DE2031140A1

DE2031140A1 - Combustible casings for rockets - built from polyester fabrics or fibres impregnated and loaded with epoxy resin, oxidants and combu

Info

Publication number: DE2031140A1
Application number: DE19702031140
Authority: DE
Inventors: Erwin 8014 Neubiberg Weiß Alfred 8019 Glonn Hankwitz Klaus Sarten Paula Dr 8000 München Mesmer
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm GmbH, 8000 München
Priority date: 1970-06-24
Filing date: 1970-06-24
Publication date: 1972-01-20

Abstract

Casings, esp. suitable for rejectable starting rockets and rockets for high altitude research, are produced from layers of polyethyleneglycol terephthalate fabric or fibres impregnated with a mixt. comprising epoxy resin, oxidants (KClO3, KClO4, or NH4ClO4) and combustion accelerators (such as MnO2, FeCl3 and Fe2O3). The space between the layers is filled with similar, highly combustible materials, and electrically actuated igniters are provided at the butt end of the casing. These casings are ignited reliably and rapidly, and burn much faster than the known materials of this type.

Description

Brennbare Wand, insbesondere für abwerfbare Startraketen und Höhenforschung sraketen Die Erfindung betrifft eine brennbare Wand, insbesondere für abwerfbare Startraketen und Höhenforschungsraketen. Flammable wall, especially for launchers and high-altitude research rockets The invention relates to a flammable wall, particularly to a throwable one Launch missiles and sounding rockets.

Wände, die zu einem vorbestimmten Zeitpunkt durch Abbrennen zerstört werden, finden in Forschung und Technik verschiedentlich Verwendung. Sie sind vor allem für den Bau von abwerfbaren Startraketen und Höhenforschungsraketen von Interesse, Solche Raketen von oft beachtlicher Größe fallen, da auf ihre gezielte Rückführung wegen des hierzu erforderlichen Mehraufwands vielfach verzichtet wird, nach Brennschluß bzw. Erfüllung ihrer Aufgabe in den meisten Fällen ungzielt zur Erde zurück. Sie stellen somit eine große Gefahr für die Bevölkerung und deren Einrichtungen dar, wenn sie nicht rechtzeitig durch Sprengstoff in Splitter zerlegt oder durch Abbrennen zerstört werden. Da bei einer Zerlegung in Splitter, selbst dann, wenn letztere verhältnismäßig klein ausfallen, nach wie vor eine gewisse Gefahr besteht, daß Personen zu Schaden kommen, wird der letztgenannten Art der Zerstörung gegenüber der erstgenannten meist der Vorzug gegeben.Walls destroyed by burning at a predetermined time are used in various ways in research and technology. You are ahead especially for the construction of launchers and sounding rockets from Interest, Such missiles, often of considerable size, fall due to their targeted repatriation is often omitted because of the additional effort required for this, after the burnout or in most cases fulfilling their task back to earth without aiming. she therefore represent a great danger for the population and their facilities, if they are not broken up in time by explosives or by burning them down be destroyed. Because when it is broken down into splinters, even if the latter turn out to be relatively small, there is still a certain risk of people The latter type of destruction is compared to the former mostly given preference.

Bei einer bekannten Höhenforschungsrakete bilden mit reinem Epoxidharz getränkte Wicklungen aus Nitrocellulosegarn und aus festigkeitserhöhenden Glas-, Regeneratcellulose-, Polypropylen- oder Polyamidfasern eine homogene brennbare Zellenstruktur. Ebenfalls bekannt ist eine brennbare Raketenzellenstruktur aus mit Glas-, Regeneratcellulose-, Polypropylen- oder Polyamidfasern verstärkten Epoxidharzschichten und aus zwischen diesen eingelegtem Nitrocellulosepapier. Beiden bekannten Raketenzellenstrukturen ist gemeinsam, daß sie sich nur mit erheblichen Schwierigkeiten anzünden lassene Als weitere gemeinsame Nachteile kommen die nur geringen Abbrandgeschwndigkeiten und die selbst bei vollständiger Verbrennung des Strukturmaterials zurückbleibenden, verhältnismäßig großen Verbrennungsrückstände von 30 bis 60 Gewe % bezogen auf das Ausgangsgewicht hinzu. Eine vollständige Verbrennung des Strukturmaterials läßt sich außerdem nur schwer verwirkli-Höhen, Einmal müssen nämlich wegen der geringen Abbrandgeschwindigkeit große Höhen (mindestens 2000 bis 3000 m) zur Verfügung stehen, da andernfalls die Gefahr besteht, daß Zellentrümmer zu Boden fallen. Diese Gefahr ist besonders bei tieffliegenden Raketen gegeben, Zum anderen ist bei vorbeugendem Anzünden der Zellenstrukturen in großen Höhen das Fortschreiten des auf Luftsauerstoff angewiesenen Zellenabrands in Frage gestellt.In a known sounding rocket, form with pure epoxy resin soaked windings made from nitrocellulose yarn and from strength-increasing glass, Regenerated cellulose, polypropylene or polyamide fibers create a homogeneous, combustible cell structure. Also known is a flammable rocket cell structure made of glass, regenerated cellulose, Polypropylene or polyamide fibers reinforced epoxy resin layers and made of between this inlaid nitrocellulose paper. Both known rocket cell structures What they have in common is that they could only be lit with considerable difficulty Another common disadvantage is the low burn rate and the remaining even after complete combustion of the structural material, relatively large combustion residues of 30 to 60% by weight based on the Starting weight added. A complete combustion of the structural material leaves In addition, it is difficult to realize heights, namely once because of the low Burning speed at great heights (at least 2000 to 3000 m) are available, otherwise there is a risk that cell debris will fall to the ground. This danger is especially given with low-flying missiles, on the other hand is with preventive Igniting the cell structures at high altitudes slows the progression to atmospheric oxygen directed cell burn into question.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine insbesondere für den Aufbau abwerfbarer Startraketen und Höhenforschungsraketen geeignete brennbare Wand hoher mechanischer Festigkeit zu entwickeln, die unabhängig von der jeweiligen IIöhenlage sicher und schnell angezündet werden kann und nach erfolgtem Anzünden mit einer die Abbrandgeschwindigkeiten der bekannten Raketenzellenstrukturen um ein Vielfaches übertreffenden Geschwindigkeit abbrennt.The invention is based on the object, in particular for the Construction of launchable rockets and sounding rockets suitable flammable wall to develop high mechanical strength, which is independent of the respective altitude can be lit safely and quickly and after lighting with a the burn rate of the known rocket cell structures many times over Exceeding speed burns down.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mit einem Gemisch aus Epoxidharz, aus Oxydatoren, wie Kaliumchlorat, Kal iumperchlorat, Ammoniumperchlorat und aus Abbrandbeschleunigern, wie Mangandioxid, Ferrichlorid, Ferrioxid, getränkte Terephthalsäureäthylenglykolpolyestergewebe bzw. -fasern die Wand bilden.According to the invention, this object is achieved in that with a mixture from epoxy resin, from oxidizers such as potassium chlorate, potassium perchlorate, ammonium perchlorate and from combustion accelerators such as manganese dioxide, ferric chloride, ferric oxide, soaked Terephthalic acid ethylene glycol polyester fabric or fibers form the wall.

Während bei den bekannten brennbaren Zellenstrukturen nach der - wie bereits erwähnt - schwierigen Anzündung der Abbrand mit Geschwindigkeiten in der Größenordnung von 0,5 cm/s fortschreitet, haben mit der erfindungsgemäß zusammengesetzten Wand durchgeführte Versuche ergeben, daß ihre Anzündung keinerlei Probleme aufwirft und das angezündete Wandmaterial mit Geschwindigkeiten in der Größenordnung von IG cm/s abbrennt. Diese Eigenschaften und die Tatsache, daß bei vollständigem Abbrand des Wandmaterials ein Verbrennungsrückstand von lediglich etwa 13 % bezogen auf das Ausgangsgewicht anfällt und dieser Rückstand von pulverförmiger Beschaffenheit ist, sind vor allem für durch Abbrennen zu zerstörende Raketen von großem Vorteil. Dadurch fallen nämlich selbst bei einem in niedrigen Höhen einsetzenden Abbrand keinerlei Raketentrümmer und großmassige Verbrennungsrückstände zur Erde zurück.While with the known combustible cell structures according to the - how already mentioned - difficult ignition of the burnup at speeds in the Magnitude of 0.5 cm / s progresses have with the compound according to the invention Tests carried out by Wand show that igniting them does not pose any problems and the ignited wall material at velocities on the order of IG cm / s burns off. These properties and the fact that when completely burned down of the wall material a combustion residue of only about 13% based on the initial weight is obtained and this residue is powdery in nature are of great advantage especially for missiles that are to be destroyed by burning down. This means that even if a burn begins at low altitudes, they fall no rocket debris and large-scale combustion residues back to earth.

Die genannten Vorteile sind zurückzuführen auf: a) die Verwendung von Fasern bzw. Geweben aus Terephthalsäureäthylenglykolpolyester, die - wie sich herausgestellt hat - bei ausreichender Festigkeit den üblicherweise verwendeten Fasern bzw. Geweben aus Glas, Regeneratcellulose, Polypropylen oder Polyamid hinsichtlich der Brennbarkeit weit überlegen sind und b) die vorgenommene Beimischung von Oxydatoren und Abbrandbeschleunigern zum Epoxidharz.The advantages mentioned are due to: a) the use of fibers or fabrics made of terephthalic acid ethylene glycol polyester, which - as has turned out - with sufficient strength the commonly used Fibers or fabrics made of glass, regenerated cellulose, polypropylene or polyamide with regard to are far superior to flammability and b) the addition of oxidizers and charring accelerators for epoxy resin.

Die Beimischung von Oxydatoren zum Epoxidharz führt einmal zu einer wesentlichen Verbesserung der Anzündeigenschaften und zu einer beträchtlichen Erhöhung der Abbrandgeschwindigkeit. Zum anderen ist dadurch der Abbrand unabhängig vom Vorhandensein von Luftsauerstoff, so daß eine aus erfindungsgemäßen Wandteilen aufgebaute Rakete auch im Vakuum durch Abbrennen zerstört werden kann. Die durch die Beimischung der Oxydatoren ohnehin schon guten Anzündeigenschaften und großen Abbrandgeschwindigkeiten erfahren durch die zusätzliche Beimischung von Mangandioxid, Ferrichlorid, Ferrioxid oder ähnlichen Substanzen zum Epoxidharz eine weitere erhebliche Verbesserung. Die Anwensenheit der letztgenannten Substanzen wirkt sich nämlich in einer merklichen Erniedrigung der für die Freisetzung des gebundenen Sauerstoffs der Oxydatoren erforderlichen Temperaturen aus.The addition of oxidizers to the epoxy resin leads to one substantial improvement of the lighting properties and a considerable increase the burning rate. On the other hand, this means that the burn-up is independent of its presence of atmospheric oxygen, so that a rocket constructed from wall parts according to the invention can also be destroyed by burning in a vacuum. By adding the Oxidators already have good lighting properties and high burning rates experienced by the additional admixture of manganese dioxide, ferric chloride, ferric oxide or similar substances to the epoxy resin is a further significant improvement. the The presence of the last-mentioned substances has a noticeable effect Reduction of the required for the release of the bound oxygen of the oxidizers Temperatures off.

In Ausgestaltung der Erfindung ist bei mehreren auf ein anderliegenden Gewebe- oder Faserlagen mindestens zwischen zwei Lagen, insbesondere zwischen den beiden mittleren Lagen, eine sich über die gesamte oder nahezu gesamte Wandfläche erstreckende, zusammenhängende oder in Streifen unterteilte Folie aus einem Silikonbinder, aus einem Oxydator, wie Ammoniumperchlorat, Kaliumperchlorat, Bariumperoxid, und aus einem spontan abbrennenden Metall, wie Magnesium, Aluminium, Zirkonium, angeordnet. An den Rändern dieser aus Festigkeitsgründen und/oder zur Oberflächenvergrößerung gegebenenfalls perforierten Folie bzw. Folienstreifen sind außerdem aus Bariumperoxid und Magnesium oder aus Schwarzpulver oder dergleichen bestehende Zündsätze angebracht.In an embodiment of the invention, there are several on one another Fabric or fiber layers at least between two layers, in particular between the two middle layers, one over the entire or almost the entire wall surface extending, coherent or divided into strips made of a silicone binder, from a Oxidizer, such as ammonium perchlorate, potassium perchlorate, barium peroxide, and from a spontaneously burning metal such as magnesium, aluminum, zirconium, arranged. At the edges of these for reasons of strength and / or to enlarge the surface Any perforated film or film strips are also made of barium peroxide and magnesium or primers made of black powder or the like are attached.

Die vorgenannten Maßnahmen garantieren ein besonders schnelles Anzünden und Verbrennen der erfindungsgemäßen Wand und schalten darüberhinaus Beeinträchtigungen des Anzündvorgangs und Verbrennungsfortgangs durch Umwelteinflüsse, wie Regen oder Wind, sicher aus. Eine beispielsweise durch elektrische Zündpillen gleichzeitig herbeigeführte Zündung der entlang den Wandrändern verlaufenden Zündsätze breitet sich über die schnell und heiß brennende Folie bzw. nebeneinanderliegenden Folienstreifen und das zwischen letzteren vorgesehene Zündmaterial sofort auf die gesamte Fläche der Wand aus, welche dadurch angezündet wird. Die Verbrennung der Wand schreitet sodann von den der Folie bzw. den Folienstreifen benachbarten Gewebe-oder Faserlagen ausgehend von Lage zu Lage äußerst schnell fort.The aforementioned measures guarantee particularly quick lighting and burning the wall according to the invention and, moreover, switch impairments the ignition process and the progress of combustion due to environmental influences such as rain or Wind, sure off. One, for example, by means of electric detonators at the same time induced ignition of the ignition charges running along the wall edges over the fast and hot burning film or film strips lying next to each other and the ignition material provided between the latter immediately on the entire surface the wall, which is set on fire. The burning of the wall continues then from the fabric or fiber layers adjacent to the film or the film strips proceeding extremely quickly from location to location.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind zwischen der Folie oder den Folien und den angrenzenden Gewebe-oder Faserlagen und/oder zwischen den übrigen Gewebe- oder Faserlagen aus Bariumperoxid und Magnesium oder aus Kaliumchlorat oder dergleichen bestehende Puderschichten eingelagert. Diese Puder schichten liefern während des Abbrands der Wand zusätzlichen Sauerstoff und tragen auf diese Weise zu einer weiteren Abbrandbeschleunigung bei.According to a further feature of the invention are between the film or the films and the adjacent fabric or fiber layers and / or between the other layers of fabric or fiber made from barium peroxide and magnesium or from potassium chlorate or the like existing powder layers incorporated. Deliver these powder layers while the wall burns down, additional oxygen and wear that way contributes to a further acceleration of combustion.

Weitere Einzelheiten der Erfindung können dem in der Zeichnung schematisch dargestellten und nachfolgend näher beschriebenen Ausführungsbeispiel entnommen werden. Es zeigen: Fig. 1 einen zylindrischen Wandabschnitt einer brennbaren Raketenbrennkammer im Längsschnitt und Fig0 2 einen Querschnitt durch den Wandabschnitt gemäß Fig. 1, und zwar entlang der Schnittlinie II-IIo Der in Fig. 1 und 2 dargestellte, mit 1 bezeichnete Wandabschnitt einer brennbaren Raketenbrennkammer ist nach einem manuellen oder maschinellen Wickelverfahren hergestellt. Gebildet wird er im wesentlichen von beispielsweise neun tragenden Lagen, die in radialer Richtung von innen nach außen die Bezugszeichen 2a bis 2i tragen. Jede dieser Lagen setzt sich hierbei zusammen aus einem aus Epoxidharz, aus einem Oxydator, beispielsweise Kaliumchlorat, sowie aus einem Abbrandbeschleuniger, beispielsweise Mangandioxid, bestehenden Gemisch und aus mit diesem Gemm such getränkten Terephthalsäureäthylenglykolpolyestergeweben bzw. -fasern. Der Gewebe- bzw. Faseranteil in den einzelnen Lagen ist hierbei auf minimal 20 Gew. % und maximal 80 Gewo % beschränkt, da eine Überschreitung dieser Grenzen sich festigkeitsmäßig ungünstig auswirken würde.Further details of the invention can be seen schematically in the drawing shown and described in more detail below is taken from the embodiment will. 1 shows a cylindrical wall section of a combustible rocket combustion chamber in longitudinal section and Fig0 2 a cross section through the wall section according to FIG. 1, along the section line II-IIo that shown in FIGS. 1 and 2, with 1 designated wall section of a combustible rocket combustion chamber is after a manual or machine winding processes. It is essentially formed of, for example, nine load-bearing layers, which in the radial direction from the inside to outside bear the reference numerals 2a to 2i. Each of these layers is composed here one made of epoxy resin, one made of an oxidizer, for example potassium chlorate, as well as a mixture consisting of a combustion accelerator, for example manganese dioxide and made of terephthalic acid ethylene glycol polyester fabrics soaked with this gem or fibers. The fabric or fiber content in the individual layers is on a minimum of 20% by weight and a maximum of 80% by weight, since this is exceeded Limits would have an unfavorable effect in terms of strength.

Zur Sicherstellung einer ausreichenden Viskosität ist bei dem zur Tränkung des Gewebes bzw. der Fasern aus Terephthalsäureäthylenglykolpolyester herangezogenen Gemisch der Oxydatorgehalt auf maximal 120 Gewichtsanteile und der Gehalt an Abbrandbeschleunigern auf maximal 12 Gewichtsanteile (bezogen auf das Epoxidharzgewicht) beschränkt. Im vorliegenden Beispiel beläuft sich der Gehalt an Kaliumchlorat auf 109 Gewichtsanteile und der Gehalt an Mangandioxid, dessen Anwensenheit zu besonders geringen Verbrennungsrückständen führt, auf i,7 Gewichtsanteile.To ensure a sufficient viscosity is used for Impregnation of the fabric or the fibers from terephthalic acid ethylene glycol polyester used Mix the oxidizer content to a maximum of 120 parts by weight and the content of burn-off accelerators limited to a maximum of 12 parts by weight (based on the weight of the epoxy resin). in the In the present example, the potassium chlorate content is 109 parts by weight and the content of manganese dioxide, its presence in particularly low combustion residues leads, to 1.7 parts by weight.

Zwischen den beiden mittleren Gewebe- bzw. Faserlagen 2d, 2e befinden sich unter Freilassung schmaler Zwischenräume über den örtlichen Zylinderumfang verteilte Folienstreifen 3 aus Ammoniumperchloratfi Magnesium, Aluminium und aus einem Silikonbinder, deren Gesamtfläche nahezu der örtlichen Mantelfläche des zylindrischen Wandabschnitts 1 entspricht. Die Folienstreifen 3 erstrecken sich jeweils bis zu den Stirnseiten des zylindrischen Wandabschnitts 1 und enden in dort vorgesehenen Ringnuten 4. Die Ringnuten 4 und die zwischen den nebeneinanderliegenden Folienstreifen 3 vorhandenen Zwischenräume sind mit Zündsatzmaterial 5 ausgefüllt,das beispielsweise aus 87,44 Gew. % Bariumperoxid und 12,56 Gew. % Magnesium zusammengesetzt ist. In den Ringnuten 4 sind außerdem noch elektrische Zündpillen 6 untergebracht, deren Versorgungsleitungen mit 7 bezeichnet sind.Located between the two middle fabric or fiber layers 2d, 2e leaving narrow gaps over the local cylinder circumference distributed film strips 3 made of ammonium perchlorate, magnesium, aluminum and a silicone binder, the total area of which is almost the same as the local surface area of the cylindrical Wall section 1 corresponds. The film strips 3 each extend up to the end faces of the cylindrical wall section 1 and end in there provided Ring grooves 4. The ring grooves 4 and those between the adjacent film strips 3 existing spaces are filled with primer material 5, for example is composed of 87.44% by weight of barium peroxide and 12.56% by weight of magnesium. In the annular grooves 4 are also housed electrical detonators 6, whose Supply lines are denoted by 7.

Zwischen den Folienstreifen 3 und den angrenzenden Gewebe-bzw. Faserlagen 2d, 2e und den übrigen Gewebe- bzw. Faserlagen 2a bis 2d und 2e bis 2i sind im vorliegenden Beispiel noch Puderschichten 8 aus Bariumperoxid und Magnesium eingelagert.Between the film strips 3 and the adjacent tissue or. Fiber layers 2d, 2e and the remaining fabric or fiber layers 2a to 2d and 2e to 2i are in the present Example still incorporated powder layers 8 made of barium peroxide and magnesium.

Patentansprüche: Patent claims:

Claims

Claims Flammable wall, in particular for launching rockets and sounding rockets, by doing that with one Mixture of epoxy resin, of oxidizers, such as potassium chlorateX potassium perchlorate, ammonium perchlorate) and from combustion accelerators, such as manganese dioxide, ferric chloride, ferric oxide, soaked Terephthalic acid ethylene glycol polyester fabric or fibers (2a to 2i) the wall (1) form.

2. Combustible wall according to claim 1 characterized g e -k e n n z e i c h n e t that in the case of several layers of fabric or fiber (2a to 2i) lying on top of one another at least between two layers, in particular between the two middle layers (2d, 2e), a contiguous one that extends over the entire or almost the entire wall surface or foil (3) divided into strips made from a silicone binder, from an oxidizer, such as ammonium perchlorate, potassium perchlorate, barium peroxide, and from a spontaneously burning off Metal, such as magnesium, aluminum, zirconium, is arranged and on the foil edges made of barium peroxide and magnesium or of black powder or the like Ignition charges (5) are attached.

3. Combustible wall according to claims 1 and 2, thereby g e k e n n z e i c h n e t S that between the film or films (3) and the adjacent ones Fabric or fiber layers (2d, 2e) and / or between the remaining fabric or fiber layers (2a to 2d, 2e to 2i) from barium peroxide and magnesium or from potassium chlorate or Existing powder layers (8) are incorporated.

L e r s e i t e