DE1506046C3 - Anordnung perforierter Einsatz teile in einem eine geschichtete Tank wand aufweisenden Tank fur einen Flug korper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung perforierter Einsatzteile zum Verhindern der Schwappbewegung von Flüssigkeiten im Tank eines Flugkörpers, der zur Erlangung einer leichten Bauweise und/oder einer guten Wärmeisolation eine geschichtete Tankwand aufweist.

Tanks der obengenannten Art weisen vielfach zwischen ihren Wandungen eine wabenartig ausgebildete Zwischenstruktur auf, die beispielsweise in Klebetechnik mit der äußeren und der inneren Wandung verbunden sind oder in analoger Weise miteinander verbundene Schichtungen unterschiedlichen Materials. Sie haben die Eigenschaft, daß sie relativ große Zug- und Druckkräfte aufzunehmen vermögen, die in einer Haupterstreckungsrichtung der Wandung verlaufen sowie erhebliche quer zur Wandung gerichtete Druckkräfte: Greifen dagegen quer zur Wandung gerichtete Zugkräfte an dieser an, so erfolgt bereits bei relativ niedriger Belastung ein Ablösen der beanspruchten Schichten, und der Tank wird zerstört.

In einer im »Handbook auf Astronautical Engineering«, Mc Graw-Hill Book Comp. Inc., 1961, auf den Seiten 14 bis 24 und 14 bis 26 erschienenen Veröffentlichung wurde die Notwendigkeit einer Dämpfung von Schwappbewegungen in den Tanks von Flugkörpern mathematisch behandelt und nachgewiesen, daß perforierte Einsätze eine Lösung des Problems im Prinzip ermöglichen. Diese Veröffentlichung vermittelt jedoch keine Lehre zur technischen Ausbildung und Anordnung solcher Einsätze in Tanks von Flugkörpern mit geschichteten Tankwandungen.

Bekannte Tankeinsätze für Flugzeugtanks (USA.-Patent 2 719 583), die ebene Flächen aufweisen.

welche sich unter dem Einfluß von Beschleunigungskräften, die der Tankinhalt auf sie überträgt, elastisch verformen können, neigen zu Resonanzerscheinungen und bedürfen starrer Verbindungen mit der Tankwandung, wenn eine leichte Bauweise, einzuhalten ist. Durch besagte starre Verbindung hat aber die Tank-, wandung Zugkräfte aufzunehmen, die bei geschichteter Bauweise derselben unzulässig sind.

Andere bekannte Tankeinsätze mit Wabenstruktur

ίο (USA.-Patent 2 850 083) eignen sich vornehmlich nur für Tanks, bei denen wenigstens eine Erstreckungsrichtung klein gegenüber den übrigen ist, z. B. für langgestreckte Tanks in Tragflügeln von Flugzeugen, bei denen die Außenhaut eines Tragflügels zugleich die Tankwandung bildet. Für Tanks von Flugkörpern, bei denen die größten Beschleunigungskräfte in Richtung der größten Tankerstreckung auftreten und bei denen die übrigen Querschnittsabmessungen groß gegenüber der Dicke eines Tragflügels sind, müßten biegungssteife Wabenelemente quer zur Längserstreckung des Tanks eingebaut werden, um die Einleitung von Zugkräften quer zur Tankwandung zu verhindern. Biegungssteife Wabenelemente würden aber ein relativ hohes Gewicht der Struktur ergeben.

Ferner ist bei Tanks von Flugkörpern eine Anordnung mit relativ leichter Wabenstruktur ähnlich der bekannten Einrichtung nicht möglich, weil eine einschichtige tragende Außenhaut eines Flugkörpers nicht zugleich als Tankwandung benützt werden

kann.' Eine Anordnung der Wabenstruktur achsparallel zur Längserstreckung des Tanks oder Anordnungen gemäß der in der USA.-Patentschrift 2 920 648 beschriebenen Einrichtung sind zum Abbau der in Richtung der Tanklängsachse bei Flugkörpern auftretenden hohen Beschleunigungskräfte nicht geeignet.

Weitere bekannte Einrichtungen zur Dämpfung von Schwappbewegungen (USA.-Patent 3 110 318, 3 216 621, deutsche Off enlegungsschrift 1486191) haben nur eine bevorzugte Wirkungsrichtung, während quer dazu gerichtete Schwappbewegungen nur geringfügig bedämpft werden. Eine gleichmäßige Verteilung der von den Tankwandungen aufzunehmenden Kräfte ohne partielle Zugbeanspruchung an quer zur Tankwand befestigten Teilen ist insbesondere bei Anordnungen nach den beiden USA.-Patentschriften nur mit hohem fertigungstechnischen Aufwand bei einem relativ hohen Gesamtgewicht des Tanks erreichbar.

Für einen Tank der eingangs beschriebenen Art, der eine geschichtete Tankwand aufweist, besteht gegenüber dem aufgezeigten Stand der Technik die Aufgabe, die Anordnung zur Schwappdämpfung so auszubilden, daß selbst bei Tanks großer Längser-Streckung und bei erheblichen Beschleunigungskräften in dieser Richtung nur Druck- und Querkräfte auf die Tankwandung übertragen werden, jedoch keine Zugbeanspruchungen, die eine örtliche Ablösung der Tankschichten und damit eine Zerstörung des Tanks begünstigen. Ferner sollen zur Vermeidung örtlich hoher Beanspruchungen der Tankwand die bei der Dämpfung der Schwappbewegungen von ihr aufzunehmenden Kräfte möglichst gleichmäßig auf die gesamte Fläche der Tankwandungen verteilt sein. Bei einer Anordnung perforierter Einsatzteile in einem eine geschichtete Tankwand aufweisenden Tank für einen Flugkörper ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Einsatzteile die

Form eines Kegelmantels aufweisen, der mindestens einmal parallel zu seiner Grundfläche abgeschnitten ist und bei dem die Basisschnittkante des nächst kleineren Kegelabschnittes jeweils mit der oberen Schnittkante des nächst größeren Kegelabschnittes verbunden ist und daß ferner so gebildete Einsatzteile paarweise, mit einander zugewendeten Grundflächen, entlang ihren Schnittkanten und ihrem größten Umfang sowie an den Kegelspitzen miteinander verbunden sind und an ihrem größten Umfang mit einem Versteifungsring versehen sind. Die Einsatzteile weisen dabei auf Grund ihrer Ausbildungsform eine hohe Biegungssteifigkeit in allen Richtungen auf, wodurch eine Einleitung von Zugkräften in die geschichtete Tankwandung unterbunden ist.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind an der Tankinnenwand Lagerungen befestigt, die formschlüssig, aber mit radialem Spiel an anderen, am Versteifungsring ortsfesten Lagerungen angreifen, wobei ein frei durchströmbarer Zwischenraum zwischen den Außendurchmessern der Einsatzteile und der Tankwandung gebildet ist. Durch diese Maßnähme ist für ein schnelles Füllen oder Entleeren des Tanks zwischen der Tankwandung und den Außendurchmessern der Einsatzteile ein frei durchströmbarer Zwischenraum geschaffen, der andererseits noch eine gute Schwappdämpfung zuläßt, wobei durch die Weiterbildung der Erfindung eine zusatzliehe Sicherheit in bezug auf Zugbeanspruchung der geschichteten Tankwand gegeben ist.

Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt. Im einzelnen zeigt

F i g. 1 einen aufgebrochenen zylindrischen Tank mit eingebauter Schwappdämpfung,

F i g. 2 einen Schnitt durch eine Verbindungsstelle der Schwappdämpfung mit Tankwandung in der Linie II-II der Fig. 3,

F i g. 3 einen weiteren Schnitt in der Linie III-III in der F i g. 2,

F i g. 4 eine spezielle Form eines Einsatzteiles im Schnitt,

F i g. 5 ein anderes Ausführungsbeispiel des Einsatzteiles, ebenfalls im Schnitt.

Im einzelnen ist in F i g. 1 ein zylindrischer Tank 1 dargestellt, bei dem an der Tankinnenwand 1 α mit Hilfe von Verbindungsteilen 2 Ein-Satzteile 3 angeordnet sind, welche aus Kegelabschnitten (10 und 11 in F i g. 4 bzw. 14,15,17 und 19 in F i g. 5) gebildet sind. Die einzelnen aus Kunststoffolie od. dgl. gebildeten Einsatzteile 8 sind bei 4 bzw. 4 a, 4 b, 4 c, 4d, und 4 e längs Kreislinien miteinander verbunden. Im Bereich der Längsachse des Tanks sind die Kegelspitzen der Einsatzteile3 zusätzlich in punktartigen Bereichen 5 aneinander befestigt. Die radiale Spannung der Einsatzteile 3 wird von Versteifungsringen 6 aufgenommen, welche ihrerseits über die Verbindungsteile 2 mit der Tankwandung 1 verbunden sind, derart, daß nur in Richtung der Tankwandung oder rechtwinklig auf diese zugerichtete Kräfte übertragen werden können.

F i g. 2 zeigt einen Schnitt in Achsrichtung des Tankes durch ein Verbindungsteil 2. Der Stützring 6 weist ein gabelförmiges Ansatzteil 7 auf, dessen Gabelschlitz radial nach außen offen ist und einen Tragbolzen 8 umgreift. Der Tragbolzen 8 ist zwischen zwei Laschen 9 fest angeordnet, welche ihrerseits fest mit der Tankwandung 1 verbunden sind. Die Gabel kann infolge ihrer beschriebenen Ausbildung nur radial nach außen gerichtete Kräfte sowie Kräfte übertragen, die in Längsrichtung der Tankwandung laufen.

F i g. 3 zeigt das gleiche Verbindungsteil 2 wie Fig. 2, jedoch rechtwinklig zur Tankachse geschnitten. Die Bezugszeichen entsprechen denjenigen der F i g. 2.

F i g. 4 zeigt eine der möglichen Formen des Ein-Satzteiles 3, wobei dieses längs geschnitten ist. Das Einsatzteil ist hier in Form eines Kegelmantels 10 ausgebildet, der in halber Höhe abgeschnitten ist und dessen Spitzenteil 11 umgedreht und mit seiner Spitze 12 in Richtung auf die Basis des Mantelteiles 10 in dieses eingesetzt ist und ringförmig bei 13 mit diesem verbunden ist.

F i g. 5 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel eines Einsatzteiles, welches wiederum aus einem Kegelmantel gebildet ist, wobei dieser Kegelmantel jedoch rechtwinklig zu seiner Achse in vier gleich hohe Abschnitte zerlegt ist. Der unterste Abschnitt 14 ist mit dem nächsten Abschnitt 15 auf der Kreislinie 16 verbunden, und zwar derart, daß der Abschnitt 15 wieder auf die Grundfläche des Abschnittes 14 zugerichtet ist. Der nächste Abschnitt 17 ist wiederum auf einer Kreislinie 18 mit dem Abschnitt 15 verbunden, dabei verläuft seine Steigung parallel zu der des ersten Abschnitts 14. Die Spitze 19 ist auf der Kreislinie 20 mit dem Abschnitt 17 verbunden und wieder auf die Grundfläche des ersten Abschnitts 14 zu gerichtet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Anordnung perforierter Einsatzteile in einem eine geschichtete Tankwand aufweisenden Tank für einen Flugkörper, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsatzteile (3) die Form eines Kegelmantels (10 und 11 in Fig.4; 14,15, 17 und 19 in Fig. 5) aufweisen, der mindestens einmal parallel zu seiner Grundfläche abgeschnitten ist und bei dem die Basisschnittkante des nächst kleineren Kegelabschnittes (11, 15 und 19) jeweils mit der oberen Schnittkante des nächst größeren Kegelabschnittes (10, 14 und 17) verbunden ist und daß ferner so gebildete Einsatzteile (3) paarweise, mit einander zugewendeten Grundflächen, entlang ihren Schnittkanten und ihrem größten Umfang sowie an den Kegelspitzen miteinander verbunden sind und an ihrem größten Umfang mit einem Versteifungsring (6) versehen sind.

2. Anordnung nach Anspruch' 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Tankinnenwand (1 a) Lagerungen (2) befestigt sind, die formschlüssig, aber mit radialem Spiel an anderen, am Versteifungsring (6) ortsfesten Lagerungen (8) angreifen, wobei ein frei durchströmbarer Zwischenraum zwischen den Außendurchmessern der Einsatzteile und der Tankwandung gebildet ist.