DE3820751B3 - For ultra-high frequencies transparent coating material and equipped with such material antenna dome - Google Patents
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Abstract
Verwendung eines Beschichtungsmaterials bestehend aus fluoriertem Polymer, welches weniger als 10 Gew.-% eines Materials wie Molybdänbisulfid oder dergleichen enthält, in Form eines Monoblock-Formrohlings, der durch homogenes Mischen der pulverförmigen Ausgangsstoffe des Beschichtungsmaterials, Aufschmelzen der pulverförmigen Mischung unter Wirkung von Druck und Wärme sowie Entformung und Endbearbeitung ausgebildet wird unter Erhalt der gewünschten Form, als Antennen- oder Radarkuppel, die für Ultrahochfrequenzen durchlässig ist.use a coating material consisting of fluorinated polymer, which is less than 10% by weight of a material such as molybdenum bisulfide or contains the same in the form of a monobloc mold blank, obtained by homogeneous mixing the powdery one Starting materials of the coating material, melting the powdery mixture under the effect of pressure and heat and demolding and finishing is formed while preserving the desired Shape, as an antenna or radome, which is permeable to ultra-high frequencies.
Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Beschichtungsmaterials aus fluoriertem Polymer, welches weniger als 10 Gew.-% eines Materials wie Molybdänbisulfid o.dgl. enthält. Antennen- oder Radarkuppeln von Flugkörpern müssen mit einem Material ausgerüstet sein das für UHF-Wellen durchlässig ist. Wenn es sich um Raketen handelt, muß das Material zunächst einmal während einer kurzen Zeit eine sehr hohe Temperatur aushalten, ohne zu schmelzen, und darf sich nicht teilweise in Kohlenstoff umsetzen, was seine Transparenz für Ultrahochfrequenzen zerstören würde.The The invention relates to the use of a coating material fluorinated polymer containing less than 10% by weight of a material like molybdenum bisulfide or the like. contains. Aerial or radome domes of missiles must be equipped with a material that for UHF waves permeable is. When it comes to rockets, the material must first of all while withstand a very high temperature for a short time without melting, and must not be partially converted into carbon, which is his Transparency for Destroy ultra-high frequencies would.
Um ihre Schutzfunktionen auszuüben, müssen die Antennen- oder Radarkuppeln von Raketen hohe Temperaturen und thermische Schocks aushalten können.Around to exercise their protective functions, have to the antenna or radome domes of rockets high temperatures and can withstand thermal shocks.
Schließlich und vor allem müssen sie widerstandsfähig sein gegenüber Erosionseffekten und insbesondere der "Pluvio-Erosion", die ein Erosionseffekt von Regentropfen mit hoher Geschwindigkeit im Machbereich ist.Finally and especially need she is resistant his opponent Erosive effects and in particular the "pluvio erosion", which is an erosion effect of raindrops is in the Mach area at high speed.
In der US-PS 4 364 884 und der US-PS 4 451 833 ist zu diesem Zweck die Verwendung von Polytetrafluorethylen (PTFE) beschrieben, das mit sehr feinen, speziell ausgerichteten Glasfasern verstärkt ist.In U.S. Patent 4,364,884 and U.S. Patent 4,451,833 are for this purpose described the use of polytetrafluoroethylene (PTFE), the reinforced with very fine, specially oriented glass fibers.
In diesen Patentschriften wird es als unmöglich angesehen, eine einstückige Antennen- oder Radarkuppel, die mit Glasfasern verstärkt ist, direkt zu erhalten. Diese werden somit aus Scheiben oder "Rohlingen" hergestellt, die anschließend durch Diffusion miteinander verschweißt werden.In these patents, it is considered impossible to provide a one-piece antenna or radome, which is reinforced with glass fibers, to receive directly. These are thus made of discs or "blanks", which then by Diffusion welded together become.
Andererseits
hat sich herausgestellt, daß das
PTFE im allgemeinen, allein oder beladen bzw. verstärkt nicht
einsatzfähig
ist, da es nicht widerstandsfähig
gegenüber
der Pluvio-Erosion ist. Aus der
Unter diesen Voraussetzungen ist es Aufgabe der Erfindung, ein Material anzugeben, das zur direkten Verarbeitung bzw. Beschichtung eines Antennen- oder Radarkuppelrohlings Block geeignet ist.Under These requirements, it is an object of the invention, a material specify that for direct processing or coating of a Antenna or Radikuppelrohlings block is suitable.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Patentanspruches 1, wobei die Unteransprüche zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Hauptanspruches umfassen.The solution This object is achieved by the features of claim 1, the dependent claims expedient embodiments and further developments of the main claim.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung eines Beschichtungsmaterials, das für Ultrahochfrequenzen transparent und in der Lage ist, hohe Temperaturen auszuhalten, von dem Typ, der ein fluoriertes Polymer enthält, wie z. B. Polytetrafluorethylen (PTFE).According to one In the first aspect, the invention relates to the use of a coating material which for ultra-high frequencies transparent and able to withstand high temperatures, of the type containing a fluorinated polymer, such as e.g. B. polytetrafluoroethylene (PTFE).
Gemäß einem wesentlichen Merkmal der Erfindung enthält das Material weniger als 10 Gew.-% eines Materials, wie z. B. Molybdänbisulfid (MoS2).According to an essential feature of the invention, the material contains less than 10 wt .-% of a material such. B. molybdenum bisulfide (MoS 2 ).
Es wurde festgestellt, daß der Umstand, daß man ein fluoriertes Polymer, wie z. B. Polytetraflurethylen, mit Molybdänbisulfid belädt, es ermöglicht, in besonders einfacher Weise ein Beschichtungsmaterial zu erhalten, das für Ultrahochfrequenzen transparent und widerstandsfähig gegenüber der Pluvio-Erosion ist und dadurch besonders für die Beschichtung von Antennen- oder Radarkuppeln, z. B. an Raketen geeignet ist.It it was found that the Circumstance that one a fluorinated polymer, such as. As polytetrafluoroethylene, with molybdenum bisulfide loads, allows, in a particularly simple manner to obtain a coating material, that for Ultra-high frequencies is transparent and resistant to pluvio erosion and therefore especially for the coating of antenna or radome domes, z. B. on rockets suitable is.
Ein derartiges Material hat außerdem den Vorteil, daß es sich direkt zu einem Antennen- oder Radarkuppelrohling in einem einzigen Block verarbeiten läßt, wobei dieser Rohling sich dann leicht bearbeiten und auf die gewünschte Form bringen läßt.One such material also has the advantage of that directly to an antenna or Raduppuppelrohling in one process single block, wherein this blank then easily edit and to the desired shape bring.
Zweckmäßiger Weise liegt der Anteil von Molybdänbisulfid zwischen 0,6 und 6 % und beträgt vorzugsweise etwa 3 %, bezogen auf das Gewicht des Materials.Appropriate way is the proportion of molybdenum bisulfide between 0.6 and 6% and is preferably about 3%, based on the weight of the material.
Das erfindungsgemäße Material kann auch, als Zusatzstoffe, andere fluorierte Polymere oder Copolymere enthalten, beispielsweise Polyfluoralkoxid (PFA).The Inventive material may also, as additives, other fluorinated polymers or copolymers contain, for example, polyfluoroalkoxide (PFA).
Außer dem Polyfluoralkoxid kann man auch weitere Zusatzstoffe hinzufügen, beispielsweise ein Copolymer von Tetrafluorethylen(TFE) und von Hexafluorpropen (HFE).Furthermore Polyfluoroalkoxide can also add other additives, for example a copolymer of tetrafluoroethylene (TFE) and hexafluoropropene (HFE).
Die Erfindung wird nachstehend, anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.The The invention will be described below with reference to the description of exemplary embodiments and explained in more detail with reference to the accompanying drawings.
Die Zeichnung zeigt in einer einzigen Figur eine schematische Schnittansicht einer Vorrichtung zur Herstellung eines Antennen- oder Radarkuppelrohlings in einem einzigen Block mit einem Beschichtungsmaterial gemäß der Erfindung.The Drawing shows a schematic sectional view in a single figure a device for producing an antenna or Raduppuppelrohlings in a single block with a coating material according to the invention.
Wie oben bereits angegeben, besteht das Material gemäß der Erfindung im wesentlichen aus einem fluorierten Polymer, wie z. B. Polytetrafluorethylen(PTFE), und einem Material, wie z. B. Molybdänbisulfid (MoS2) sowie gegebenenfalls anderen fluorierten Polymeren oder Copolymeren als Zusatzstoffen.As stated above, the material according to the invention consists essentially of a fluorinated polymer, such as. As polytetrafluoroethylene (PTFE), and a material such. B. molybdenum bisulfide (MoS 2 ) and optionally other fluorinated polymers or copolymers as additives.
All diese Substanzen sind im Handel in Pulverform unterschiedlicher Korngröße erhältlich. Insbesondere ist das Polytetrafluorethylen(PTFE) im Handel erhältlich, insbesondere unter der Marke Teflon von der Firma Dupont de Nemours.All these substances are commercially available in powder form of different particle size. in the In particular, the polytetrafluoroethylene (PTFE) is commercially available, in particular under the brand Teflon from Dupont de Nemours.
Um das Beschichtungsmaterial gemäß der Erfindung herzustellen, beginnt man zunächst mit dem Mischen von fluoriertem Polymer, beispielsweise von PTFE, von Molybdänbisulfid und gegebenenfalls von einem oder mehreren der oben erwähnten Zusatzstoffe.Around the coating material according to the invention To start, you start first with the mixing of fluorinated polymer, for example PTFE, of molybdenum bisulfide and optionally one or more of the above-mentioned additives.
Dieser Arbeitsgang muß sorgfältig in einem geeigneten Mischer durchgeführt werden, und zwar in der Weise, daß man eine vollständig homogene Mischung der verschiedenen Bestandteile erhält.This Operation must be done carefully be performed in a suitable mixer, in the Way, that one a complete one Homogeneous mix of different ingredients gets.
Wenn diese Vermischung durchgeführt worden ist, erhält man ein pulverförmiges Material, das zur Verwendung bei der Herstellung eines Antennen- oder Radarkuppelrohlings fertig ist.If performed this mixing been received a powdered one Material suitable for use in the manufacture of an antenna or Raduppuppelrohlings is done.
Um dieses pulverförmige Material in ein durchgehendes Beschichtungsmaterial umzusetzen, verwendet man ein beliebiges der verschiedenen Verfahren, die in der Sintertechnik von fluorierten Polymeren bekannt sind, wie z. B. bei PTFE. Es darf daran erinnert werden, daß es im wesentlichen drei Sinterverfahren bzw. Aufschmelzverfahren gibt, nämlich ein Verfahren der sogenannten "einfachen Kompression", ein Verfahren der sogenannten "doppelten Kompression" und ein Verfahren des sogenannten "isostatischen Formens".Around this powdered To convert material into a continuous coating material used one of the various methods used in the sintering technique of fluorinated polymers are known, such as. B. in PTFE. It may be reminded that it essentially three sintering processes or melting processes, namely one Process of so-called "simple Compression ", a Method of so-called "double compression" and a method of the so-called "isostatic Forming ".
Unabhängig davon, welcher Verfahrenstyp verwendet wird, erfolgt die Umsetzung des pulverförmigen Materials in ein zusammenhängendes Material, indem man die Anwendung von Druck und die Anwendung von Wärme kombiniert.Independently of, which type of process is used, the implementation of the powdery Materials in a coherent Material, by the application of pressure and the application of Combined heat.
Bei dem Verfahren der sogenannten "einfachen Kompression" komprimiert man zunächst das pulverförmige Material und beaufschlagt es dann mit Wärme, um das Sintern des Materials zu realisieren. Bei dem Verfahren der sogenannten "doppelten Kompression" wendet man gleichzeitig eine Druckbeaufschlagung und eine Wärmebeaufschlagung an.at the so-called "simple Compression "compressed you first the powdery one Material and then applied with heat to sintering the material to realize. The so-called "double compression" method is used simultaneously a pressurization and a heat application.
Bei dem einen oder anderen der beiden oben beschriebenen Verfahren wird das pulverförmige Material zwischen einer Matrize, die eine Form bildet, und einem Stempel komprimiert, und zwar in der Weise, daß man die gewünschte Form erhält.at one or the other of the two methods described above the powdery one Material between a die, which forms a mold, and a Stamp compressed, in such a way that the desired shape receives.
Bei dem Verfahren des sogenannten "isostatischen Formvorganges" erfolgt die Kompression des Materials mitten in einer äußeren Schale, um eine bessere gleichmäßige Druckverteilung über das gesamte Formstück zu erzielen.at the process of so-called "isostatic Forming process "takes place the compression of the material in the middle of an outer shell to a better even pressure distribution over the entire fitting to achieve.
Die beiliegende Zeichnung zeigt lediglich beispielsweise eine Vorrichtung, die die Herstellung eines Antennen- oder Radarkuppelrohlings in einem einzigen Stück mit einem Material ermöglicht, das oben im einzelnen erläutert worden ist.The For example, the attached drawing merely shows a device, for example. the preparation of an antenna or radome dome in a single piece with a material allows the above explained in detail has been.
Diese
Vorrichtung weist im wesentlichen eine Matrize
Die
Vorrichtung weist ferner einen Stempel
AusfuhrungsbeispieleExemplary embodiments
Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt
es sich um die Herstellung eines Antennen- oder Radarkuppelrohlings,
dessen Form im wesentlichen der einer Geschoßspitze entspricht, und, in
der Position des Formvorganges, ist der Abstand, der die den Formhohlraum
Die
in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung wird folgendermaßen verwendet.
Das in der oben beschriebenen Weise präparierte pulverförmige Material
wird in den Zwischenraum zwischen der Matrize
Zu diesem Zweck kann man damit beginnen, daß man zunächst mit Druck beaufschlagt und anschließend heizt, man kann aber auch gleichzeitig eine Druck- und Wärmebeaufschlagung vornehmen.To This purpose can be started by first applying pressure and subsequently heats, but you can also simultaneously a pressure and heat make.
Dies
ermöglicht
es, das Sintern bzw. Aufschmelzen des Materials durchzuführen und
somit einen Antennen- oder Radarkuppelrohling in einem einzigen
Stück zu
erhalten. Nach der Beendigung dieses Sinter- bzw. Aufschmelzvorganges
und der Abkühlung
des Rohlings kann man zur Entformung von letzterem übergehen,
indem man den Stempel
Man kann beispielsweise zur Herstellung des Materials eine Mischung von PTFE vom Typ Teflon 7 und von Molybdänsulfid in Form eines handelsüblichen Pulvers ohne weitere Zusatzstoffe bilden. Der mittlere Durchmesser der Molybdänsulfidteilchen kann in der Größenordnung von Mikrometern (μm) liegen und beispielsweise gleich 1 μm sein. Bei dem betrachteten Ausführungsbeispiel macht das Molybdänsulfid 3 Gew.-% der Mischung aus.For example, for the preparation of the material, a mixture of PTFE of the type Tef lon 7 and molybdenum sulfide in the form of a commercial powder without further additives. The mean diameter of the molybdenum sulfide particles may be on the order of micrometers (μm), for example equal to 1 μm. In the considered embodiment, the molybdenum sulfide accounts for 3% by weight of the mixture.
Man mischt die beiden oben erwähnten Materialien miteinander, und die so erhaltene Mischung wird in eine Form gefüllt, wie sie in der Zeichnung dargestellt ist.you mixes the two mentioned above Materials together, and the resulting mixture is in a Filled shape, as shown in the drawing.
Das Sintern bzw. Aufschmelzen der Mischung wird mit einem Verfahren der "doppelten Kompression" erhalten, indem man einen maximalen Druck von 300 Bar und eine maximale Temperatur von 380° C während der zur Polymerisation erforderlichen Zeit aufbringt, d. h. in der Größenordnung von einigen Stunden. Wenn die Polymerisation beendet ist, macht man von einem Zyklus der Stabilisation mit Absenkung der Temperatur Gebrauch, bevor man zur Entformung des Rohlings weitergeht.The Sintering or melting of the mixture is by a method get the "double compression" by you have a maximum pressure of 300 bar and a maximum temperature of 380 ° C during the time required for the polymerization, d. H. in the order of magnitude of a few hours. When the polymerization is complete, do it one of a cycle of stabilization with lowering of the temperature Use before proceeding to demould the blank.
Der so erhaltene Monoblock-Rohling wird dann von außen und innen auf die gewünschte Form bearbeitet.Of the The resulting monobloc blank is then machined from the outside and the inside to the desired shape.
Diese kann innen in der Weise durchgeführt werden, daß sie in zweckmäßiger Weise an den darunterliegenden Strukturen der Antennen- oder Radarkuppel haftet. Eine derartige Präparierung ist auf dem Gebiet der fluorierten Polymere, wie z. B. von Polytetrafluorethylen bekannt, um das Anhaften von solchen Materialien an Tragkonstruktionen zu ermöglichen.These can be done inside in the way that she in an appropriate manner on the underlying structures of the antenna or radome liable. Such a preparation is in the field of fluorinated polymers, such as. B. of polytetrafluoroethylene known to adhere such materials to supporting structures to enable.
Man hat festgestellt, daß unter Verwendung einer derartigen Präparierung der so bearbeitete und präparierte Rohling sofort auf die darunterliegenden Strukturen der Antennen- oder Radarkuppel geklebt werden kann.you has found that under Use of such a preparation so edited and prepared Blank onto the underlying structures of the antenna or radome can be glued.
Diese darunterliegenden Strukturen können beispielsweise eine zusammengesetzte komplexe Struktur aufweisen, die gegenüber hohen Temperaturen beständig ist, vom Typ Glaspolyimid.These underlying structures, for example have a complex complex structure opposite to high Temperatures resistant is, of the type glass polyimide.
Die darunterliegende Struktur, die mit der gewünschten Form ausgebildet ist, nimmt dann durch Klebung den bearbeiteten und präparierten Rohling auf, der oben im einzelnen beschrieben ist.The underlying structure formed with the desired shape, then takes by gluing the processed and prepared blank, the is described in detail above.
Es darf darauf hingewiesen werden, daß das Material sich zur Herstellung von Antennen- und Radarkuppeln unterschiedlichster Formen eignet, und zwar durch einen einfachen Formvorgang, an den sich der Arbeitsgang der Bearbeitung auf die gewünschte Form anschließt.It It should be pointed out that the material is used for the production of antenna and radome domes of different shapes, and by a simple molding process, to which the operation the processing to the desired Form connects.
Antennen- und Radarkuppeln, die mit einem derartigen Beschichtungs- oder Auskleidungsmaterial ausgerüstet sind, sind besonders gut widerstandsfähig gegenüber der Pluvio-Erosion, und dies bei sehr hohen Geschwindigkeiten, die einen Wert von Mach 4 erreichen oder sogar überschreiten können.antenna and Radokuppeln, with such a coating or lining material equipped are particularly resistant to pluvio erosion, and this at very high speeds, which is a value of Mach 4 reach or even exceed can.
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