DE4309851C2 - Vorrichtung zur kontrollierten Verbrennung des Fest-Treibstoffs von Feststoff-Raketenmotoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Demontage von Raketen und insbeson­ dere die Zerstörung von Feststoff-Raketenmotoren durch kontrol­ lierte Verbrennung des Fest-Treibstoffs in einer umweltfreund­ lichen Weise.

Als Folge der umfangreichen Zunahme von Gefechtsraketen unter­ schiedlicher Art entwickelt sich die derzeitige Abrüstung solcher Raketen und insbesondere die Zerstörung ihrer Raketen­ motoren schnell zu einem ernsten Problem.

In Feststoff-Raketenmotoren ist der Treibstoff fest an der Innenwand der Verbrennungskammer des Motors in einer praktisch unentfernbaren Weise gehalten und kann daher nur durch Verbren­ nung entfernt werden. Nach dem Stand der Technik wird dies in der offenen Atmosphäre ausgeführt, wodurch gefährliche und um­ weltverträgliche Verbrennungsgase in die Atmosphäre gelangen. Naturgemäß kann ein derartiges Abbrennen von Feststoff-Raketen­ motoren in der freien Atmosphäre nur fernab von Ansiedlungen oder Wohngebieten ausgeführt werden, was aus sich heraus eine Erschwernis darstellt. Darüber hinaus tritt eine Erhöhung der Verschmutzung der Atmosphäre auf.

Von Zeit zu Zeit müssen auch andere Arten von Raketenmotoren zerstört werden, z. B. wenn Fehler erkannt wurden, oder wenn diese ein vorgeschriebenes Ablaufdatum erreicht haben.

Die erhöhte Anzahl von Raketenmotoren, die jährlich zerstört werden müssen, führt schnell zu einem weltweiten Verschmut­ zungsproblem. Als Folge davon entwickelt sich eine Gesetzge­ bung, durch die eine Freiluftverbrennung von Feststoff-Rake­ tenmotoren untersagt ist. Es besteht eine dringendes Bedürf­ nis für andere Lösungen.

Aus DE 34 27 719 A1 ist eine Verbrennungsanlage für hochgif­ tige Abfälle bekannt, die in einem Ofen, der nach der Art ei­ ner Raketenbrennkammer aufgebaut ist, bei hoher Temperatur vollständig verbrannt werden. Der zu entsorgende Giftstoff wird in eine Brennkammer des Ofens eingebracht und dort unter Verwendung eines geeigneten Brennstoffs so verbrannt, daß keine Sekundärgifte entstehen. In einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform werden eine homogene Mischung von Festbrennstoff und zu entsorgendem Giftmüll als Treibsatzblock in die Brenn­ kammer eingelegt und dort verbrannt. Eine Entsorgung von Treibstoff eines Festoff-Raketenmotors ist auf diese Weise nicht möglich, da der fest mit der Innenwand des Raketenmo­ tors verbundene Treibstoff nicht mit einem Brennstoff ver­ mischt werden kann, um eine umweltfreundliche Verbrennung zu erreichen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Problem durch Bereitstellen einer Vorrichtung für die kontrollierte Ver­ brennung des Fest-Treibstoffs in einem Raketenmotor bei voll­ ständiger Isolation gegenüber der Atmosphäre bereitzustellen.

Die Erfindung sieht eine Vorrichtung zur kontrollierten Ver­ brennung von Fest-Treibstoff in einem Raketenmotor mit einer Düse und einer Verbrennungskammer vor, die den Fest- Treibstoff beinhaltet. Die Vorrichtung hat einen druck- und wärmebeständigen Behälter mit einer Gaskammer, die in der La­ ge ist, durch Verbrennung des Fest-Treibstoffes erzeugte Gase aufzunehmen, einen hermetisch abdichtbaren Halsabschnitt, der dazu ausgebildet ist, einen Raketenmotor aufzunehmen und mit Halteeinrichtungen versehen ist, durch die ein Raketenmotor fest in dem Halsabschnitt mit seiner Düse gehalten und der Gaskammer zugewandt ist, wärmedissipierende Einrichtungen in der Gaskammer und eine Gasabfuhreinrichtung aufweist, die mit einer Gasströmungs-Steuereinrichtung versehen ist, um Ver­ brennungsgase von der Gaskammer zu der Gasabfuhreinrichtung zu leiten.

Damit die Gaskammer in der Lage ist, die Verbrennungsgase aufzunehmen, muß ihr Volumen ein großes Vielfaches des Rake­ tenmotors sein, z. B. 500 bis 1000mal größer oder sogar mehr.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die wärmedissi­ pierenden Einrichtungen in der Gaskammer in Gestalt einer Vielzahl flacher Teile, z. B. Rippen oder Leitbleche, gebil­ det, die radial von der Wand der Gaskammer abstehen.

Im Betrieb wird ein zu zerstörender Raketenmotor fest in dem Halsabschnitt des Behälters angeordnet, wobei die Düse zu der Gaskammer zeigt, sodann wird der Behälter hermetisch abgedich­ tet. Nach dem Zünden des Motors werden die Verbrennungsgase durch die Motorendüse in die Gaskammer eingeleitet, was zu einem Temperatur- und Druckaufbau in der Kammer führt. Für eine angemessene Wärmeableitung vom Inneren der Gaskammer muß der Behälter von außen gekühlt werden und, soweit die Umgebungs­ atmosphäre für diesen Zweck unzureichend ist, müssen Kühlein­ richtungen vorgesehen werden, z. B. durch Anordnen des Behälters in einem Kühltank oder durch Umkleiden mit einem Kühlmantel.

Vorzugsweise hat eine erfindungsgemäße Vorrichtung Temperatur- und/oder Druckmeßeinrichtungen, wodurch die in der Gaskammer herrschenden Bedingungen überwacht werden können. Wenn im Be­ triebsverlauf der Druck oder die Temperatur in der Gaskammer außerordentlich hoch werden, können Verbrennungsgase von der Gaskammer in kontrollierter Weise durch die Gasauslaßvorrich­ tung abgeblasen werden, wodurch die Verbrennungsrate abnimmt und die Temperatur und der Druck in der Gaskammer verringert werden.

Die Gasabfuhreinrichtung kann von jeder herkömmlichen Art sein, die die Verbrennungsgase durch Absorption, Adsorption oder katalytische Adsorption zurückhält, so daß im wesentlichen nur, eine Luft/Dampfmischung an die Atmosphäre abgegeben wird.

Zum besseren Verständnis wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert, die schema­ tisch, z. T. im Querschnitt, eine Vorrichtung gemäß der Erfin­ dung darstellt.

Die Vorrichtung gemäß der in der Zeichnung veranschaulichten Erfindung umfaßt einen druck- und wärmebeständigen Verbren­ nungsgasbehälter 1, der eine Gaskammer 2 und einen Halsab­ schnitt 3 aufweist, der mit einem Deckel 4 zur hermetischen Abdichtung, sowie mit Halteeinrichtungen 5 versehen ist, um einen Raketenmotor 6 fest zu haltern, der Fest-Treibstoff 7 enthält, der seine Innenwand auskleidet und eine Düse 8 auf­ weist, die der Gaskammer 2 zugewandt ist.

Die Gaskammer 2 hat vier radial abstehende wärmedissipierende Leitbleche 9, die sich in axialer Richtung so erstrecken, daß sie den aus der Düse 8 ausströmenden Verbrennungsgasen einen minimalen Widerstand entgegensetzen.

Es sei bemerkt, daß der Behälter 1 nicht maßstabsgetreu gezeich­ net ist und daß in Wirklichkeit die Gaskammer 2, bezogen auf den Halsabschnitt 3, sehr viel größer ist als in der Zeichnung dargestellt.

Der Behälter 1 hat ein Gasauslaßrohr 10, das mit einer Steuer­ einrichtung 11 für den Gasstrom versehen ist und zu einer Gas­ abfuhreinrichtung 12 bekannter Art führt, die mit einem Auslaß­ rohr 13 versehen ist, durch die ein Luft/Dampfgemisch an die Atmosphäre abgegeben wird.

Wie dargestellt, ist der Behälter 1 in einen Kühltank 14 einge­ taucht, in dem sich Wasser 15 befindet. Das Wasser 15 in dem Kühltank 14 kann stehendes Wasser sein oder fortlaufend fließen, je nachdem, wie es die Umstände erfordern und wie es für sich genommen bekannt ist. Anstelle des Wassertanks kann der Behälter 1 auch mit einem Kühlmantel versehen sein.

Der Behälter 1 ist vorzugsweise mit Temperatur- und Druckmeß­ einrichtungen versehen, die nicht dargestellt sind.

Wenn ein Raketenmotor 6 in der in der Zeichnung gezeigten Weise befestigt und der Deckel 4 dicht abgeschlossen ist, um den Behälter 1 hermetisch abzudichten, wird während des Betrie­ bes der Motor durch einen nicht gezeigten elektrischen Zünd­ mechanismus gezündet und die Verbrennungsgase werden in die Gaskammer 2 abgelassen, in der ein allmählicher Druck- und Temperaturanstieg stattfindet. Die Temperatur wird durch die Kühlbleche 9 durch die Wände des Behälters 1 in das Kühlwasser 15 dissipiert. Falls ein überhöhter Aufbau des Drucks oder der Temperatur stattfindet, kann ein Teil der Verbrennungsgase durch das Auslaßrohr 10 in die Gasabfuhreinrichtung 12 durch Öffnen der Gaskontrolleinrichtung 11 auf ein bestimmtes Maß abgelassen werden, wodurch der Druck und die Temperatur in der Gaskammer verringert werden und die Verbrennungsrate verlang­ samt wird.

Wenn die Verbrennung beendet ist, werden die gesammelten Verbrennungsgase aus der Gaskammer 2 in die Gasabfuhreinrich­ tung 12 abgelassen und das verbleibende Dampf/Luftgemisch wird durch das Abgasrohr 13 in die Atmosphäre abgegeben.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur kontrollierten Verbrennung von Fest- Treibstoff in einem Raketenmotor mit einer Düse (8) und einer Verbrennungskammer, die den Fest-Treibstoff (7) beinhaltet, wobei die Vorrichtung einen druck- und wärmebeständigen Be­ hälter (1) mit einer Gaskammer (2), die durch Verbrennung des Fest-Treibstoffes (7) erzeugte Gase aufzunehmen in der Lage ist, einen hermetisch abdichtbaren Halsabschnitt (3), der da­ zu eingerichtet ist, einen Raketenmotor (6) aufzunehmen und mit Halteeinrichtungen (5) versehen ist, durch die ein Rake­ tenmotor fest in dem Halsabschnitt mit seiner Düse (8) gehal­ ten und der Gaskammer (2) zugewandt ist, wärmedissipierende Einrichtungen (9) in der Gaskammer und eine Gasabfuhreinrich­ tung (10) aufweist, die mit einer Gasströmungs-Steuereinrich­ tung (11) versehen ist, um Verbrennungsgase von der Gaskammer (2) zu der Gasabfuhreinrichtung (12) zu leiten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß äußere Kühleinrichtungen vorgesehen sind, um den Verbren­ nungsgas enthaltenden Behälter (1) zu kühlen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Kühleinrichtung ein mit Wasser füllbarer Kühl­ tank (14) ist, in den der Verbrennungsgas enthaltende Behäl­ ter (1) eingetaucht ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Kühleinrichtung ein Kühlmantel ist, der an der Außenseite des Verbrennungsgase aufnehmenden Behälters ange­ ordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Temperatur- und/oder Druckmeßeinrichtungen zur Überwachung der Betriebsbedingungen vorgesehen sind.