DE2024897B1

DE2024897B1 - Cast propellant charge prodn for internal or internal and external - burning charges using inflatable moulds/cores

Info

Publication number: DE2024897B1
Application number: DE19702024897
Authority: DE
Inventors: WiIh. Dr.Dipl.-Chem. 5400 Koblenz Oversohl
Original assignee: Wasag-Chemie GmbH, 8000 München
Priority date: 1970-05-22
Filing date: 1970-05-22
Publication date: 1971-12-09

Abstract

Shaped propellant charges for rocket motors whose burning rate is controlled by their internal and opt. external profile, can be cast using various composites or combination propellants by using hollow inflatable cores and/or moulds of natural or synthetic rubber or polyurethane esp. silicone rubber, prefabricated to shape and inflated to that shape before casting. After curing/hardening a vacuum is drawn to collapse, the moulds/cores enabling them to be withdrawn. Simple method of single piece complex casting avoids join lines between half bodies.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung gegossener Feststofftreibsätze vom Innen- oder Innen- und Außenbrennertyp aus Gießpol oder Kompositen oder Kombinationen beider unter Verwendung von elastischen Formkörpern. The invention relates to a method for producing cast solid propellants of the internal or internal and external burner type made of cast poles or composites or combinations both using elastic moldings.

Derartige Treibsätze werden üblicherweise so hergestellt, daß man die Massen in Formen gießt und zur Ausbildung einer gewünschten Konfiguration, z B bei Innenbrennern, Gießkerne entsprechender Ausbildung in die Formen einsetzt. Such propellants are usually produced so that one Pour the masses in molds and to form a desired configuration, e.g. B in the case of internal burners, casting cores of the appropriate training are used in the molds.

Diese Arbeitsweise hat den Nachteil, daß man nur Treibsatzkonfigurationen herstellen kann, bei denen die Gießkerne nach dem Aushärten der Treibsatzmassen aus diesen ohne weiteres herausziehbar sind. Aus diesem Grund verbieten sich bestimmte Geometrien, wie sie beispielsweise in den noch zu erläuternden F i g. 1 bis 4 skizziert sind. This mode of operation has the disadvantage that you only have propellant charge configurations can produce, in which the casting cores after the propellant mass has hardened can be easily extracted from these. For this reason, certain are prohibited Geometries, as shown, for example, in FIGS. 1 to 4 outlined are.

Die Herstellung solcher Treibsatzgeometrien wäre nur mit technisch aufwendigen, teilbaren Gießformen möglich und wird ein nachträgliches Zusammcnkleben der zwei anfallenden Treibsatzälften erforderlich machen, einen Arbeitsgang, der nicht in allen Fällen durchzuführen ist. Die technisch meist eingehaltene Arbeitsweise der kammerhaftenden Treibsätze. bei der nach vorherigem Einbringen der Inhibricru ngsschicht die Treibsatzinasse in die vorbereiteten Motorkammern gegossen wird, erlaubt die Herstellung der in den F i g. 1 bis 4 skizzierten Geometrien prinzipiell nicht. The production of such propellant charge geometries would only be technically possible Elaborate, divisible casting molds are possible and a subsequent sticking together is possible of the two accruing propellant halves make an operation that does not have to be carried out in all cases. The technically most common way of working of the chamber-like propellants. in the case of prior introduction of the Inhibricru the propellant compound is poured into the prepared engine chambers, allows the production of the in the F i g. 1 to 4 sketched geometries in principle not.

Nach der britischen Patentschrift 1(339 172 ist die Ausbildung einer bestimmten Innenkonfiguration aus gegossenen Treibsätzen, wobei flexible, deformix bare Kernsegmente Verwendung finden, bekann. According to British Patent 1 (339 172 is the training of a certain internal configuration from cast propellants, being flexible, deformix bare core segments are used, known.

Die kreisförmig gebogenen Segmente werden nach Ilerausziehen des festen Gießkerns durch den entstandcnen Hohlraum ausgezogen. Diese Arbeitsweise ermöglicht z. B. die Herstellung von Treibsätzen spezieller Wagenradgeometrie mit kugel- oder tropfen förmigem Auslauf der Brenn flächen im Treibsatzkopf, läßt aber die Herstellung von Treibsätzen mit Geometriemerkmalen der vorliegenden Erfindung nicht zu. The circularly curved segments become after pulling out the solid casting core pulled through the resulting cavity. This way of working enables z. B. the production of propellants with special wagon wheel geometry spherical or drop-shaped outlet of the focal surfaces in the propellant head, but leaves the manufacture of propellants having geometrical features of the present invention not to.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu vermeiden und eine Arbeitsweise zu schaffen, mit der beliebige Innen-und oder Außengestal tungen erzielt werden können. The invention is therefore based on the stated disadvantages to avoid and to create a way of working with any interior and or Exterior designs can be achieved.

Dies geschicht erfindungsgemäß bei einem wie eingangs erläuterten Verfahren dadurch, daß zur Ausbildung der Treibsatzinnen- und/oder -außenkonfigu ration aufblasbare 1 lohlformen und/oder Hohlkerne verwendet werden. Auf diese Weise wird durch Einblasen von l.uft oder Gasen jede gewünschte Form erreicht. Nach dem Aushärten der Treibsätze werden die Hohlformen bzw. -kerne durch Anlegen von Unterdruck zusammengezQt,'en, so daß man sie von den Treibsätzen trennen kann.According to the invention, this is the case with one as explained at the beginning Method in that to form the propellant charge inside and / or outside configu ration of inflatable 1 hollow molds and / or hollow cores can be used. In this way Any desired shape can be achieved by blowing in air or gases. After this The hollow forms or cores are hardened by applying negative pressure put together so that they can be separated from the propellants.

Zweckmäßig wird dabci so vorgegangen, daß zur herstellung der llolllformell und/oder Hohlkerne solche gummielastischen Werkstoffe verwendet werdcn, die mechanisch und chemisch gegenüber den l'reibsatzmassen und der Temperaturbelastung beim Aushärteprozeß der Treibsätze stabil sind, wie Natur- oder Kunstgummisorten, Polyurethanwerkslelfc, Ire, insbesondere aber Silikongummisorten. It is advisable to proceed in such a way that for the production of the llolllformell and / or hollow cores such rubber-elastic materials are used that mechanically and chemically against the rubbing compound and the temperature load during the hardening process the propellants are stable, such as natural or synthetic rubber types, polyurethane works, Irish, but especially silicone rubbers.

Das Aufblasen der Hohlkerne kann mit Luft, Stickstoff, Kohlensäure oder anderen Gasen geschellen, wobei die Auswahl nach Verträglichkeit und Reaktionsmöglichkeiten, wie z. B. Oxydation und Alterung, getroffen wird. The inflation of the hollow cores can be done with air, nitrogen, carbonic acid or other gases, the selection being based on compatibility and reaction options, such as B. Oxidation and aging, is taken.

In den meisten Fällen wird es zweckmäßig sein, wenn die Hohlkerne gasdicht oben und unten mit einem Innenrohr verbunden werden, über das sie an eine Vakuum-Überdruck erzeugende Einrichtung anschließbar sind. In most cases it will be useful if the hollow cores gas-tight at the top and bottom with an inner tube through which they can be connected to a Vacuum overpressure generating device can be connected.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die Hohlformen außen mit einem starren Mantel ausgerüstet werden, mit dem die elastische, aufblasbare Form gasdicht verbunden ist, in der der Anschluß für Vakuum und Überdruck vorgesehen ist. In this embodiment of the invention, it is advantageous if the hollow molds are equipped on the outside with a rigid jacket with which the elastic, inflatable form is connected gas-tight, in which the connection for vacuum and overpressure is provided.

In der Praxis ist es zum Erreichen eines porenfreien Gießlings oft vorteilhaft, den Hohlkern beim Gu13 in seiner unter Vakuum zusammengezogenen Form zu verwenden und ihn erst nach Einbringen der gesamten Masse durch Anlegen von Gasdruck auf seine endgültige Form zu bringen. Dabei kann man die Hohl formen und/oder Hohlkerne mit vorgebildeten Faltkerben versehen, die ein optimales Zusammenziehen sicherstellen. In practice it is often necessary to achieve a pore-free casting advantageous, the hollow core of the Gu13 in its form contracted under vacuum to use and only after the entire mass has been introduced by applying gas pressure to bring it to its final form. You can shape the hollow and / or hollow cores provided with pre-formed folding notches, which ensure optimal contraction.

In der Zeichnung sind in den Fig. 1 bis 4 verschieden gestaltete Treibsatzkörper wiedergegeben, während die Fig. 5 und 6 Einzelheiten der Hohlkerne zeigen. In the drawing, FIGS. 1 to 4 are designed differently Propellant body shown, while Figs. 5 and 6 details of the hollow cores demonstrate.

Das folgende Beispiel soll das Verfahren an einem Treibsatz aus Gießpol verdeutlichen. Verwendet wurde ein gießbarer Polpulveransatz aus 37 Gewichtsprozent Flüssiganteilen und 63 Gewichísprozent Nitrocellulosegranulat. The following example is intended to demonstrate the process on a propellant made of cast poles clarify. A castable pile powder mixture of 37 percent by weight was used Liquid components and 63 percent by weight nitrocellulose granules.

Das Granulat bestand aus: 90,50%Nitrocellulosegemisch, bestehend aus 67% Nc (12,57% N), 33% Nc (11,40% N), 3,60 °/o Nitrodiphenylamin, 0,40 % Candelillawachs, 2,90 % Bleisalicylat, 2,60 % Bleiäthylhexoat Das Granulat war aus Nudelsträngen auf eine Korngröße von 2,5 mm geschnitten. The granules consisted of: 90.50% nitrocellulose mixture, consisting from 67% Nc (12.57% N), 33% Nc (11.40% N), 3.60% nitrodiphenylamine, 0.40% candelilla wax, 2.90% lead salicylate, 2.60% lead ethylhexoate The granules consisted of noodle strands cut to a grain size of 2.5 mm.

Für den Ansatz wurden, wie erwähnt, 6300 dieses Granulates und 37% Gießflüssigkeit verwendet, wobei letztere aus 85010 Nitroglycerin und 15% Dibutylpthalat zusammengesetzt war. As mentioned, 6300 of these granules and 37% Casting liquid used, the latter made of 85010 nitroglycerin and 15% dibutylphthalate was composed.

Durch Umrühren der Mischung bei 30e C wurde die zum Gießen erforderliche, optimale Viskosität eingestellt und die Mischung unter Rütteln eingegossen. Zentral war in die Gießform ein durch Anlegen von Vakuum zusammengezogener Hohlkern aus Silikongummi mit einem zentralen Rohr nach F i g. 5 und Faltkerben nach F i g. 6 in der Konfiguration gemäß Fig. 1 eingesetzt. By stirring the mixture at 30e C, the required for pouring was Optimal viscosity adjusted and the mixture poured in while shaking. Central a hollow core which was contracted by applying a vacuum was made of in the casting mold Silicone rubber with a central tube according to FIG. 5 and folding notches according to FIG. 6th used in the configuration according to FIG.

Nach dem Eingießen der gesamten Gießmasse wurde das Vakuum im Hohlkern gebrochen und der Hohlkem durch Aufblasen mit Stickstoff von eincr Atmosphäre Überdruck in seine endgültige Form gebracht. Dcr Stickstoffüberdruck wurde während der anschließenden Aushärtung des Gießlings über 3 Tage bei 500 C beibehalten. After the entire casting compound had been poured in, the vacuum in the hollow core was released and the hollow core was broken by inflation with nitrogen at an overpressure of one atmosphere brought into its final form. The nitrogen overpressure was maintained during the subsequent Maintain hardening of the casting for 3 days at 500 ° C.

Nach der Aushärtung wurde der Überdruck im Hohlkern abgelassen und nach dem Erkalten des Treibsatzes Vakuum angelegt, wobei sich der Hohlkern zusammenzog und ohne Schwierigkeiten aus dem Treibsatz gezogen werden konnte. After curing, the excess pressure in the hollow core was released and After the propellant charge has cooled, a vacuum is applied, with the hollow core contracted and could be pulled out of the propellant without difficulty.

Die Abmessungen des Treibsatzes betrugen: Durchmesser 300 mm, Länge 1 m, Durchmesser des Innenkanals 80 mm, Durchmesser der radförmigen Erweiterungen 150 mm. The dimensions of the propellant charge were: diameter 300 mm, length 1 m, diameter of the inner channel 80 mm, diameter of the wheel-shaped extensions 150 mm.

Die Fig. 7 bis 11 stellen im Schnitt mögliche Ausführungsformen aufblasbarer Hohlformen für Treibsatzaußenkonfigurationen dar, wobei 1 die aufblasbare Hohlform, 2 die formbeständige Außenform und 3 den Ansaugstutzen für Überdruck und Unterdruck kennzeichnet. 7 to 11 show in section possible embodiments of inflatable Hollow forms for propellant external configurations, where 1 is the inflatable hollow form, 2 the shape-retaining outer shape and 3 the suction nozzle for overpressure and underpressure indicates.

Die Figuren berücksichtigen als Beispiele nur Ausführungsformen für die Außenkonfigurationen. As examples, the figures only consider embodiments for the external configurations.

Fig. 12 zeigt schematisch die technischen Möglichkeiten der erfindungsgemäßen Hohlformen zur Ausbildung von Außenkonfigurationen an zwei Konfigurationselementen (a und b). Fig. 12 shows schematically the technical possibilities of the invention Hollow forms for the formation of external configurations on two configuration elements (a and b).

Die ausgezogenen Linien der Hohlform 1 zeigen die Form im aufgeblasenen Zustand, die gestrichelten bei Unterdruck, die ein Herausziehen der Treibsätze bei allen praktisch möglichen Konfigurationen ermöglicht. The solid lines of the hollow mold 1 show the shape when it is inflated State, the dashed line with negative pressure, the withdrawal of the propellant charges enables all practically possible configurations.

An den in F 1 g. 12 angekreuzten Stellen sind Faltkerben vorgebildet. At the in F 1 g. Folded notches are shown in front of 12 places marked with a cross.

Diese Hohlformen können einerseits teilbare Gießformen ersetzen und darüber hinaus auch Außenkonfigurationen ermöglichen, die durch teilbare Gießformen nicht herzustellen sind. These hollow molds can on the one hand replace divisible casting molds and In addition, it also enables external configurations that are made possible by divisible casting molds cannot be produced.

Es kann sich dabei um Außenbrenner, Allseitsbrenner oder auch um spezielle Formen handeln, die z. B. aus Gründen der Brennkammerkonstruktion oder aus Gründen der Festlegung (Fixierung) der Treibsätze in der Brennkammer erforderlich sind. It can be an external burner, an all-round burner or even act special forms that z. B. for reasons of the combustion chamber construction or required for reasons of fixing (fixing) the propellant charges in the combustion chamber are.

In den Fig. 7 bis 11 sind mögliche Ausführungsformen als Beispiele dargestellt, ohne jedoch eine Begrenzung auf diese oder ähnliche Konfigurationsformen damit zu verbinden. 7 to 11 are possible embodiments as examples shown, but without a limitation to this or similar configuration forms to connect with it.

In der Fig. 12 ist der Arbeitsablauf (Wirkungsweise) zur Ausbildung der Außenkonfiguration an einem Konfigurationselement dargestellt. In Fig. 12, the work flow (mode of operation) for training the external configuration shown on a configuration element.

Die technische Ausführung ist einfach und bedeutet praktisch die Umkehrung der Hohlkerne: In einem formbeständigen Außenteil ist luftdicht der aufblasbare Formkörper eingebaut, der bei Überdruck seine gewünschte Form annimmt: bei Anlegen von Unterdruck ziehen sich die in den Gießkörper einragenden Teile zurück (Umstülpen nach innen) und crlauben so daß rausziehen der Gießlingo. The technical implementation is simple and practically means that Reversal of the hollow cores: In a dimensionally stable outer part, the inflatable one is airtight Molded body built in, which assumes its desired shape when there is overpressure: when applied The parts protruding into the cast body retract from the negative pressure (everting after inside) and crlauben so that pull out the casting.

Um das Umstülpen zu erleichtern und definiert ablaufen zu lassen, werden wie bei den Kernen Kerbfalten vorgesehen. To make turning inside out easier and to allow it to run in a defined manner, are provided as with the kernels notched folds.

Claims

Claims: 1. Process for the production of cast solid propellants of the internal or internal and external burner type made of cast poles or composites or combinations both using elastic moldings, d a u r c h g e -marked, that to form the propellant internal and / or external inflatable configuration Hollow forms and / or hollow cores are used.

2. The method according to claim 1, characterized in that the hollow molds and, odci hollow cores can be contracted by applying a vacuum and thereby removed from the propellant and / or be made separable from the propellant charge.

3. The method according to claims 1 and 3, characterized in that that for the production of the hollow molds and 'or Hohlkernc such rubber-elastic materials are used that are mechanically and chemically compared to the Treilh masses and the temperature load during the hardening process of the propellants are stable, as natural or types of synthetic rubber, polyurethane materials, but especially types of silicone rubber.

4. The method according to claims 1 to 4, characterized in that that the hollow cores are gas-tight at the top and bottom with an inner tube, via which they are connected to a device that generates excess vacuum.

5. The method according to claims l to 4, characterized in that that the hollow forms are equipped outside with a rigid jacket with which the elastic, inflatable form is connected gas-tight, in which the connection for vacuum and overpressure is provided.

6. The method according to claims l to 6, characterized in that that the hollow molds and / or hollow cores are provided with pre-formed folding notches, which ensure an optimal combination.