DE1231958B - Verfahren zur Herstellung einer gaserzeugenden Ladung fuer Raketenantriebe - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

F02k

Deutsche Kl.: 46 g -1/01

Nummer: 1231958

Aktenzeichen: J 214001 a/46 g

Anmeldetag: 7. März 1962

Auslegetag: 5. Januar 1967

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer gaserzeugenden Ladung für Raketenantriebe, Maschinenstartereinrichtungen od. dgl.

Häufig ist es erwünscht, Ladungen dieser Art in zylindrischer Form herzustellen und derart aufzubauen, daß sie mit einer möglichst gleichbleibenden Geschwindigkeit, ähnlich einer Zigarette, abbrennen. Um ein derartiges gleichmäßiges Abbrennen sicherzustellen, müssen besondere Vorkehrungen getroffen werden, um eine Zündung der Antriebsladung an anderen Oberflächen als der Endfläche zu verhindern, von der aus sie abbrennen soll. Ein Verfahren, um dies zu erreichen, besteht darin, die Oberfläche der Antriebsladung mit Ausnahme der einen Endfläche mit einem ein Abbrennen verhinderndes Material zu bedecken.

Bisher wurde dies dadurch erreicht, daß große zylindrische Längen der Antriebsladung mit einem das Abbrennen verhindernden Material umgeben wurden, worauf dann diese großen Längen in Ladungen von gewünschter Länge geschnitten wurden und schließlich eine Scheibe aus dem das Abbrennen verhindernden Materials auf eine Endfläche jeder Ladung aufgeklebt wurde. Wenn jedoch derart hergestellte Raketenantriebe Temperaturbelastungsuntersuchungen unterworfen werden, so zeigt sich häufig, daß das Abbrennen verhindernde Material in dem Bereich abbricht oder sich löst, der in der Nähe der Verbindung zwischen der Endscheibe und der zylindrischen Oberfläche liegt. Dies tritt besonders nach längeren Lagerzeiten auf.

Es ist auch bekannt, die genannten großen zylindrischen Längen der Antriebsladung, welche erst später auf die gewünschte Länge geschnitten werden, dadurch herzustellen, daß eine Nitroglyceringrundmasse, welche feingemahlene Kristalle enthält, in vorbereitete Hülsen eingegossen wird. Jedoch lassen sich auch durch dieses Verfahren kerne Treibladungen herstellen, bei denen die Ladung mit der Hülse und dem Boden dauerhaft verbunden ist, so daß ein gutes ballistisches Verhalten des Raketenantriebs auch nach längeren ungünstigen Lagerungen gewährleistet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Raketenantrieb zu schaffen, bei welchem die Antriebsladung sowohl mit der Hülse als auch mit dem Boden gleichmäßig und unlösbar dauerhaft verbunden ist.

So wird gemäß der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer gaserzeugenden Ladung für Raketenantriebe, Maschinenstartereinrichtungen od. dgl. vorgeschlagen, bestehend aus einer Zweikompo-

Verfahren zur Herstellung einer gaserzeugenden
Ladung für Raketenantriebe

Anmelder:

Imperial Chemical Industries Limited, London

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Fincke, Dipl.-Ing. H. Bohr

und Dipl.-Ing. S. Staeger, Patentanwälte,

München 5, Müllerstr. 31

Als Erfinder benannt:

Stuart Gordon,

Kenneth Gordon Reed, Kidderminster;

John Christopher Nigel Russell,

Stourport-on-Severn (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 7. März 1961 (8336),
vom 16. Februar 1962

nenten-Antriebsladung, die an einem Ende anzuzünden ist und progressiv bis zum anderen Ende abbrennen soll und die in eine Hülse aus das Abbrennen verhinderndem Material mit Ausnahme des Endes der Masse, an dem die Ladung gezündet werden soll, eingeschlossen und an das Material gebunden ist, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Hülse aus das Abbrennen verhinderndem Material, die wenigstens zum Teil aus einer schüsseiförmigen Basis mit am Umfang nach oben hervorstehenden Wänden besteht, mit einer Komponente des Treibmittels in granulierter Form gefüllt wird und die zwischen den Granalien verbleibende Luft mit einer Gießflüssigkeit verdrängt wird, die aus der anderen Komponente des Treibmittels besteht, worauf die ganze Masse durch eine Wärmebehandlung zu einer harten, festen Masse verfestigt wird.

Vorzugsweise besteht das in feinverteilter Form vorliegende Antriebsmittel aus einem körnigen, sich auf zwei Komponenten oder eine Komponente aufbauenden Antriebsmittel. Die Gießflüssigkeit besteht vorzugsweise aus einem unempfindlich gemachten Nitroglycerin.

Der Bodenteil und mindestens der untere Teil der Wandung der Hülse können durch Formpressen oder durch Spritzguß in einem Stück schalenartig her-

609 750/130

gestellt werden. Wenn eine Hülse oder Schale mit besitzt einen geringeren Durchmesser und ist mit

längerer Wandung gewünscht wird, so kann ein durch Wülsten 6 versehen, um auf das Anschlußrohr einen

Extrudieren oder Wickeln hergestelltes Rohr, das den biegsamen Schlauch fest aufschieben zu können, der

gleichen Durchmesser wie die Wandung der Schale in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Am oberen

besitzt, angesetzt werden. In den Hohlraum der 5 Rand der zylindrischen Wandung 2 ist eine Schulter 7

Hülse aus dem nicht abbrennenden Material wird vorgesehen.

dann das Antriebsmittel in feinverteilter Form und Diese Hülse kann aus Celluloseacetat unter An-

hierauf die Gießflüssigkeit eingefüllt, worauf die wendung der üblichen Preß- oder Spritzgußtechnik

Masse dann einer Wärmebehandlung unterworfen hergestellt werden.

wird, um sie zu erhärten. io Das eine Ende des Rohres 8 ist mit einer Schulter 9

Um das Entweichen der eingeschlossenen Luft versehen, so daß am Ende des Rohres 8 eine verbeim Einfüllen der Gießflüssigkeit zu erleichtern, jungte Verlängerung geschaffen wird, die in die Auskann am Bodenteil der Hülse eine Öffnung vorge- drehung der Bodenhülse paßt, wobei sich das Ende sehen sein. Die Gießflüssigkeit wird dann an dem des Rohres auf die Schulter 7 legt. In der Praxis ist einen Ende der Hülse eingeführt werden, wobei die 15 es wegen der Veränderungen der Abmessungen von Luft an dem anderen Ende abgeführt wird. Das Ein- plastischen Werkstoffen während der Lagerung füllen der Gießflüssigkeit kann von oben oder unten zweckmäßig, diese Verbindungen größer zu bemessen vorgenommen werden, jedoch hat es sich als zweck- und sie auf das erforderliche Maß zu bearbeiten, mäßig erwiesen, die Flüssigkeit vom Boden aus ein- bevor der Bodenteil und das Rohr zusammengesetzt zufüllen, da hierbei weniger die Möglichkeit besteht, 20 werden.

daß Luft eingeschlossen wird. Wenn die Flüssigkeit Wenn der Bodenteil und das Rohr zusammenvom Boden aus eingeführt wird, so wird die Gieß- gesetzt worden sind, wird die gebildete Hülse mit flüssigkeit in die Hülse durch eine Öffnung am einem körnigen Antriebsmittel gefüllt, und die Bodenteil derselben zugeführt und zwischen die zwischen den eingefüllten Granalien befindliche Luft Granalien des Antriebsmittels nach oben gedrückt. 25 wird durch eine geeignete Gießflüssigkeit, beispiels-Dies kann entweder dadurch erfolgen, daß ein Gas- weise durch unempfindlich gemachtes Nitroglycerin, druck am Boden oder ein Vakuum an der Oberseite ausgetrieben. Dies erfolgt in der Weise, daß ein die der Hülse angelegt wird, wobei auch beide Arbeits- Gießflüssigkeit enthaltender Vorratsbehälter mit dem weisen kombiniert werden können. Gleichgültig, nach Anschlußrohr 5 durch einen biegsamen Schlauch welcher Arbeitsweise gearbeitet wird, ist es zweck- 30 verbunden wird und die Gießflüssigkeit dann in der mäßig, das vergossene Antriebsmittel während der Hülse nach oben gedrückt wird, indem der Vorratsabschließenden Wärmebehandlung unter einer Atmo- behälter unter Stickstoffdruck gesetzt wird. Gesphäre eines Inertgases mit einem geringen Überdruck wünschtenfalls kann die Oberseite der Hülse in bezu halten. Hierdurch wird erreicht, daß sich in der liebiger Weise geschlossen sein, und ein Vakuum Masse des Antriebsmittels während der Wärme- 35 wird an eine dort vorgesehene Öffnung angelegt, so behandlung keine Gasblasen bilden. daß in diesem Fall die Gießflüssigkeit in die Hülse

Die Verbindung zwischen dem die Verbrennung gesaugt wird.

verhindernden Material und dem Antriebsmittel er- Die Masse wird dann verfestigt und einer Wärmefolgt während der Wärmebehandlung, bei der die behandlung unter den jeweiligen Bedingungen unter-Antriebsmasse fest wird. 40 würfen, die für das angewandte, sich auf zwei

Wenn die Antriebsladung der Wärmebehandlung Grundstoffe aufbauende Antriebsmittel geeignet sind, unterworfen worden ist, kann die Öffnung in dem Während der Wärmebhandlung wird die obere Ober-Bodenteil der Hülse verschlossen werden, indem eine fläche des Antriebsmittels unter einem geringen Scheibe aus dem die Verbrennung verhindernden Stickstoffüberdruck gehalten, der beispielsweise 0,2 Material aufgeklebt wird. 45 bis 2,5 kg/cm² beträgt.

Es hat sich herausgestellt, daß in dieser Weise Wenn die Wärmebehandlung durchgeführt worden

hergestellte Ladungen keine Anzeichen des Abtren- ist, wird das Ansatzrohr 5 von dem Bodenteil der

nens oder Abbrechens des Schutzmaterials zeigen, Hülse abgeschnitten, und der Boden 1 wird abgedreht,

wenn die Ladungen längeren Temperaturbelastungen Das verbleibende Loch wird dann durch Aufkleben

unterworfen wurden. so einer Scheibe 10 aus Celluloseacetat verschlossen,

Eine bevorzugte Ausführungsform einer Hülse, und zwar unter Verwendung eines Klebstoffes, der

die für das vorliegende Verfahren kennzeichnend ist, aus in einem geeigneten Lösungsmittel gelöstem

ist in der Zeichnung schematisch dargestellt, und Celluloseacetat besteht.

zwar zeigt diese einen Längsschnitt durch den Boden- Die folgenden Aufzeichnungen geben Vergleichsteil der Hülse, den Aufsatzteil und die Scheibe zum 55 versuche für verschiedene Temperaturbelastungen Verschließen der Einfüllöffnung, wobei diese samt- wieder, welche mit zigarettenartig abbrennenden An-Iichen Teile aus einem Werkstoff bestehen, der das triebsladungen von 187 mm Durchmesser durch-Abbrennen der Antriebsladung verhindert. geführt wurden, die einmal in der üblichen Weise

Wie sich aus der Zeichnung ergibt, besteht die hergestellt worden sind, indem lange zylindrische, Bodenschale aus einer Scheibe 1, an deren Umfang 5o sich auf zwei Grundstoffe aufbauende Antriebsmittel sich eine zylindrische Wandung 2 anschließt. In der mit einem die Zündung verhindernden Material beMitte des Bodenteils 1 ist eine Öffnung 3 vorgesehen, legt worden sind und dann diese Ladungen in gean die sich ein Rohransatz 5 anschließt, und zwar wünschte Längen geschnitten wurden, worauf eine senkrecht zu dem Bodenteil 1. Dieser Rohransatz 5 Scheibe des das Abbrennen verhindernden Materials erstreckt sich in entgegengesetzter Richtung zu der 65 auf eine Endfläche jeder Lage aufgeklebt wurde, zylindrischen Wandung 2. Der Rand der Öffnung 3 Andererseits bestanden die Probekörper aus gasist an der Scheibe 1 mit einer Verstärkung 4 ver- erzeugenden Ladungen von 187 mm Durchmesser sehen, und das untere Ende des Anschlußrohres S gleicher Länge, und sie wurden aus dem gleichen sich

auf zwei Grundstoffe aufbauenden Antriebsmittel hergestellt, jedoch nach dem Verfahren der Erfindung, wobei das gleiche das Abbrennen verhindernde Mittel verwendet wurde.

Wenn die einen Durchmesser von 187 mm aufweisenden Ladungen, die nicht nach dem Verfahren der Erfindung hergestellt wurden, unter den günstigsten Bedingungen, d. h. in einem verschlossenen Raketenmotor gelagert wurden, einer Temperaturbeanspruchung entsprechend dem folgenden Programm unterworfen wurden, so zeigten sich Schaden einschließlich einer Abtrennung zwischen Antriebsmittel und der das Abbrennen verhindernden Hülle an dem geschützten Ende. Die Temperaturbeanspruchung bestand aus 24 Versuchen, wobei jeder Versuch sich zunächst über 40 Stunden bei 52° C, dann 8 Stunden bei 21° C, dann 40 Stunden bei —20° C und schließlich 8 Stunden bei 21° C erstreckte. Aus den Ergebnissen ist zu folgern, daß eine Temperatur zwischen —20 und +52° C den extremen Temperaturbereich darstellt, dem die Ladung unterworfen wird, während sie sich in einem Motorkörper befindet. Demgegenüber haben nach dem Verfahren der Erfindung hergestellte Ladungen erfolgreich 25 Temperaturbeanspruchungen zwischen —29 und +52⁰C widerstanden, wobei jeder Versuch sich über

24 Stunden ohne Angleichung der Ladung an die umgebende Temperatur erstreckte. Weiterhin wurden

25 Versuche bei Temperaturen von —34 bis +52 ⁰C ebenfalls 24 Stunden lang bei jeder Temperatur durchgeführt, ohne daß eine Angleichung an die umgebende Temperatur stattfindet. Darüber hinaus wurden noch folgende Versuchsreihen mit besonders starker Beanspruchung durchgeführt:

5 Versuchsreihen bei —29 bis +52° C,
5 Versuchsreihen bei —34 bis +52° C,
5 Versuchsreihen bei —29 bis +60° C,
5 Versuchsreihen bei —34 bis +60° C,
5 Versuchsreihen bei —40 bis +60° C.

In keiner dieser Versuchsreihen fand eine Angleichung an die umgebende Temperatur statt, und die Ladungen wurden zweimal untersucht, und zwar einmal in geschlossenen Behältern und dann vollkommen frei liegend. Hierbei wurde keine Beschädigung festgestellt. Bei 25 Versuchen bei Temperaturen

10"

zwischen —40 und +60⁰C wurden, ohne daß eine Angleichung an die umgebende Temperatur stattfand, keine Abtrennungen zwischen dem Antriebsmittel und der das Abtrennen verhindernden Hülle festgestellt. Diese Werte zeigen die Überlegenheit der gemäß der Erfindung hergestellten Ladungen hinsichtlich kräftigen Temperaturbeanspruchungen gegenüber Ladungen, welche nach den bisherigen Verfahren hergestellt worden sind.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer gaserzeugenden Ladung für Raketenantriebe, Maschinenstartereinrichtungen od. dgl., bestehend aus einer Zweikomponenten-Antriebsladung, die an einem Ende anzuzünden ist und progressiv bis zum anderen Ende abbrennen soll und die in eine Hülse aus das Abbrennen verhinderndem Material mit Ausnahme des Endes der Masse, an dem die Ladung gezündet werden soll, eingeschlossen und an das Material gebunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse aus das Abbrennen verhinderndem Material, die wenigstens zum Teil aus einer schüsseiförmigen Basis mit am Umfang nach oben hervorstehenden Wänden besteht, mit einer Komponente des Treibmittels in granulierter Form gefüllt wird und die zwischen den Granalien verbleibende Luft mit einer Gießflüssigkeit verdrängt wird, die aus der anderen Komponente des Treibmittels besteht, worauf die ganze Masse durch eine Wärmebehandlung zu einer harten, festen Masse verfestigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießflüssigkeit durch eine Öffnung in der Basisschüssel in die Hülse eingefüllt und zwischen die Treibmittelgranalien nach oben gedrückt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2972 859, 2 958 288,
2921521, 2 043 268;

M. Barrere, »Rocket Propulsion«, Elsevier Publishing Comp., Amsterdam — London, 1960, S. 208 bis 210;

Francis A. Warren, »Rocket Propellants«, Reinhold Publishing Corp., New York, 1958, S. 58.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 750/130 12.66 © Bundesdruckerei Berlin