DE3438993C2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- DE3438993C2 DE3438993C2 DE3438993A DE3438993A DE3438993C2 DE 3438993 C2 DE3438993 C2 DE 3438993C2 DE 3438993 A DE3438993 A DE 3438993A DE 3438993 A DE3438993 A DE 3438993A DE 3438993 C2 DE3438993 C2 DE 3438993C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- wires
- propellant
- heat conductors
- propellant block
- block
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 55
- 239000003380 propellant Substances 0.000 claims description 54
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 37
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 34
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 26
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 16
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 16
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 12
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 11
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 101800000789 Protease-polymerase p70 Proteins 0.000 description 2
- 101800000786 Protease-polymerase p76 Proteins 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 235000011837 pasties Nutrition 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 241000219504 Caryophyllales Species 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 235000015842 Hesperis Nutrition 0.000 description 1
- 235000012633 Iberis amara Nutrition 0.000 description 1
- WJDOMTAMQVNRCX-OBJOEFQTSA-N Isopolygonal Natural products C1=C(C=O)[C@@H](O)C[C@H]2C(C)(C)CCC[C@]21C WJDOMTAMQVNRCX-OBJOEFQTSA-N 0.000 description 1
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 1
- WJDOMTAMQVNRCX-DYEKYZERSA-N Polygonal Natural products C1=C(C=O)[C@H](O)C[C@H]2C(C)(C)CCC[C@]21C WJDOMTAMQVNRCX-DYEKYZERSA-N 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000009969 flowable effect Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000002470 thermal conductor Substances 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
- C06B21/00—Apparatus or methods for working-up explosives, e.g. forming, cutting, drying
- C06B21/0033—Shaping the mixture
- C06B21/0058—Shaping the mixture by casting a curable composition, e.g. of the plastisol type
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
- C06B45/00—Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
- F02K9/08—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using solid propellants
- F02K9/10—Shape or structure of solid propellant charges
- F02K9/12—Shape or structure of solid propellant charges made of two or more portions burning at different rates or having different characteristics
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
- F02K9/08—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using solid propellants
- F02K9/10—Shape or structure of solid propellant charges
- F02K9/22—Shape or structure of solid propellant charges of the front-burning type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
- F02K9/08—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using solid propellants
- F02K9/24—Charging rocket engines with solid propellants; Methods or apparatus specially adapted for working solid propellant charges
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
- F02K9/08—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using solid propellants
- F02K9/26—Burning control
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
- Non-Insulated Conductors (AREA)
- Portable Nailing Machines And Staplers (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von festen Propergolblöcken
mit frontalem, durch bevorzugt metallische Wärme
leiter in Form von Metalldrähten, -streifen oder -bändern gesteuertem Abbrand sowie ihre Herstellung
durch Gießen. Derartige feste Propergolblöcke eig
nen sich für Raketen, Mittelstrecken- und Inter
kontinentalraketen sowie allgemein für mit einem
festen Treibstoff betriebene Rückstoßtriebwerke;
sie weisen eine durch Einbringen von Wärmeleitern
erheblich gesteigerte Abbrandgeschwindigkeit auf.
Es ist bereits bekannt, insbesondere aus
der FR-PS 13 49 125 und der US-PS 35 09 822,
daß die apparente Abbrandgeschwindigkeit eines
Propergols gegenüber seiner eigentlichen Eigenab
brandgeschwindigkeit erheblich gesteigert werden kann,
wenn Wärmeleiter in den Propergolblock eingebracht
werden. Derartige Wärmeleiter, die allgemein aus
Metalldrähten oder Metallbändern bzw -streifen be
stehen, modifizieren das thermische Feld stromauf
der Flammenfront aufgrund der unterschiedlichen Wär
meleitfähigkeit der Propergolmatrix gegenüber dem
Wärmeleiter. Diese Modifizierung des thermischen
Felds führt zu einer entsprechenden Änderung der
Geschwindigkeitsverteilung der Abbrandgeschwindig
keit in der Nähe der Wärmeleiter und ruft die Bildung
eines Abbrandkegels mit Zentrum beim Wärmeleiter her
vor. Die Bildung derartiger Abbrandkegel vergrößert
die Brennoberfläche und erhöht dementsprechend die
Menge an Treibgasen.
Es wurden bereits mehrere Verfahren zum Einbrin
gen derartiger Wärmeleiter angegeben. Ein erstes Ver
fahren beruht darauf, daß eine bestimmte Menge als
Drähte kleiner Länge ausgebildete Wärmeleiter in be
liebiger Verteilung in die Propergolmatrix eingebracht
wird. Beim zweiten bekannten Verfahren werden le
diglich einige als Wärmeleiter dienende Drähte in
Längsrichtung des Propergolblocks und etwa senkrecht
zu seinen Endflächen angeordnet. Diese zweite Ver
fahrensweise erlaubt die Erzielung einer höheren und
gleichmäßigeren apparenten Abbrandgeschwindigkeit.
Andere Untersuchungen, die insbesondere in der
FR-PS 13 49 125 und der Publikation "Influence of
Long Metal Wires on Combustion of Double-Base
Propellants", Chen Shuling und Lifengsheng,
"Combustion and Flame" 45 (1982) 213-218, ge
nannt sind, erwiesen den Einfluß des Durchmessers
des Wärmeleiters auf die Abbrandgeschwindigkeit.
So wurde festgestellt, daß die höchste apparente
Abbrandgeschwindigkeit mit Drähten von etwa 0,15 mm
Durchmesser erzielt wird.
Die Herstellung solcher Propergolblöcke durch
Gießen des Propergols in eine Form, in der die
Drähte zuvor in geeigneter Weise angeordnet und
unter leichtem Zug gehalten wurden, erwies sich
allerdings als sehr schwierig, insbesondere bei
viskosen Propergolzusammensetzungen. Der durch die
Propergolzusammensetzung ausgeübte Druck führt nämlich
in zahlreichen Fällen, insbesondere, da die
Drähte sehr dünn sind, zum Bruch der Drähte, was
wiederum Änderungen im Abbrennverhalten der Proper
golblöcke zur Folge hat.
Zur Vermeidung des Bruchs der Drähte beim Gießen
der Propergolzusammensetzung kann die auf die Drähte
ausgeübte Zugspannung verringert werden; dies führt
jedoch zu Propergolblöcken, bei denen die Drähte
nicht parallel sowie in Längsrichtung des Propergol
blocks angeordnet sind, weshalb die Abbrandgeschwindig
keit derartiger Propergolblöcke relativ starken Ände
rungen unterliegt.
Darüber hinaus erfordert die Anordnung der Drähte
in der Form und ihre Halterung unter Spannung relativ
komplizierte, aufwendige und sperrige Vorrichtungen,
was beim Gießen der Propergolzusammensetzungen störend
ist.
Der Erfindung liegt im Hinblick darauf die
Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der genannten
Nachteile ein Verfahren zur Herstellung von festen Propergolblöcken mit frontalem, durch
Wärmeleiter gesteuertem Abbrand
anzugeben, bei dem trotz Ver
wendung von Wärmeleitern kleinen Querschnitts kein
Bruchrisiko während des Gießvorgangs besteht.
Die Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand
der Unteransprüche.
Die festen Propergolblöcke
mit frontalem, durch Wärmeleiter gesteuertem Ab
brand sind durch folgende wesentlichen, erfindungsgemäßen Verfahrens
schritte erhältlich:
- a) Herstellung eines ersten Teils des zu er zeugenden Propergolblocks durch Gießen einer ersten Treibstoffzusammensetzung, wobei der erste Teil ein Längsteil bzw. in Längsrichtung durchgehender Teil des Propergolblocks ist und beispielsweise die Form einer Krone, eines zentralen Kerns oder ähnliche Formen aufweist,
- b) Anordnen eines Teils oder sämtlicher Wärme leiter auf einer oder mehreren Wänden des ersten Teils und
- c) Herstellung eines zweiten Teils des Proper golblocks durch Gießen einer zweiten Propergolzu sammensetzung in eine Form, die mindestens teil weise aus den Wänden des ersten Teils mit den Wärmeleitern besteht, sowie erforderlichenfalls
- d) Wiederholung der Schritte (b) und (c) bis zum Erhalt des vollständigen Propergolblocks.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung
dieser Propergolblöcke ist entsprechend durch die
obigen Verfahrensschritte (a) bis (d) gekennzeich
net.
Das erfindungsgemäße Verfahren erleichtert ent
sprechend die Anordnung der Wärmeleiter. Da die Wär
meleiter während des Gießens der zweiten Zusammen
setzung unter Anlage an der Wand des ersten Teils
gehalten werden, unterliegen sie nur sehr schwachen
Druckbelastungen, wodurch das Bruchrisiko praktisch
vollständig beseitigt ist.
Ein weiterer Vorteil dieser Verfahrensweise
besteht darin, daß Propergolblöcke aus einer oder
mehreren Zusammensetzungen und insbesondere aus
zwei verschiedenen Zusammensetzungen hergestellt
werden können, je nachdem, ob die erste und die
zweite Treibstoffzusammensetzung identisch oder
verschieden sind.
Die Wärmeleiter sind vorzugsweise Metall
drähte; es können jedoch auch Metallstreifen oder
Metallbänder verwendet werden, deren Wärmeleitzahl
größer ist als die Wärmeleitzahl der Treibstoff
zusammensetzungen, aus denen der Propergolblock
aufgebaut ist.
Die Metalldrähte besitzen vorteilhaft einen
Durchmesser von etwa 0,1 bis etwa 1 mm und be
stehen beispielsweise aus Silber oder Kupfer.
Die als Wärmeleiter dienenden Drähte werden fer
ner vorzugsweise mindestens während des Gießens der
zweiten Treibstoffzusammensetzung in einer leicht
gespannten Anordnung an den Wänden des ersten Teils
des Propergolblocks fixiert.
Zur Erleichterung der Positionierung und Halte
rung der als Wärmeleiter dienenden Drähte an den
Wänden ist es vorteilhaft, an ihnen Nuten vorzu
sehen, in denen die als Wärmeleiter dienenden
Drähte dann angeordnet werden.
Die als Wärmeleiter dienenden Drähte werden ent
weder durch Befestigung an den Endflächen des ersten
Teils oder mit Spannmitteln wie beispielsweise einer
an einem Drahtende befestigten Feder gehaltert.
Die Treibstoffzusammensetzungen werden ferner
entweder gegossen, wenn ihre Viskosität niedrig ist,
oder im Fall höherer Viskosität unter Druck einge
spritzt. Das Einspritzen der Treibstoffzusammen
setzung unter Druck ist beim erfindungsgemäßen Ver
fahren möglich, da die als Wärmeleiter dienenden
Drähte während der Einspritzphase an einer festen
Wand zur Anlage kommen und dementsprechend keinen
Kräften unterliegen, die zu ihrem Bruch führen
können.
Nach einer Weiterbildung des Erfindungskonzepts
kann der erste Teil des Propergolblocks beliebige
Querschnittsform aufweisen; der erste Teil besitzt
jedoch vorzugsweise die Form eines Rohrs oder eines
Stabs. Dieses Rohr bzw. dieser Stab können zylindrisch
sein, wobei in diesen Fällen die als Wärmeleiter die
nenden Drähte auf einer oder beiden Wandungen des
Rohrs bzw. auf der Wand des Stabs angeordnet werden
und der Guß der zweiten Treibstoffzusammensetzung
um das Rohr bzw. den Stab herum und in das Innere
des Rohrs erfolgt.
Das Rohr bzw. der Stab können ferner auch poly
gonalen Querschnitt aufweisen, beispielsweise die
Form eines Dreiecks, Sechsecks, Vierecks oder
Quadrats oder nach einer bevorzugten Ausführungs
form der Erfindung sternförmig ausgebildet sein.
In diesem Fall werden die als Wärmeleiter dienenden
Drähte vorteilhaft in den den Spitzen der Polygone
entsprechenden Kanten angeordnet. Die konvexen
Kanten des Rohrs oder Stabs sind vorzugsweise
abgeflacht, um darin eine Längsnut vorzusehen,
die die wärmeleitenden Drähte aufnimmt.
Die Drähte können allerdings im Rahmen des Er
findungskonzepts auch an den Seiten der Polygone
angeordnet sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in der An
wendung sehr flexibel, da es die Herstellung von
Propergolblöcken sehr unterschiedlicher Form erlaubt
und die wärmeleitenden Drähte in sehr einfacher Weise
und nach zuvor berechneter und festgelegter Vertei
lung angeordnet werden können.
Bei den erfindungsgemäß erhältlichen Propergol
blöcken sind entsprechend die wärmeleitenden Drähte
in der Trennfläche zwischen zwei oder mehreren ver
schiedenen Gußbereichen entsprechender Treibstoffzu
sammensetzung angeordnet.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Bei
spielen unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert;
es zeigt
Fig. 1 Einen Querschnitt durch einen erfindungs
gemäßen Propergolblock;
Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung des Ab
brandfortschritts bei einem Propergol
block in der Nähe eines wärmeleitenden
Drahts;
Fig. 3 eine Ansicht der Rückseite eines erfindungs
gemäß hergestellten Propergolblocks;
Fig. 4 eine Teildarstellung eines erfindungsgemäßen
Propergolblocks im Längsschnitt längs der
Linie IV-IV in Fig. 3
und
Fig. 5 eine Ansicht der Rückseite eines weiteren,
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren her
gestellten Propergolblocks.
Bei Raketen, Mittelstrecken- und Interkontinental
raketen sowie allgemein sämtlichen mit einem festen
Treibstoff betriebenen Rückstoßtriebwerken wird ein
Treibstoff gebraucht, der hohe Schubeigenschaften
aufweist. Bei bestimmten Raketentypen wird ferner
ein hoher Füllkoeffizient angestrebt, wofür Proper
golblöcke mit frontalem Abbrand eingesetzt werden.
Zur Verringerung des Durchmessers solcher Propergol
blöcke ohne dadurch hervorgerufene Verringerung der
Schubeigenschaften ist es allerdings erforderlich,
die Abbrandgeschwindigkeit des Propergolblocks zu
erhöhen. Hierzu werden Propergolblöcke mit frontalem
Abbrand eingesetzt, deren Abbrand durch Wärmeleiter
gesteuert und beschleunigt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Her
stellung solcher Propergolblöcke nach einer einfachen
Verfahrensweise, die ein Einbringen der Wärmeleiter,
insbesondere von wärmeleitenden Drähten geringen
Durchmessers, ohne Bruchrisiko und unabhängig von
der Viskosität der eingesetzten Treibstoffzusammen
setzung erlaubt.
Der in Fig. 1 dargestellte Propergolblock ist
so aufgebaut, daß zunächst ein erster Teil 2 des
zu erzeugenden Propergolblocks 1 hergestellt wurde.
Im Fall der Fig. 1 stellt dieser erste Teil 2 ein
Rohr großer Wandstärke dar, dessen Innenquerschnitt 10
dreieckförmig ist. Die zur Herstellung dieses ersten
Teils 2 verwendete Treibstoffzusammensetzung ist eine
gießbare Zusammensetzung wie beispielsweise ein zu
sammengesetztes Propergol oder ein homogenes Proper
gol, das insbesondere nach dem sog. In-situ-Gießver
fahren oder dem Overall-Gießverfahren vergossen wird.
Im Fall der Fig. 1 kann der Teil 2 des Propergol
blocks 1 direkt in einen Überzug aus einem Inhibitor 3
oder auch beispielsweise in eine Form eingegossen werden,
worauf das Propergol am Ende der Herstellung dann
mit dem Inhibitor überzogen wird.
Nach der Aushärtung der für den ersten Teil 2 ver
wendeten Treibstoffzusammensetzung werden die Wärme
leiter 4 im Inneren des ersten Teils 2 befestigt,
vorteilhaft längs der durch die Spitzen des dreieck
förmigen Querschnitts 10 des Rohrs vorgegebenen Kan
ten sowie in Anlage an der Wand des ersten Teils 2.
Diese Wärmeleiter 4 sind vorzugsweise Metall
drähte mit einem Durchmesser von etwa 0,1 bis etwa
1 mm. Diese als Wärmeleiter 4 dienenden Drähte werden
auf der Wand des Rohrs 2 gespannt. Ihre Festlegung
wird durch Kleben oder vorzugsweise durch Befestigung
der Enden der Drähte an den Endflächen des Propergol
blocks 1 und noch bevorzugter mit Hilfe einer Spann
einrichtung gewährleistet, beispielsweise einer
(nicht dargestellten) Zugfeder, die an einem Ende
des Drahts befestigt wird, während das andere Draht
ende an einem Befestigungspunkt festgelegt ist.
Andere Befestigungsarten können im Rahmen des
Erfindungskonzepts ebenfalls herangezogen werden.
Der anschließende Verfahrensschritt des er
findungsgemäßen Verfahrens besteht im Gießen einer
Treibstoffzusammensetzung zur Erzeugung des zweiten
Teils 5 des Propergolblocks 1 in das Innere des
Rohrs bzw. des Teils 2 des Propergolblocks 1.
Da die als Wärmeleiter 4 dienenden Drähte an
der Wand des ersten Teils 2 anliegen, führen die
beim Gießen der Treibstoffzusammensetzung ausge
übten Druckkräfte in den Teil 2 nicht zu einem
Bruch der Drähte. Es ist daher möglich, Treib
stoffzusammensetzungen mit höheren wie auch niedrigen
Viskositäten unter Verwendung von bruchempfindlichen
Drähten bzw. Drähten mit kleinem Durchmesser zu ver
gießen.
Anschließend wird der zweite Teil 5 des Proper
golblocks 1 lediglich ausgehärtet.
Aus der Erfindungskonzeption folgt unmittelbar,
daß die Treibstoffzusammensetzungen, aus denen der
erste Teil 2 und der zweite Teil 5 des Propergol
blocks 1 bestehen, identisch oder verschieden sein
können.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt entspre
chend die Herstellung von mit Drähten als Wärmeleiter
gesteuertem frontalem Abbrand aus zwei Propergol
zusammensetzungen.
Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen andere Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Bei der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Aus
führungsform besitzt der erste Teil 2 ebenfalls
die Form eines Rohrs, wobei jedoch der Innenquer
schnitt 10 des Rohrs, der strichpunktiert darge
stellt ist, Sternform besitzt. Die als Wärmeleiter 4
dienenden Drähte sind in den Spitzen 6 des Sterns
angeordnet, und zwar im dargestellten Beispiel
in jeder zweiten Spitze.
Der zweite Teil 5 des Propergolblocks wird
durch Gießen einer Treibstoffzusammensetzung in
das Innere des ersten Teils 2 hergestellt, wobei
die Wände des ersten Teils als Form dienen.
Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform
besitzt der erste Teil 2 die Form einer Krone, wobei
die als Sammelleiter 4 dienenden Drähte auf der Außen
wand und der Innenwand angeordnet sind. Zur Erzielung
einer besseren Positionierung der als Drähte ausge
bildeten Wärmeleiter 4 sind Nuten 7 in den Wänden 10
des ersten Teils vorgesehen, die beispielsweise durch
Bearbeitung oder durch Guß erzeugt werden können.
Bei dieser Ausführungsform können so zwei Reihen
von Drähten als Wärmeleiter 4 eingebracht werden,
wobei der zweite Teil 5 auf einmal in das Innere
der Krone 2 und um diese herum gegossen wird, wo
bei die Krone 2 in einer (nicht dargestellten) Form
angeordnet wird.
Die oben erläuterten verschiedenen Ausführungs
formen der Erfindungskonzeption zeigen, daß das er
findungsgemäße Verfahren die Herstellung von Proper
golblöcken verschiedenster Form erlaubt, die eine
große Anzahl als Wärmeleiter 4 dienender Drähte
enthalten. Zur Herstellung der in den Fig. 3 und 4
dargestellten Propergolblöcke kann ferner auch so
verfahren werden, daß zunächst ein zentraler Kern
mit sternförmigem Querschnitt erzeugt wird und an
schließend als Wärmeleiter 4 dienende Drähte an den
Spitzen des Sterns angeordnet werden. Die konvexen
Kanten des Sterns sind vorteilhaft angeflacht, um
darin eine den Nuten 7 von Fig. 5 entsprechende
Nut vorsehen zu können.
Der Guß des zweiten Teils 5 kann außerdem ent
weder durch einfaches Gießen, insbesondere unter
Verwendung einer relativ fließfähigen Treibstoff
zusammensetzung, oder durch Einspritzen unter
Druck bei Verwendung von Treibstoffzusammensetzungen
höherer Viskosität vorgenommen werden.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, ist es vorteil
haft, auf der Rückfläche des Propergolblocks Kegel
flächen 8 vorzusehen, wobei das Kegelzentrum jeweils am als
Wärmeleiter 4 dienenden Draht liegt, um so die
anfängliche Brennfläche zu erhöhen, wodurch sehr
rasch die stabilisierte Abbrennfläche erreicht wer
den kann.
Wie aus Fig. 2 hervorgeht, wird durch den Unter
schied in der Wärmeleitfähigkeit zwischen dem als
Draht ausgebildeten Wärmeleiter 4 und der Matrix 9
des Propergols das Geschwindigkeitsprofil des Ab
brands um den Draht herum geändert, wodurch wieder
um die Ausbildung eines Kegels induziert wird, des
sen Zentrum bzw. Achse am Draht bzw. Wärmeleiter 4
liegt. Dieses Phänomen erhöht die Brennfläche des
Propergolblocks beträchtlich und führt entsprechend
zu einer Erhöhung der apparenten Abbrandgeschwindig
keit Va des Propergolblocks bei Messung parallel
zur Blockachse. Das Phänomen der Ausbildung des
Abbrandkegels stabilisiert sich nach einer gewissen
Abbrennzeit t2, worauf der so gebildete Kegel mit
Scheitelwinkel 2α entsprechend der apparenten Ab
brandgeschwindigkeit Va des Propergolblocks fort
schreitet. Die Ausbildung der Kegelflächen 8 an
der Rückseite des Propergolblocks 1 erlaubt eine
Verringerung der Abbrennzeit t2 bis zur Stabilisierung
der Abbrandfläche und entsprechend der apparenten
Abbrandgeschwindigkeit Va.
Andere Mittel erlauben ebenfalls eine Verringerung
der Abbrennzeit t2, beispielsweise die Nutung der End
fläche.
Der Scheitelwinkel 2α des Kegels erlaubt ferner
die Berechnung der apparenten Abbrandgeschwindigkeit Va
des Propergolblocks aus der Eigenabbrandgeschwindigkeit
Vi der Propergolzusammensetzung
Der Multiplikationsfaktor n der Abbrandgeschwindigkeit
bei eingebrachten wärmeleitenden Drähten ist durch
Gleichung (II) gegeben:
Die apparente Abbrandgeschwindigkeit Va wird experimentell
nach folgender Formel bestimmt:
Der Multiplikationsfaktor n kann ferner auch aus
den Verbrennungskurven der Propergolblöcke und insbe
sondere ausgehend von einem Punkt der Abhängigkeit
des Verbrennungsdrucks von der Zeit nach der folgenden
Formel IV berechnet werden:
worin bedeuten:
Vi die Eigenabbrandgeschwindigkeit des Propergols beim Druck P,
CD den Abnahmekoeffizienten des Propergols,
ρ die Dichte des Propergols,
P den mittleren Verbrennungsdruck,
d den Durchmesser des Düsenhalses,
D den Durchmesser des Propergolblocks.
Vi die Eigenabbrandgeschwindigkeit des Propergols beim Druck P,
CD den Abnahmekoeffizienten des Propergols,
ρ die Dichte des Propergols,
P den mittleren Verbrennungsdruck,
d den Durchmesser des Düsenhalses,
D den Durchmesser des Propergolblocks.
Den Ausführungsformen der Fig. 3 und 4 entsprechende
Propergolblöcke wurden nach dem erfindungsgemäßen Ver
fahren unter Verwendung zusammengesetzter Propergol
zusammensetzungen mit einem Bindemittel auf der Basis
eines Polybutadiens mit Hydroxyendgruppen (PBHT)
und auf der Basis eines Polyurethans hergestellt,
wobei als Wärmeleiter Metalldrähte aus Kupfer
oder Silber verwendet wurden.
Die anhand von Brennversuchen an diesen Proper
golblöcken erhaltenen Ergebnisse sind in der nach
stehenden Tabelle zusammengefaßt.
Der Verbrennungsdruck dieser Propergolblöcke,
der beim Brennversuch festgestellt wurde, war im
wesentlichen stabil, woraus hervorgeht, daß die
als Wärmeleiter dienenden Drähte nicht gebrochen
und innerhalb des Blocks regelmäßig angeordnet
waren.
Aus den verschiedenen durchgeführten Versuchen
wurde festgestellt, daß die Multiplikationsfaktoren
der Abbrandgeschwindigkeit der nach dem erfindungsge
mäßen Verfahren hergestellten Propergolblöcke folgen
de Mittelwerte aufwiesen:
n = 3,5 bei Silberdrähten von 0,2 mm Durchmesser und
einem Druck Pc von 67 bar und
n = 2,65 bei Kupferdrähten von 0,2 mm Durchmesser und einem Druck Pc von 50 bar.
n = 2,65 bei Kupferdrähten von 0,2 mm Durchmesser und einem Druck Pc von 50 bar.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herge
stellten Propergolblöcke überstanden ferner eine
Temperaturzyklusbehandlung ohne Eigenschaftsver
schlechterung.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt entspre
chend eine einfache Herstellung von Propergolblöcken
mit durch Wärmeleiter gesteuertem frontalem Abbrand
bei gleichzeitig hoher Zuverlässigkeit und insbe
sondere die Herstellung von Propergolblöcken aus
sehr viskosen und sogar pastosen Treibstoffzusammen
setzungen. Bei herkömmlichen Verfahren war demgegen
über die Herstellung von Propergolblöcken mit durch
Drähte als Wärmeleiter gesteuertem Abbrand aus viskosen
oder pastosen Treibstoffzusammensetzungen außerordent
lich schwierig, da in zahlreichen Fällen beim Gießen
der Propergolzusammensetzung Bruch der Drähte ein
trat.
Claims (16)
1. Verfahren zur Herstellung fester Propergolblöcke mit
frontalem, durch Wärmeleiter in Form von Metalldrähten, -streifen oder -bändern gesteuertem Abbrand,
durch Gießen,
gekennzeichnet durch
folgende Schritte:
- a) Herstellung eines ersten Teils (2) des herzustellen den Propergolblocks (1) durch Gießen einer ersten Treibstoffzusammensetzung, wobei der erste Teil (2) einen in Längsrichtung durchgehenden Teil des Propergolblocks (1) darstellt,
- b) Anordnen eines Teils oder sämtlicher Wärmeleiter (4) auf einer oder mehreren Wänden (10) des ersten Teils (2) und
- c) Herstellung eines zweiten Teils (5), der einen zweiten Abschnitt des Propergolblocks (1) dar stellt, durch Gießen einer zweiten Treibstoff zusammensetzung in eine Form, die zumindest teil weise aus den Wänden (10) besteht, mit den Wärme leitern (4) des ersten Teils (2) sowie erforderlichenfalls
- d) Wiederholung der Schritte (b) und (c) bis zum Er halt des vollständigen Propergolblocks.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als
Wärmeleiter (4) Metalldrähte, die in einer im wesentlichen
gespannten Anordnung an den Wänden (10) der Teile des
Propergolblocks (1) festgelegt sind, verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß man Nuten (7) auf der Oberfläche der Wände (10)
der Teile des Propergolblocks vorsieht, in
denen man die aus Metalldrähten bestehenden Wärmeleiter (4) an
ordnet.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß man als der erste Teil (2) des Propergol
blocks (1) ein Rohr beliebigen Querschnittsprofils vorsieht
und die aus Metalldrähten bestehenden Wärmeleiter (4)
auf der Innenoberfläche und/oder der Außenoberfläche
des Rohrs anordnet.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als
Innenquerschnitt des Rohrs ein Polygon vorsieht
und die aus Metalldrähten bestehenden Wärmeleiter (4) vor
zugsweise in den Spitzen des Polygons anordnet.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als
Polygon ein Dreieck oder eine Form eines Sternes vorsieht.
7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß man für die Wand des Rohrs die Form eines Polygons
und vorzugsweise eines Sterns vorsieht und die
aus Drähten bestehenden Wärmeleiter (4) längs der
Kanten bzw. Ecken der Wand anordnet.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß man an jeder konvexen Kante der Wand des Rohrs
eine Längsnut vorsieht, in der man den entspre
chenden, aus einem Metalldraht bestehenden Wärmeleiter (4)
anordnet.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß man den ersten Teil (2) als Stab
ausbildet.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man
den Stab mit polygonförmigem und vorzugsweise drei
eckigem oder sternförmigen Querschnitt auswählt und daß
jede konvexe Kante der Wand eine Längsnut aufweist, in der man
einen entsprechenden, als Draht ausgebildeten
Wärmeleiter (4) anordnet.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die als Drähte ausgebildeten
Wärmeleiter (4) in einer deutlich gespannten An
ordnung an den Wänden (10) des einen Teils des
Propergolblocks angeordnet sind, während ein weiterer
Teil des Propergolblocks gegossen wird, wobei die
Festlegung der Drähte durch Befestigung ihrer Enden
an den Endflächen des Teils des Propergolblocks
vorgenommen wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die als Drähte ausgebildeten
Wärmeleiter (4) in einer im wesentlichen gespannten Lage
an den Wänden des einen Teils des Propergolblocks
gehalten werden, während der andere Teil des Proper
golblocks gegossen wird, wobei Spannmittel wie an
mindestens einem Ende der Drähte befestigte Federn
verwendet werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß man für die erste und die zweite Treib
stoffzusammensetzung identische Zusammensetzungen wählt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß man die Treibstoffzusammensetzung für
den zweiten Teil des Propergolblocks unter Druck ein
spritzt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß man für die als Metalldrähte ausgebildeten
Wärmeleiter (4) solche eines Durchmessers von 0,1 bis
1 mm wählt.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich
net, daß man die Wärmeleiter (4) in der Trennfläche (10)
zwischen zwei Treibstoff-Gußbereichen vorsieht.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8317044A FR2640259B1 (fr) | 1983-10-26 | 1983-10-26 | Procede de fabrication par moulage d'un bloc de propergol solide a combustion frontale pilotee par des conducteurs de chaleur et bloc obtenu par ce procede |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3438993A1 DE3438993A1 (de) | 1990-10-31 |
DE3438993C2 true DE3438993C2 (de) | 1992-09-17 |
Family
ID=9293535
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19843438993 Granted DE3438993A1 (de) | 1983-10-26 | 1984-10-24 | Feste propergolbloecke mit frontalem, durch waermeleiter gesteuertem abbrand und ihre herstellung |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3438993A1 (de) |
FR (1) | FR2640259B1 (de) |
GB (1) | GB2233745B (de) |
IT (1) | IT1224139B (de) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2776656B1 (fr) * | 1998-03-30 | 2000-04-28 | Giat Ind Sa | Procede de fabrication d'un objet a partir d'un materiau granulaire, tube allumeur et charge propulsive obtenus avec un tel procede |
WO2001038711A1 (en) * | 1999-11-23 | 2001-05-31 | Technanogy, Llc | End-burning rocket motor |
RU2607223C1 (ru) * | 2015-07-20 | 2017-01-10 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Алтай" | Способ изготовления заряда смесевого ракетного твердого топлива |
RU2657077C1 (ru) * | 2016-03-31 | 2018-06-08 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Алтай" | Способ изготовления скрепленного с корпусом заряда смесевого ракетного твердого топлива формованием свободным литьем |
CN109723575B (zh) * | 2018-11-26 | 2021-07-02 | 西安现代控制技术研究所 | 一种实现多推力方案的管状装药自由装填方式及方法 |
CN109973245B (zh) * | 2019-03-07 | 2020-07-14 | 北京灵动飞天动力科技有限公司 | 一种嵌复合金属丝端燃装药 |
US11746728B1 (en) * | 2022-03-31 | 2023-09-05 | Raytheon Company | Propulsion system with grooved inert rods for reactive wire |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3509822A (en) * | 1960-06-09 | 1970-05-05 | Susquehanna Corp | Propellent grains |
FR1349125A (fr) * | 1961-09-26 | 1964-01-17 | Atlantic Res Corp | Perfectionnements aux grains propulseurs |
FR1603394A (de) * | 1968-10-15 | 1971-04-13 |
-
1983
- 1983-10-26 FR FR8317044A patent/FR2640259B1/fr not_active Expired - Lifetime
-
1984
- 1984-10-17 IT IT68028/84A patent/IT1224139B/it active
- 1984-10-19 GB GB8426524A patent/GB2233745B/en not_active Expired - Lifetime
- 1984-10-24 DE DE19843438993 patent/DE3438993A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB2233745A (en) | 1991-01-16 |
GB2233745B (en) | 1991-07-31 |
DE3438993A1 (de) | 1990-10-31 |
IT1224139B (it) | 1990-09-26 |
FR2640259A1 (fr) | 1990-06-15 |
FR2640259B1 (fr) | 1992-01-03 |
IT8468028A0 (it) | 1984-10-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3145002C2 (de) | Verbindung von aus Rohren hergestellten Teilen von Fahrradrahmen bzw. -gabeln sowie Verfahren zur Herstellung derselben | |
DE2007950C3 (de) | Brennrohr zum thermischen Bohren hartgefügiger Materialien und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE2638531A1 (de) | Verfahren zur herstellung eines kabelabschlusses | |
DE2749052A1 (de) | Supraleitendes hohlkabel und verfahren zur herstellung supraleitender hohlkabel | |
DE3438993C2 (de) | ||
DE2028111B2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer lichtabsorbierende Faserelemente enthaltenden, zur Bildübertragung dienenden Faserplatte | |
DE3528381C2 (de) | ||
DE3043631C2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines zusammengesetzten elektrischen Kontaktes | |
AT407545B (de) | Spannbündel und verfahren sowie vorrichtung zur herstellung desselben | |
DE1441117B2 (de) | Koaxialleitungsabschnitt mit isolierstuetze | |
DE2508490A1 (de) | Metallischer verbundwerkstoff und herstellungsverfahren hierzu | |
DE1917348C3 (de) | Vorrichtung zur Herstellung von Verbindungen zwischen Zugelementen | |
DE7430530U (de) | Formwerkzeug zum Herstellen einer elektrischen Leiterverbindungsvorrichtung | |
DE2052022C3 (de) | Verfahren zur Herstellung einer geschlossenen Formdrahtlage für Drahtseile, Kabel und ähnliche Erzeugnisse | |
DE3049737T1 (de) | A method of securing a thin,enamelled connecting wire to a tubular plug pin,and a plug for use in the carrying out of the method | |
DE2313813A1 (de) | Verfahren zur herstellung einer elektrode fuer die elektroerosionbearbeitung und nach diesem verfahren gefertigte elektrode | |
DE10056809C2 (de) | Hochlochziegel und Extrusionsdüse zur Herstellung eines solchen Hochlochziegels | |
DE1440048B2 (de) | Rohrförmiger innengekühlter elektrischer Leiter mit ungleichförmigen Wandungen und Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE102006052705A1 (de) | Zünderbaugruppe | |
DE1075700B (de) | Verfahren zur Herstellung einer Erdverbindung zwischen dem Ende des Blei schutzmantels eines elektrischen Kabels und einer KabelmuHe und Metallasche zur Durchfuhrung des Verfahrens | |
DE2509763B2 (de) | ||
DE1905227C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von metallischen Lochkörpern, insbesondere von Spinndüsenscheiben | |
AT149182B (de) | Verfahren zur Herstellung von Widerständen, Leitern oder Kabeln. | |
AT319363B (de) | Elektrisches Kabel | |
DE897862C (de) | Durchfuehrungskondensator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |