DE3006418C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von isolierten Treibsätzen für Base-Bleed-Gasgeneratoren, wobei der Treibsatz aus einem Treibstoff besteht, der ein oder mehr Feststoffe, von denen wenigstens einer ein Oxidator ist, und einen Binder aus einem thermoplastisch verformbaren Elastomer enthält.

Unter Base-Bleed-Gasgeneratoren werden gaserzeugende Ladungen an Geschossen, insbesondere Artilleriegeschossen verstanden, die am Boden, also an der Basis eines solchen Geschosses angeordnet sind und durch Verbrennung eines Treibstoffs Gase abgeben, die das sich beim Flug des Ge­ schosses am Heck bildende Vakuum auffüllen, um die durch das Vakuum auf das Geschoß ausgeübten Rückhaltekräfte (base drag) zu beseitigen (BE-PS 8 34 903).

Die Treibsätze für derartige Generatoren, die im allgemeinen Zylinder­ form aufweisen und einen axialen Verbrennungskanal aufweisen, müs­ sen an ihren Außenflächen isoliert werden, damit ein geordneter Ab­ brand von innen vom Kanal her nach außen gewährleistet ist, da bei einem Abbrand auch an den Außenwänden eine Zerstörung des Gene­ rators drohen würde.

Bei dem bekannten Verfahren zum Herstellen von isolierten Treibsät­ zen für Base-Bleed-Gasgeneratoren werden die vorgeformten Treib­ sätze oder Treibsatzteile an ihren Außenflächen, an denen ein Verbren­ nen verhindert werden soll, mit flüssigen aushärtbaren Polymeren, wie endhydroxilierten oder endkarboxilierten Polybutadienen, flüssi­ gen Polyurethan, Epoxidharzen oder ungesättigen Polyestern über­ zogen, woraufhin Treibsatz und als Isolationshülle dienender Über­ zug gemeinsam ausgehärtet werden. Die mit einer Isolationshülle versehenen Treibsätze nach dem Stand der Technik haben in ihren Isolationshüllen als wesentliche Bestandteile Polybutadiene, Poly­ urethane, Epoxidharze oder Polyester.

Nachteilig ist bei diesem bekannten Verfahren insbesondere, daß die Haftung der Isolation am Treibstoff bzw. am Treibsatz sehr gering ist. Um die Haftung zu erhöhen, werden Haftvermittler beigegeben, wo­ durch das Verfahren aufwendiger wird. Gleichwohl wird eine befrie­ digende Haftung nicht erreicht. Die mangelnde Haftung bedingt, daß beim Abbrennen des Treibsatzes dieser nicht nur von innen nach au­ ßen brennt, sondern Flammen in die äußeren Bereiche mangelnder Haftung einschlagen und so eine Zerstörung der Isolationshülle bewir­ ken können, wodurch die Gefahr entsteht, daß der gesamte Generator des Geschosses auseinandergesprengt wird, da hierdurch eine Ver­ größerung der gesamten Verbrennungsoberfläche gegeben ist, und die erzeugten Gase nicht mehr durch den Kanal in ausreichendem Maße abströmen können.

Darüber hinaus ist das Verfahren des Vergießens einer Hülle auf den vorgeformten Treibsatz recht aufwendig, da nur jeweils einzelne Flächen mit dem Isolationsmaterial versehen werden können und der Treibsatz zum Isolieren anderer Flächen gewendet werden muß.

Schließlich weisen die bisher verwendeten Materialien für Isolations­ hüllen nur eine geringe Temperaturbeständigkeit auf, da bei der flüs­ sigen Verarbeitung nur Polymere mit geringen Molekulargewichten ver­ wendet werden können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren zum Herstellen isolierter Treibsätze zu schaffen, bei dem die vorgenannten Nachteile vermieden sind und ins­ besondere eine hohe Haftung und Verbindung zwischen Isola­ tionshülle und Treibsatz, sowie eine gute Widerstandsfestig­ keit gegen Abbrand gegeben ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Treibstoff in einer Isolationshülle, die als wesent­ lichen Bestandteil ein dem Binder entsprechendes thermo­ plastisch verformbares Elastomer enthält, eingebracht und bei erhöhter Temperatur in die Hülle eingepreßt wird.

Erfindungsgemäß wird also die Isolationshülle nicht auf dem vorgeformten Treibsatz vergossen, sie kann vielmehr aus granulatförmigem Grundmaterial mit dem thermoplastisch verformbaren Elastomer hergestellt sein, indem dieses ent­ weder zuerst in eine Form für die Isolationshülle einge­ bracht und in dieser zur Isolationshülle bei höheren Tempe­ raturen verpreßt wird oder erweicht und durch Spritzgießen zur Isolationshülle geformt wird. Die nach dem Abkühlen der Form erhaltene Isolationshülle wird in die Preßform für den Treibsatz eingesetzt, der Treibstoff in die Isola­ tionshülle eingebracht und beide auf erhöhte Temperatur gebracht, bis das Elastomer ausreichend erweicht ist, um duch gleichzeitiges Verpressen eine innige Verbindung von Isolationshülle und kompaktiertem Treibladungspulver zu erhalten.

Dabei kann gemäß einer Ausführungsform vorgesehen sein, daß der Treibstoff als vorgeformter Treibsatz in die Iso­ lationshülle eingesetzt wird, so daß, wie an sich beim Stand der Technik bekannt, der vorgeformte Treibsatz im Gegenstand zum Stand der Technik in der erfindungsgemäßen Weise durch Pressen bei erhöhter Temperatur mit der Isola­ tionshülle verbunden wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist aber vorgesehen, daß der Treibstoff als Granulat in die Isolationshülle eingefüllt wird. Hier entfällt noch in vorteilhafter Weise der separate Verfahrensschritt eines getrennten Formens des Treibsatzes, da das Grundmaterial des Treibstoffes selbst direkt in die vorgepreßte Isolations­ hülle eingebracht und in dieser zum Treibsatz bei erhöhter Temperatur verpreßt wird.

Obwohl der Treibsatz an sich einstückig hergestellt werden könnte, ist es üblich, ihn aus zwei gleichen Zylinderhälften herzustellen. Dies ist selbstverständlich auch gemäß der Erfindung möglich, so daß unter Treibsatz zum einen ein gesamter zylinderförmiger Treib­ satz mit seinem axialen Gaskanal oder aber eine Längshälfte eines Treibsatzzylinders mit einer im Querschnitt halbkreisförmigen Längs­ nut verstanden wird.

Durch die Pressung erfolgt eine innige Verbindung zwischen dem Bin­ der des Treibsatzes und den als Hauptbestandteil das gleiche thermo­ plastisch verformbare Elastomer aufweisenden Isolationshülle, indem durch den Einfluß der Preßkräfte im Übergangsbereich irreversible Lageänderungen der Moleküle derart erzielt werden, daß Teile von Molekülen des Binders in die Isolationshülle eindringen und umgekehrt.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt also insbesondere darin, daß eine innige Verbindung zwischen Treibsatz und Isolationshülle erzielt wird. Weiterhin hat sich gezeigt, daß die Isolationshülle ge­ genüber bekannten Treibsatzisolierungen eine beachtlich größere Widerstandsfähigkeit gegen Verschmelzen und Abbrennen besitzt.

Neben dem genannten erfindungsgemäß eingesetzten Hauptbestand­ teil der Isolierhülle, nämlich einem thermoplastisch verformbaren Elastomer, wofür gemäß einer äußerst bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen sein kann, daß das thermoplastisch verformbare Elasto­ mer ein geordnetes Dreiblockelastomer ist, und daß insbesondere das Dreiblockelastomer ein geordnetes Butadien-Styrol-Copolymer ist, kann die Isolationshülle noch geringere Mengen an nicht brenn­ baren, organischen oder anorganischen Füllstoffen aufweisen, wobei als anorganische Füllstoffe Quarzmehl, Siliciumdioxid, Tag, Kalzium­ karbonat oder auch Ruß in Frage kommen. Durch diese Füllstoffe wird die Wärmestandfestigkeit der Isolationshülle während des Abbrands gegenüber der an sich schon durch die erfindungsgemäße Ausgestal­ tung verbesserten Widerstandsfähigkeit noch erhöht. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß aufgrund der erfindungsgemäßen Isolationshülle eine hohe Automatisierung des Verfahrens erreicht werden kann, wobei insbesondere das Einpressen des Treibstoffs in die Isolationshülle automatisch in Form einer Serienproduktion durch­ geführt werden kann, während das Isolieren nach dem Stand der Tech­ nik nur einen geringen Automatisierungsgrad ermöglicht.

Bei einer Ausführungsform eines erfindungsgemäß hergestellten Treibsatzes weist beispielsweise die Isolationshülle eine Zylinderform mit einer inneren Gesamtlänge von 130 mm, einem Durchmesser von 120 mm auf, wobei die Dicke der Iso­ lationshülle 2 mm beträgt. Zum Austritt der Verbrennungs­ gase des Treibsatzes weist die Isolationshülle für den Treibsatz mindestens an einer der Stirnflächen des Zylinder­ mantels eine symmetrische Zentralöffnung mit einem Durch­ messer von 43,5 mm auf. Da Treibsätze üblicherweise aus zwei Hälften eines Zylinders, die in der Zylinderlängs­ richtung je eine sich zu dem Kanal ergänzende Ausnehmung bzw. Nut mit halbkreisförmigem Querschnitt aufweisen, zu­ sammengesetzt werden, kann auch die Isolationshülle für solche Treibsatzteile aus zwei entsprechenden, getrennt hergestellten Zylinderschalen gebildet werden.

Die Isolationshülle weist als wesentlichen Bestandteil ein Butadien-Styrol-Copolymer auf. Weiterhin enthält sie geringe Mengen an Siliciumdioxid, das als nicht brennbarer Füllstoff dient und die Wärmestandfestigkeit der Isolations­ hülle beim späteren Abbrand des Treibsatzes erhöht.

Die Isolationshülle in Form einer Zylinderschale mit minde­ stens an einer Stirnseite vorhandenem, halbkreisförmigen Ausschnitt wird in eine Preßform eingelegt. Sodann wird ein Treibstoffgranulat, das als wesentlichen Binderanteil ebenfalls ein Butadien-Styrol-Copolymer enthält, in die Zylinderschale eingefüllt. Anschließend wird eine Aufheizung auf etwa 120 Grad Celsius vorgenommen und das Granulat bei dieser Temperatur bei einem Druck von 20 MPa eingepreßt.

Das sich bei diesem Vorgang erweichende Material der Isola­ tionshülle und der genannte Binderanteil des Treibstoff­ granulats verbinden sich bei diesem Preßvorgang in hervor­ ragender Weise, so daß zwischen Isolationshülle und einge­ preßten Treibstoff eine innige Verbindung entsteht.

Nach dem Abkühlen wird der isolierte halbzylindrische Treib­ satzteil aus der Preßform genommen und mit einem entspre­ chenden halbzylindrischen Gegenteil am Boden des Geschosses eingesetzt. Bei praktischen Schießversuchen hat sich ergeben, daß bei einem erfindungsgemäß hergestellten Treibsatz die Isolationshülle, die bei der bekannten Ausbildung gänzlich durchschmort bzw. verbrennt, lediglich an ihrer Innenseite an einigen Stellen etwas angekohlt war, während sie aber ansonsten als durchgehender Mantel, mit insbesondere völlig intakter Außenseite zurückblieb, obwohl die Wandstärke der erfindungsgemäßen Isolationshülle geringer als die von Isolationshüllen nach dem Stand der Technik war.

Claims (7)

1. Verfahren zum Herstellen von isolierten Treibsätzen für Base- Bleed-Gasgeneratoren, wobei der Treibsatz aus einem Treib­ stoff besteht, der ein oder mehr Feststoffe, von denen wenig­ stens einer ein Oxidator ist, und einen Binder aus einem ther­ moplastisch verformbaren Elastomer enthält, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Treibstoff in einer Isolationshülle, die als wesentlichen Bestandteil ein dem Binder entsprechendes thermoplastisch verformbares Elastomer enthält, eingebracht und bei erhöhter Temperatur in die Hülle eingepreßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Treibstoff als Granulat in die Isolationshülle eingefüllt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Treibstoff als vorgeformter Treibsatz in die Isolationshülle ein­ gesetzt wird.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Pressen auf 100 bis 140° aufge­ heizt und während des Pressens diese Temperatur aufrecht er­ halten wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Pressen bei einer Temperatur von 120°C durchgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Einpressen des Treibstoffs in die Iso­ lationshülle bei einem Druck von 10 bis 50 MPa durchgeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Treibstoff in die Isolationshülle mit 20 MPa eingepreßt wird.