Das Aggregat 4 

Abgekürzt wird das Aggregat 4 als A4 bezeichnet. Der Beiname Vergeltungswaffe 2 oder V-2 ist eine Erfindung der nationalsozialistischen Propaganda. Die Rakete war eine ballistische Waffe des Heeres und wurde im militärischen Sprachgebrauch als Gerät bezeichnet.

Die Rakete besteht aus mehr als 20.000 Bauteilen, sie gliedert sich in Nutzlastspitze, Geräteraum, Mittelteil und Heck.

 

Nutzlastspitze

Die Nutzlastspitze trug als Gefechtskopf die Sprengladung aus Amatol, die durch zwei Zündladungen F 36 am Kopf und Fuß des zentrisch eingebauten Mittelrohres zum Detonieren gebracht wurde. Die Zündladungen wurden durch den Kopfzünder KZ 3 an der Spitze der Rakete und dem Bodenzünder BZ 3 am Boden der Nutzlastspitze gezündet.

Kopfzünder

Abb. 1 Kopfzünder KZ3 von britischen Truppen in Steyerberg im Landkreis Nienburg/Weser erbeutet.  © IWM BU 3310

Seitlich versetzt befand sich das Belüftungsrohr, das über den Staudruck den B-Behälter belüftete, da dieser sonst durch den Luftdruck bei seiner Entleerung während des Fluges zusammengedrückt würde.

Die NutzlastspitzeAbb. 2 Die Nutzlastspitze 

 

Geräteraum

Der Geräteraum beinhaltete die elektronischen Steuerelemente. Der Geräteraum war in vier Sektoren eingeteilt, die durch zwei kreuzweise angeordnete Holzwände gebildet wurden. Die Ebenen dieser Wände waren zu den Flossenebenen am Heck um 45° gedreht. Die Sektoren waren nach den unter ihnen liegenden Flosse von I bis IV nummeriert.

Im Sektor I befand sich:

-Zwei Bordbatterien

-Das Funkkommandogerät

-Der Verdoppler

-Das Verdopplerabstimmkästchen

-Eine Zuladungshalterung

 

Im Sektor II befand sich:

-Der Hauptverteiler mit Relais, einem Schaltschütz, dem Sicherungsautomaten und Verteilerklemmen

-Zwei Abreißsteckdosen

-Das Zündernetzteil

-Das Zeitschaltwerk

-Das Glättungszwischenstück

 

Im Sektor III befand sich:

-Der Richtgeber für E- und A-Achse

-Der Richtgeber für die D-Achse

-Das Mischgerät

-Der Umformer II mit Regler

-Das Innenschaltgerät

-Staurohre die den Sektor durchlaufen

 

Im Sektor IV befand sich:

-Das Leitstrahlbordgerät

-Umformer I und III mit den Reglern

-Die Zusatzbelüftung 

 

Mittelteil

Das Mittelteil bestand aus zwei Halbschalen. Die beiden Treibstoffbehälter für den B- und A-Stoff waren im Mittelteil übereinander angeordnet. Beide Behälter waren durch Glaswatte zwischen Behälterwand und den Halbschalen isoliert.

Die Längsholme und Spanten der Halbschale verliehen dem Mittelteil Steifigkeit und übertrugen die Schubkräfte.

Am oberen Teil des Mittelteils war die Außenhaut aufgedoppelt und am unteren Trennspant des Geräteraums, als auch am oberen Trennspant des Mittelteils befestigt.

 

Der B-Behälter 

Der B-Behälter diente zur Aufnahme des B-Stoffes. Bei etwa 4,6 m3 Volumen konnten 3800 kg B-Stoff getankt werden. Der aus einer Aluminium-Magnesiumlegierung (Al-Mg 35) hergestellte Behälter mit einer Wandstärke von 1,2 mm hatte einen Betriebsdruck von 1,2 bar. Der B-Behälter besaß eine leicht konische Form mit korbbodenförmigen oberen und unteren Boden. Am oberen Boden befand sich ein Mannloch zur Reinigung des Behälters und um Montagearbeiten durchzuführen.

 

Der A-Behälter 

Analog zum B-Behälter diente der A-Behälter zur Aufnahme des A-Stoffs. Er befand sich direkt unter dem B-Behälter. Durch seine zylindrische Bauweise ist er leicht vom B-Behälter zu unterscheiden. Bei 4,61 m3 Volumen konnten bis zu 4900 kg A-Stoff getankt werden. Der aus einer Aluminium-Magnesiumlegierung (Al-Mg 35) hergestellte Behälter mit einer Wandstärke von 2,0 mm hatte einen Betriebsdruck von 2,3 bar.

Durch den Behälter führte die B-Saugleitung zum Antrieb.

Abb. 3 Anordnung des B- und A-Behälters

 

Rohrleitungen und Armaturen

Im Mittelteil waren folgende Rohrleitungen installiert:

-Das Staurohr

-Die B-Saugleitung

-Der A-Saugstutzen

-Die A-Betankungsleitung

-Steuerdruckleitung

 

Zur Steuerung der Flüssigkeiten dienten pneumatisch oder elektrisch angesteuerte Armaturen.

Armaturen mit pneumatischer Ansteuerung:

-Das Stauventil

-Drossel für das B-Vorventil

-B-Vorventil

-Das B-Entleerungsventil

-Das A-Betankungsventil

-Der A-Entlüfter

 

Elektrisch angesteuerte Armaturen:

-Das Steuerventil für das Stauventil

-Das Steuerventil für das B-Vorventil

-Der Füllungsbegrenzer

 

Strömungsschott

Das Strömungsschott trennte das Mittelteil vom Antrieb ab und verhinderte größere Luftströmungen innerhalb der A4. Damit wurde die Abkühlung der Antriebsteile verhindert und im Fall von Rohrundichtigkeiten entstehende kleine Brände die Behälter im Mittelteil zu vor Beschädigungen zu schützen.

Das Strömungsschott war eine dreiteilige mehrfach durchbrochene kreisrunde Blechplatte von 0.,75 mm Stärke, beidseitig war Rostschutzfarbe aufgetragen. Die drei Teile wurden mit Schraubverbindungen zusammen-gehalten. Die 20 mm breite Umbördelung am Umfang des Schotts war mit dem Gerüstring verschraubt.

Über das Schott war eine Isolations-matte zur besseren Isolation des Mittelteils gegen das Heck gelegt.

 

Das Heck

Das Heck bildete die aerodynamische Verkleidung des Antriebs und trug vier Flossen zur Stabilisierung des Fluges und zur Steuerung mit vier Luftrudern (Segel). Die Flossen durchnummeriert von I bis IV.

 

Steuerorgane und Antennen

An den unteren Enden der Flossen befanden sich die Segel, Luftruder, die durch Anströmung der Luft die Rakete steuerten.

Im Abtriebsstrahl des Triebwerks befanden sich vier Druckstücke, Ruder aus Grafit, die den Abtriebsstrahl umlenkten.

Die Segel I und III wurden als Drallsegel bezeichnet, die Segel II und IV als Trimmsegel.

Die Segel I und III waren mit den entsprechenden Druckstücken mechanisch gekoppelt. Über das Potentiometer der Druckstücke I und III wurden die Segel II und IV über den Segelantrieb angesteuert.

Antennenkappen aus Kunststoff an den unteren Flanken der Flossen enthielten Stab- und Schleifenantennen. Dem Funkkommandogerät dienten die Schleifenantennen in den Flossen II und IV. Dem Leitstrahl-Bordgerät dienten die Stabantennen in den gleichen Flossen. Der Bordseitige Abhebekontakt befand sich unterhalb der Flosse I.

 

Antrieb

Der Antriebsblock erzeugte die Schubkraft, er enthielt die Antriebsanlage. Die Einzelteile des Antriebs waren oberhalb des Heizbehälters im Raum das durch das Gerüst gebildet wurde eingebaut. Das Gerüst war mit seinem oberen Ring an den Mittelteil-Halbschalen befestigt und übertrug die Schubkräfte auf die Längsholme des Mittelteils.

Das Triebwerk bestand aus:

-Turbopumpe

-Der T-Anlage

-Dem Heizbehälter mit Gerüst

-Der P-Batterie

-Den Rohrleitungen

-Den Armaturen

 

Turbopumpe

Die Turbopumpe förderte die Treibstoffe aus dem A- und B-Behälter in den Heizbehälter. Sie war als Dampfturbine mit zwei Kreiselpumpen die links und rechts der Dampfturbine angeordnet waren, konzipiert.

Von der T-Anlage strömte der Frischdampf mit 385° Celsius und 30 bar Überdruck über das Ringrohr in die Düsenkästen, wo er über 16 Lavaldüsen dem ersten Laufkranz zugeführt wurde.

Bei einer mittleren Drehzahl von 3800 U/min. Gab die Turbine an der Welle etwa 460 PS ab.

Die als Spiralgehäusepumpen konstruierten Kreiselpumpen saugten den Treibstoff aus den Behältern, um ihn mit 18 bar in den Heizbehälter zu fördern. A-Stoff wurde 72 kg/s und B-Stoff 58 kg/s gefördert.

Einbaulage der Turbopumpe

Abb. 4 Einbaulage der Turbopump

 

T-Anlage

Die T-Anlage produzierte den von der Turbine benötigten Dampf und hielt die Dampfversorgung während der Brennzeit des Antriebs aufrecht.

Zur Erzeugung des Dampfes wurden T-Stoff und Z-Stoff in einem bestimmten Verhältnis vermischt und damit die Zersetzung des T-Stoffes erreicht, die den Dampf erzeugt.

Der eiförmig 130 Liter fassende, aus Stahl gefertigte T-Stoffbehälter erhielt außen wie innen einen Korrosionsschutzanstrich aus Aluminiumbronze.

Die 3,5 mm starke Wandung hielt einem Prüfdruck von 50 bar stand. Der Betriebsdruck lag bei 30 bar.

Der Z-Behälter fasste elf Liter Z-Stoff und war unterhalb des T-Behälters montiert. Er erhielt ebenfalls einen Innen- und Außenanstrich mit Aluminiumbronze.

Der aus Stahl gefertigte Dampfmischer und mit einem Außenanstrich aus Aluminiumbronze versehene Dampfmischer führte den T- und Z-Stoff zusammen. Im Inneren zersetzte der Z-Stoff mit seiner katalytischen Wirkung den T-Stoff zur Dampfbildung.

Sieben Hochdruck-Stahllaschen mit je sieben Litern Inhalt bildeten, gelagert zwischen zwei aus Stahlblech gepressten Wangen, die P-Batterie. Diese war an einem oberen Viereckspant des Gerüstes aufgehängt.

Die P-Batterie, die vor dem Start mit 200 bar gefüllt wurde, sorgte für die Druckförderung der Stoffe aus der T-Anlage und versorgte die pneumatische Steuerung der A4. Von einem Druckminderer wurde der Druck auf 30 bar heruntergeregelt und konstant gehalten.

Zur Vergasung eines geringen Teils des bei der Hauptstufe geförderten A-Stoffes, diente der Wärmetauscher zur Vordruckerzeugung auf dem Flüssigkeitsspiegel des A-Behälters während der Brennzeit des Antriebes.

 

Heizbehälter

Die Verbrennung der Treibstoffe erfolgte im Heizbehälter und strömten aus der Düse wo sie einen Schub von 25,7 Tonnen erzeugten.

Kopf und Unterteil aus denen der Heizbehälter bestand, waren verschweißt. Drei Böden im Kopf unterteilten diesen in zwei Räume. Der Kopf hatte 18 Durchbrüche zur Aufnahme der runden, konischen Kopfelemente, in denen der sich die Treibstoffe vermischten. Die Kopfelemente verteilen sich auf zwei konzentrisch Kreise, mit sechs Elementen auf dem inneren Kreis und zwölf auf dem äußeren Kreis.

Der A-Stoff wurde durch insgesamt 540 2 mm und 1620 1,5 mm Bohrungen und der B-Stoff durch 1224 Bohrungen und Düsen in die 18 Kopfelemente eingespritzt.

Das doppelwandig ausgeführte Unterteil wurde in seinem Zwischenraum vom zugeführten B-Stoff durchströmt, um die Innenwand, die den heißen Feuergasen des Heizbehälterinneren ausgesetzt war, zu kühlen.

Direkt vom Hauptventil durch die Rohrleitungen floss der A-Stoff in die Kopfelemente. Am unteren Heizbehälterende wurde der B-Stoff in den Kühlmantel eingeleitet, trat aus diesem in den unteren Kopfraum, von dort durch die Öffnung des B-Hauptventils in den oberen Kopfraum und strömte dann in die Kopfelemente und vermischte sich mit dem A-Stoff. Das Gemisch trat in den kugelförmigen Verbrennungsraum ein, um dort nach der Verbrennung durch die Düse auszutreten.

Der Heizbehälter

Abb. 5  Der Heizbehälter

 

Das Gerüst

Das Gerüst diente zur Übertragung der Schubkräfte des Heizbehälters auf die Holme der Mittelteilverschalung.

 

Betriebsstoffe

Die Betriebsstoffe umfassten alle Stoffe die zum Abschuß der Rakete un deren Flug benötigt wurden. Die Bezeichnung der Betriebsstoffe mit Buchstaben diente der Tarnung.

 

A-Stoff

Flüssiger Sauerstoff mit einem Reinheitsgrad von etwa 99,8 % wurde als A-Stoff bezeichnet.

Der A-Stoff ist der Sauerstoffträger, der für die Verbrennung benötigt wurde. Das Mitführen eines eigenen Sauerstoffvorrates machte die A4 unabhängig vom Zustand der Atmosphäre und der Flughöhe.

Beim Umgang mit dem A-Stoff war darauf zu achten, dass keine Verunreinigungen, wie z. B. Sand in die Behälterleitungen gelangte, um ein Verstopfen der Düsen, das zu einer Heizbehälterexplosion geführt hätte, zu verhindern.

Ein Punkt der beachtet werden musste, war die Verdampfung des A-Stoffes. Aus der voll betankten und aufrecht stehenden A4 verdampften in der ersten Stunde etwa 320 kg, in der zweiten Stunde etwa 160 kg. Die weiteren Verdampfungsverluste näherten sich 130 kg/h an.

Mit voller A-Stoff-Füllung blieb die A4 bis zu sechs Stunden funktionsklar. In der Regel vergingen nach dem Betanken bis zum Schuss etwa 30 Minuten.

 

B-Stoff

Der B-Stoff war ein Flüssigkeitsgemisch bestehend aus:

45 % Ethylalkohol

30 % Methylalkohol

25 % reinem Wasser

Der von Natur aus farblose B-Stoff war aufgrund seiner Giftigkeit stark blau bis violett eingefärbt.

Zur Steigerung der Reichweite wurde auch ein B-Stoff-Gemisch von:

75 % Ethylalkohol

25 % reinem Wasser

Bei diesem Gemisch war die Ausströmgeschwindigkeit größer, was ein Gewinn an Schussweite ergab.

 

T-Stoff

Das mit ammoniakhaltigem Wasser neutralisierte hochprozentiges Wasserstoffsuperoxid wurde als T-Stoff bezeichnet. Dieser war eine klare, gelbe bis farblose, schwach nach Ozon riechende und die Augen reizende Flüssigkeit. Die äußerst labile Flüssigkeit reagierte auf geringste Verunreinigungen, die als Katalysator wirkten und den T-Stoff zersetzten. Bei der Zersetzung entstand hohe Wärme die in Verbindung mit organischen Stoffen (z. B. Holz, Putzlappen, Öl und Fett) zu Bränden führen konnte. 

Der T-Stoff zerfiel in Wasserdampf und heißes A-Gas. Dieses Gemisch wurde zum Betrieb der Turbopumpe verwendet. 

Im Winter musste der T-Stoff vorgewärmt werden, da bei -20 °C eine Kristallisation einsetzte und der T-Stoff nicht mehr getankt werden konnte.

 

Z-Stoff

Der Z-Stoff diente als Katalysator zur Zersetzung des T-Stoffs. Er war eine wässrige, tiefdunkelviolette Lösung aus 27 % Natriumpermanganat und 73 % Wasser.

Bei zu langer Lagerung schieden sich Braunsteinkristalle aus. Das Betanken der A4 erfolgte daher über einen Glaswollfilter.

 

P-Stoff

Bei P-Stoff handelte es sich um Pressluft, der als neutraler Betriebsstoff zum Schalten der pneumatischen Armaturen (Ventile) und zum Austreiben von T- und Z-Stoff aus den Behältern und zum Erzeugen eines Überdrucks im B-Behlter verwendet wurde. Der P-Stoff befand sich mit 200 bar Druck in den Flaschen der P-Batterie und und in den drei Flaschen der Zusatzbelüftung im Geräteraum, Sektor IV.

 

Bildnachweis:

Abb. 1 : Imperial War Museums, © IWM BU 3310

Abb. 2 bis 5: Gerätebeschreibung A4, Sammlung J.-M. Brandes