DE977861C - Use of foam bodies with propellant components as binders and / or fuel in solid rocket propellants - Google Patents
Use of foam bodies with propellant components as binders and / or fuel in solid rocket propellantsInfo
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Description
Verwendung von Schaumkörpern mit Treibsatzkomponenten als Binde-und/oder Brennstoffmittel in Feststoffraketentreibsätzen Es ist bekannt, Schaumstoffe mit einem Gehalt an Explosivstoffen für Sprengzwecke zu verwenden. Diese Explosiv-Schaumstoffe werden insbesondere wegen ihrer geringen Dichte (kleiner als r g/ml) für Sprengboote oder Torpedos verwendet. Explosiv-Stoffe dieser Art sind in den USA.-Patentschriften 2 768 072 und 2 845 025 beschrieben, die jedoch eine Verwendung als Treibstoffe nicht zulassen, da die Kriterien für Sprengstoffe und Treibstoffe grundverschieden sind. Ein Sprengstoff wird, abgesehen von Initialsprengstoffen, meist durch eine Druckwelle (Sprengkapsel) zur Detonation gebracht. Es gibt Sprengstoffe, die durch eine Flamme nicht zur Entzündung gebracht werden können oder, einmal entzündet, die Verbrennung selbst nicht aufrechterhalten können. Ein Treibstoff wird dagegen gewöhnlich durch eine Flamme gezündet. Von einem Sprengstoff wird also eine möglichst hohe Detonationsgeschwindigkeit bzw. hohe Brisanz gefordert. Ein Treibstoff dagegen soll durch seinen Abbrand einen möglichst hohen speziellen Impuls liefern (hohes Gasvolumen bei möglichst hoher Temperatur und niedrigem Molekulargewicht der Gase). Die Reaktionszeit eines Sprengsatzes umfaßt also nur Bruchteile von Sekunden, während der Umsatz eines Treibsatzes sich über mehrere Sekunden bis Minuten hinziehen kann. Es sind zwei völlig verschiedene physikalische Vorgänge. Aus diesen Gründen ist daher ein Treibstoff für Raketen anders zusammengesetzt als ein Sprengstoff, wenn auch einzelne chemische Verbindungen sowohl in Sprengstoffen als auch in Treibstoffen verwendet werden (z. B. Nitroglycerin, Nitrocellulose).Use of foam bodies with propellant components as binders and / or fuel in solid rocket propellants. It is known to use foams containing explosives for explosive purposes. These explosive foams are used for explosive boats or torpedoes in particular because of their low density (less than rg / ml). Explosives of this type are described in US Pat. Nos. 2,768,072 and 2,845,025 , which, however, do not permit use as propellants because the criteria for explosives and propellants are fundamentally different. Apart from initial explosives, an explosive is usually detonated by a pressure wave (detonator capsule). There are explosives that cannot be ignited by a flame or, once ignited, cannot sustain combustion on their own. A fuel, on the other hand, is usually ignited by a flame. An explosive is therefore required to have the highest possible detonation speed or high explosiveness. A fuel, on the other hand, should deliver as high a special impulse as possible when it burns (high gas volume at the highest possible temperature and low molecular weight of the gases). The reaction time of an explosive device is therefore only a fraction of a second, while the conversion of a propellant charge can take several seconds to minutes. They are two completely different physical processes. For these reasons, a rocket propellant has a different composition than an explosive, even if individual chemical compounds are used both in explosives and in propellants (e.g. nitroglycerine, nitrocellulose).
Maßgebend ist aber immer, daß die Zusammensetzung so gewählt wird, daß bei möglichst günstigem spezifischem Impuls der normale Abbrand nicht in eine Detonation übergehen darf, nach Möglichkeit auch nicht beim Auftreten von Druckwellen.However, it is always decisive that the composition is chosen in such a way that that if the specific impulse is as favorable as possible, the normal burn-up does not result in a Detonation may pass, if possible also not when pressure waves occur.
Für Raketenfesttreibstoffe wird eine hohe Dichte und eine völlige Lunkerfreiheit verlangt, und für bestimmte Zwecke (Panzer- und Flugzeugabwehrraketen) wird eine sehr hohe Anfangsbeschleunigung gefordert. Dies kann nur durch eine sehr kurze Brennzeit der Rakete erreicht werden.Solid rocket propellants will have a high density and a total Required to be free of cavities and for certain purposes (anti-tank and anti-aircraft missiles) a very high initial acceleration is required. This can only be done by a very short burn time of the rocket can be achieved.
Da die lineare Abbrandgeschwindigkeit der bisher bekannten Raketentreibsätze bei max. io cm/sec liegt, wird für Raketen mit ultrakurzen Brennzeiten (etwa i bis io Millisekunden) ein Treibsatz benötigt, der eine sehr große Abbrandoberfläche besitzt. Diese große Oberfläche wurde bisher durch einen komplizierten Aufbau des Treibsatzes erreicht. Stäbe, Röhren, Platten oder Folien werden durch entsprechende Halterungen in die gewünschte Anordnung gebracht.Because the linear burn rate of the previously known rocket propellants is at max. 10 cm / sec, for rockets with ultra-short burn times (about i to 10 milliseconds) requires a propellant that has a very large burned surface owns. This large surface was previously due to a complicated structure of the Propellant reached. Rods, tubes, plates or foils are replaced by appropriate Brackets brought into the desired arrangement.
Diese Art des Treibsatzaufbaus ist immer mit einem großen Arbeitsaufwand verbunden und liefert häufig nicht verläßliche Leistungsdaten.This type of propellant structure always involves a great deal of work connected and often provides unreliable performance data.
Die Erfindung betrifft die Verwendung der in der Sprengtechnik an sich bekannten geschäumten Kunststoffe in homogener Mischung mit an sich bekannten Treibsatzkomponenten als Binde- und/ oder Brennstoffmittel in Feststoffraketentreibsätzen bekannter Zusammensetzung. Der Treibstoff besitzt eine großeAbbrandoberfläche und besteht aus einem Schaumkunststoff und aus einem mit dem geschäumten Kunststoff homogen vermischten Oxydationsmittel, wie NC, NG, anorganischen Sauerstoffsalzen, wie NH4C104 oder anderen chemischen Verbindungen mit günstiger Sauerstoffbilanz, wie Hexogen, Nitropenta usw.The invention relates to the use of in blasting technology known foamed plastics in a homogeneous mixture with known ones Propellant components as binding and / or fuel in solid rocket propellants known composition. The fuel has a large burn surface and consists of a foam plastic and one with the foamed plastic homogeneously mixed oxidizing agents, such as NC, NG, inorganic oxygen salts, such as NH4C104 or other chemical compounds with a favorable oxygen balance, like Hexogen, Nitropenta etc.
Die Kunststoffkomponente kann aus einem als Brennstoff wirkenden Stoff hergestellt werden, der a) durch chemische Reaktion während der Polymerisation eine gasförmige Komponente abspaltet und dadurch ein schaumartiges Gebilde erzeugt (Diisocyanat, Polyglycoläther oder -ester mit freien OH-Gruppen und H.0); oder/und b) in den zur Erzeugung einer großen Oberfläche vor oder während oder nach der Polymerisation ein Gas eingeleitet wird (Polyester-Styrolmischpolymerisat und Luft).The plastic component can consist of a substance that acts as a fuel be prepared, the a) by chemical reaction during the polymerization a splitting off gaseous components and thereby creating a foam-like structure (diisocyanate, Polyglycol ethers or esters with free OH groups and H.0); or / and b) in the for Creation of a large surface before or during or after the polymerization a gas is introduced (polyester-styrene copolymer and air).
Bei dem Fall a) wird in Gegenwart von überschüssigem Diisocyanat nach Homogenisierung der Treibsatzrohmasse mit einem Schnellmischer eine berechnete Menge 1-I20 zugegeben und die Mischung dann in die Treibsatzform oder Raketenhülse gegossen. Es erfolgt Aufschäumen und Verfestigung der Treibsatzmasse. Das Vergießen kann je nach Art der verwendeten Polyurethankomponenten in warmem oder kaltem Zustand erfolgen.In case a) is in the presence of excess diisocyanate after Homogenization of the raw fuel mass with a high-speed mixer a calculated amount 1-I20 was added and the mixture was then poured into the propellant form or rocket case. The propellant mass foams and solidifies. Shedding can ever be carried out in a warm or cold state depending on the type of polyurethane components used.
Bei dem Fall b) wird während der Blockpolymerisation der Treibsatzmasse ein Gas eingeleitet. Die Treibsatzmasse verfestigt sich zu einem schwammähnlichen Körper. Der schaumartige Zustand des Kunststoffes kann auch vor der Einführung in die Form bzw. Brennkammer erzeugt werden. Die Polymerisation erfolgt dann in einer Zeit, während der der gewünschte physikalische Zustand erhalten bleibt.In case b), the propellant mass is during the block polymerization a gas introduced. The propellant mass solidifies to a sponge-like one Body. The foam-like state of the plastic can also be achieved before it is introduced into the shape or combustion chamber can be generated. The polymerization then takes place in a Time during which the desired physical state is retained.
Man kann auch einen fertigen thermoplastischen Kunststoff in geschmolzenem Zustand, zweckmäßig unter Druck, begasen.You can also use a finished thermoplastic in melted form Condition, expediently under pressure, gassed.
Die Zündung des so hergestellten Treibsatzes erfolgt am günstigsten durch einen strangförmigen pyrotechnischen Satz hoher Deflagrationsgeschwindigkeit oder durch eine Detonationszündschnur geringeren Durchmessers (»Pyrochore«-Zünder der DuPont). Diese strangförmigen Zündsätze werden parallel zur Längsachse der Brennkammer in dieser vor dem Eingießen der Treibsatzmasse angebracht. Durch dieses Verfahren wird eine einfache Herstellung von Ultrakurzbrennern ohne manuellen Arbeitsaufwand erzielt. Da die Herstellungsweise jederzeit genau reproduzierbar ist, erhält man verläßliche Leistungsdaten. Beispiel für a) Ein Gemisch aus io Teilen Nitrocellulose, 25 Teilen Nitroglycerin, io Teilen Aluminium, 45 Teilen Ammoniumperchlorat, 15 Teilen hydroxylgruppenhaltigem Polyäther, 4 bis io Teilen Toluylendiisocyanat, 2 bis 4 Teilen Stabilisator, Katalysator und Hilfsstoffen usw. wird je nach gewünschter Dichte des Schaumstoffes mit o,i bis 1,5 Teilen Wasser versetzt, vergossen und mehrere Stunden auf 70° C gehalten.The ignition of the propellant produced in this way takes place in the cheapest way by a string-shaped pyrotechnic set of high deflagration speed or by a detonation fuse with a smaller diameter ("pyrochore" fuse the DuPont). These strand-like ignition charges are parallel to the longitudinal axis of the combustion chamber attached in this before pouring the propellant mass. Through this procedure becomes a simple production of ultra-short burners without manual labor achieved. Since the production method can be reproduced exactly at any time, one obtains reliable performance data. Example for a) A mixture of 10 parts of nitrocellulose, 25 parts of nitroglycerin, 10 parts of aluminum, 45 parts of ammonium perchlorate, 15 parts polyether containing hydroxyl groups, 4 to 10 parts of tolylene diisocyanate, 2 to 4 Share stabilizer, catalyst and auxiliaries etc. will be as desired Density of the foam mixed with 0.1 to 1.5 parts of water, poured and several Held at 70 ° C for hours.
Bei einer Zugabe von 0,3 Teilen Wasser auf ioo Teile Mischung wird nach dem Aushärten eine Dichte von d = i,o erreicht. Die »Abbrandgeschwindigkeit« betrug bei ioo atm Druck 170 m/sec. Beispiel für b) 25 Teile eines ungesättigten Polyesters, in Styrol gelöst, werden mit 65 Teilen Ammoniumperchlorat und io Teilen Aluminium und i bis 5 Teilen Katalysator, Beschleuniger, Schaumstabilisator und anderen Hilfsstoffen versetzt. Der Kunststoffschaum wird durch Einblasen von Luft erzeugt und in eine Form zum Auspolymerisieren verbracht. Je nach Gehalt an Beschleuniger und Temperatur wird der Schaum nach io bis So Minuten fest. Bei einem weiteren Beispiel einer Treibsatzmischung, bestehend aus 70,011/o Ammoniumperchlorat (5o% < 18 R, Korndurchmesser), 16,8% hydroxylgruppenhaltiger Polyester, 8,4% Toluylendiisocyanat, 2,0% Kupferchromit, 1,70/0 Wasser, 1,1% Katalysator, Benetzungsmittel, Antibackmittel wurde eine Dichte von d = o,9 erreicht.When 0.3 parts of water are added to 100 parts of the mixture, a density of d = i, o is achieved after curing. The "burning rate" was 170 m / sec at 100 atm. Pressure. Example of b) 25 parts of an unsaturated polyester, dissolved in styrene, are mixed with 65 parts of ammonium perchlorate and 10 parts of aluminum and from 1 to 5 parts of catalyst, accelerator, foam stabilizer and other auxiliaries. The plastic foam is generated by blowing in air and placed in a mold to polymerize out. Depending on the content of accelerator and temperature, the foam solidifies after 10 to 5 minutes. In a further example of a propellant mixture, consisting of 70.011 / o ammonium perchlorate (50% <18 R, grain diameter), 16.8% hydroxyl-containing polyester, 8.4% tolylene diisocyanate, 2.0% copper chromite, 1.70 / 0 water, 1 .1% catalyst, wetting agent, anti-caking agent, a density of d = 0.9 was achieved.
»Abbrandgeschwindigkeit« r = 225 mm/Sek. bei 3o atm, r = 555 mm/Sek. bei roo atm.»Burn rate« r = 225 mm / sec. at 3o atm, r = 555 mm / sec. at roo atm.
Die Treibsätze wurden außerdem als Stirnbrenner in Stahlhülsen von 25 cm Länge unter schwacher Verdämmung mit üblichen Zündmischungen gezündet. Der Abbrand erfolgte rasch, aber ohne Detonation. Die mit einem Counter gemessenen Abbrandzeiten betrugen etwa o,2 Sekunden.The propellants were also used as a forehead burner in steel sleeves Ignited with standard ignition mixtures under weak damming, 25 cm in length. Of the Burning off took place quickly, but without detonation. The burn times measured with a counter were about 0.2 seconds.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEI18929A DE977861C (en) | 1960-10-28 | 1960-10-28 | Use of foam bodies with propellant components as binders and / or fuel in solid rocket propellants |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DEI18929A DE977861C (en) | 1960-10-28 | 1960-10-28 | Use of foam bodies with propellant components as binders and / or fuel in solid rocket propellants |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE977861C true DE977861C (en) | 1971-11-25 |
Family
ID=7186126
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DEI18929A Expired DE977861C (en) | 1960-10-28 | 1960-10-28 | Use of foam bodies with propellant components as binders and / or fuel in solid rocket propellants |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE977861C (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2768072A (en) * | 1955-08-15 | 1956-10-23 | Howard J Stark | Method of producing a low density explosive |
US2845025A (en) * | 1954-08-23 | 1958-07-29 | Howard J Stark | Low density cellular explosive foam and products made therefrom |
-
1960
- 1960-10-28 DE DEI18929A patent/DE977861C/en not_active Expired
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US2845025A (en) * | 1954-08-23 | 1958-07-29 | Howard J Stark | Low density cellular explosive foam and products made therefrom |
US2768072A (en) * | 1955-08-15 | 1956-10-23 | Howard J Stark | Method of producing a low density explosive |
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