DE2027801B2 - Treibsatz fuer feuerwerksraketen und ein verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Treibsatz für Feuerwerksraketen und ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Aus der DT-AS 12 75 929 sind Treibmittelmassen für Raketensätze und dergleichen bekannt, bei denen einem festen Oxidationsmittel mit einem Polymerisat als Bindemittel geringe Mengen von Metallchromit oder -chromat zugesetzt sind, wodurch die Eigenschaften der Masse gleichzeitig hinsichtlich der Brenngeschwindigkeit und des Druckexponenten verbessert werden. Das Metallchromat, z. B. Kupferchromat, wirkt dabei als Katalysator.

ίο Aufgabe der Erfindung ist es, einen Treibsatz für Feuerwerksraketen auf der Basis von festem Oxidationsmittel, einem Polymerisat als Bindemittel und mit einem Zusatz an Kupferchromat zu schaffen, der mittels einer Zündschnur oder dergleichen leicht brennbarem Material direkt zündbar ist, bei dem also keine gesonderte Übertragungsladung vorgesehen sein braucht.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1; die Unteransprüche 2 — 9 definieren vorteilhafte bzw. zweckmäßige Weiterbildungen des Patenthauptanspruchs, während die Ansprüche 10—12 im Rahmen der Erfindung liegenden Verfahren für die Herstellung des Treibsatzes angeben.

Die erfindungsgemäße Ausbildung ist besonders vorteilhaft für kleine Raketen, die etwa als Notsignalraketen aus der Hand abzufeuern sind, in Fällen also, wo eine elektrisch zu zündende Übertragungsladung unpraktisch oder gar nicht verwendbar ist. Man kann deshalb von den bekannten vorteilhaften Eigenschaften plastischer Treibladungen — kostengünstige Fertigung, Fehlen von Spannungsentwicklung bei thermischer Expansion oder Konzentration — Gebrauch machen, ohne durch die bisher für erforderlich gehaltenen hohen

J5 Zündtemperaturen zu aufwendigen Zündeinrichtungen genötigt zu sein.

Es ist vorteilhaft, wenn das Kupferchromat diskontinuierlich über die Gesamtheit der außen liegenden Treibladungsmasse verteilt wird, d. h. die Verteilung ist nicht derart, daß sich eine kontinuierliche Schicht von Kupferchromat als Überzug auf der Oberfläche ergibt und die Treibladung vollständig 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

so sorgen, daß sich eine diskontinuierliche Schicht von Kupferchromat auf der Treibladungsoberfläche in dem Bereich ergibt, wo es erforderlich ist, daß eine Initialzündung erfolgt.

Das Vorhandensein des Kupferchromats, exponiert auf der Treibladungsoberfläche, ist besonders wünschenswert in Fällen, in denen sich eine ausgeschiedene Bremsschicht des visko-elas'.ischen Flüssigkeitsbinders auf der Oberfläche gebildet hat als Ergebnis eines Preßvorganges, dem die Treibladungszuammensetzung 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.

Die Binderschicht kann als thermischer Isolator wirken oder in anderer Weise die Zündung verhindern oder die Ausbreitung der Flammenfront verzögern und infolgedessen die Rate de= austretenden Gases der

Treibladung ungenügend machen, um eine gleichförmige Verbrennung aufrechtzuerhalten, so daß die Rakete von allein erlischt.

Das Kupferchromat kann in verschiedener Weise auf die Treibladungsoberfläche aufgebracht werden. Demgemäß kann das Kupferchromat beispielsweise durch Aufstäuben oder Aufsprühen aufgebracht werden, wobei die Feststoffpartikeln auf der Oberfläche gehalten werden durch eine milde Adhäsionswii Rung des Binders. Alternativ kann das Kupferchromat ι ο aufgebracht werden in Form einer Aufschlämmung in einer leicht flüchtigen Flüssigkeit, wonach diese Flüssigkeit zum Verdunsten gebracht wird. Es ist wünschenswert, nine flüchtige Flüssigkeit zu benutzen in Form eines Lösungsmittels für den Binder, beispielsweise Petroleumäther, da die Wirkung eines solchen Lösungsmittels dazu führt, daß die Kupferchromatpartikeln dichter in die Treibladungsoberfläche eingebettet werden. Es ist manchmal vorteilhaft, wenn das Kupferchromat auf die Treibladungsoberfläche in Aufschlämmungsform in einem solchen Lösungsmittel aufzubringen ist, die Viskosität des; Lösungsmittels zu erhöhen durch Auflösen kleiner Quantitäten eines visko-elastischen Materials, beispielsweise zur Erzeugung einer 0,5- bis 5prozentigen Lösung. Ein Beispiel für ein brauchbares visko-elastisches Material ist hochmolekulargewichtiges PolyisobutyL

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.

Vorteilhafterweise sind die Partikelgrößen des Kupferchromais so gewählt, daß im wesentlichen die Gesamtheit des Kupferchromats kleiner ist als 0,124.

Vorteilhafterweise zusätzlich zum Aufbringen des Kupferchromats auf die Treibladungsoberfläche kann das Kupferchromat auch auf die Treibladungsmasse verteilt werden. 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-% liegender Anteile von Kupferchromat.

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 Kupferchromatpartikeln, die in die Treibladungsmasse eingebettet sind, freizulegen durch Auslösen mindestens eines Teils der abgeschiedenen

Schicht durch ein geeignetes Lösungsmittel.

Zündschnur ist ein bekanntes leicht brennbares Material, das im allgemeinen aus Baumwolle besteht, die mit einer Lösung von schwefelfreiem gemahlene:] Schießpulver in Gummi arabicum oder Stearin imprägniert ist Schwefelfreies gemahlenes Schießpulver umfaßt etwa 70 Gewichts-% Kaliumnitrat und etwa 30 Gewichts-% Holzkohle, und die Partikelgröße des Pulvers ist kleiner oder gleich 0,066.

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.

Es ist nicht wesentlich, daß irgendein Teil der Zündschnur oder dergleichen leicht brennbaren Materials in Kontakt mit der Treibladung steht.

Vorteilhafterweise erstreckt sich die Zündschnur oder dergleichen leicht brennbares Material durch die Düse der 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. 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 derselben.

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 die Bewegungsgeschwindigkeit der Zündflamme.

Diese Gestaltung ist an sich bekannt aus der DT-AS 10 66 177.

Vorzugsweise ist das Feststoff-Oxydationsmittel in der plastischen gaserzeugenden Zusammensetzung Ammoniumperchlorat

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.

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-%.

Hie Treibladungszusammensetzung kann ferner ein Moderiermittel umfassen wie beispielsweise Ammoniumpicrat oder Oxamid.

Weitere Einzelheiten bezüglich plastischer gaserzeugender Zusammensetzung, die als Treibladungsmasse in Verbindung mit dem Anmeldungsgegenstand brauchbar

sind, finden sich in der britischen Patentschrift 9 15 910.

Nachfolgend werden zwei Beispiele für plastische gaserzeugende Zusammensetzungen gegeben, die gemäß der Erfindung anwendbar sind, wobei alle Anteile in Gewichtsprozenten angegeben sind:

I. Ammonium-Perchlorat 84,5

Polyisobutyl 12,5

Oberflächenaktives Mittel 1

(Pentaerythritol-Dioleat 30

äthyl-Oleat 40

Natrium-Dioctyl-Sulfosuccinat 30

Kupferchromat 1

II. Ammonium-Perchlorat 85,5

Polyisobutyl 12,5

Titan-dioxid 1

Oberflächenaktives Mittel 1

Zwei Ausführungsformen von Raketen mit einem Treibsatz gemäß der Erfindung sollen nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden:

F i g. 1 zeigt einen Axialschnitt einer ersten Ausführungsform der Rakete, und

Fig.2 zeigt einen kleineren Maßstab als in Fig. 1 einen Axialschnitt einer zweiten Ausführungsform.

Die in Fig. 1 der Zeichnung dargestellte erste Ausführungsform der Rakete 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 verringerten 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. Der Fortsatz 6 enthält eine Zündmischung 7.

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.

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.

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 Übertragungs-

lü zündmasse 7,die ihrerseits die Signalmischung zündet.

In Fig.2 ist die zweite Ausführungsform einer Rakete dargestellt, die eine zylindrische Verbrennungskammer 12 aufweist Ein Düsenteil 13 ist an einem Ende der Verbrennungskammer vorgesehen. Ein Verschlußteil 14, das gegen Axialverschiebung durch eine Sicke 15 gesichert ist, bildet die andere Endwandung der Verbrennungskammer.

Eine hohe zylindrische Treibladungsmasse 16 ist in den Innenraum der Verbrennungskammer 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. Die Treibladungsmasse ist eine eben beschriebene plastisehe gaserzeugende Zusammensetzung. Eine schematisch mit der gestrichelten Linie 17 in Fig.2 angedeutete Zündschnur erstreckt sich vom Äußeren des Düsenteils 13 durch den Hohlraum der Treibladungsmasse und ist längs dem 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 kegelstumpfförmigen Hohlraums 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

Zur Inbetriebnahme des in F i g. 2 gezeigten Raketenmotors wird die Zündschnur 17 in geeigneter Weise gezündet, beispielsweise durch den Funken von einem Zündhütchen. Die Zündschnur brennt dann schnell über die ganze Länge ab und zündet den zündfähig gemachten Batist 19, der seinerseits die Zündung auf die Treibladungsmasse 16 überträgt

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

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Treibsatz für Feuerwerksra'.eten, der mittels einer Zündschnur oder dergleichen leicht brennbarem Material direkt zündbar ist, auf der Basis von festem Oxydationsmittel, einem Polymerisat als Bindemittel und mit einem Zusatz an Kupferchromat, dadurch gekennzeichnet, daß der Treibsatz eine plastische Beschaffenheit aufweist und als Bindemittel einen polymeren aliphatischen Kohlenwasserstoff mit Seitengruppen enthält, der eine visko-elastische Flüssigkeit darstellt, mit einer Viskosität im Bereich zwischen 250 000 und 7 000 000 Poise bei 25° C, und daß das Kupferchromat an mindestens einem Teil der Treibsatzoberfläche aufgebracht ist

2. Treibsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupferchromat diskontinuierlich über im wesentlichen die gesamte außenliegende Treibladungsoberfläche verteilt ist.

3. Treibsatz nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchengröße des Kupferchromats kleiner/gleich 0,124 mm beträgt.

4. Treibsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der visko-elastische flüssige Binder Polyisobutyl ist

5. Treibsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Teil eines oberflächenaktiven Mittels enthält.

6. Treibsatz nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des oberflächenaktiven Mittels 1 Gewichts.-% beträgt.

7. Treibsatz nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das oberflächenaktive Mittel ein Gemisch von mindestens zwei organischen Verbindungen ist, von denen mindestens eine ein organisches Sulfat ist, ein anorganisches Salz einer veresterten dibasischen Sulfonatsäure oder ein Ester einer langkettigen Fettsäure ist.

8. Treibsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Moderiermittel hält.

9. Treibsatz nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Moderiermittel Oxamid ist.

10. Verfahren zur Herstellung des Treibsatzes mit einem Zusatz an Kupferchromat nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupferchromat durch Aufsprühen oder Aufstäuben auf mindestens einen Teil der Treibladungsoberfläche, die zu zünden ist, aufgebracht wird.

11. Verfahren zur Herstellung des Treibsatzes mit einem Zusatz an Kupferchromat nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupferchromat in Form einer Aufschlämmung in einer leicht flüchtigen Flüssigkeit auf mindestens einen Teil der Treibladungsoberfläche aufgebracht wird, die zu zünden ist, und daß die ieicht flüchtige Flüssigkeit anschließend verdunstet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als leicht flüchtige Flüssigkeit ein Lösungsmittel verwendet wird, das das Bindemittel aufzulösen in der Lage ist.