Details zur Entwicklung und Aufbau des Staustrahltriebwerks

Die Wirkungsweise eines Schubrohres ist sehr einfach. Jeder wird den folgenden Versuch schon im Physikunterricht gesehen haben. Man nehme eine Teströhre, schütte einen oder zwei Tropfen Treibstoff hinein, schüttle sie und zünde sie an. Der Treibstoff wird nicht gleichmäßig abbrennen, sondern in pulsierenden Stößen. Dies grundsätzliche Phänomen war schon seit 1906 bekannt, als ein Konstrukteur namens Karavodine ein einfaches pulsierendes Schubrohr gebaut und betrieben hatte.
Zwischen 1928 und 1930 hatte der junge deutsche Ingenieur Paul Schmidt, Fachmann für Strömungslehre, mit einem pulsierenden Schubrohr experimentiert. Es war ein einfaches offenes Rohr mit federnden Ventilklappen. Ein Zündgemisch von Kraftstoff und Luft wurde eingespritzt, und die Mischung durch eine Zündkerze gezündet. Die sich ausdehnenden Gase schlossen die Ventilklappen, wurden in der Röhre geschleunigt und erzeugten so den Rückstoß. Hatten die Gase das Rohr verlassen, entstand am Einlaßteil des Rohres eine Zone niedrigen Druckes. Die Ventilklappen öffneten sich, und ein frisches Kraftstoff-Luftgemisch strömte ein. Dieser Vorgang wiederholte sich in einer Geschwindigkeit, die weitgehend von der Resonanzgeschwindigkeit des Rohres bestimmt wurde.
Als 1939 die Argus-Motorenwerke den Auftrag erhielten ein Schubrohrtriebwerk zu bauen, begann man ganz von vorn. Eigenartigerweise war niemand bei Argus mit den Entwicklungen von Schmidt vertraut. Das erste Versuchsmodell arbeitete mit einem ziemlich komplizierten Rückstromsystem, welches nicht sehr befriedigte. Das zweite Triebwerk wurde am 13. November 1939 erprobt und erwies sich als vielversprechend. Es hatte sehr gleichmäßige Schwingungen und zeigte die merkwürdige Eigenschaft der pulsierenden Schubrohrtriebwerke, daß sie Eigenzündungen auslöste. Diese ersten pulsierenden (oder auch intermittierenden) Triebwerke hatten keine beweglichen mechanischen Teile. Das Strömungsverhalten der sich ausdehnenden Gase wurde nur durch die Form der Brennkammer bestimmt. Ihnen folgte eine dritte Version, die -wie der Entwurf von Schmidt- Federklappenventile besaß. Dieses bestand jedoch aus zwei Kammern, einer Misch- und einer Brennkammer. Die dazwischenliegende Verengung sollte die verbrennenden und sich damit ausdehnenden Gase am Zurückschlagen auf die Ventilklappen hindern.

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Lufteintritt Treibstoffzufuhr Klappenventil Mischkammer Zündkerze Brennkammer

Der dritte Prototyp erfüllte die Erwartungen zufriedenstellend. Seit dem Entwicklungsbeginn waren bis dahin nur drei Monate vergangen. Zu diesem Zeitpunkt erinnerte man sich an Dr. Paul Schmidt. Es wurde eine Besprechung mit ihm und den Vertretern der Argus-Werke anberaumt. Dabei stellte sich heraus, das die von Schmidt verwendeten Federklappenventile widerstandsfähig genug waren, um auch in einem glatten Strahlrohr verwendet zu werden.
Nach weiteren Tests und Weiterentwicklungen konnte Argus dem Reichsluftfahrtministerium das Hochleistungstriebwerk Argus 014 präsentieren. Es bestand aus einer Stahlblechröhre von 3,60 m Länge.Nur fünf Bauteile wurden benötigt:

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Lufteintritt mit Verkleidung Treibstoffeinspritzgitter Klappenventil Leitbleche Strahlrohr

Diese einfachen Triebwerke schienen zuverlässig und betriebssicher zu sein. Die einzigen beweglichen Teile waren die Federklappenventile, die aber unwirtschaftlich arbeiteten. Besonders der Treibstoffverbrauch lang ziemlich hoch, der jedoch in gewissen Maße durch die Verwendung von geringerwertigen Kraftstoff ausgeglichen wurde.
Man konnte die Triebwerksleistung kaum beeinflussen. Nur durch Veränderung des Kraftstoffdrucks war eine gewisse Regelung möglich. Der Treibstoffbehälter wurde vor dem Start mit etwa sieben Atmosphären Druck beschickt, die aus einem kugelförmigen Druckbehälter im Rumpf gehalten wurden. Die Regelung des Einspritzdruckes des Treibstoffes mußte für Start-, Steig- und Marschflug automatisch erfolgen. Dies wurde durch einen Regler bewirkt, der einen Einspritzdruck von 1,2 bis 2,6 atü -der Differenz zwischen Standlauf- und Startleistung- steuerte. Auch Zwischenwerte für Steig- und Marschflug wurden von diesem Kraftstoffregler wahrgenommen.

Details zur Erprobung der V 1

Während den zahlreichen Tests in Peenemünde wurden viele kleine Fehler aufgedeckt. Eine Kinderkrankheit verursachte der Kompaß. Da alle eisenhaltigen Materialien magnetische Eigenschaften haben und die V 1 aus Stahlblech bestand, wurden während der Herstellung, vor allem beim Vernieten und Hämmern, die Stabmoleküle magnetisch und richteten sich auf das Erdmagnetfeld aus. Wird jetzt der Flugkörper aus der ursprünglichen Position gebracht, richtet sich der Kompaß nicht mehr nach magnetisch Nord aus, sondern nach dem objekteigenen Magnetismus.Diesem Problem begegnete man auf eine sehr einfache Weise. Nachdem der Flugkörper in der Stellung zusammengebaut und mit dem Gefechtskopf fertig ausgerüstet worden war, wurde er parallel zum Flugkurs ausgerichtet. Dann wurden die Teile des Rumpfes, die um den Kompaß herum lagen, mit Holzschlegeln bearbeitet, um die Molekularstruktur des Stahlbleches in Flugrichtung auszurichten.
Während man an diesen Fehlern arbeitete, wurde auch die Starttechnik der V 1 weiterentwickelt. Der Standschub des Pulso-Schubrohres reicht nicht aus, die V 1 ohne Zusatzhilfe zu starten. Der Start erfolgte von 38 m langen Rampen aus. Diese bestanden aus einer langen Röhre, denen über die ganze Länge an der Oberseite ein Spalt eingeschnitten wurde. Darin gleitete ein, an einem Kolben befestigter, Starthaken. An diesem wurde die V 1 befestigt. (siehe: Aufbau der V 1) Diese Röhre arbeitete wie ein Dampfkatapult. Hochgespannter Dampf wurde durch die heftige Reaktion beim Vermischen von Wasserstoffsuperoxyd mit Kaliumpermanganat erzeugt. Der Dampf preßte den Kolben durch die Röhre und riß die V 1 mit sich. Im normalen Einsatz betrug die Startgeschwindigkeit der V 1 105 m/s. Dabei wurden etwa 100 kg Wasserstoffsuperoxyd verbraucht.