DE2136534B2

DE2136534B2 - Brennstoffblock fuer heissgas-hybridgeneratoren

Info

Publication number: DE2136534B2
Application number: DE19712136534
Authority: DE
Inventors: Claude Neauphle Ie Chateau Verdier (Frankreich)
Original assignee: Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA
Current assignee: Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA
Priority date: 1970-07-22
Filing date: 1971-07-21
Publication date: 1973-05-24
Also published as: DE2136534A1; SE365580B; FR2096975B1; US3779011A; DE2136534C3; FR2096975A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Brennstoffblock für Heißgas-Hybrid-Generatoien, bestehend aus zumindest zwei nacheinander verbrennenden Bereichen, die aneinander angrenzen und sich aufzehren, aus voneinander unterschiedlichen Bestandteilen, die während der Lagerung bei Oberflächenberührung gegenseitigen physikalischen und/oder chemischen, in bezug auf di Unversehrtheit der beiden Bereiche und auf den Verbrennungsvorgarg unerwünschten Reaktionen unterliegen künnen", vobei der mit dem Oxydationsmittel zuerst in Berührung kommende Bereich mit diesem hypergol zündet, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Brennstoffblocks.

ίο Gewöhnlich besteht uas Material der einzelnen Bereiche, aus denen ein solcher Brennstoffblock zusammengesetzt ist, aus einem oder mehreren Bestandteil, die so gewählt sind, daß sie den jeweiligen Bereichen die Brennsioffeigenschaft und eventuell eine Hypergolität verleihen. Diese Bestandteile können feinverteilte, hypergole Substanzen, leicht brennbare und unter Freisetzung von Energie verbrennende Metallpulver und geeignete, vorzugsweise brennbare Agglomerate sein.

Bei längerer Lagerung solcher zusammengesetzter Brennstoffblöcke, insbesondere in einem Klima mit hohen Lufttemperaturen, ist zu befürchten, daß physikalische und oder chemische Reaktionen zwischen den beiden unterschiedlichen, aneinander angrenzenden Bereichen auftreten. Diese Reaktionen beginnen an den Berührungsflächen der aneinander angrenzenden Bertiche und können von diesen in das Innere eines oder beider Bereiche vordringen

Diese Probleme bei der Lagerung treten insbesondere dann auf, wenn die Blöcke einen stark hypergolen Anteil aufweisen, der mit einem anderen brennbaren Anteil in Berührung steht, der eventuell funktioneile chemische Gruppen enthält, die zur Verbesserung des. Verbrennungsvorgangs bestimmt sind. Dies ist insbesondere der Fall bei zusammengesetzten Brennstoffblöcken mit einem Mittelkanal, die einen brennbaren Hauptbereich aufweisen, der im Inneren mit unem hypergolen Auslösungsbereich überzogen ist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe liegt daher darin, einen Brennstoffblock der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei dem die Gefahr, daß bei längerer Lagerung physikalische und/oder chemische Reaktionen zwischen den unterschiedlichen Bereichen auftreten, verringert ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist der erfindungsgemäße Brennstoffbiock für Heißgas-Hybrid-Generatoren eine Trennwand zwischen den Wänden der Bei eiche auf der gesamten Fläche dieser Wände auf, wobei die Trennwand aus einem Material besteht, das einerseits bei Lagerung stabil und! chemisch neutral gegenüber den beiden Bereichen ist und sich andererseits beim Betrieb des Generators aufzehrt.

Dadurch ist nicht nur die Gefahr der Zerstörung des Brennstoff blockes bei längerer Lagerung beseitigt, sondem zugleich die Auswahlmöglichkeit bezüglich der Zusammensetzung der beiden Bereiche des Blockes, die durch die Trennv/and getrennt werden erweitert, da als Bestandteile der beiden Bereiche nicht mehr nur diejenigen Substanzen in Frage kommen, die keiner physikalisch chemischen Reaktion miteinander unterliegen.

Die Trennwand, die während der Lagerung des Blockes die Rolle einer Isolierung übernimmt, behindert den Vorgang der Verbrennung des Brennstoffblocks während des Betriebes des Heißgas-Generators nicht.

Bei der Auswahl der Dicke und der Zusammensetzung des Materials der Trennwand muß das Mate-

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rial der beiden Blockbereiche berücksichtigt werden, Trennwand 2b: Zinnfolie (Schmelzpunkt bei 232'C)

zwischen dem die Trennwand vorgesehen ist. mit einer Dicke von 65 μ, die zuvor auf die Außenwand

In den meisten Fällen kann die Trennwand aus einer der Polyäthylenfolie mit Hilfe eines Epoxyklebstoffes

Folie aus einem Metallmaterial oder einem Kunst- aufgebracht worden ist.

Stoffmaterial, das leicht schmelzbar und/oder brennbar 5 Die Hülse, die durch die Polyäthylenfolie, den Hilfsist, bestehen. bereich 2t und die Trennwand 2b gebildet wird, wird

Das Herstellen und Aufbringen der Trennwand eingeschoben und beispielsweise durch Klemmen oder kann entweder dadurch erfolgen, daß die Trennwand Kleben in dem Zentralkanal des Hauptbereiches 2a mit Hilfe eines geeigneten Klebstoffes auf eine Seite befestigt. Der Abbau der Trennwand 2A vollzieht sich einer Pol 'iylenschicht geklebt wird, deren andere io durch Schmelzen, und es hat sich bei einem derartigen Seite eine „' iicht des Materials eines der Bereiche auf- zusammengesetzten Brennblock gezeigt, daß die Zündnimmt und daß diese Anordnung auf den anderen verzögerung nach einer 3tägigen Lagerung unter einem Bereich des Blockes aufgebracht wird oder daß die neutralen Gas von 55⁰C unverändert bleibt.
Trennwand direkt mit Hilfe eines geeigneten Klebstoffes auf einen der Blockbereiche aufgeklebt und an- 15 B e i s ρ i e 1 2
schließend der andere Bereich des Blockes auf die freie
Oberfläche der Trennwand aufgebracht wird. Das Oxydationsmittel, der Hauptbereich 2a und der

Imfolgenden wird die Erfindung an Hand der Zeich- Auslösungsbereich 2c sind die gleichen wie in Bei-

nung näher erläutert. Die einzige Figur zeijt eint bei- spiel 1.

spielsweise Ausführungsform der Erfindung in schema- 20 Die Trennwand 2b besteht aus einer Polyäthylentischer Darstellung im Längsschnitt, wobei einige Teile folie mit einer Dicke von 100 μ, die zuvor mit Hilfe ausgelassen sind. eines Epoxyd-Klebstoffes auf eine Polyäthylenschicht

Die Zeichnung zeigt einen Raketenmotor mit zu- geklebt worden ist. Der Abbau dieser Trennwand 2b

sammengesetztem Brennstoffblock. vollzieht sich durch Verbrennung.

Der dargestellte Raketenmotor umfaßt eine Hülle 1, 25 . . ·,

die auf der Rückseite durch eine Düse Xa verlängert b e 1 s ρ 1

wird. Die innere Wand der Hülle 1 ist mit einem zu- Oxydationsmittel: Mischung (60 bis 40%) aus SaI-

sarr.mengesetzten Brenn^toffblock ausgekleidet, der im petersäure und Stickstoffperoxyd,

ganzen mit der Bezugsziffer 2 versehen ist und einen Hauptbereich 2a des Brennstoffblockes: gegossenes

Mittel kanal 3 aufweist, an dessen Ende nach und nach 30 m-Toluoldiamin. Auslösungsbereich 2c: Dimethylhy-

ein Oxydationsmittel durch eine Einspritzeinrichtung 4 drazindiboran, das durch einen Cellulose-Klebstoff

freigegeben wird. verbunden ist.

Der Brennstoff block 2 besteht aus drei koaxialen, Trennwand 2b: Aluminiumfolie mit einer Dicke von

aneinander angrenzenden Bereichen, und zwar von 50 μ, die zuvor mit Hilfe eines Epoxyd-Klebstoffes auf

außen nach innen, aus einem Hauptbrennstoffbe- 35 die Wand des Zentralkanals des Hauptbereiches 2a

reich 2a, der nicht oder wenig hypergol in bezug auf geklebt ist, wobei der Auslösungsbere ch 2c durch

das durch die Düse 4 eingespritzte Oxydationsmittel Pinsein auf die innere Oberfläche der Aluminiumfolie

ist, aus einer Trennwand 2b und aus einem Aus- aufgebracht ist.

lösungsbereich 2c, der den Mittelkanal 3 begrenzt und Beispiel 4

in bezug auf das Oxydationsmittel hypergolisch ist. 40

In den folgenden Beispielen werden verschiedene Oxydationsmittel: wie in Beispiel 3.

Möglichkeiten der drei Bereiche 2a, 2b und 2c des zu- Hauptbereich 2a des Brennstoff blockes: p-Phenylen-

sammengesetzten Brennstoffblockes 2 aufgezeigt, wo- diamin.

bei jeweils die Art des durch die Düseneinrichtung 4 Auslösungsbereich 2c: Phosphor-tri-N-methylimid,

abgegebenen Oxydierungsmittels angegeben wird. 45 das wie in Beispiel 1 angebracht wird.

. Trennwand 2b: Zinnfolie mit einer Stärke von 65 μ,

B e ι s ρ ι e 1 1 die wie in Beispiel 1 angebracht wird.

Oxydationsmittel: Wasserstoffperoxyd mit einer Es zeigt sich, daß die Zündverzögerung nach einer

Konzentration von mindestens 95%. 3tägigen Lagerung unter neutralem Gas von 55⁰C

Hauptbereich 2a des Brennstoff blocks: mit Alumi- 50 nicht verändert wird,

nium versehenes, carboxyliertes Polybutadien. _R . -15

Auslösungsbereich 2c: Phosphor-tri-N-methylimid, eispi

gelöst in einer gleichen Menge Petroläther (flüchtiges Oxydationsmittel: Stickstoffperoxyd.

Lösungsmittel), wobei die Lösung auf einer Hülse aus Hauptbereicl· 2a des Brennstoffblockes: gegossenes

einer zylindrischen Polyäthylenschicht abgelagert ist, 55 m-Toluol-diamin.

deren Durchmesser demjenigen des Mittelkanals des Auslösungsbereich 2c: wie in Beispiel 3.

Blocks entspricht. Trennwand 2b: wie in Beispiel 4.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Brennstoff block für Heißgas-Hybrid-Generatoren, "- -stehend aus zumindest zwei nacheinander verbrennenden Bereichen, die aneinander angrenzen und sich aufzehren, aus voneinander unterschiedlichen Bestandteilen, die während der Lagerung bei Oberflächenberührung gegenseitigen physikalischen und/oder chemischen, in bezug auf die Unversehrtheit der beiden Bereiche und auf den Verbrennungsvorgang unerwünschten Reaktionen unterliegen können, wobei der mit dem Oxydationsmittel zuerst in Berührung kommende Bereich mit diesem hypergol zündet, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Trennwand (26) zwischen den Winden der Bereiche (la, 2c) auf der gesamten Fläche dieser Wände aufweist, wobei die Trennwand (2b) aus einem Material besteht, das einerseits bei Lagerung stabil und chemisch neutral gegenüber den beiden Bereichen (2a, 2c) ist und sich andererseits beim Betrieb des Generators aufzehrt.

2. Brennstoff block nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (2b) aus einer Metall- oder Kunststoffolie besteht und sich leicht durch Schmelzen und/oder Verbrennung aufzehrt.

3. Brennstoffbiock nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichne; daß die Trennwand (2b) auf einer Polyäthylenschicht befestigt ist.

4. Brennstoffblock nach einem ■ ;r Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (2b) direkt an der Wand eines der Bereiche des Blockes befestigt ist und daß der andere Bereich des Blockes auf die freie Oberfläche der Trennwand aufgebracht ist.

5. Brennstoffblock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er aus drei koaxialen, aneinander angrenzenden Bereichen besteht, und zwar von außen nach innen aus einem Hauptbrennstoff bereich (2a), der nicht oder wenig hypergolisch in bezug auf das Oxydationsmittel ist, einer Trennwand (2b) und einem Auslösungsbereich (2£·), der einen Mittelkanal (3) umschließt und eine ausgeprägte Hypergolität gegenüber dem Oxydationsmittel aufweist.

6. Verfahren zur Herstellung eines Brennstoffblocks nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand auf die entsprechende Stelle der Polyäthylenschicht geklebt wird, daß deren andere Fläche mit einer Schicht des Materials eines der Bereiche des Blocks versehen wird und daß diese Anordnung auf den anderen Bereich des Blocks aufgebracht wird.

7. Verfahren zur Herstellung eines Brennstoffblocks nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand an einen der Bereiche des Blockes geklebt wird und der andere Bereich des Blockes auf die freie Oberfläche der Trennwand aufgebracht wird.