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Beschreibung "Feuerwerkskörper in Form einer Rakete" Die Erfindung
bezieht sich auf Feuerwerkskörper und insbesondere auf einen Feuerwerkskörper in
Form einer Rakete, die angetrieben wird durch Verbrennung einer gaserzeugenden Zusammensetzung,
die plastisch ist und infolgedessen während der Fertigung leicht geformt werden
kann.
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Zwar vereinfacht die Verwendung plastischer Treibladungen die Herstellung
der Feuerwerkskörper, in die die Treibladung einzubringen ist, und hat Vorteile
aufgrund der Tatsache, daß sich keine inneren Spannungen entwickeln während thermischer
Expansionen oder Kontraktionen, doch hat sich gezeigt, daß sie für die Zündung relativ
hohe Temperaturen erfordern. Bei großen Raketen, bei denen im allgemeinen elektrisch
gezündete pyrotechnische Ubertragungsladungen
angewandt werden,
haben sie zu keinerlei Beanstandungen Anlaß gegeben, doch ergeben sich Schwierigkeiten
im Falle kleiner Raketen, die beispielsweise von Hand abgefeuert werden sollen,
weil es oft unpraktisch oder unmöglich ist, eine elektrisch gezündete Übertragungsladung
vorzusehen, d.h. eine pyrotechnische Ubertragungssubstanz, die elektrisch gezündet
wird und ihrerseits die Zündung auf die Treibladung überträgt.
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Die vorliegende Erfindung basiert auf der Beobachtung, daß bestimmte
plastische Treibladungen leicht und zuverlässig direkt gezündet werden können mit
einer Zündschnur oder dergleichen leicht brennbarem. Material, beispielsweise zündfähig
gemachtem Batist, oder mit anderen Worten ohne aitJ#ilfe einer pyrotechnischen Übertragungszündladung,
die ihrerseits gezündet werden muß durch eine Zündschnur oder dergleichen leicht
brennbares Material und ihrerseits die Treibladung zündet.
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Die Erfindung geht aus von einem Feuerwerkskörper in Form einer Rakete
mit einer Verbrennungskammer, einer Treibladungsmasse und einer Zündschnur oder
dergleichen leicht brennbarem Material für die direkte Zündung der Treibladung und
ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Treibladung eine plastische
gaserzeugende Zusammensetzung ist mit einem festen Oxydationsmittel, welche Zusammensetzung
durch ein Bindemittel zusammengehalten wird, das ein polymerer aliphatischer Kohlenwasserstoff
mit Seitengruppen ist und eine visko-elastische Flüssigkeit ist mit einer Viskosität
im Bereich zwischen 250 000 und 7 000 000 Poise bei 250C, und daß der Treibladung
Kupferchromat zugesetzt ist.
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Das Kupferchromat, das der Treibladung zugeordnet ist, kann innerhalb
der Treibladungsmasse verteilt sein und/oder an mindestens einem Teil der Treibladungsoberfläche,
welche zu zünden ist, aufgebracht werden.
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Die Tatsache, daß keine konventionelle Zündsubstanz in Verbindung
mit der Zündschnur oder dergleichen leicht brennbarem Material vorgesehen ist, vermeidet
die Schwierigkeiten, die mit dem Vorsehen einer solchen Zünd- oder übertragungssubstanz
verbunden sind.
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Vorteilhafterweist ist das Kupferchromat auf mindestens einem Teil
der zu zündenden Treibladungsmassenoberfläche angeordnet.
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Es ist vorteilhaft, wenn das upfercromat diskontinuierlich über die
Gesamtheit der außen liegenden Treibladungsmasse verteilt ist, d.h. die Verteilung
ist nicht derart, daß sich eine kontinuierliche Schicht von Kupferchromat als überzug
auf der Oberfläche ergibt und die Treibladung vollstandig maskiert. Eine solche
diskontinuierliche Verteilung stellt sicher, daß mit der Zündung sich die Flammenfront
gleichförmig über die Treibladungsoberfläche ausbreitet. Obwohl es im allgemeinen
vorteilhaft ist, wenn sich eine diskontinuierliche Verteilung des Kupferchromats
oder der Gesamtheit der exponierten Treibladungsoberfläche ergibt, wird es in den
meisten Fällen genügen, bloß dafür zu sorgen, daß sich eine diskontinuierliche Schicht
von Kupferchromat auf der Treibladungsoberfläche in dem Breich ergibt, wo es erforderlich
ist, daß eine Initialzündung erfolgt.
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Das Vorhandensein des Kupferchromats, exponiert auf der Treibladungsoberfläche,
ist besonders wünschenswert in
Fällen, in denen sich eine ausgeschiedene
Bremsschicht des visko-elastischen Flüssigkeitsbinders auf der Oberfläcne gebildet
hat als Ergebnis eines Prcßvorgages, dem die Treibladungszusammensetzung ausgesetzt
worden ist. Eine solche ausgeschiedene Schicht, die die Zündung der Treibladungsmasse
verzögern oder sogar verhindern kann, bildet sich mit größerer Wahrscheinlichkeit
dann, wenn die Zusammensetzung einen relativ hohen Binderanteil enthält.
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Die Binderschicht kann als thermischer Isolator wirken oder in anderer
Weise die Zündung verhindern oder die Ausbreitung der Flainmenfront verzögern und
infolgedessen die Rate des austretenden Gases der Treibladung ungenügend machen,
um eine gleichförmige Verbrennung aufrechtzuerhalten, so daß die Rakete von allein
erlischt.
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Das Kupferchromat kann in verschiedener Weise auf die Treibladungsoberfläche
aufgebracht werden. Demgemäß kann das Kupferchromat beispielsweise durch Auf stäuben
oder Auf sprühen aufgebracht werden, wobei die Feststoffpartikel auf der Oberfläche
gehalten werden durch eine milde Adhäsionswirkung des Binders. Alternativ kann das
Kupferchromat aufgebracht werden in Form einer Aufschlammung in einer leicht flüchtigen
Flüssigkeit, wonach diese Flüssigkeit zum Verdunsten gebracht wird.
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Es ist wünschenswert, eine flüchtige Flüssigkeit zu benutzen in Form
eines Lösungsmittels für den Rinder, beispielsweise Petroleumäther, da die Wirkung
eines solchen Lösungsmittels dazu führt, daß die Kupferchromatpartikel dichter in
die Treibladungsoberfläche eingebettet werden. Es ist manchmal vorteilhaft, wenn
das Iiupferclaromat auf die Treibladungsoberfläche in Aufschlämmungsform in einem
solchen Lösungsmittel aufzubringen ist, die Viskosität des Lösungsmittels zu erhöhen
durch
Auflösen kleiner Quantitäten eines visko-elastischen Material, beispielsweise zur
Erzeugung einer 0,5- bis 5-prozentigen Lösung. Ein Beispiel für ein brauchbares
vlsko-elastisches Material ist hochmolekulargewichtiges Polyisobutyl, das unter
dem Handelsnamen OPPANOL B 150 bekannt ist.
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Es ist wichtig, daß die Dicke jeder Schicht von Kupferchromat, die
auf die Treibladungsoberfläche aufgebracht worden ist, nicht zu groß ist, da eine
solche Schicht als thermischer Isolator wirken kann und damit die Zündung verzögern
oder unterbinden kann. Im allgemeinen sollte die Quantität von Kupferchromat, die
auf die Treibladungsoberfläche aufgebracht wird, geringer sein als erforderlich
wäre, um eine durchgehende Schicht zu bilden.
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Vorteilhafterweise sind die Partikelgrößen des Kupferchromats so
gewählt, daß im wesentlichen die Gesamtheit des Kupferchromats durch die Maschen
eines Siebes mit 120 Maschen pro Zoll (B.S.S.) hindurchgeht.
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Anstatt oder vorteilhafterweise zusätzlich zum Aufbringen des Kupferchromats
auf die Treibladungsoberfläche kann das Kupferchromat auch auf die Treibladungsmasse
verteilt werden.
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Vorteilhafterweise ist die gaserzeugende Zusammensetzung eine innige
Mischung von Bestandteilen mit mindestens 0,5 Gewichts-% Kupferchromat. Vorzugsweise
umfaßt die gaserzeugende Zusammensetzung zwischen 1 und 2 Gewichts-% Kupferchromat.
Im allgemeinen hat sich gezeigt, daß nur ein geringer oder gar kein Vorteil erzielbar
ist durch oberhalb 2 Gewichts-% liegendet Anteile von Kupferchromat.
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Wenn eine Treibladungsmasse verwendet wird, die einen Anteil von
Kupferchromat, über die Gesamtmasse verteilt, enthält, wird gewöhnlich das Kupferchromat
in der zu zündenden Oberfläche vorhanden sein, und im allgemeinen ergibt sich wenig
oder gar kein Vorteil, wenn auf die Oberfläche zusätzlich Kupferchromat aufgebracht
wird. Wie jedoch oben erläutert wurde, kann sich auf der Treibladungsoberfläche
eine ausgeschiedene Binderschicht ablagern, und es ist in solchen Fällen wünschenswert,
auf die Oberfläche Kupferchromat aufzubringen, beispielsweise durch Aufstäuben oder
Aufsprühen, um auf diese Weise sicherzustellen, daß sich zur Erleichterung der Zündung
genügend Kupferchromat an. der Oberfläche befindet. Alternativ kann es möglich sein,
die Kupferchromatpartikel, die in die Treibladungsmasse eingebettet sind, freizulegen
durch Auflösen mindestens eines Teils der abgeschiedenen Schicht durch ein geeignetes
Lösungsmittel.
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Zündschnur ist ein bekanntes leicht brennbares Material, das im allgemeinen
aus Baumwolle besteht, die mit einer Lösung von schwefeifreiem gemahlenen Schie¢pulver
in Gummi arabicum oder Stearin imprägniert ist. Schwefelfreies gemahlenes Schi¢Wspulver
umfaßt etwa 70 Gewichts-%Kaliumnitrat und etwa 30 Gewichts-% Holzkohle, und die
Partikelgröße des Pulvers ist gewöhnlich so, daß es durch die Maschen eines Siebes-mit
240 Maschen pro Zoll (B.S.S.) hindurchgeht.
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Die Zündschnur oder dergleichen leicht brennbares Material kann gezündet
werden durch irgendeine geeignete Vorrichtung, beispielsweise durch einen Funken
von einer Zündkapsel oder durch eine Bickford-Zündschnur .
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Es ist nicht wesentlich, daß irgendein Teil der Zündschnur oder dergleichen
leicht brennbaren Materials in Kontakt mit der Treibladung steht.
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Vorteilhafterweise erstreckt sich die Zündschnur oder dergleichen
leicht brennbares Material durch die Düse aer Rakete und endet nahe der freiliegenden
Oberfläche der Treibladungsmasse. Vorzugsweise ist diese freiliegende Oberfläche
eine solche, die mindestens teilweise freiliegendes Kupferchromat aufweist. Der
Punkt, an dem die Zündschnur oder dergleichen leicht brennbares Material endet,
hängt von der Konfiguration der Treibladungsmasse ab und davon, wo es erwünscht
ist, daß die Initialzündung der Treibladungsmasse erfolgen soll.
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Demgemäß kann beispielsweise die Zündschnur nahe dem rückseitigen
Ende der Treibladungsmasse enden oder in oder durch eine Bohrung in der Treibladungsmasse
ragen und entweder innerhalb der Bohrung enden oder an einem Punkt außerhalb der
Treibladungsmasse und nahe dem Vorderende derselbe.
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Die Zündschnur oder dergleichen leicht brennbares Material kann selbstabstützend
sein, oder es können Abstützeinrichtungen vorgesehen werden, beispielsweise ein
Rohr, das die Zündschnur oder dergleichen leicht brennbares Material umgibt. Das
Rohr kann aus Kunststoffmaterial, Papier-oder Metall bestehen. Das Vorhandensein
eines Rohres rings um die Zündschnur oder dergleichen leicht brennbares Material
erhöht erheblich aie Bewegungsgeschwindigkeit der Zündfiamme.
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Vorzugsweist ist das Feststoff-Oxydationsmittel in der plastischen
gaserzeugenden Zusammensetzung Ammonium-Perchlorat.
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Der visko-elastische flüssige Binder ist vorzugsweise Polyisobutyl.
Um die Wirkung des Binders zu verbessern, kann ein geringer Anteil eines oberflächenaktiven
Mittels in die plastische gaserzeugende Zusammensetzung inkorporiert sein.
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Vorzugsweise ist das oberflächenaktive Mittel ein Gemisch von mindestens
zwei organischen Verbindungen, von denen mindestens eine ein organisches Sulfat
ist, ein anorganisches Salz einer veresterten dibasischen Sulfonatsäure oder ein
Ester einer Langketten-Fettsäure. Vorzugsweise beträgt der Anteil des oberflächenaktiven
Mittels in der gaserzeugenden Zusammensetzung etwa 1 Gewichts-%.
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Die Treibladungszusammensetzung kann ferner ein Moderiermittel umfassen
wie beispielsweise Ammonium-Picrat oder Oxamid.
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Weitere Einzelheiten bezüglich plastischer gaserzeugender Zusammensetzung,
die als Treibladungsmasse in Verbindung mit dem AnmeXhngsgegenstand brauchbar sind,
finden sich in der britischen Patentschrift 915 910.
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Nachfolgend werden zwei Beispiele für plastische gaserzeugende Zusammensetzungen
gegeben, die gemäß der Erfindung anwendbar sind, wobei alle Anteile in Gewichtsprozenten
angeeben sind: I. Ammonium-Perchlorat 84.5 Polyisobutyl 12.5 oberflächenaktives
Mittel 1 (Pentaerythritol-Dioleat 30 Stilyl-Oleat 40 ' Isatrium-Dioctyl-Sulfosuccinat
30) Kupferchromat 1 II. Ammonium-Perchlorat 85.5 Polyisobutyl 12.5 Titan-Dioxyd
1 oberflächenaktives Mittel 1
Zwei Ausführungsformen des Raketenmotors
gemäß vorliegender Erfindung sollen nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
näher erläutert werden: Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt einer Ausführungsform des
Raketen-Feuenverkskörpers gemäß der Erfindung, und Fig. 2 zeigt einen Axialschnitt
in kleinerem Maßstab als in Fig. 1 einer zweiten Ausführungsform.
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Die in Fig. 1 der Zeichnung dargestellte erste Ausführungsform des
Feuerwerkskörpers gemäß der Erfindung umfaßt ein im allgemeinen rohrförmiges Raketengehäuse,
von dem ein Teil mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnet ist. Eine im allgemeinen
zylindrische Verbrennungskammer 2 ist gegen Axialverschiebung innerhalb des Raketengehäuses
1 mittels Sicken 3 und 4 gesichert, die in dem Raketengehäuse vorgesehen sind. Ein
Düsenteil 5 ist am unteren Ende der Verbrennungskammer 1 vorgesehen, und die obere
Endwandung der Verbrennungskammer ist mit einem rohrförmigen Fortsatz 6 verrirrgerten
Durchmessers versehen. Der Fortsatz 6 bildet eine Verbindung zu einer oberen Kammer
der Rakete (nicht dargestellt), die eine Signalmischung, beispielsweise ein Leucht-
oder Rauchsignal, enthalten kann.
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Der Fortsatz 6 enthält eine Zündmischung 7.
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Eine Treibladungsmasse 8 bestehend aus einer plastischen gaserzeugenden
Zusammensetzung, wie oben erläutert, paßt dicht in die Verbrennungskammer 2. Die
Länge der Treibladungsmasse 8 ist geringer als die innere Länge der Verbrennungskammer
2, und es ergibt sich ein Spalt zwischen dem Düsenteil 5 und dem nahegelegenen Ende
der Treibladungsmasse.
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Eine Zündschnur 9 erstreckt sich von einem Anfeuerungsteil 10 durch
die öffnung in dem Düsenteil 5 und endet an der tiefsten Stelle einer Ausnehmung
11 im rückseitigen Endabschnitt der Treibladungsmasse 8. Die Ausnehmung 11 ist mit
einer diskontinuierlich verteilten Oberflächenbeschichtung von Kupferchromat versehen.
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Bei der Zündung wird die Zündung von dem Anfeuerungsteil 10 auf die
Zündschnur 9 übertragen, die über ihre ganze Länge abbrennt und ihrerseits die Treibladungsmasse
8 zündet. Das durch die Verbrennung der Treibladung erzeugte Gas erzeugt die Antriebskraft
für die Rakete. Nach einiger Zeit zündet die brennende Treibladungsmasse die Übertragungszündmasse
7, die ihrerseits die Signalmischung zündet.
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In Fig. 2 ist die zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Rakete dargestellt, die eine zylindrische Verbrennungskammer 12 aufweist. Ein Düsenteil
13 istan einem Ende der Verbrennungskammer vorgesehen0 Ein Verschlußteil 14 das
gegen Axialverschiebung durch eine Sicke 15 gesichert ist bildet die andere Endwandung
der Verbrennungskammer.
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Eine hohe zylindrische Treibladungsmasse 16 ist in den Innenraum
der VerbrennungskaeEaer 12 eingepaßt, und das hohle Innere der Treibladungsmasse
verjüngt sich zu jedem Ende der Kammer hin, d.h. der hohle Innenraum der Treibladungsmasse
besitzt kegelstumpfförmige Ausbildung an jedem Ende der Kammer.
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Die Treibladungsmasse ist eine oben beschriebene plastische gaserzeugende
ZusarmensetzungD Eine schematisch mit der gestrichelten Linie 17 in Fig. 2 angedeutete
Zündschnur erstreckt sich vom Äußeren des Düsenteils 13 durch den Ilohlraum der
Treibladungsmasse und ist längsdem größeren Teil ihrer Erstreckung
von
einem Papierrohr 18 umschlossen. Das Rohr endet nahe einer Scheibe zündfähig gemachten
Batistes 19, der parallel zum Verschlußteil 14 an der Basis des kegelstumpfförmigen
Hohlraums der Treibladungsmasse angeordnet ist. Die Oberfläche des kegelstumpf förmigen
hohlraumes der Treibladungsmasse, also die Stellen 20 und 21, sind mit einer diskontinuierlich
verteilten Oberflächenbeschichtung von Kupferchromat versehen. Die Zündschnur erstreckt
sich aus dem Papierrohr 18 heraus und endet nahe dem zündfähig gemachten Batist.
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Zur Inbetriebnahme des in Fig. 2 gezeigten Raketenmotors wird die
Zündschnur 17 in geeigneter Weise gezündet, beispielsweise durch den Funken von
einem Zündhütchen. Die Zündschnur brennt dann schnell über ihre ganze Länge ab und
zündet den zündfähig gemachten Batist 19, der seinerseits die Zündung auf die Treibladungsmasse
16 überträgt.
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Das Papierrohr 18 dient der Abschirmung der Treibladungsmasse gegen
die längs der Zündschnur wandernde Flammenfront und stellt damit sicher, daß die
Zündung der Treibladungsmasse zunächst vom frontseitigen Ende der Verbrennungskammer
aus beginnt.
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Patentansprüche