DE2015824C - Vorrichtung zum Gießen von Feststoff Treibladungen fur Raketen motoren - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Gießen von Feststoff-Treibladungen für Raketenmotoren mit einem langgestreckten Behälter, dessen Formraum von zumindest einem Ende her mit Hilfe eines Druckstempels veränderbar ist und an wenigstens einem Behälterende mit Zulauf- bzw. Ablaufleitungen für Gase und Flüssigkeiten versehen ist, mit deren Hilfe ein in dem Formraum enthaltenes Gießpulver komprimierbar bzw. von Gaseinschlüssen befreibar ist, wobei der Druckstempel mit konstantem Druck beaufschlagbar ist.

Es ist eine Vorrichtung dieser Art bekannt, bei der für jede einzelne Treibladung ein gesonderter Behälter als Formraum vorgesehen ist, wobei für das gleichzeitige Herstellen mehrerer Feststoff-Treibladungen z. B. sechs solche Behälter vorgesehen werden, die jeweils unabhängig voneinander sind. Dies bedeutet für das gleichzeitige Herstellen mehrerer Feststoff-Treibladungen einen erheblichen apparativen Aufwand.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung zu schaffen, mit der gleichzeitig mehrere Feststoff-Treibladungen in einem einzigen Gießvorgang hergestellt werden können.

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß der Formraum des Behälters eine einer Mehrzahl von Treibladungseinheiten entsprechende Länge hat und mittels querverlaufender Trennwände unterteilbar ist, die unabhängig voneinander im Behälter gleitend verschiebbar und für den Gas- bzw. Flüssigkeitsdurchtritt durchlocht sind. Bei einer solchen Vorrichtung werden die einzelnen Gießpulvermengen uacheinander in den Formraum eingefüllt und jeweils durch eine Trennwand voneinander getrennt, so daß man mit einer einzigen Fülleinrichtung und einem einzigen DruckstemMel sowie einer einzigen Einrichtung für den Zulauf bzw. Ablauf von Gasen und Flüssigkeiten auskommt. Nach dem Aushärten der einzelnen Treibladungseinheiten braucht nach dem Entformen die Reihe von Einheiten lediglich von den Trennwänden gelöst zu werden.

Vorteilhaft ist für das Entformen der Behälter in Längsrichtung geteilt, so daß einfache Entnahme gewährleistet ist.

Zweckmäßig ist jede Trennwand auf ihrer den Gießpulverrnengen zugewandten Oberflächen mit einer das Ankleben der festen Treibladungen verhindernden Trennschicht versehen, so daß das nachfolgende Zerlegen d r einzelnen Einheiten erleichtert wird.

Die Erfindung wird an Hand schematischer Zeichnungen näher erläutert.

Fig. i zeigt in einem teilwei>e geschnittenen Aufriß eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen beschickten Formsatzes für die Vorrichtung zum Gießen mehrerer Festsioff-Teibladungen;

Fig. 2 ist ein der Fig. 1 entsprechender Aufriß einer zweiten Ausführungsform;

F ie. 2 A ist eine Vergrößerung des Teils »X« in F i g. 2.

Gemäß F i g. 1 besitzt ein Behälter 1 zwei Hälften 2,3, die entlang einer Längsebene des Behälters 1 getrennt sind. Die Hälften 2,3 werden durch Bolzen 4 miteinander verbunden, die sich durch Bolzenlöcher 5 erstrecken, die in zwei Flanschen 6 vorgesehen sind, wobei sich jeder Flansch von einer entsprechenden Hälfte 2,3 wegerstreckt.

Der Behälter 1 besitzt eine Basisplatte 7, an die die Hälften2,3 bei8 angebolzt sind. Die Basisplatte? ist mit einem ringförmigen Drainagekana! 9 versehen, der über Kanäle 10, 11 zu einem Auslaßnippel 12 für Gießflüssigkeit führt. Der Behälter 1 besitzt ferner eine Kopfeinheit 13, die einen Druckstempel 14 aufweist, der aus einem Kolben 15 (gezeigt in seiner untersten Stellung) aufweist, von dem ein Vorsprung 16 ausgeht, dessen oberes Ende mit einem Luftzuführungsnippel 17 versehen ist, sowie aus einer Kolbenstange 18. Der Luftzuführungsnippel 17 ist über Kanäle 20 an einen Luftzylinder 19 angeschlossen, in dem der Kolben 15 hin- und herbewegbar ist. Der Luftzyünder !9 ist ferner mit einer Entlüftungsöffnung 21 versehen, die auf der Seite in den Zylinder

19 öffnet, die durch d.^jn Kolben 15 von den Kanälen

20 getrennt ist.

Die Kolbenstange 18 ist durch ein AnscMußstück 22 an eine Kopfplatte 23 angeschlossen, die üie untere Begrenzung der Gießflüssigkeitskammer 24 bildet. Die Kopfplatte 23 ist mit einer Anzahl (z. B. 32) Löchern 37 versehen, die einen typischen Durchmesser von 1,19 mm hai in. Die Gießflüssigkeitsspeisekammer 24 wird durch die Kopfplatte 23, die benachbarten Innenwände der Hälften 2.3 und durch

ne Platte 25 begrenzt, durch die die Kolbenstange ja echt. Die Kolbenstange 18 ist mi: geeigneten Dichtungsringen 26 versehen; ferner sind Dichtungsti -»7 28 zwischen dem Vorsprung 16 und einer i' 29 b wischen der Oberplaiu 29 und Zustand isv die Kopfeinheit 13 nicht an dem oberen Ende des Behälters befestigt. _Gieß.

Es wird dann in den Formraum 40 die u· ^ pulvermenge eingefüUt d.e ■ J» ^ P

8 zwischen dem Vorsprung 16 und einer pulvermenge eing _{aus V}urzugs-

Oberniatte 29 bzw. zwischen der Oberplaiu 29 und 5 geschnitzelten f*^^ _wobci ^B _dic resultierenden der Wand des Luftzylinders 19 angeordnet. we.se NitrozeHulose DLStLtiu ^ _{n etwa}

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J¹ Gießflüssigkeitskamm/^r 24 ;>t ferner mit ι Einlaß 34 versehen, der \.m der Pia!te 25 vor- und durch einen Kar.a! 35 an die Außenseite v.opfeinheit 13 angeschlossen ist. Der Kanal 25 i^;t einem Gaseinlaßnippel 36 au^erüstet. wo-• ~ ' ^!- ^J:' '■' :t 24 eingeleitet

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^S^SÄJÄl^ =Ä;'en_Kp_re*nd-n ^^ -

:ennwand 41 entsprechen und mn d.^en n^h^n. jede Trennwand 41 und ihre zugehorue Trennmom- |-.,,n 45 sind zweckmäßig aus vertraglichen Kunst-'■ tfmaterialien geformt, z. B. aus PoUathy.entereph-. -lat Polypropylen, Polyacetatharz, Polcarbonat- ; ; ₇ -Po.yamidharze oder PobtetrafluorüthMcn. Das ,ewahlte Material muß ein solches Matenal scm, das

nicht an der Treibladung anklebt, mn der zusammen J^ J tffinung in einem Zustand df

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ζ B aus Zelluloseacetat, das transparent .st. oder P^^c^ⁿ _n ^8C _üb ^l _{ertragen wird}. D.es führt zu cnorU. au! einer verbrennungshemmenden elastomere,, V er- ^ -™^ⁿ _a„_{er T} ^§ _nwände 41 m.t züge.^

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den Zufühnmgsnippcl 32, den Kanal 31 und den Einlaß 30 mit dcscnsibilisicrtcm Nitroglycerin in einer derartigen Menge versorgt, daß sich auf der Oberseite der Kopfplatte 23 eine ausreichende Menge an dcscnsibilisicrtcm Nitroglycerin ergibt. Dies wird in bekannter Weise dadurch erreicht, daß man Stickstoff zur Oberseite des desensibilisicrten Nitroglyccrinspeichers zuführt, der an den Nippel 32 angeschlossen ist. Der Stickstoff befindet sich auf einem über atmosphärischem Druck liegenden Druck, der im Bereich von 0,35 bis 7 kg/cm* und vorzugsweise 1,05 bis 3,5 kg/cm* liegt. Dieser Druck drückt das Nitroglycerin durch die Löcher 37 in die oberste Gießpulvermenge. Durch den komprimierten Zustand der Gießpulverkörner wandert das Nitroglyccrin durch diese Menge mit einem nahezu vollständig horizontalen Horizont und drückt alle Luft aus dem Zwischenraum zwischen den Körnern heraus. Während sich dies vollzieht, gewährleistet die Zufuhr von Nitroglycerin zu der Kammer 24, daß die obere ao Oberfläche oder die Oberseite der Kopfplatte 23 stets mit Nitroglycerin überdeckt ist. Dies verhindert jeglichen Gasdurchgang mit dem Glycerin aus der Kammer 24 in das Gießpulver.

Erreicht der Horizont des desensibilisierten Nitro- as glycerins die oberste Trennwand 41, wobei es alles Zwischenraumgas aus der obersten Gießpulvermenge herausgedrückt hat, so wandert die Flüssigkeit durch die lixher 44, 46 in die nächste Gießpulvermenge und bildet erneut einen nahezu vollständig horizontalen Horizont, der dann durch diese Gieüpuivermengc wandert.

Das Nitroglycerin wandert auf diese Weise durch alle Gießpulvermengen, bis es an der untersten Trennwand 41 mit Membran 45 ankommt, woraufhin es in den Ringkanal 9 und von hier durch Kanäle 10 und 11 zu dem Austrittsnippel 12 gelangt. Tritt dieser Zustand ein. beobachtet die Bedienungsperson, daß lediglich eine kleine Menge an überschüssigem Nitroglycerin durch den Nippel 12 austritt, wo- bei das Ausbleiben jeglichen Anzeichens von Gasblasen bedeutet, daß durch die Gießflüssigkeit alles Zwischenraumgas herausgedrückt worden ist. Der Austrittsnippel 12 wird dann nach irgendeinem bekannten Verfahren verschlossen und es wird die Zu- fuhr an Nitroglycerin zur Kammer 24 beendet, wobei auf der Oberseite der Kopfplatte 23 eine ständige Menge an Nitroglycerin beibehalten wird. Es beginnt dann durch den Nippel 36 eine Stickstoffzufuhr, und zwar auf derselben Kühe, wie sie an den Nitroglycerinspcicher angelegt wurde, wobei der dutch die Kopfplatte 23 ausgeübte Druck durch fortlaufende Druckluftzufuhr in den Zylinder 19 mit der erforderlichen Druckhöhe aufrechterhalten wird.

Bei Verwendu-jg von desensibilisiertem Nitrogly cerin und Nitrozellulose können von der gegenseitigen Berührung 30 bis 40 Minuten vergehen, bevor der Durchgang von Nitroglycerin durch das Quellen der Nilrozellulosekörner behindert wird, so daß die Länge des Fonnraums und der an das Nitroglycerin angelegte Druck durch die Notwendigkeit bestimmt werden, die Zufuhr an Nitroglycerin in dieser Zeit zu beenden. In der Praxis können Formräumc von 3 bis 6 m lunge ohne Schwierigkeit vorgesehen werden, wobei die Hauplbeschränkung durch Gesichtspunkte der praktischen Handhabung gegeben wird.

Die Kontraktion der NitrorcllulosegicßpuUcrmassc tritt während dci Absorption des desensibili sicrten Nitroglycerins durch das Pulver auf, wobei der durch die Kopfplatte 23 ausgeübte Druck durch kontinuierliche Zufuhr von Luft durch den Luftzuführungsnippel 17 entsprechend dem Fortschreiten der Schrumpfung aufrechterhalten wird. Quellen des Pulvers ergibt sich eventuell infolge der physikalischen Wirkung zwischen dem Pulver und der Flüssigkeit, so daß die Kopfplatte 23 zum Rückzug gezwungen wird, wobei durch den Nippel 17 unter Aufrechterhaltung des gewühlten Drucks Luft gedrückt wird. Während des Quellens (Gelierens) des Pulvers neigen die Körner zum Koaleszieren. Gleichzeitig wird eine Bindung zwischen der gelierten Masse und jeglichem Inhibitormaterial gebildet. Das Härten wird durch Erhitzen der Treibmasse auf eine Temperatur zwischen 38 bis 71° C, üblicherweise 65 C für eine Zeitspanne von 144 bis 24 Stunden, üblicherweise % Stunden, bewirkt, wobei thermische Ausdehnung und anschließende Komprimierung und Konsolidation mit nachfolgender Kühlung und Zusammenziehung verursacht wird, was durch Bewegung der Druckplatte aufgefangen wird. Luftdruck und Stickstoffdruck werden während der Härtung mit der erwünschten Druckhöhe aufrechterhalten.

Nach dem Härten wird die Kopfeinheit 13 entfernt und werden die Behälterhälften 2,3 von der Basisplatte / abgenommen und voneinander getrennt. Hierdurch werden die erhaltenen gegossenen, festen Treibladungen frei, die sich noch in einer Reihe mit den Trennwänden 41 und Trennmembranen 45 zwischen den einzelner. Treibladungen befinden, wobei sich alle diese Teile in dem gemeinsamen schlauch- oder rohrförmigen Belag aus Heinmaterial oder Inhibitormaterial befinden. Der rohrförmige Hemmbelag wird dann an der Kerbe 49 zwischen jeder Ladung durchtrennt, wonach die Ladungen von den zwischenliegenden Trennwänden und Trennmembranen 45 getrennt werden. Das verbrennungshemmende Material kann nach der Fertigstellung jeder festen Treibladung genauer bearbeitet werden, wobei die Inhibierung der Ladungsenden, die notwendig wird, anschließend bewirkt werden kann. Bei Abwandlungen dieses Beispiels ist es nicht notwendig, daß der Formraum 40 das verbrennungshemmende Material enthält; es können die Treibladungen ohne jegliches Inhibitormaterial oder Hemmaterial gegossen werden, wobei nach Bedarf das Inhibitormaterial durch an sich bekannt*· Verfahren nachträglich aufgebracht werden kann.

Außerdem ist es möglich, die Behälter 2,3 durch ein komplettes Rohrstück zu ersetzen; in diesem Fall wird der Gießsatz aus Ladungen, Trennwänden und Trennmembranen 41, 45 von einem Ende .1er auseinandergenommenen Form herausgedrückt.

Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, nicht nur von einem linde gemäß Vorbeschreibung, sondern von beiden Enden des Fonnraums 4Φ Preßdruck auf die Gießpulvermengen auszuüben.

Außerdem kann die Zufuhr der Gießflüssigkeh in der Richtung umgekehrt werden, wobei dann Flüssigkeit durch den Nippel 12 zugeführt und durch den Nippel 32 abgeführt wird.

Die F i g. 2 und 2 A zeigen ein zweites Beispiel der Erfindung, das sich insoweit von der ersten Ausfühnmgsform unterscheidet, daß der Formraum 40 einen Kemstift 60 enthält, wobei einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen «orden sind.

Der Kernstift 60 ist an seinem unteren Ende mit einem Vorsprung 61 versehen, der bei 62 Gewinde besitzt und der mit einer Mutter 63 an eine Bodenplatte 24 angeklemmt ist. Die Bodenplatte 24 sitzt am Boden des Formraums 40 und ist typisch mit 32Löc»iern versehen, deren Enden in zwei Ringkanäle 65 öffnen, die sich an jeder Stirnseite der Bodenplatte 64 befinden. Die Kanäle 65 an der Unterseite der Bodenplatte 64 sind mit den Gießflüssigkeitsabzugskanälen oder Drainagekanälen 10, 11 verbunden.

Von der Bodenplatte 64 aus ist der Kernstift 60 zylindrisch und erstreckt sich koaxial zum Formraum 40 bis zum oberen Ende 66 des Kernstifts 60. Das Ende 66 sitzt verschiebbar in einem Druckglied 67, das sich an der Kopfplatte 23 abstützt, die in diesem Fall ringförmig ist und den Kernstift 60 umgibt. Das Druckglied 67 wird über das Verbindungsstück 22 durch den Kolben 18 getragen.

Mit Rücksicht auf den Kernstift 60 ist jede Trenn- ao wand 41 ebenfalls ringförmig, wobei in diesem Beispiel obere und untere Trennmembranen 45 vorgese- hen sind. Die durch die Trennwände 41 gehenden Löcher 44 sind ebenfalls mit Ringkanälen 68 versehen, in die die Löcher in den Membranen 45 öffnen.

Die Kerben 49 sind durch Umfangsnuten 69 in der Trennwand 41 ersetzt. Die Trennwände 41 bestehen zweckmäßig aus Polypropylen, während für die Membran 45 relativ biegsames Polythen verwendet wird.

Diese Ausführungsform wird verwendet, um eine Mehrzahl von festen Treibladungen in derselben Weise zu gießen, wie es an Hand der F i g. 1 erläutert wurde, mit der Ausnahme, daß vor dem Einsetzen der ersten Trennwand und seinen zugehörigen Membranen 45 der Kernstift 60 mit angebrachter Boden- platte 64 in dem Formraum 40 angeordnet werden. Im übrigen werden selbstverständlich rohrförmige Ladungen erzeugt.

Der Kernstift muß nicht Kreisquerschnitt haben sondern kann jeglichen ballistisch vorteilhafter Querschnitt besitzen, beispielsweise ovalen odc sternförmigen Querschnitt mit jeder erforderlicher Anzahl von Sternspitzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Gießen von Feststoff-Treibladungen für Raketenmotoren mit einem langgestreckten Behälter, dessen Formraum von zumindest einem Ende her mit Hilfe eines Druckstempels veränderbar ist und an wenigstens einem Behälterende mit Zulauf- bzw. Ablaufleitungen für Gase und Flüssigkeiter, versehen isi, mit deren Hilfe ein in dem Formraum enthaltenes Gießpulver komprimierbar bzw. von Gaseinschlüssen befreibar ist, wobei der Drucksternnel mit konstantem Druck beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Form- raum des Behälters (2) eine einer Mehrzahl von Treibladungseinheiten (40) entsprechende Länge hat und mittels querverlaufender Trennwände (41) unterteil! ar ist. die unabhängig voneinander im Behälter gleitend verschiebbar und für den Gas- bzw. Flüssigkeitsdurchtritt durchlocht sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (2) in Längsrich lung geteilt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 ouer2, dadurch gekennzeichnet, daß der Formraum mit einem Belag aus verbrennungshemmenden Material ausgekleidet ist.

4. Vorrichtvng nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Trennwand (41) auf seinen den GießpulvernieiigL-n zugewandten überwachen mit einer das Ankleben der festen Treibladungen verhindernden Trennschicht versehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Trennwand (41) aus einem Kunststoffmaterial besteht, welches das Ankleben der festen Treibladungen verhindert.