32) ein etwa 50-drähtiges geflochtenes bzw; gewebtes Seil aus rostfreiem Stahl ist, das einen Durchmesser von etwa 1 mm hat und mit einer im Vergleich zum Kabeldurchmesser relativ dünnen Beschichtung aus flexiblem Kunststoff versehen ist, daß der Abzug ein

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langgestrecktes Metallteil ist, das einen Kopf an seinem oberen Ende besitzt, daß der Schlagbolzen (43) einen axialen Kanal enthält, der an seinem unteren Ende ausgebildet ±3% um den Abzug aufzunehmen, daß am oberen Ende des Kanals (45) eine Ausnehmung (46) vorgesehen ist, die den Kopf des Abzuges (34) aufnimmt und eine Kurvenfläche bildet, die es erlaubt, den Schlagbolzen (43) zusammen mit dem Abzug (34) und dem Kabel nach unten zu ziehen, bis der Kopf des Abzuges (34) aus dem Gehäuse (38) freikommt und daß die Kurvenfläche mit dem Abzug zum Auswerfen des Abzuges zusammenwirkt .

7. Raketenkatapult nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel (32) einen elastischen Dehnungsfaktor von etwa 3 i° hat.

8. Raketenkatapult mit einem Katapultrohr und einem Raketenmotorrohr, die sich bei Betätigung teleskopartig auseinanderbewegen, um eine Masse von einem Fahrzeug hinwegzuschleudern, bei dem das Raketenmotorrohr eine Austrittsdüse an seinem unteren Ende hat und einen Treibsatz aus festem Brennstoff besitzt, und wobei eine Zündung für den Treibsatz vorgesehen ist, dadurch gekennzeüinet, daß eine mechanisch betätigbare Zündvorrichtung in dem Raketenmotorrohr (10) zur Zündung des Treibsatzes (30) angeordnet ist, daß ein mechanisches Betätigungselement (32, 34) mit seinem oberen Ende an der Zündvorrichtung (43) angebracht ist und mit seinem anderen Ende durch die Düse (31) hindurchragt und daß das Betätigungselement (32) an einem vorbestimmten Punkt der Relativbewegung zwischen Katapult, Rohr (11) und Raketenmotorrohr (10) zur direktem mechanischen Betätigung der Zündvorrichtung

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(43) unter Spannung setzbar ist.

9. Raketenkatapult mit einem Katapultrohr und einem Raketenmotorrohr, die bei Betätigung teleskopartig auseinanderbewegbar sind, um eine Masse aus einem Fahrzeug zu schleudern, bei dem das Raketenmotorrohr einen ring— bzw. rohrförmig angeordneten Treibsatz aus festem Brennstoff enthält, eine Austrittsdüse an seinem unteren Ende be-■ sitzt und ein Rohr enthält, das im wesentlichen über die Länge des Raketenmotorrohrs innerhalb des ringförmigen Raumes, der von dem Festkörpertreibsatz gebildet ist, verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß eine mechanisch betätigbare Zündvorrichtung im dem Raketenmotorrohr zur Zündung des Treibasatzes angeordnet ist, daß ein Betätigungselement zwischen der Zündvorrichtung und einem unteren Abschnitt des Katapultrohrs zur direkten mechanischen Betätigung der Zündvorrichtung bei einem vorbestimmten Punkt während der Bewegung des Raketenmotorrohrs im Verhältnis zum Katapultrohr vorgesehen ist und daß das Betätigungselement ausreichend widerstandsfähig ist, um den heißen Gasen während des Katapulthubes zu widerstehen.

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