DE2013102A1 - Brennzunder fur Feststoffraketen - Google Patents

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Patentanmeldung

Anmelderi EiDAT PRANOAIS, vertreten durch Ministre des Armies, Paris (Frankreich)

Brennzünder für Feststoffraketen

Die Erfindung betrifft einen kleinen Brennzünder zum Zünden von Brenn- oder Treibsätzen aus festem Treibstoff (Propergol), wie sie in Blockform insbesondere für die Antriebe von Feststoffraketen aller Art verwendet werden.

Es ist bekannt, solche Feststoff-Treibsätze mit Zündkapseln zu zünden» Diese enthalten im allgemeinen Schwarzpulver oder andere explosive Substanzen wie Nitrozellulosepulver oder aluminothermische Pulver, die einzeln oder m

gemischt mit Schwarzpulver verwendet werden. ^

Das Zünden von Treibsätzen mit explosiven Zündkapseln hat verschiedene Nachteile. In praxi müssen die Mengen an Zündstoff relativ beträchtlich sein, damit der Propergolblock über seine ganze Länge entzündet wird und einen gleichmässigen Schub entwickelt. Werden die Zündstoffmengen der Zündsätze für tiefe Temperaturen bemessen, so sind sie bei hohen Temperaturen zu groß, was dann sprunghafte Druckänderungen in der Zündphase zur Folge hat. Ausserdem sind die erwähnten Substanzen und insbesondere

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dae Schwarzpulver feuchtigkeitsempfindlich, so daß sich insgesamt wegen der äußeren Stärfaktoren wie Temperatur und Feuchtigkeit der ZündTorgang mit Zündkapseln nur schwierig reproduzierbar einstellen lässt· Darüber hinaus lassen sich Zündkapseln dieser Art während des Herstellungsablaufes bezüglich ihrer Eigenschaften kaum überprüfen·

Man hat deshalb diese Zündkapseln bereits durch sehr kleine Feststoffraketen ersetzt, die ihrerseits einen kleinen Propergolblock enthalten· Die Vorteile dieser bekannten Brennzünder sind zahlreich» keine sprunghaften Druckänderungen, Unempfindlichkeit gegen äußere Störeinflüsse, leichte Überwachung ihrer Parameter in der Fertigung und infolgedessen eine ausgezeichnete Reproduzierbarkalt ihrer Zündeigenschaften.

Dennoch hat auch diese bekannte Technik ihre Nachteile, sobald dar zu zündende Feststoff-Treibsatz einen kleinen Durohmesser in der Größenordnung ron 100 mm und insbesondere ein Verhältnis τοη Länge su Durchmesser größer als drei hat. In diasam Falle verteilt sich die von dam Brennzünder gelieferte Energie über eine zu lange Zeit im Verhältnis zur Brennzeit des Propergolblockes, der nicht ausreichend homogen gezündet wird und infolgedessen auch keine gleichmassige Schubkraft liefern kann. Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, die bekannten Brennzünder in Form sehr kleiner Raketen so zu verbessern, daß sie zum Zünden von Feststoff-Treibeätzen gleich welcher Abmessungen und insbesondere von schlanken Faststoffblöcken brauchbar sind.

Die Erfindung löst diese Aufgabe bei einem Brennsünder für Feststoffraketen in Form einer eine Zündpille und eine Zündladung enthaltenden und mit ihrer Flammenöffnung

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gegen den Treihstoff-(Propergol-)Block der Rakete gerich- ' ,. teten Kleinstrakete In der Weise, daß die Zündladung in ein Bündel von Pulversträngen unterteilt wird, die in einen Plastik-Halter eingesetzt sind. Mit besonderem Vorteil sind die Pulverstränge hülsenförmig ausgebildet und in glelchmäeslgen Achsabständen zueinander Im Zündergehäuse verteilt} die Wandstärke der Hülsen wird nach der vorgegebenen Brenndauer bemessen.

Sie Unterteilung der ZUndladung in ein Bündel von Pulversträngen verkürzt die Brenndauer ganz entscheidend. Säbel wird die Strangmasse im Hinblick darauf bemessen, daß j| eine zur gleichmässlgen Entzündung des Propergol-Blocks über seine gars*·- Länge ausreichende Energie zur Verfugung gestellt wird. Sa nun diese Energie in extrem kurzer Zeit entwickelt wird, wird der Block homogen entzündet und entwickelt eine gleichmässige Schubkraft auf den Raketenkörper.

In bevorzugten AusfUhrungeformen der Erfindung liegt die Pulvermasse der Stränge zwischen 1 und 20 g, die Zahl der Stränge unter 20, und die Stränge selbst sind htileenförmig ausgebildet, also prismatische, insbesondere zylindrische Rühren von gleichbleibendem Querschnitt. ,

Sie Brenndauer sollte unter t/10 seo, vorzugsweise unter 4/100 see liegen. Sir Yaohmann kann für diese Säten leicht die Strangdicke bestimmen« Andererseits sind die Abmeesungen so zu wählen, daß Erscheinungen wie das Selbetlusehen vermieden werden· Bei hohlzylindrischen Strängen sollte deshalb die Länge weniger als das 2Sfache ihres innreren Durchmessers betragen·

In einer Aueführungsform der Erfindung sind die Pulver-

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stränge mit einem Ende in einen scheibenförmigen Halter eingebettet. Dabei kann in einer ersten Variante die Zündpille an der Bodenfläche des Halters anliegen, und der Halter iat dann mit öffnungen für den Durchtritt der Flamme der Zündpille in die hülsenförmigen Pulverstränge der Zündladung versehen. Außerdem besteht er zweckmäßig aus einem leicht brennbaren Werkstoff, um die Übertragung der Flamme zu fördern. - In einer zweiten Variante liegt der Halter an der Bodenfläche des Gehäuses an, und die Zündpille ist vor den Mündungen der hülsenförmigen Pulverstränge angeordnet. Da bei dieser Ausführung der Halter nicht Im Wege der Zündflamme liegt, kann er auch aus einem weniger leicht brennbaren Werkstoff bestehen.

In einer anderen Ausführungeform der Erfindung sind die Pulveretränge etwa in ihrer Mitte in den Halter eingebettet, und die Zündpille kann nun wahlweise vor einer der beiden Stirnseiten des Bündele angeordnet sein. Je nach der Lage zur Zündflamme der Pille kann der Halter wieder aus einem leicht brennbaren Werkstoff oder aus einem schwer brennbaren Werkstoff bestehen.

Diese Ausfuhrungsformen und weitere Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden an einigen Ausführungsbelspielen beschrieben, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es ■eigen

Fig. 1 in schematischer Darstellung im Längsschnitt

eine Zündrakete, die an der Spitze einer Feststoffrakete angeordnet ist;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Mündungseeite des Einsatzes der Zündrakete und

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Fig. 3 einen Längsschnitt durch dieeen Einsatz}

Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Anordnung nach Fig. 1 in fertigungsgereohter Ausführung}

Fig. 5 Draufsicht und Längsschnitt entsprechend und 6 Fig. 2 und 3 durch eine Abwandlungsform des Einsatzes}

Fig. 7 einen Längssohnitt durch eine Abwandlungeform der Ausführung nach Fig. 1.

In Fig. 1 ist die Spitze des Mantels 3 einer Feststoffrakete 1 dargestellt, gegen die eine Zündrakete 2 anliegt. Der Mantel 3 hat in der Spitze eine zentrische öffnung 4 und nimmt den hohlzylindrischen Block A des Propergol-Treibsatzes auf.

Die Zündrakete 2 als Brennzünder enthält einen Zündsatz 6, der in ihren Mantel 5 im Preßsitz eingesetzt ist. Der Mantel ist an seiner Spitze eingezogen und zu einer Düse 7 geformt, die sich in die axiale öffnung 4 im Raketenmantel 3 einführen lässt. Sein Boden ist mit einer aufgeschraubten Kappe 8 verschlossen, auf deren Boden eine Zündpille 9 ^ befestigt ist, die mittels eines über die Zuleitungen 10 * geführten Stromes gezündet werden kann«

Der Zündsatz besteht, wie Fig. 2 und 3 zeigen, aus einer Plastik-Grundplatte 11, in die aufrecht stehend sechs dünnwandige Pulverhülsen 12 eingesetzt sind. Die Hülse 12a ist im Zentrum angeordnet, während die fünf anderen 12b bis 12f gleichmässig um sie verteilt stehen· In der Aohse jeder Pulvtrhülse ist in der Grundplatte 11 eine öffnung vorhanden.

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Während Pig. 1 bis 3 das Prinzip der Aueführung erläutern, zeigt Fig. 4 im Längsschnitt eine fertigungsgerechte Konstruktionszeichnung, auf der die vollständige Feststoffrakete 1a dargestellt ist, an deren Spitze die ZUndrakete 2a befestigt ist.

Der sich nach vorn konisch verjüngende Metallmantel 14 der Rakete 1a enthält den hohlzylindrisehen Propergolblock A und ist an seiner Rückseite mit einer aufgeschraubten Bodenkappe 15 verschlossen, in deren zentrische Öffnung ein Mundstück 16 eingeschraubt 1st, welches die Düse 17 für den Austritt der beim Abbrennen des Propergolblocks entstehenden Gase bildet.

Die Öffnung 18 an der Spitze des Metallmantel 14 trägt ein Gewinde, in das ein Nippel 19 als Verbindungsstück zur Zündrakete 2a eingeschraubt ist· Dieser Hippel 19 weist koaxial hintereinander angeordnet zwei Kanäle 21 und 22 unterschiedlichen Durchmessers auf, welche die Brennkammer der Zündrakete mit der Brennkammer der Feststoff-Rakete verbinden.

Die ZUndrakete 2a hat ebenfalls einen Metallmantel 23, der an einer Stirnseite auf den Verbindungsnippel 19 aufgeschraubt und an der anderen Stirnseite mit einem Sechskant-Gewindenippel 24 verschlossen ist. In den Mantel 23 sind hintereinander eine Zündpille 25, die von einem elektrischen Zünder 26 gezündet wird, und eine Zündladung 27 eingesetzt, die erfindungsgemäß aus einem Bündel hülsenförmiger Pulverstränge 28 besteht, die in eine von öffnungen 31 durchsetzte Plastik-Grundplatte 29 eingebettet sind.

Sobald die Zündpille 25 beim Einschalten des elektrischen

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Stromes detoniert, treten die von ihr ausgehenden Flammen durch die Öffnungen 35 in der Grundplatte 29 hindurch und setzen die hüleenförmigen Pulverstränge 28 der Zündladung 27 in Brand. Die von dieeer ausgehenden Flammen treten durch die Kanäle 21 und 22 im Verbindungsnippel 19 hindurch in die zentrische öffnung in der Spitze des Raketenmantels 14 ein und setzen den hohlzylindrischen Propergol-Block A in Brand* Die bei dessen Verbrennung entstehenden Gase treten durch die Düse 17 im Mundstück 16 ins Freie, und die Rakete 1a bewegt sich in Sichtung des Pfeiles-f.

Bei dieeer Ausfühfungsform der Erfindung (Fig. 1 bis 4) besteht die Grundplatte 11 (Fig. 1) bzw. 29 (Fig. 4) der Zündladung 6 (Fig. 1) bzw. 27 (Fig. 4) vorzugsweise aus einenvleicht brennbaren gießfähigen Material, das z.B· auf der Basis von Nitrozellulose hergestellt sein und auch ganz aus Nitrozellulose bestehen kann· Der Zündsatz lässt sich in der Weise herstellen, daß man die Pulver- .-stränge 12 (Fig. 1) bzw. 28 (Fig. 4) über eine Gießform hält, die man nach und nach mit Kollodium füllt; das man trocknen lässt. .

Man kann aber auch Grundplatten aus einem weniger brennbaren Material, z.B. Polyester verwenden. In diesem Falle werden die Pulverstränge in das flüssige Vorprodukt eingetaucht, das man erhärten lässt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungeform der Erfindung werden die hülsenfbrmigen Pulverstränge 12 bzw. 28 aus einem Zweikomponenten-Treibstoff hergestellt, der Nitrozellulose und Nitroglyzerin enthält·

Gegenüber den bekannten Brennzündern mit einem Zündsatz aus festem Brennstoff haben die Ausführungen 2 bzw· 2a

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BAD ORiGlNAL

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nach der Erfindung den Vorteil einer eehr kurzen Brenndauer» eo daß sie innerhalb einer sehr kurzen Zeit eine sehr hohe Brennenergie liefern· Die Brenndauer kann über . die Zusammensetzung des Pulvers, die Zahl der Pulverstränge und deren Stärke eingestellt werden. Z.B. kann bei einer Strangdicke von 0,7 mm bei Verwendung von sehr schnell abbrennenden Pulversorten die Brenndauer leicht unter 1/100 see abgesenkt werden·

Durchgehend brennbare Grundplatten erleichtern in bemerkenswerter Weise das Zünden der Pulverstränge, erhöhen die sum Entzünden des Propergol-Blocks A in der Rakete verfügbare Energie und hinterlassen keine Rückstände. Andererseits hat die Befestigung der Pulverstränge in der Pussplatte den doppelten Vorteil, daß die Montage sehr einfach ist und mechanische Beanspruchungen durch Stöße und Vibrationen sehr günstig aufgenommen werden·

Dies gilt in noch stärkerem Maße von der Abwandlungeform nach Pig. 5 und 6, bei der statt einer Fußplatte eine scheibenförmige Halteplatte 33 etwa in der Mitte der Pulverstränge angeordnet ist. In Beispiel sind sieben hülsenföraige Pulverstränge 32 vorgesehen, von denen einer wieder im Zentrum der Scheibe 33 angeordnet ist und die anderen ihn gleichmäßig verteilt umgeben. Die Scheibe kann wieder zur Gänze oder teilweise aus brennbarem Material bestehen und ist im Preßsitz in den Mantel 34 der Zündrakete eingedrückt. Diese Ausführungsform ist gegenüber der in Pig· 1 bis 4 gezeigten fertigungstechnisch insofern einfacher, als die öffnungen 13 für den Durchtritt der Zündflamme, die in einer Grundplatte 11 notwendig sind, entfallen, und bietet darüber hinaus die Möglichkeit einer freien Wahl der Lage der Zündpille, da diese vor oder hinter dem Zündsatz angebracht werden kann.

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fig. 7 zeigt schematisch im Längsschnitt ein Aueführungs-•beispiel, bei dem die Zündpille 9 vor dem Zündsatz 12 angeordnet ist und deren fußplatte 11 sioh gegen die Schraubkappe 8 abstützt. Bei dieser Abwandlungsform ist ' die Grundplatte wieder schwer brennbar} sie aus einem leicht brennbaren Werkstoff herzustellen, empfiehlt eich deshalb nicht, weil sie nicht im Wege der von der Zündpille ausgehenden Flamme liegt» Ihre Herstellung stellt daher nach form und Material die geringsten Anforderungen,

für die üblichen Anwendurigszwecke kann die Pulverladung eines Brennzünders naoh der Erfindung zwischen 1 und 20 g, (( vorzugsweise zwischen 2 und 5 g liegen. Eine Ladung dieser Größe erlaubt einen Propergol-Blook von 47 mm Aussendurchmesser und 220 mm Länge zu zünden, dessen inneres Profil einen siebenarmigen Stern zwischen einem singeβehr!ebenen Kreis von 11,5 mm und einem umschriebenen Kreis von 31>4 mm bildet. Die Brenndauer beträgt etwa 12 msec. Zweckmäßig ist das Verhältnis der Länge L der Pulverstränge 12 au ihrem inneren Durchmesser d (^ig. 1) kleiner als 25. ^: Dies verhindert das Auftreten des Phänomens der Selbstlos chung der Verbrennung nach dem Zünden·

Über die beschriebenen Ausführungsbeispiele hinaus kann ^

die Erfindung konstruktiv zur Anpassung an den jeweiligen ™ Verwendungszweck abgewandelt werden. So kann ein· Kleinstzündrakete naoh der Erfindung auoh selbständig und nicht nur zum Zünden eines Feststoff-Treibsatzes für Hafceten verwendet werden, z*B, um einen meohänlsohen Impuls sehr kurzer Dauer zu liefern.

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Claims (1)

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   M.JBrenn«under für Peststoffraketen in Form einer eine ZUndpille und eine Zündladung enthaltenden und mit ihrer Ilammenöffnung gegen den Treibstoff-(Propergol-)Block der Rakete gerichteten Kleinstrakete, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündladung aus einem Bündel von Pulversträngen (12, 28, 32) besteht, die in einen Plastik-Halter (11, 29, 33) eingesetzt sind.

   2· Brennsünder nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrere hülsenförmige Pulverstränge, die in gleichmäßigen Achsab-0tanden zueinander im Zündergehäuse (3) verteilt sind und ieren Wandstärke nach der vorgegebenen Brenndauer bemessen

   ' ist.

   3· Brennzünder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Yerhältnie von Länge (L) und Innendurchmesser (d) eines Pulverstranges kleiner al· 25 1st.

   4· Brennzünder nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverrfcränge (12, 28) mit einem Ende in «inen scheibenförmigen Halter (11, 29) eingebettet sind (lig. 3).

   5· Brennzünder nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß die Sündpille (25) an der Bodenfläch· des Halters'(29) anlieft und der Halter mit öffnungen (31) für den Durchtritt der Flamme der Zündpille in die hülsenförmigen Pulverstränge (28) der Zündladung versehen ist (Fig. 4)·

   .6. Brennzünder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (11) an der Bodenfläche (8) des Gehäuses (5) anliegt und die Zündpille (9) vor den Mündungen der hülsenförmigen Pulverstränge (12) angeordnet ist (Pig. 7).

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   7* Brennzünder nach Anspruch 1 j 2oder 3» dadurch gekenn- '_t zeichnet, daß die Pulveraträngt (32) etwa in ihrer Kitte in den Halter (33) eingebettet sind (Fig. 6) und die Zündpille wahlweise vor einer der beiden Stirnseiten des Bündels angeordnet let·

   8. Brennzünder nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter aus einem leicht brennbaren Werkstoff, s.B. Nitrozellulose, besteht.

   9. Brennzünder naoh Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Balteraue einem schwer brennbaren Werkstoff, z.B. Pöljreeter, besteht.

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