Nicht hygroskopischer und perehloratfreier
bzw.
perchloratarmer Pomposite-Double-Base-Pesttrebstoffa Composite-Festtreibstoffe
bestehen im allgemeinen aus einem organischen makromolekularen Stoff wie beispielsweise
Polyester, Polybutadien oder Polyurethan und Ammonium-9 Kalium- oder Lithium-Perehlorata
Den Salzen kann zur Leistungserhöhung noch Metallpulver zugesetzt werden. Die Sauerstoffbilanz
dieser Kompositionen liegt im allgemeinen zwischen -10 und -50. Non- hygroscopic and perehlorate-free or low-perchlorate pomposite-double-base-Pesttrestoffa composite solid propellants generally consist of an organic macromolecular substance such as polyester, polybutadiene or polyurethane and ammonium-9, potassium or lithium perehlorata. Metal powder can also be added to the salts to increase performance will. The oxygen balance of these compositions is generally between -10 and -50.
Die hier genannten leistungsstarken Raketentreibstoffe erzeugen korrodierende
Ohlorwasserstoffgase. Aus diesen und logistischen Gründen ist es erwünscht, Composite-Treibstoffe
herzustellen, die keine oder nur geringe Mengen an Ferohloratsalzen enthalten.The powerful rocket fuels mentioned here generate corrosive ones
Hydrogen chloride gases. For these and logistical reasons it is desirable to use composite fuels
produce that contain no or only small amounts of Ferohloratsalzen.
Bei Verwendung von Ammoniumnitrat (Sauerstoffbilanz +20) als Sauerstoffträger
können nur sehr leistungsschwache Treibsätze hergestellt werden, die außerdem stark
hygroskopisch sind und zur Rißbildung infolge der Phasenumwandlungen des Ammoniumnitrats
neigen. Die ungünstige Sauerstoffbilanz des Ämmoniumnitrats kann durch Verwendung
von sauerstoffhaltigen organischen Bindern ausgeglichen werden, wie beispielsweise
bei
ammoniumnitrathaltigen Composite-Double-Base Typen, bei denen als Binder Nitrocellulose
oder Polyvinylnitraty Nitroglycerin und Polyurethan verwendet wird. Auch bei Anwendung
dieses Binders bleiben die Treibsqtze mit Ammoniumnitrat hygroskopisch; außerdem
zeigt das Ammoniumnitrat kein günstiges Abbrandverhalten im Verband mit den anderen
Treibstoffkomponenten.When using ammonium nitrate (oxygen balance +20) as an oxygen carrier
only very inefficient propellants can be produced, which are also strong
are hygroscopic and cause cracking due to the phase changes of the ammonium nitrate
tend. The unfavorable oxygen balance of ammonium nitrate can be reduced by using
be balanced by oxygen-containing organic binders, such as
at
Composite double-base types containing ammonium nitrate, with nitrocellulose as a binder
or polyvinyl nitrate nitroglycerin and polyurethane is used. Even when used
With this binder, the propellants with ammonium nitrate remain hygroscopic; aside from that
the ammonium nitrate shows no favorable combustion behavior in association with the others
Fuel components.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Treibstoffkompositionen
des Composite-Double-Base-Typs zu sebaffen9 die keine oder nur geringe Mengen an
Chlorwasserstoff im Abgas enthalten, nicht hygroskopisch sind und in ihrer Leistung
den gebräuchlichen Composite-Festtreibstoffen gleichkommen.The invention is based on the object of fuel compositions
of the composite double-base type to sebaffen9 the little or no amounts of
Contain hydrogen chloride in the exhaust gas, are not hygroscopic and in their performance
equal to the usual composite solid propellants.
Berechnungen und auch Erprobungen von Raketentreibsätzen bezüglich
ihrer Leistung haben gezeigt, daß eine optimale Leistung nur bei einer unvollständigen
Verbrennung erreicht wird. (Siehe Barrere, Raketenantriebe, Amsterdam 1961, S.234).
Insbesondere gilt dies bei metallpulverhaltigen Treibsätzen (Siehe Klager, Eigenschaften
von Festtreibstoffen für Trägerraketen, Raketentechnik und Raumfahrtforschung Band
5 (196:1) S. 82)o Man erhält optimale Leistungswerte, wenn soviel Sauerstoff vorhanden
ist, daß theoretisch das Metall zu Metalloxid, Kohlenstoff zu Kohlenmonoxid und
der Wasserstoff zu einem Drittel zu Wasser verbrennen könnte. Betrachtet man von
diesem Standpunkt den "verfügbaren" Sauerstoff von Verbindungen, so können verschiedene
organische Stoffe mit negativer Sauerstoffbilanz trotzdem als Sauerstofflieferanten
im obigen Sinne gelten. Dementsprechend nennen wir die Zahle welche angibt, wieviel
Gramm Sauerstoff in 100 g eines Stoffes zur Verbrennung des Kohlenstoffs zu Kohlenmonoxid
und einem Drittel des vorhandenen Wasserstoffs zu Wasser mangeln oder bereits
überschüssig
enthalten sind die "partielle Sauerstoffbilanz" (0
Bilanz narta) Gegenstand der_Erfindung ist ein nichthygroskopischer und perchloratfreier
bzwa perchloratarmer Composite--Double-Base Raketentreibsatz, der gekennzeichnet
ist durch einen Binder bzwo ein Bindersystem mit einer "reduzierten Sauerstoffbilanz"
von größer als minus 15 und einer oder mehrerer organischer kristalliner Verbindungen
mit positiver "reduzier-_ter Sauerstoffbilanz" wie beispielsweise Iiexoben, Oktogen,
Nitropenta, Pentaerythrittrinitrat, Äthylendinitramin uswo Es können also nicht
hygroskopische, chemo stabile und kristalline Verbindungen mit Schmelzpunkten'oberhalb
von 500C mit positiver Part. 0-Bilanz mit Vorteil in Compositefesttreibstoffen eingesetzt
werden, wenn der Binder bzwo die einzelnen Binderkomponenten zusammen selbst soviel
organisch gebundenen Sauerstoff besitzen, daß der Binder theoretisch nahezu vollständig
zu CO und ein Drittel des Wasserstoffs zu
H20 verbrennen könnte (0--Bilanzpart > -15)-
Beispielsweise können folgende kristalline Verbindungen verwendet werden:
Verbindung O-Bilo 0-Biloparto
Trimethylolnitromethan-
trinitrat 0 +33,6
Nitropenta -10,1 +30,0
Pentaerythrittrinitrat -26,5 +20,7
Hexogen und Oktogen -21,6 +14,4
Dinitrodioxyäthyl-
oxamiddinitrat -18,0 - +13,1
Dioxiäthylnitramin-
dinitrat -26,6 +1191
Äthylendinitramin -32,0 +10,7
Zur wesentlichen Leistungserhöhung können Metallpulver,
wie Aluminium--, Bor-, Magnesium und/oder Berylliumpulver bis
zu 20 Gew.-%, insbesondere Aluminiumpulver bis zu 20 GewQ-%,
der Mischung zugefügt werden.
Zur Aufbesserung der Sauerstoffbilanz und des Abbrand--
verhaltens können auch nichthygroskopische Nitrate der A1-.
kalimetalle Kalium, Strontium oder Barium in Mengen bis zu
15 % der Treibstoffkombination zugesetzt werden. Ist ein be-
grenzter Einsatz von Perehloratsalzen möglich, so können
obengenannte Verbindungen auch in Kombination mit Ammonium-..
Kalium-- bzwo Eithiumperohlorat eingesetzt werden.
Die Raketentreibstoffe gemäß der Erfindung können Ab-
brandmoderatoren wie Kupferehromit, Siliziumdioxid, Bleisalze
organische Säuren uswo und/oder Stabilisatoren wie z.B.
"Centralit" oder "Akardit" enthalten.
B e i s p i e 1
Füllstoff bestehend aus:
22,3 % Hexogen
10 % Bariumnitrat
997 % SiO2 + Mgo
10,0j Aluminiumpulver (98 %ig)
43 % Feststoff : 0--Bilanz : -.24g8
0-Bilanzpart. : - 5 g 7
Binder bestehend aus
10p9 % Polyester
3t4 % Hexamethylendiisocyanat
096 % Be- und Vernetzer
0,1 % Centralit I
30,0 ä Nitroglycerin
12,0 % Polyvinylnitrat
57e0 ö Binder : 0-Bilanz : -69
0-Bilanzpart. : W 3,86
Der Treibsatz hat demnach -eine 0-Bilanz von --50 jedoch eine fast ausgeglichene
reduzierte 0--Bilanz von -4,7.Calculations and tests of rocket propellants with regard to their performance have shown that optimum performance can only be achieved with incomplete combustion. (See Barrere, rocket drives, Amsterdam 1961, p.234). This applies in particular to propellants containing metal powder (see Klager, Properties of Solid Propellants for Carrier Rockets, Rocket Technology and Space Research Volume 5 (196: 1) p. 82). Optimal performance values are obtained when there is so much oxygen that theoretically the metal turns into metal oxide, carbon to carbon monoxide and one third of the hydrogen could burn into water. If the "available" oxygen of compounds is considered from this point of view, various organic substances with a negative oxygen balance can nevertheless be regarded as oxygen suppliers in the above sense. Accordingly, we call the number which indicates how many grams of oxygen in 100 g of a substance to burn the carbon to carbon monoxide and a third of the existing hydrogen to water are lacking or are already contained in excess Non-hygroscopic and perchlorate-free or low-perchlorate composite - double-base rocket propellant, which is characterized by a binder or a binder system with a "reduced oxygen balance" of greater than minus 15 and one or more organic crystalline compounds with a positive "reduced oxygen balance" such as Iiexoben, octogen, nitropenta, pentaerythritol trinitrate, ethylenedinitramine, etc. So non-hygroscopic, chemically stable and crystalline compounds with melting points above 500C with a positive Part. 0 balance can be used with advantage in composite solid fuels if the binder or where the individual binder components together themselves have so much organically bound oxygen that the binder theoretically almost completely converts to CO and a third of the hydrogen H20 could burn (0 - balance part > -15) -
For example, the following crystalline compounds can be used: Connection O-Bilo 0-Biloparto
Trimethylolnitromethane
trinitrate 0 +33.6
Nitropenta -10.1 +30.0
Pentaerythritol trinitrate -26.5 +20.7
Hexogen and Octogen -21.6 +14.4
Dinitrodioxyethyl
oxide dinitrate -18.0 - +13.1
Dioxiäthylnitramin-
dinitrate -26.6 +1191
Ethylenedinitramine -32.0 +10.7
Metal powder,
such as aluminum, boron, magnesium and / or beryllium powder up to
up to 20% by weight, in particular aluminum powder up to 20% by weight,
added to the mixture.
To improve the oxygen balance and the burn-up -
non-hygroscopic nitrates of the A1-.
Potassium metals Potassium, strontium or barium in amounts up to
15% of the fuel combination can be added. Is a loading
limited use of perehlorate salts possible, so can
the above compounds also in combination with ammonium ..
Potassium or Eithium Perohlorat can be used.
The rocket propellants according to the invention can ab-
fire moderators such as copper chromite, silicon dioxide, lead salts
organic acids uswo and / or stabilizers such as
"Centralite" or "Akardite" included.
Example 1
Filler consisting of:
22.3% hexogen
10% barium nitrate
997 % SiO2 + Mgo
10,0j aluminum powder (98%)
43% solids: 0 - balance: -.24g8
0 balance part. : - 5 g 7
Binder consisting of 10p9% polyester
3 to 4% hexamethylene diisocyanate
096 % filler and crosslinker
0.1% Centralite I.
30.0 ä nitroglycerin
12.0% polyvinyl nitrate
57e0 ö Binder: 0 balance: -69
0 balance part. : W 3.86
The propellant rate therefore has a 0 balance of --50 but an almost balanced reduced 0 - balance of -4.7.
Die Treibsatzmischung kann mit einer kinematischen Zähigkeit von 200
Stoke entsprechend einer Viskosität von etwa 330 Poise (20 rain nach Zugabe des
Härters bei 500C) ohne Anlagen von Vakuum in Brennkammern vergossen werden. Die
Auspolymerisation ist nach 40 Stunden bei 500 beendete Man erhält eine Treibsatzmischung,-die
folgende Eigenschaften hat:-
Die Explosionswärme bei Iadedichte 0,1 : 1 180 0a1/9
Abbrandgeschwindigkeit bei 70 atm : 7,4 mm/sec
Dichte 1,63 g/cm3
Verpuffungstemperatur : 1870C-
Bergmann Junk! 24 h bei 115 0 0 0,11 ml NO/g Einwaage
Theor.spoImpuls ca. 245 kpsec/kg
Die charakteristische Gewchwindigkeit wurde bei 70 atm
Kammerdruck zu C* = 1430 m/sec gemessen. Bei einem Schub-
faktor von-1957 ergibt sich hieraus ein spei. Impuls von
1 0 = 230 kpsec/kg.
The propellant mixture can be poured with a kinematic viscosity of 200 stokes corresponding to a viscosity of about 330 poise (20 rain after adding the hardener at 500C) without applying a vacuum in combustion chambers. The polymerization is completed after 40 hours at 500. A propellant mixture is obtained which has the following properties: The heat of explosion at charge density 0.1: 1 180 0a1 / 9
Burn rate at 70 atm: 7.4 mm / sec
Density 1.63 g / cm3
Deflagration temperature: 1870C-
Miner junk! 24 h at 115 0 0 0.11 ml NO / g sample weight
Theor.spoImpuls approx. 245 kpsec / kg
The characteristic speed was at 70 atm
Chamber pressure measured at C * = 1430 m / sec. In the case of a push
factor of -1957 results in a spei. Impulse from
1 0 = 230 kpsec / kg.