NO310380B1 - Device for container enclosing a combustible material - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning ved en beholder som omslutter et brennbart/eksplosivt/pyrogent materiale, så som krutt, gass, drivstoff, etc, der beholderen er strukturelt oppbygd av en beholdervegg bestående av et ikke-metallisk, kunststoffmateriale, så som kompositt materiale. The present invention relates to a device for a container that encloses a flammable/explosive/pyrogenic material, such as gunpowder, gas, fuel, etc., where the container is structurally made up of a container wall consisting of a non-metallic, plastic material, such as composite material.

Anordningen i følge oppfinnelsen er spesielt utviklet for militære formål i forbindelse med rakettakselererte missiler, men det har vist seg at den også kan anvendes for diverse sivile formål. The device according to the invention has been specially developed for military purposes in connection with rocket-accelerated missiles, but it has been shown that it can also be used for various civilian purposes.

Bakgrunnen for oppfinnelsen er at beholdere som omslutter et brennbart materiale og som enten i perioder eller hele tiden er eksponert for det ytre miljø, under visse omstendigheter kan bli utsatt for fenomener som gir opphav til antennelse av det brennbare materiale som de rommer. Eksempler på slike naturlige og kunstige fenomener er lyn, elektrostatiske utladninger og elektromagnetiske strålinger. The background for the invention is that containers which enclose a combustible material and which are either periodically or all the time exposed to the external environment, can under certain circumstances be exposed to phenomena that give rise to the ignition of the combustible material they contain. Examples of such natural and artificial phenomena are lightning, electrostatic discharges and electromagnetic radiation.

Hensikten med oppfinnelsen er å beskytte mediet inne i beholderne ved å hindre inntrenging av lyn, høyfrekvent stråling eller elektrostatisk utladning. Dette for å hindre sprengning eller brenning av gassen/brenselet som på grunn av tilstrekkelig energi/varme fra nevnte stråling/lyn/utladning vil bli lokalt oppvarmet til antennelsestemperaturen til de forskjellige mediene. Hvis dette skjer far man antennelse og dertil sprengning/brann. The purpose of the invention is to protect the medium inside the containers by preventing the penetration of lightning, high-frequency radiation or electrostatic discharge. This is to prevent explosion or burning of the gas/fuel which, due to sufficient energy/heat from said radiation/lightning/discharge, will be locally heated to the ignition temperature of the various media. If this happens, ignition and even explosion/fire can occur.

Eksempler på beholdere av denne type er det ytre skall på rakettmotorer. Rakettmotorer som driver eller akselererer missiler blir i beredskapsituasjoner for eksempel båret under vingene på luftfartøyer og er klart eksponert for lynnedslag og elektrostatiske ladninger på grunn av friksjonen mot luft under flyvningen. Også rakettdrevne bakke-til-luft våpen er til tider utsatt for eksponering mot lynnedslag i tillegg til elektromagnetisk stråling. Elektromagnetisk stråling er spesielt til stede om bord i sjøgående krigsfartøyer med mye elektronisk utstyr så som radarer og kommunikasjonsutstyr. Også stasjonært bakkeutstyr og landgående kjøretøyer, så som stridsvogner som bærer rakettdrevne missiler, er utsatt for nevnte fenomener. Dette gjelder også oppbevaringskoggere og utskytningsrør når de rommer et missil. Noen av situasjonene har liten sannsynlighet for at antennelse faktisk oppstår, men så lenge det finnes potensiell fare vil sikringstiltak bli gjennomført. Examples of containers of this type are the outer shell of rocket engines. Rocket engines that propel or accelerate missiles are, for example, carried under the wings of aircraft in emergency situations and are clearly exposed to lightning strikes and electrostatic charges due to the friction against air during flight. Rocket-powered surface-to-air weapons are also sometimes exposed to lightning strikes in addition to electromagnetic radiation. Electromagnetic radiation is particularly present on board seagoing warships with a lot of electronic equipment such as radars and communication equipment. Stationary ground equipment and land vehicles, such as tanks carrying rocket-propelled missiles, are also exposed to the aforementioned phenomena. This also applies to storage fuzes and launch tubes when they contain a missile. Some of the situations have little probability of ignition actually occurring, but as long as there is a potential danger, safety measures will be implemented.

Eksempler på beholdere av denne type for sivile formål, er propanbeholdere, gassflasker, drivstofftanker og lignende. Spesielt når denne type beholdere er plassert ute i det fri representerer de en potensiell sikkerhetsrisiko. Examples of containers of this type for civil purposes are propane containers, gas bottles, fuel tanks and the like. Especially when these types of containers are placed outdoors, they represent a potential safety risk.

Det skal presiseres at oppfinnelsen finner anvendelse for ikke-metalliske, viklede og støpte beholdere av kompositt-strukturer oppbygd av karbonfiber, aramidfiber, glassfiber eller kombinasjoner av disse i en matrise av resiner som eksempelvis epoxy eller polyester. Kompositt-strukturene har forholdsvis dårlig ledningsevne og for eksempel vil et lynnedslag kunne penetrere beholderveggen og forårsake lokal oppvarming til antennelsestemperaturen til mediet innenfor beholderveggen. Det søkes derfor å tilveiebringe en ledende kompositt-struktur som vil virke på samme måte som et Faradays bur. Elektrisk ledende metallbeholdere danner i seg selv et Faradays bur og er ingen del av oppfinnelsen. It should be specified that the invention finds application for non-metallic, wound and molded containers of composite structures made up of carbon fiber, aramid fiber, glass fiber or combinations of these in a matrix of resins such as, for example, epoxy or polyester. The composite structures have relatively poor conductivity and, for example, a lightning strike could penetrate the container wall and cause local heating to the ignition temperature of the medium inside the container wall. It is therefore sought to provide a conductive composite structure that will act in the same way as a Faraday cage. Electrically conductive metal containers themselves form a Faraday cage and are not part of the invention.

Dette er, i samsvar med den foreliggende oppfinnelse, tilveiebrakt med en anordning av den innledningsvis nevnte art som kjennetegnes ved at kunststoffmateriale i beholderveggen er utvendig belagt med et sjikt av metallisk, ledende materiale, i den hensikt å skape et Faradays bur omkring det brennbare materiale. This is, in accordance with the present invention, provided with a device of the kind mentioned at the outset, which is characterized by the fact that plastic material in the container wall is externally coated with a layer of metallic, conductive material, with the intention of creating a Faraday's cage around the combustible material .

Med fordel kan beholderveggens utvendige sjikt være et belegg av et metall valgt blant aluminium, kobber, nikkel, sølv, gull, etc. Advantageously, the outer layer of the container wall can be a coating of a metal selected from aluminium, copper, nickel, silver, gold, etc.

En måte å påføre metallsjiktet, eller metallbelegget, er at det påføres ved en IVD (ion vapor deposit) behandling. One way to apply the metal layer, or the metal coating, is for it to be applied through an IVD (ion vapor deposit) treatment.

En andre måte å påføre metallbelegget på, er at påføring skjer ved pådamping av metallet under tilnærmet vakuum der oksygen tilnærmet ikke er tilstede. Another way of applying the metal coating is that application takes place by vaporizing the metal under a near vacuum where oxygen is practically not present.

Typiske tykkelser av metallbelegget som påføres vil være sjikt-tykkelser i området 1 jlx - 50[ i. Typical thicknesses of the metal coating that is applied will be layer thicknesses in the range of 1 µm - 50 µm.

En svært aktuell anvendelse av oppfinnelsen er at metallbelegget blir påført en beholder som danner yttervegg i en rakettmotor. A very current application of the invention is that the metal coating is applied to a container which forms the outer wall of a rocket engine.

En annen anvendelse er at metallbelegget blir påført en beholder som danner yttervegg i en transport- og oppbevaringsbeholder som rommer et missil. Another application is that the metal coating is applied to a container that forms the outer wall of a transport and storage container that accommodates a missile.

Nok en anvendelse er at metallbelegget blir påført en beholder som danner yttervegg i et utskytningsrør (launcher) for et missil. Another application is that the metal coating is applied to a container that forms the outer wall of a launch tube (launcher) for a missile.

I en sivil anvendelse kan metallbelegget bli påført en beholder som danner yttervegg i en gass- eller drivstoffbeholder. Her har man spesielt i tankene beholdere som rommer propan, metan eller andre jordgasser, for eksempel til campingbruk, grilling, oppvarming, belysning, etc. Drivstoffet kan også være flytende, for eksempel bensin, eller være i fast form som en pyroteknisk drivladning. Sivile raketter blir blant annet brukt til utplassering av satellitter i rommet. In a civilian application, the metal coating can be applied to a container which forms the outer wall of a gas or fuel container. Here, one particularly has in mind containers that hold propane, methane or other natural gases, for example for camping, grilling, heating, lighting, etc. The fuel can also be liquid, for example petrol, or be in solid form as a pyrotechnic propellant charge. Civilian rockets are used, among other things, for the deployment of satellites in space.

Andre og ytterligere formål, særtrekk og fordeler vil fremgå av den følgende beskrivelse av en for tiden foretrukket utførelse av oppfinnelsen, som er gitt for beskrivelsesformål, uten derved å være begrensende, og gitt i forbindelse med de vedlagte tegninger, hvor: Other and further purposes, distinctive features and advantages will be apparent from the following description of a currently preferred embodiment of the invention, which is given for description purposes, without thereby being limiting, and given in connection with the attached drawings, where:

Fig.l viser skjematisk en rakettmotor som har anordningen i følge oppfinnelsen, Fig.l schematically shows a rocket motor which has the device according to the invention,

Fig.2 viser et rakett-motorhus ifølge oppfinnelsen Fig.2 shows a rocket engine housing according to the invention

Fig.3 viser et oppbevaringskogger ifølge oppfinnelsen for en rakett Fig.3 shows a storage cog according to the invention for a rocket

Fig.4 viser et utskytningsrør ifølge oppfinnelsen for en rakett, og Fig.4 shows a launch tube according to the invention for a rocket, and

Fig. 5 viser en gassbeholder ifølge oppfinnelsen. Fig. 5 shows a gas container according to the invention.

Beskrivelsen henfører seg til en rakettmotor i et missil, men oppfinnelsen er ikke begrenset til en rakettmotor alene. Enhver beholder av kompositt materiale som rommer et brennbart materiale, kan ta i bruk oppfinnelsen. The description refers to a rocket engine in a missile, but the invention is not limited to a rocket engine alone. Any container of composite material that contains a combustible material can use the invention.

Det vises først til fig.l som illustrerer skjematisk en rakettmotor 1. Rakettmotoren 1 omfatter et motorhus 2 som omslutter en drivladning av brennbart materiale, for eksempel en kruttladning 3. De øvrige innvendige komponenter i rakettmotoren 1 har ingen betydning for oppfinnelsen og vil ikke bli nærmere beskrevet her. Reference is first made to fig.l which schematically illustrates a rocket motor 1. The rocket motor 1 comprises a motor housing 2 which encloses a propellant charge of combustible material, for example a gunpowder charge 3. The other internal components of the rocket motor 1 have no significance for the invention and will not be described in more detail here.

Rakettmotorens 1 ytre kappe 4, eller skall, er oppbygd av viklede eller støpte kompositt-strukturer av karbonfibre, aramidfibre eller kombinasjoner av disse i en matrise av resiner som eksempelvis epoxy eller polyester. The outer casing 4, or shell, of the rocket motor 1 is made up of wound or molded composite structures of carbon fibres, aramid fibers or combinations of these in a matrix of resins such as epoxy or polyester.

Etter at rakettmotorens 1 kappe 4 er tilvirket, blir et belegg 5 av metall påført på den siden av kappen 4 som vender utad. En metode for påføring av metallbelegget er IVD (ion vapor deposit) behandling. En annen metode er pådamping av metallet på komposittflaten i et vakuum-kammer der minst mulig oksygen er tilstede. Metallet blir da varmet opp til kokepunktet og fordamper og legger seg i denne fasen på komposittflaten i passende tykkelse. Overflaten blir fullstendig dekket. Tykkelsen av belegget 5 kan variere fra noen fa jx til 40-50u avhengig av funksjonen det er tiltenkt. Det utvendige sjikt 5 kan være et belegg av metall valgt blant aluminium, kobber, nikkel, sølv, gull, etc. Fig.2 viser en variant av et rakett-motorhus 2' der de øvrige rakettkomponenter ikke er inntegnet. Som i utførelsen ovenfor er huset 2' av et kompositt materiale og den utvendige overflaten påført et metallisk belegg 5, eller sjikt, som er elektrisk ledende. Fig.3 viser skjematisk et oppbevaringskogger 6 som rommer et missil. Oppbevaringskoggeret 6 er tilvirket av et kompositt materiale som er utvendig belagt med et metallisk strømledende sjikt 5. Belegget skal tjene de samme formål som beskrevet ovenfor. Fig.4 viser et utskytningsrør 8 for et missil 7. Utskytningsrøret 8 er tilvirket av kompositt materiale som igjen er belagt med et metallisk strømledende sjikt 5. Det skal nevnes at selve oppbevaringskoggeret 6 i enkelte utførelser også kan benyttes som utskytningsrør for missilet 7. Fig.5 viser skjematisk og et eksempel på en gassbeholder 9 som rommer en brennbar gass. Gassbeholderen 9 er som i alternativene ovenfor tilvirket av et kompositt materiale belagt med et metallisk strømledende sjikt 5. Formålet med sjiktet er som tidligere beskrevet. Eksempler på gassbeholdere av denne type for sivile formål, er propanbeholdere, gassflasker, drivstofftanker og lignende. After the rocket engine's 1 jacket 4 has been manufactured, a metal coating 5 is applied to the side of the jacket 4 that faces outwards. One method of applying the metal coating is IVD (ion vapor deposit) treatment. Another method is to vaporize the metal on the composite surface in a vacuum chamber where the least possible amount of oxygen is present. The metal is then heated to the boiling point and evaporates and settles in this phase on the composite surface in a suitable thickness. The surface is completely covered. The thickness of the coating 5 can vary from a few µm to 40-50 µm depending on the intended function. The outer layer 5 can be a coating of metal chosen from aluminium, copper, nickel, silver, gold, etc. Fig. 2 shows a variant of a rocket engine housing 2' where the other rocket components are not drawn. As in the above embodiment, the housing 2' is made of a composite material and the outer surface is coated with a metallic coating 5, or layer, which is electrically conductive. Fig.3 schematically shows a storage pod 6 that accommodates a missile. The storage quiver 6 is made of a composite material which is externally coated with a metallic conductive layer 5. The coating shall serve the same purposes as described above. Fig.4 shows a launch tube 8 for a missile 7. The launch tube 8 is made of composite material which in turn is coated with a metallic conductive layer 5. It should be mentioned that the storage quiver 6 itself can also be used as a launch tube for the missile 7 in some versions. .5 shows schematically and an example of a gas container 9 which contains a flammable gas. As in the alternatives above, the gas container 9 is made of a composite material coated with a metallic current-conducting layer 5. The purpose of the layer is as previously described. Examples of gas containers of this type for civil purposes are propane containers, gas cylinders, fuel tanks and the like.

Claims (10)

1. Anordning ved en beholder som omslutter et brennbart/eksplosivt/pyrogent materiale, så som krutt, gass, drivstoff, etc., der beholderen er strukturelt oppbygd av en beholdervegg bestående av et ikke-metallisk kunststoffmateriale, så som kompositt materiale, karakterisert ved at kunststoffmaterialet i beholderveggen er utvendig belagt med et sjikt (5) av metallisk, ledende materiale, i den hensikt å skape et Faradays bur omkring det brennbare materialet.1. Device for a container that encloses a flammable/explosive/pyrogenic material, such as gunpowder, gas, fuel, etc., where the container is structurally made up of a container wall consisting of a non-metallic plastic material, such as composite material, characterized in that the plastic material in the container wall is externally coated with a layer (5) of metallic, conductive material, with the intention of creating a Faraday's cage around the combustible material. 2. Anordning ved beholder som angitt i krav 1, karakterisert v e d at beholderveggens utvendige sjikt (5) er et belegg av et metall valgt blant aluminium, kobber, nikkel, sølv, gull, etc.2. Device for a container as specified in claim 1, characterized in that the outer layer (5) of the container wall is a coating of a metal selected from aluminium, copper, nickel, silver, gold, etc. 3. Anordning ved beholder som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at metallbelegget er påført ved IVD (ion vapor deposit) behandling.3. Device with a container as stated in claim 1 or 2, characterized in that the metal coating is applied by IVD (ion vapor deposit) treatment. 4. Anordning ved beholder som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at metallbelegget er påført ved pådamping av metallet.4. Device for a container as specified in claim 1 or 2, characterized in that the metal coating is applied by vaporizing the metal. 5. Anordning ved beholder som angitt i ett av kravene 1-4, karakterisert ved at metallbelegget er påført i sjikt-tykkelser i området 1^ - 50p..5. Device for a container as stated in one of claims 1-4, characterized in that the metal coating is applied in layer thicknesses in the range 1^ - 50p.. 6. Anordning ved beholder som angitt i ett av kravene 1-5, karakterisert ved at metallbelegget er påført en beholder (2;2') som danner yttervegg (4) i en rakettmotor (1).6. Device for a container as specified in one of claims 1-5, characterized in that the metal coating is applied to a container (2;2') which forms the outer wall (4) of a rocket engine (1). 7. Anordning ved beholder som angitt i ett av kravene 1-5, karakterisert ved at metallbelegget er påført en beholder som danner yttervegg i en transport- og oppbevaringsbeholder (6) som rommer et missil (7).7. Device for a container as stated in one of claims 1-5, characterized in that the metal coating is applied to a container which forms the outer wall of a transport and storage container (6) which accommodates a missile (7). 8. Anordning ved beholder som angitt i ett av kravene 1-5, karakterisert ved at metallbelegget £r påført en beholder som danner yttervegg i et utskytningsrør (8) (launcher) for et missil (7).8. Device for a container as specified in one of claims 1-5, characterized in that the metal coating is applied to a container which forms the outer wall of a launch tube (8) (launcher) for a missile (7). 9. Anordning ved beholder som angitt i ett av kravene 1-5, karakterisert ved at metallbelegget er påført en beholder som danner yttervegg i en gassbeholder (9).9. Device for a container as specified in one of claims 1-5, characterized in that the metal coating is applied to a container which forms the outer wall of a gas container (9). 10. Anordning ved beholder som angitt i ett av kravene 1-5, karakterisert ved at metallbelegget er påført en beholder som danner yttervegg i en drivstoffbeholder.10. Device for a container as specified in one of claims 1-5, characterized in that the metal coating is applied to a container which forms the outer wall of a fuel container.