Raketenflugplatz-Berlin
Einspritzdüsen - Raketentriebwerk
Düsentestgerät
Bei den ersten Brennversuchen auf dem Weg zu einem Flüssigkeitstriebwerk
ging es darum Erkenntnisse über die Treibstoffverbrennung in einem
dimensionierten Brennraum zu gewinnen und die Verbrennung zu
optimieren.
Als Treibstoff diente ein Gemisch aus flüssigem Sauerstoff und Brennstoff
z.B. Benzin.
Sehr schnell erkannte man, dass neben der Geometrie des Brennraumes,
der Konstruktion und anderen Parametern, die Art und Weise des
Einbringens von Sauerstoff und Brennstoff in den Brennraum, eine sehr
große Rolle spielt.
Die Einspritzung und Zerstäubung wurde daher bis in die heutige Zeit zu
einem zentralen Thema.
Neben dem Einblick in die damaligen "Einspritzprobleme", deren Lösung und
den Lösungsweg, den man seiner Zeit ging, ist die Kenntnis der technischen
Daten einer Einspritzdüse (das Zerstäubungsbild, der Betriebsdruck und die
Durchsatzmenge) für die exakte funktionsfähige Rekonstruktion eines
Triebwerkes zwingend notwendig.
Um diese Informationen zu bekommen wurde der Bau eines einfachen
Düsentestgeräts erforderlich.
Die Apparatur
Die Konstruktion der Apparatur ist denkbar einfach und universell
ausgerichtet. Durch den Austausch unterschiedlicher Düsenstöcke ist es
möglich historische Düsen verschiedenster Art zu testen.
Der mit Kraftstoff (1Liter) gefüllte Tank wird mit Druckluft beaufschlagt.
Der Druck ist individuell mit einem Druckminderer einstellbar.
Durch Öffnen des Magnetventils wird der Kraftstoff durch ein Steigrohr in die,
in den Düsenstock eingeschraubte "Testdüse" gedrückt und verlässt diese
mit dem an dem Manometer angezeigten Druck.
Auf diese Weise kann das Zerstäubungsbild, der optimale Betriebsdruck
(Manometeranzeige) und der Zugehörige Kraftstoffverbrauch (Entleerung der
eingefüllten Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von Druck und Zeit), ermittelt
werden.
Klaus Schlingmann
Links: Verschiedene Arten von
Einspritzdüsen werden unter kontrollierten
Bedingungen am Teststand geprüft.
So können die Vorgänge in historischen
Raketentriebwerken besser verstanden und
die Einflüsse auf die Bauweise analysiert
werden.
1 - Düse
2 - Düsenstock
3 - Magnetventil
4 - Manometer
5 -- Ventil
6 - Druckluftzufuhr über Druckminderer
7 - Kraftstoffbehälter mit Steigrohr
8 - Einfüllstutzen
9 - Standsockel
Einfluss
Oben: Die relativ schlechten erzielten
Schübe der ersten Raketentriebwerke
führten die Pioniere folgerichtig auf
mangelnde Durchmischung der Treibstoffe
zurück.
Hier wendet Valier das Gegenstromprinzip
an, bei dem beide Komponenten
gegeneinader gespritzt werden und
dadurch effektiver miteinander reagieren
sollten.
Unten: Die Testdüsen sind aus Messing
gefertigt. Die Original-Düsen von Oberth
bestanden aus Kupfer. Dies ermöglichte
einen besseren Wärmeübergang.
Für die Testreihe zur Ermittelung des
Tröpchen-Verhaltens sind Messingdüsen
jedoch robuster. Beachte das Sackloch.
Links: Eine Auswahl der verschiedenen
Testdüsen, die untersucht wurden.