AT304954B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Festbrennstoff-Raketenmotoren - Google Patents

Description

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   Es ist bekannt, Festbrennstoff-Raketenmotoren dadurch herzustellen, dass der feste Brennstoff, in bekannter Weise meist ein Gemisch von Nitroglyzerin und Nitrozellulose, unter Verwendung eines elastomeren Bindemittels, wie z. B. Polybutadien-oder Polyurethan-Kautschuk, in zähflüssigem Zustand in die zylinderförmige Raketenmotor-Brennkammer eingefüllt wird und diese Masse dann in einem dampfbeheizten Vulkanisationsbehälter thermisch vulkanisiert, bzw. ausgehärtet wird.

   Abgesehen davon, dass dieses Verfahren recht kompliziert ist, bedingt die thermische Vulkanisation mit einer von aussen und innen verlaufenden Härtung des Materials stark unterschiedliche und ungleichmässige Aushärtung und dadurch eine nicht genügend genaue Reproduzierbarkeit bei einer Serienfertigung, wodurch bedingt wird, dass von jeder nach diesem konventionellen Verfahren hergestellten Charge zeitraubende und aufwendige vergleichsweise Labor-Teste durchgeführt werden müssen. 



   Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, die Vulkanisation des elastomeren Bindemittels mit dem in die zylinderförmige Raketenmotor-Brennkammer eingefüllten Festbrennstoff nicht wie bisher üblich thermisch durch eine Dampfbeheizung durchzuführen, sondern diese Vulkanisation bzw. Aushärtung auf an sich bekanntem strahlenchemischen Wege ohne Verwendung von Wärme oder andern Vulkanisationsbeschleunigern durch die Verwendung von energiereichen Gammastrahlen eines radioaktiven Isotops, beispielsweise des Kobalt 60, vorzunehmen.

   Dieses Verfahren bietet den Vorteil, dass man auf die bisher benötigten Vulkanisationsbeschleuniger und Additive weitgehend verzichten kann, dass eine umständliche und zeitraubende Manipulation vermieden wird und dass vor allem eine grosse Gleichmässigkeit der Vulkanisation dadurch herbeigeführt wird, dass die energiereiche Strahlungsquelle in die Mitte des zu vulkanisierenden Gemisches eingeführt wird, wodurch bei optimaler Ausnutzung der Strahlungsenergie eine gleichmässig verlaufende Vulkanisation und dadurch auch eine grosse Gleichmässigkeit auch in der Serien- bzw. Grossproduktion von Festbrennstoff-Raketenmotoren gewährleistet wird. 



   Man kann auch mehrere stabförmige Kobalt 60 Strahlungsquellen senkrecht von oben in den vertikal angeordneten Behälter des zylinderförmigen Raketenmotors mit dem zu vulkanisierenden Gemisch einführen, wodurch man eine Beschleunigung des Vulkanisationsvorganges unter gleichzeitiger Herabsetzung der erforderlichen Strahlungsintensität der einzelnen Strahlungsquellen erzielt. 



   Nach der strahlenchemischen Vulkanisation bzw. Aushärtung werden die einzelnen Kobalt 60 Strahlungsquellen nach oben durch entsprechende, an sich bekannte Fernbedienungsvorrichtungen in strahlengeschützte Lagerbehälter entfernt und nach dem Herausnehmen der Leitvorrichtungen, welche rohrförmig, strahlen-bzw. sternförmig oder beliebig anders ausgebildet sein können, verbleiben in der ausgehärteten Masse entsprechende Kanäle, welche die Verbrennung bzw. den Ablauf des Verbrennungsvorganges beim Zünden des Raketenmotors günstig beeinflussen. 



   Beispiel : Ein vertikal aufgestellter zylinderförmiger Festbrennstoff-Raketenmotor, nach unten durch einen gewölbten Boden abgeschlossen und nach oben durch Entfernung des abgeschraubten oder abgeflanschten Düsenteiles geöffnet, wird zunächst mit einem oder mehreren Leitrohren versehen, welche zur Aufnahme der stabförmigen zylindrischen Kapsel mit Kobalt 60 dienen. Bei der Verwendung einer einzigen Strahlungsquelle wird dieses Leitrohr in der Mitte des Behälters angeordnet. Werden mehrere solche Leitrohre für mehrere Strahlungsquellen verwendet, so werden diese gleichmässig über die ganze Fläche des Behälters verteilt. Der Behälter selbst wird zweckmässig zur Abschirmung entweder in eine betonierte Vertiefung oder hinter entsprechende Abschirmungen angeordnet. 



   Nun wird die zähflüssige Mischung, in bekannter Weise beispielsweise bestehend aus   80 Gew.-%   eines granulierten Festbrennstoffes und aus 20 Gew.-% eines elastomeren Bindemittels, beispielsweise bestehend aus einem Co-Polymerem von   75-80%   Butadien und   25-20%   Akrylsäure in der entsprechend berechneten Menge in den Behälter eingefüllt. Dem Festbrennstoff können ausserdem noch verschiedene, gleichfalls bekannte Zusätze, wie   z.     B. 20 Gew.-% Aluminium,   Beryllium, Lithium, Magnesium od. dgl., sowie verschiedene gleichfalls bekannte Oxydationsmittel, Phlegmatisatoren usw. zugesetzt werden. 



   Nach der Einfüllung der zu vulkanisierenden Masse werden durch geeignete, bekannte Fernbedienungsvorrichtungen die in strahlengeschützten Lagerbehältern auf einem Gerüst oberhalb des geöffneten Behälters angeordnete Strahlungsquellen in das oder die Leitrohre eingeführt, wo sie so lange verbleiben, bis-je nach der zu vulkanisierenden Menge und dadurch dem Durchmesser des Behälters und je nach der Stärke der Strahlungsquelle-die für die Vulkanisation benötigte integrale Strahlungsdosis, meist etwa in der Grössenordnung von einigen Hunderttausend r (Roentgen) eingestrahlt ist. Die Leitrohre, welche   z. B.   sternförmig sein können, werden zweckmässig aus Aluminium gefertigt und mit Polytetrafluoräthylen beschichtet. 



   Nach der Beendigung der Vulkanisation werden die Strahlungsquellen aus den Leitrohren in die darüber befindlichen strahlengeschützten Lagerbehälter gebracht und die Leitrohre selbst herausgezogen. Dadurch verbleiben in der ausgehärteten Masse entsprechend ausgebildete Kanäle, die für den Verbrennungsvorgang von Vorteil sind. 



   Zur Verhinderung eventueller späterer Reaktionen des Behältermantels des Raketenmotors mit dem ausgehärteten Festbrennstoff in der Brennkammer kann der Behälter vor dem Einfüllen der zu vulkanisierenden Masse mit einer isolierenden Schicht, beispielsweise aus Polytetrafluoräthylen, ausgekleidet sein. 

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   Die in der Brennkammer befindliche ausgehärtete Masse kann nun noch zur Vergrösserung der Lagerfähigkeit mit einer Schutzschicht ausgegossen werden, welche die ausgehärtete Masse im Raketenmotor gegen Einflüsse der Feuchtigkeit und des Luftsauerstoffes abschliesst. Nun kann der elektrische oder pyrotechnische Zünder angeordnet werden und der Festbrennstoff-Raketenmotor ist nach dem Anbringen des Düsenteiles betriebsbereit. 



   Die hier beschriebene Methode ist natürlich nicht auf Polybutadien-Binder begrenzt, sie kann vielmehr bei allen Elastomeren, wie   z. B.   bei Co-Polymeren aus Butadien und Methylvinylpyridin, bei Polyurethan und bei allen andern Polymeren zur Anwendung kommen, welche durch die energiereiche Strahlung polymerisiert bzw. vulkanisiert werden können. 



   PATENTANSPRÜCHE : 
 EMI2.1 
 dass ein an sich bekanntes Gemisch aus pulverisiertem oder granuliertem Festbrennstoff und einem polymerem Bindemittel, gegebenenfalls ergänzt durch gleichfalls bekannte Zusätze wie pulverisiertes Aluminium, Lithium, Beryllium, Magnesium od. ähnl., in zähflüssigem Zustand in die geöffnete Brennkammer des Festbrennstoff-Raketenmotors in vertikaler Anordnung eingefüllt wird und dass dann diese Masse in an sich bekannter Weise durch energiereiche Strahlung radioaktiver Isotope, beispielsweise Kobalt 60, polymerisiert bzw. ausgehärtet wird, wobei die für die Strahlungspolymerisation benötigten Strahlungsquellen durch entsprechend ausgebildete Leitrohre, welche in die zu polymerisierende Mischung von oben eingeführt werden, aus oberhalb dieser Anordnung befindlichen strahlengeschützten Behältern eingeleitet werden. 
 EMI2.2 

Claims (1)

1. der Brennkammer sowohl gegen die Wand der Brennkammer als auch gegen die düsenseitige Öffnung und gegen die durch das Herausziehen der Leitrohre entstandenen Kanäle durch eine entsprechende Isolierschicht isoliert wird, um die ausgehärtete Masse gegen Einflüsse der Feuchtigkeit und des Luftsauerstoffes abzuschliessen und zu schützen.

   3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass ein zylindrischer vertikal angeordneter und mit einem unteren gewölbten Boden versehener Behälter, der gleichzeitig als Brennkammer des Festbrennstoff-Raketenmotors dient, mit entferntem Düsenteil strahlengeschützt aufgestellt wird, wobei sich oberhalb dieses zylindrischen Behälters auf einem Gerüst ein oder mehrere gleichfalls strahlengeschützte Lagerbehälter befinden, aus denen die radioaktiven Strahlungsquellen, beispielsweise Kobalt 60, mittels einer geeigneten Fernbedienungsvorrichtung und durch die Verwendung von entsprechend ausgebildeten Leitrohren, welche in den zylindrischen Behälter mit der zu polymerisierenden Masse hineinragen, beschickt werden.

   EMI2.3 aufweisen und mit einem geeigneten korrosionsfesten Kunststoff, beispielsweise Polytetrafluoräthylen, beschichtet sind. EMI2.4 des Behälters und der Boden mit einem korrosionsfesten Kunststoff, beispielsweise Polytetrafluoräthylen, beschichtet ist. EMI2.5 nach dem Aushärten anzubringende Düsenteil mit dem oberen Deckel als auch die Oberfläche des gehärteten Gemisches im Raketenmotor mit einem korrosionsfesten Kunststoff, beispielsweise Polytetrafluoräthylen, beschichtet ist. EMI2.6 Masse in der Brennkammer des Raketenmotors aussenseitig mit einer entsprechenden Isolierschicht, beispielsweise aus einem selbsthärtenden Kunststoffgemisch, gegen Einflüsse der Feuchtigkeit und des Luftsauerstoffes isoliert wird.

   EMI2.7 Strahlungsquelle, beispielsweise eine multikilocurie Kobalt 60 Kapsel, durch geeignete mechanische oder pneumatische Vorrichtungen aus dem strahlengeschützten Lagerbehälter oberhalb der geöffneten Brennkammer des Raketenmotors in das Leitrohr und somit in die Brennkammer selbst und in die dort zu polymerisierende Masse beschickt wird und nach deren Aushärten durch diese Vorrichtungen wieder in den strahlengeschützten Lagerbehälter ober-bzw. ausserhalb des Behälters mit der nun ausgehärteten Masse gebracht wird. EMI2.8 und zu polymerisierende Masse durch geeignete, an sich bekannte, innen oder ausserhalb angeordnete Rüttelvorrichtungen mechanisch oder durch Ultraschall od. ähnl. so behandelt wird, dass möglichst keine Hohlräume in der zähflüssigen Masse entstehend und dass diese Masse im Behälter optimal verteilt wird.