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Inhibierter Feststofftreibsatz vom Stirnbrennertyp und Verfahren zu
dessen Herstellung Die Erfindung bezieht sich auf einen Sprengöl enthaltenden Feststofftreibsatz
vom Stirnbrennertyp mit einem oberflächlichen, die Verbrennung inhibierenden festen
Belag und mit verminderter Neigung zur Rauchbildung sowie auf ein Herstellungsverfahren
dafür.
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Es ist bekannt, wie nachteilig bei Raketen eine starke Rauchentwicklung
ihres Treibsatzes ist, insbesondere bei drahtgesteuerten Raketen, bei denen es erforderlich
ist, die Flugbahn genau verfolgen zu können. Der Rauch kann nämlich die Sichtbarkeit
des Flugkörpers und seiner Treibgasflamme oder auch seines Leuchtspurzusatzes erheblich
beeinträchtigen oder sogar ganz ausschließen. Besonders schwierig ist es, die Rauchentwicklung
von Treibsätzen mit langer Brennzeit zu verhindern, bei denen also rein äußerlich
gewissermaßen zigarettenähnliche Abbrandverhältnisse vorliegen, insbesondere wenn
es sich dabei um sogenannte doppelbasige Treibsätze handelt und diese, wie es heute
die Regel ist, ballistische Modifikatoren auf der Basis von Bleisalzen enthalten
und von üblichen Inhibitoren auf der Basis von Azetylzellulose, Äthylzellulose,
Polyvinylazetat, Polystirol und deren Derivaten usw. eingehüllt sind. Dabei ist
immer auch die Gefahr einer Diffusion des Nitroglyzerins des Treibsatzes im Inneren
der Inhibitionsverbindungen gegeben, eine Gefahr, die durch das Vorhandensein von
Plastifikatoren (Plastifizierungssubstanzen) in diesen Inhibitoren noch vergrößert
wird. Die Verwendung dieser Plastifikatoren ist notwendig, um bei den recht niedrigen
Versuchstemperaturen (z. B. bei ---40°C) einer Versprödung vorzubeugen, die zu einer
Loslösung des Inhibitors vorn Treibsatz oder einem Aufweichen desselben führen kann.
Die normalerweise verwendeten Inhibitoren geben Anlaß zu unvollständiger Verbrennung
und Bildung von dunklem, undurchsichtigem Rauch. Für diese Rauchentwicklung sind
- wie erkannt wurde - hauptsächlich die folgenden Umstände verantwortlich a) Die
sauerstoffarme, wenn nicht gar reduzierende Atmosphäre, in der die Verbrennung erfolgt,
wodurch eine Pyrolyse oder Trockendestillation der im Inhibitor verwendeten organischen
Substanzen bedingt ist; b) die verhältnismäßig niedrige Verbrennungstemperatur von
ballistische Modifikatoren enthaltenden, doppelbasigen Treibsätzen, weil der ziemlich
niedrige Heizwert ihres Pulvers wesentliche Voraussetzung dafür ist, daß die ballistischen
Modifikatoren ihre Wirkung entfalten können; c) das Vorhandensein kleinster Teilchen
von Bleioxyden im Dispersionszustand in den Verbrennungsgasen, wodurch ein netzartiger,
als Davy-Effekt bezeichneter Zustand entsteht, der die Verbrennung der kohlenstoffhaltigen
Teilchen oder der schweren Teerdämpfe erschwert. Unter diesen Umständen führt die
Verwendung der für ihre spezifische Funktion am besten geeigneten Inhibitoren, wie
z. B. reiner Äthylzellulosestreifen, die alle Vorzüge aufweisen, einschließlich
die, daß sie praktisch kein Nitroglyzerin absorbieren und sich der Dehnung des Treibsatzes
bei Erwärmungen anpassen, zu maximaler Rauchentwicklung. Demgegenüber sind die anderen
Inhibitoren, die im allgemeinen in nacheinander folgenden Schichten auf den Treibsatzkern
aufgebracht werden müssen, auch wenn sie mineralische Zusätze enthalten, für diese
Zwecke weniger geeignet, weil sie entweder Nitroglyzerin absorbieren (auch wegen
der Notwendigkeit der Verwendung von Plastifikatoren) oder aus den bereits angeführten
Gründen Rauch hervorrufen, oder auch, was am häufigsten ist, den einen wie den anderen
ihre zufriedenstellende Verwendung verhindernden Nachteil gemeinsam aufweisen.
Es
wurde nun gefunden, daß es möglich ist, den durch die organische Inhibition - mag
es sich dabei nun um die übereinander aufgebrachten und nacheinander getrockneten
Inhibitionsschichten (auf der Gru_:dlage von Polyvirylchlorid, Polyvinylazetat,
Polyester, Polystyrol usw. mit oder ohne Zusatz) oder um den Bandstreifentyp (wie
Azetylzellulose, Äthylzellulose usw.) handeln - entstehenden Rauch dadurch zu eliminieren,
daß erfindungsgemäß zwischen Treibsatzformkörper und dem Inhibitorbelag eine Schicht
aus zweibasischem Treibpulver mit einem Gehalt von etwa 20 % eines anorganischen
Nitrates, besonders eines Alkali- oder Erdalkalinitrates, in einer Stärke, die die
Stärke der Inhibitorschicht um etwa 15 bis 35010 übertrifft, angeordnet ist.
Die Zwischenschicht kann dabei aus einer Folie bestehen, aber auch aus einer pulverförmigen
Randschicht des Treibsatzkörpers durch Verfestigung erzeugt werden.
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Die Antirauchwirkung der erfindungsgemäß vorgesehenen Zwischenschicht
basiert auf dem Zusammenwirken verschiedener Faktoren, vor allem auf den folgenden:
a) Die Erhöhung der örtlich und durch Berührung mit der kohlenstoffhaltigen Inhibitionsumhüllung
entwickelten Wärmemenge, wodurch infolge Temperaturerhöhung die Verbrennungsbedingungen
verbessert werden; b) die Erhöhung der Sauerstoffkonzentration, was die Verbrennung
der pyrolysierten kohlenstofflichen Substanzen des Inhibitors erleichtert; c) die
Reduktion des Metalloxyds, das sich in Berührung mit den kohlenstoffhaltigen Substanzen
zu (Barium-, Strontium-, Kalzium- usw.) Karbid umwandelt; d) die wärmeleitende und
-übertragende Wirkung der so gebildeten Oxyde und Karbide, die, da sie feuerfeste
Substanzen sind und eine große Wärmekapizität besitzen, in den reagierenden gasförmigen
Stoffen zahlreiche die Verbrennung unterstützende Zentren bilden, die der isolierendenWirkung
der Bleioxyde (Davy-Effekt) entgegenwirken; e) die einhüllende Wirkung der gleichen
Oxyde und Karbide, die, indem sie schmelzen, die kohlenstofflichen Substanzen der
Inhibitoren umhüllen und isolieren. Ein praktisches Ausführungsbeispiel dieser Erfindung
sei für den Fall eines zigarettenartig abbrennenden Treibsatzes aus gegossenem doppelbasigem
Pulver beschrieben, das die folgende Zusammensetzung hatte: Nitroglyzerin
.................... 37 Ü/ o Nitrozellulose .............. . .... 53,5% Nitrodiphenylamin
............... 1,5010
Organische Bleisalze ............. 3 0/, Plastifikatoren
................... 5 0/0
Der Treibsatz besaß einen Durchmesser
von 50 mm und eine Höhe bzw. Länge von 200 mm. Der Kern, der mit drei spiraligen
Schichten aus Äthylzellulosestreifen in der Stärke von 0,2 mm umwickelt war, gab
für eine Brenndauer von etwa 20 Sekunden einen intensiven Rauch ab, dessen Abschirmvermögen
mit einem linear anzeigenden Meßinstrument gemessen wurde und 80 Punkte bzw. Meßeinheiten
ergab. Der gleiche Kern, überzogen mit einer Schicht des gleichen Pulve,sr jedoch
mit Zusatz von 20°/o Bariumnitrat, und auf eine Stärke von 0,7 bis 0,8 mm gewalzt
und anschließend mit Äthylzellulosestreifen in gleicher Weise wie im ersten Fall
inhibiert, ergab die gleiche Brenndauer, aber einen Abschirmeffekt von nur 5 bis
8 Punkten bzw. Einheiten. Das bedeutet also, daß die mittlere Rauchentwicklung auf
weniger als ein Zehntel jener Rauchmenge verringert wurde, die von dem nicht nach
dem Verfahren gemäß dieser Erfindung behandelten Kern ausging.
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Das Aufbringen der Antirauchschicht kann einfach so erfolgen, daß
man auf die Innenfläche einer für die Herstellung des Treibsatzes dienenden Form
das Antirauchpulver aufbringt und sodann das granulierte, als Haupttreibmittel wirkende
Pulver in die so vorbereitete Form einfüllt bzw. gießt. So erhält man einen gegossenen
Pulverkern, der von einer blattförmig gewalzten Antirauch-Pulverschicht umkleidet
ist, wobei die lösende Wirkung des in die, wie oben beschrieben, vorbereitete Form
eingefüllten Nitroglyzerins automatisch zur Kohäsion der beiden Pulver führt.
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Eine andere Möglichkeit, um auf einem Treibmittelsatz eine mit einem
bestimmten Gehalt an oxydierenden Salzen, z. B. Barium- oder Strontiumnitrat, versehene
Außenschicht zu erhalten, besteht in folgendem: Das Einbringen und Einbetten des
Nitrozellulosepulvers in die Form geschieht mit Hilfe eines dünnwandigen, z. B.
aus dünnem Feinblech bestehenden Zylinders, dessen Außendurchmesser geringer ist
als der Innendurchmesser der Form. Der Zylinder wird in der Form zentriert, so daß
man in seinem Inneren das normale Zellulosepulver einschütten und einbetten kann,
während man in den ringförmigen Raum zwischen der Zylinderaußenwand und der Innenwand
der Form das Nitrozellulosepulver einfüllt und einbettet, das die vorgesehene Menge
oxydierenden Salzes, z. B. Bariumnitrat, enthält. Dann wird der Trennzylinder herausgezogen.
Die beiden Pulver, das gewöhnliche innere und das Oxydationsmittel enthaltende äußere,
kommen miteinander in Berührung, vermischen sich aber nicht. Durch das nachfolgende
Einbringen von Gelatinisierflüssigkeit auf Nitroglyzerinbasis entsteht dann ein
Treibkern, der nach seinem Erhärten und Entfernen des äußeren Formzylinders in bekannter
Weise nachgearbeitet, z. B. abgedreht werden kann, so daß dessen Außenschicht die
vorgeschriebene und zweckmäßige Menge Oxydationsmittel enthält.
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Es versteht sich, daß die vorerwähnten Verfahrensweisen nur vorzugsweise
ausgewählte Ausführungsbeispiele für die Erfindung sind und daß die auf den in beliebiger
Weise hergestellten Treibsatzkern aufzubringende oxydierende Schicht auch auf anderem
Wege erzeugt bzw. aufgebracht werden kann, z. B. durch Ziehen, Rollen, Wickeln u.
dgl. m.