DE2723517A1

DE2723517A1 - Zuendvorrichtung fuer einen block aus antriebspulvern

Info

Publication number: DE2723517A1
Application number: DE19772723517
Authority: DE
Inventors: Georges Krassoulia; Michel Reichard
Original assignee: Societe Europeenne de Propulsion SEP SA
Current assignee: Societe Europeenne de Propulsion SEP SA
Priority date: 1976-05-25
Filing date: 1977-05-25
Publication date: 1977-12-08
Also published as: FR2353040A1; JPS6232159B2; DE2723517C3; US4170941A; DE2723517B2; JPS52143213A; GB1585221A; FR2353040B1; IT1082777B

Description

Anmelderin: Societe Anonyme dite: Societe Europeenne de Propulsion

Titel:

Zündvorrichtung für einen Block aus Antriebspul

vern

Die vorliegende Erfindung hat eine Zündvorrichtung für einen Block brennbaren Pulvers oder eine pyroballistische Zündvorrichtung des Typs zum Gegenstand, der aus einem unbrennbaren Behälter, einem an einem Ende dieses Behälters angeordneten Zündungsinitiator und einer festen, im Inneren des Behälters untergebrachten Ladung besteht.

Eine solche Zündvorrichtung ist vor allem zur Ausrüstung von Raketen, Pulverraketen, Gasentwicklern oder anderen Vorrichtungen bestimmt, die Blöcke aus Antriebspulvern aufweisen.

Bei den bekannten Zündvorrichtungen des vorerwähnten Typs wird die feste Ladung von gaserzeugenden Zusammensetzungen gebildet; der Oberflächenbrand des zu zündenden Pulverblocks wird dabei mittels Durchgangs eines Gasstroms erzeugt, der einige glühende

-2-

709849/1045

Partikel enthält. Bei solchen Zündvorrichtungen ist es oftmals notwendig, Zündverstärker vorzusehen, was durch Zusatz von empfindlichen Zusammensetzungen wie Explosivfarben auf die Oberfläche des zu zündenden Blocks geschieht. Das bringt den Nachteil mit sich, daß Überdruck- oder Detonationsbereiche geschaffen werden, und schreibt einen sehr engen Funktionsbereich vor, wenn eine ausreichende Zuverlässigkeit und Sicherheit garantiert werden sollen.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, die vorerwähnten Nachteile zu vermeiden und die Zündung von für schwierig gehaltenen Antriebspulvern zu ermöglichen oder Antriebsblöcke nach selbsttätigem oder sonst ausgelöstem Verlöschen erneut zu zünden.

Ein solches Ziel kann dank einer Zündvorrichtung des oben erwähnten Typs erreicht werden, bei welcher erfindungsgemäß die feste Ladung, die dazu bestimmt ist, auf die brennbaren Teile des Pulverblocks aufgeschleudert zu werden, um die Zündung zu erzeugen, hintereinander, und zwar von dem den Initiator tragenden Ende des Behälters ausgehend, pyrotechnische Zusammensetzungen und reaktiv aufgeschlossene Metalle aufweist, die untereinander exotherm reaktionsfähig sind.

Auf diese Weise wird mit einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung der Oberflächenbrand eines Pulverblocks nicht nur mittels Durchgangs eines glühende Partikel enthaltenden Gasstroms, sondern hauptsächlich durch das Herausschleudern von in Reaktion befind-

-3-

709849/1045

lichen Körnern oder Pastillen und einer schmelzflüssigen Metallmasse erzeugt, die, auf den Block plattiert und heftig mit ihm reagierend, ihn auf eine Temperatur bringt, die weit über der zu seiner Entflammung erforderlichen Temperatur liegt. Aufgrund der Tatsache, daß die erfindungsgemäße Zündvorrichtung energetische Zusammensetzungen verwendet, die wenig flüchtige Produkte emittieren, kann nicht plötzlich ein Detonationsbereich zum Vorschein kommen. Außerdem wird der Wärmeübergang von der Zündvorrichtung auf den Pulverblock durch eine schmelzflüssige Metallmasse von großer 'Wärmekapazität sichergestellt; die Mehrzahl der Gaserzeugnisse geht au3 der Verbrennung des Pulverblocks selbst hervor, die somit die Einstellung des inneren Drucks lenkt, der keine Ursache mehr hat, den Druck des normalen Bereichs zu überschreiten. Das begünstigt eine Entlastung der Struktur des Antriebs.

Gemäß einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung ist der Behälter erweitert und der Initiator auf der Seite des engsten Endes des Behälters angeordnet.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weist die feste Ladung hintereinander, und zwar von dem den Initiator tragenden Ende des Behälters ausgehend, eine pyrotechnische Auswerferzusammensetzung, eine pyrotechnische Zündzusammensetzung und reaktiv nach abnehmender Heftigkeit aufgeschlossene Metalle auf.

-4— 709849/1045

Es ist vorteilhaft, wenn die feste Ladung gewichtsmäßig mindestens 10# der Auswerferzusammensetzung, zwischen 35 und 55% der Zündzusammensetzung und zwischen 35 und 55% reaktiv aufgeschlossene Metalle aufweist.

Die Zündzusammensetzung und die reaktiv aufgeschlossenen Metalle können vermischt werden, wenn die chemische Verträglichkeit der in Kontakt stehenden Elemente wirksam wird und wenn auf diese Weise intermetallische Reaktionen erzeugt werden können.

Die erfindungsgemäße Zündvorrichtung kann mit der den zu zündenden Pulverblock enthaltenden Vorrichtung durch ein Verbindungsorgan verbunden werden, das abreißen kann, wenn der für die den Pulverblock enthaltende Vorrichtung geeignete Bereich erreicht ist.

Im Falle einer herkömmlichen Montage ist die Zündvorrichtung vor dem Antrieb angeordnet, der einen im Zentrum mit einer Ausnehmung versehenen Pulverblock enthält, wobei die Dichtigkeit im Niveau der Düse durch eine durchschlagbar kalibrierte Membrane erhaltbar ist.

Im Falle einer Montage der Zündvorrichtung im Zentrum einer Antriebedüse wird die Trennung der Zündvorrichtung unter dem Stoß der von der Verbrennung des Antriebsblocks herrührenden Gase durch den Bruch der dichten Verbindung erzeugt, welche den Körper der Zündvorrichtung mit der den Antriebsblock enthaltenden Vorrichtung verbindet, wobei der Bruch in der Nähe einer kali-

■ ·

-5-709849/1045

-ΐτ-

brierter. Bruchmarke stattfindet, die nahe am Körper der Zündvorrichtung oder wohl auf einem biegsamen Gelenk mit oder ohne Gleitteweglichkeit in der Düse des zylindrischen Bereichs des Körpern der Zündvorrichtung angeordnet ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden, lediglich beiapielshalber zu verstehenden Beschreibung von in der Zeichnung dargestellten besonderen Ausführungsformen der Erfindung.

Es zeigen

Fi(T. 1 eine prhematische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung im Axialschnitt,

Fig. 2 und 3 schematische Ansichten erfindungsgemäßer Zündvorrichtungen im Axialschnitt, die auf verschiedenen Antriebsarten montiert sind, und

Fig. 4 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung im Axialschnitt, die auf einer "Gasgenerator"-Vorrichtung angebracht ist.

In Fig. 1 ist eine Zündvorrichtung dargestellt, die einen Behälter 1 aus unbrennbarem Werkstoff, z.B. Metall, aufweist, der pyrotechnische Zusammensetzungen 3, 4 und 5 enthält. Ein Initiator 2 ist auf den rohrförmigen Körper 1 an einem seiner Enden

-6-709849/KK5

■Jtfi-

a 2723b 17

aufgesteckt und kann an den Körper 1 z.B. durch Schweißen mittels elektronischem Beschub bei 13 befestigt werden. Die in den Behälter 1 eingebrachten pyrotechnifchen Zusammensetzungen sind, beginnend an dem mit dem Initiator 2 versehenen Ende, folgende:

eine Auswerferzusammensetzung 3 in Form von Körnern, eine Zündzusammensetzung 4 in Form von Körnern und Pastillen sowie

reagierende Metalle als Pulver 5.

Die verschiedenen Zusammensetzungen 3, 4 und 5 sind durch metallische Membranen 14» 14a unterschiedlicher Festigkeit voneinander getrennt. Ein Verschlußstück 6 der Zündvorrichtung ist an dem dem Initiator 2 gegenüberliegenden Ende des Behälters 1 angeordnet und stellt die Dichtigkeit sicher. Das Verschluüstück 6 bildet ebenfalls eine metallische, durchschlagbar kalibrierte Ifienbrane. Ein mit dem Körper 1 verbundenes Kupplungsorgan 7 weist eine hinsichtlich der Tiefe kalibrierte Schermarke 8 sowie eine starre oder weiche, z.B. aus einem elastomeren Werkstoff bestehende Verbindung 9 mit der Startvorrichtung 10 auf. Das Kupplungsorgan 7 ist an die Mündung eines Gas-Auspuffrohrs 11 angeschlossen, das seinerseits mit der Struktur 12 des Antriebskörpers verbunden ist. Das Kupplungsorgan 7 ist ebenfalls vorgesehen, um eine Dichtigkeit sicherzustellen.

Die Trennung der Zündvorrichtung unter dem UasstoB, der von der Verbrennung des Antriebsblocks 16 (Fig. 2 und 3) herrührt, wenn der Antrieb seinen geeigneten Bereich nach dem Ausstoß der fe-

-7-

709849/ 1045 BAD ORIGINAL

/tO 2 7 2 3 b I 7

sten Ladung '3 _f 4 und b erreicht hat, wird durch den Bruch der dichten Verbindung 7 nahe der ochermarke 8 oder durch einen Bruch in liiveau der Verbindung 9 erzeugt.

Der Behälter 1 der Zündvorrichtung hat vorzugsweise eine erweiterte Form, wobei der Initiator 2 dann auf der Seite des engsten Bereichs des Behalters angeordnet ist.

Die pyrotechnische Auewerferzusammensetzung 3 erzeugt nach dem Funktionieren des Initiators das Herausschleudern der Ladungen 4 und 5 nach vorbestimmten ballistischen Bedingungen, die von den Beziehungen der für die verschiedenen Zusammensetzungen 3, 4 und 5 vorhandenen Kai sen und den Abmessungen der Zündvorrichtung (Beziehung der Innendurchmesser des Körpers 1 im Niveau der Membranen 14, 14a und 6) abhängen. Allerdings kann die Membrane 14a keine kalibrierte Membrane sein und demzufolge nur eine Rolle als dichter Trenner zwischen verschiedenartigen Produkten spielen, ohne eine ballistische Funktion zu haben.

Die in Form von Körnern vorliegende Zusammensetzung 3 kann die gleiche chemische Zusamrrensetzung wie die Zündzusammensetzung aufweisen, doch muß sie eine weit größere spezifische Oberfläche als diese besitzen, um ihre Rolle als Auswerferladung erfüllen zu können.

Die in Form von Körnern und Pastillen vorliegende ZUndZusammensetzung 4 wird beim Att^wcrl't'ti durch die Zusammensetzung 3 gezündet und in das PutvoLuu.en \b hinausgeschleudert, das in be-

-8-

709849/10/»5 BAD OR/GiNAL

M 2 7 2 3 b 1 7

zug auf den zu zündenden Pulverblock 16 begrenzt ist (Fig. 2 und 3). Gleichzeitig reißt die Zusammensetzung 4 die Ladung 5 mit und heizt sie bis über ihren Schmelzpunkt auf. Die Ladung 5 reagiert mit den Verbrennungsprodukten der Zusammensetzung 4 im Reaktionsverlauf und mit dem Pulverblock 16, auf welchen er in flüssigem Zustand plattiert worden ist.

Vorzugsweise macht die Auswerferladung 3 mindestens 10^ der Masse der vereinigten Ladungen 4 und 5 aus. Diese beiden Ladungen 4 und 5 müssen beinahe identische Lassen, d.h. also etwa 45$ der vollständigen Ladung, aufweisen. Diet:e zuletzt genannten Anteile können jedoch je nach den für jede Ladung geeigneten chemischen und physikalischen Merkmalen um i1O^ variieren.

Die Zusammensetzungen 3 und 4 sind !..ischungen, die korrekt aus einem Oxydierungsmittel wie Nitrat, Chlorat, Ferchlorat, Chromaten oder Oxyden, aus Alkalien oder Lrdalkalien mit einem lteduktionsmittel wie Aluminium, Bor, Beryllium, Wolfram, Molybdän, Titan, Zirkon, Thorium oder bestimmten Hydriden dieser selben Elemente agglomeriert sind.

Das Bindemittel ist ein reduzierendes Harz wie Polyester, ein Epoxyd, ein Polybutadienkautschuk ..., ein Oxydierungsmittel wie Polytrifluorethylen, gemäß der Zweckmäßigkeit der Gleichgewichte der ins Auge gefaßten Reaktionen und gemäß dem Grad an gewüncchter Konservierung.

-Q-

709849/1CU5

Die Ladung 5 wird von metallischen Partikeln gebildet, die in Form von Pulvern, Körnern, Schnitzeln ... verteilt und deren Hauptmerkmale die luftentzündliche Eigenschaft und der große Wärmeinhalt sind. Es lassen sich beispielshalber bestimmte Metalle sowie deren Legierungen oder Mischungen nennen: Zirkon, Magnesium, Thorium, Aluminium, Titan, Beryllium, Uran, Kupfer, Cer, Niob, Tantal, Molybdän, Eisen, Palladium ... usw., von denen bestimmte außerdem exotherme intermetallische Eeaktionen hervorbringen, die im Rahmen der Erfindung in Betracht gezogen worden sind.

Auf diese Weise ist es dann, wenn die chemische Kompatibilität der in Kontakt stehenden Elemente wirksam wird, möglich, die Mischung der Ladungen 4 und 5 anzunehmen, welche dann auch intermetallische Reaktionen erzeugen können.

Die Fig. 2 und 3 zeigen den Eineatz einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung zur Zündung eines Blocks 16 aus Antriebepulver, der mit der nicht dargestellten Vorderwand eines Antriebe 12 verbunden ist. Diese Gestaltung des Pulverblocks 16 in dem Antrieb 12 erlaubt es nicht, die Zündvorrichtung an der Vorderseite des Antriebs anzubringen.

Die erfindungsgemäße Zündvorrichtung muß also notwendigerweise im Einlaß der Düse.11 plaziert werden und in einer mit den ballistischen Antriebsparametern vereinbaren Frist die Rückseite und/oder den axialen zylindrischen Bereich 19 des Blocks 16 entzünden.

-10-

709849/1045

Bei dem Beispiel der Pig. 2 ist der Antriebsblock 16 einer frontalen Verbrennung ausgesetzt; er ist seitlich im Niveau der Bereiche 17 hinterschnitten, um die Verbrennungsfläche 17, 18 bei Beginn der Zündung des Blocks 16 zu vergrößern. Die konische Innenform des Körpers 1 der Zündvorrichtung begünstigt die Breitenetreuung beim Herausschleudern der aufeinanderfolgenden Ladungen 4 und 5 auf die gerade Fläche 18 und die seitlichen Flächen 17 des Blocks 16 und erlaubt eine Verteilung der in der Achse der Zündvorrichtung gerichteten Wirkungen.

Bei dem Beispiel der Fig. 3 ist der Antriebsblock 16 des Antriebs 12, an welchem die Zündvorrichtung angebracht ist, im Vergleich zum Durchmesser besonders lang und wird in dem zentralen Bereich 19 gezündet. Der Behälter 1 der Zündvorrichtung, der wenig oder gar nicht erweitert ist, erstreckt sich in dem Antrieb bis über den stirnseitigen Bereich 18 des Antriebsblocks 16 hinaus.

Die Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Zündvorrichtung, die an einer "Gasgenerator"-Vorrichtung angebracht ist. Der Einsatz einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung vermeidet es eher als der einer herkömmlichen Zündvorrichtung, ergänzende Pulververstärkungen auf der Oberfläche des Blocks 16 des Gasgenerators vorzusehen. Der Pulverblock 16 wird nur auf seinem äußeren Bereich 20 gezündet, während die geraden Bereiche 21 sowie der axiale Durchlaß 22 des Blocks gesperrt sind. Der Verbrennungsdruck des Blocks 16 bewirkt die Verbindung mit der zweiten Kammer 23, in welcher eine Spezialblase beseitigt werden muß.

-11- .

709849/1045

Nachstehend wird ein nicht einschränkend zu verstehendes Beispiel für die Zusammensetzung einer festen Ladung 3> 4 und 5 für eine erfindungsgemäße Zündvorrichtung gegeben, der zur Initiierung eines Blocks aus Antriebspulver bestimmt ist, das vor allem bei niedrigem Druck und niedriger Temperatur als schwierig zu zünden angesehen wird.

Die Auswerferladung 3 enthält 5 g einer Bor-Kaliumperchlorat-Zusammensetzung in Form von Körnern unterhalb 400//. Die Zündzusammensetzung 4 wird von 10 g einer Mischung aus Bor-Kaliumnitrat, mittels Polyesterharz in Form von Körnern zwischen 500 und 1 200^ agglomeriert, und von 10 g derselben Zusammensetzung in Form von zylindrischen Pastillen gebildet, die dieselbe Höhe und denselben Durchmesser haben: 6 mm.

Die vordere Ladung der Zündvorrichtung wird von 40 g Pastillen gebildet, die mit den vorerwähnten Pastillen identisch und passend sortiert sind sowie auch zu der Zündzusammensetzung 4 gehören, zwischen die 60 g Zirkon als Körner unter 50/c eingeführt worden sind, welche die Ladung 5 darstellen.

Selbstverständlich können vom Fachmann an den vorstehend anhand einfacher Erläuterungen beschriebenen Vorrichtungen verschiedene Hinzufügungen und Abänderungen vorgenommen werden, ohne deshalb den in den beiliegenden Ansprüchen definierten Rahmen der Erfindung zu verlassen.

-12-

709849/1CH5

JS Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. Zündvorrichtung für einen Block brennbaren Pulvers, der aus einem unbrennbaren Behälter, einem an einem Ende dieses Behälters angeordneten Zündungsinitiator und einer festen, im Inneren des Behälters untergebrachten Ladung besteht, die dazu bestimmt ist, auf die brennbaren Teile des Fulverblocks aufgeschleudert zu werden, um die Zündung zu erzeugen, sowie pyrotechnische Zusammensetzungen und reaktiv aufgeschlossene Metalle aufweist, die untereinander exotherm reaktionsfähig sind, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Ladung hintereinander, und zwar von dem den Initiator (2) tragenden Ende des Behälters (1) ausgehend, eine pyrotechnische Auswerferzusammensetzung (3), eine pyrotechnische Zündzusammensetzung (4) und reaktiv bzw. nach abnehmender Heftigkeit aufgeschlossene Metalle (5) aufweist.

2. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) erweitert und der Initiator (2) auf der Seite des engsten Endes des Behälters (1) angeordnet ist.

3. Zündvorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Ladung gewichtsmäßig mindestens 10$ der Auswerferzusammensetzung (3), zwischen 35 und 55$ der Zündzusammensetzung (4) und zwischen 35 und 55% reaktiv aufgeschlossene Metalle (5) aufweist.

-13-709849/1(HS

ORIGINAL INSPECTED

4. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündzusammensetzung (4) und die Auswerferzusacnnensetzung (3) aus Körnern und/oder Pastillen bestehen, die aus Mischungen eines Oxydationsmittels und eines
Reduktionsmittels, welche durch ein Harz agglomeriert sind, gebildet sind, wobei die spezifische Oberfläche der Auswerferzusammensetzung (3) größer als die spezifische Oberfläche der Zündzusammensetzung (4) ist.

5. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Auswerferzusammensetzun^ (3) und der Zündzusammensetzung (4) mindestens eine kalibrierte Membrane (14) eingeschaltet ist, um das ballistische Funktionieren der Zündvorrichtung und die physikalische Isolierung der verschiedenen Bestandteile der festen Ladung sicherzustellen, und daß eine einen Abschluß bildende kalibrierte Membrane (6) an dem dem Initiator (2) gegenüberliegenden
Ende des Behälters (1) angeordnet ist, um die Dichtigkeit

und das ballistische Funktionieren der Zündvorrichtung sicherzustellen.

6. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Zündzusammensetzung (4) mit den reaktiv aufgeschlossenen Metallen (5) vermischt ist.

7. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, welche an
einer Düse in deren Zentrum angebracht ist, dadurch gekenn-

709849/1(KS ~^U~

S 27235Ί7

zeichnet, daß der Behälter (1) der Zündvorrichtung mit der Düse (11) oder dem Körper des Antriebs (12) durch eine dichte Kupplung verbunden ist, die eine hinsichtlich der Tiefe kalibrierte Schermarke (8) in der Nähe dee Behälters (1) der Zündvorrichtung aufweist, um dann, wenn der Antrieb seinen geeigneten Bereich erreicht hat, den Bruch der dichten Kupplung nahe der Schermarke (8) unter dem Stoß der Gase, die von der Verbrennung des Antriebsblocks (16) stammen, herbeizuführen .

709849/KK5