JP2010216446A - Composite solid propellant and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一定の燃焼速度が得られるように他の部材からの影響等により発生する燃焼速度の不均一を緩和したコンポジット固体推進薬およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a composite solid propellant that mitigates nonuniformity in the combustion rate caused by the influence of other members and the like so as to obtain a constant combustion rate, and a method for producing the same.
固体ロケットは信頼度が高く、長期保存が可能で、かつ初期加速度や推力が大きいという利点がある。そして、固体ロケットの推進薬がコンポジット固体推進薬である場合、未硬化の推進薬スラリーを直接モータケースや鋳型に流し込んで、そのまま静置状態で硬化させる直填方式が主な製造方法である。 Solid rockets have the advantages of high reliability, long-term storage, and large initial acceleration and thrust. When the solid rocket propellant is a composite solid propellant, a direct filling method in which an uncured propellant slurry is poured directly into a motor case or a mold and cured in a stationary state is the main manufacturing method.
端面燃焼型コンポジット固体ロケットモータにおいては、他の部材からの影響等によりモータケース内面近傍の燃焼速度が高まる現象がしばしば発生する。この局所的な燃焼速度の増大は、推進薬の組成、製造方法によらず様々な条件において発生するが、均一に燃焼が進行するように改善することが望まれている。 In the end face combustion type composite solid rocket motor, a phenomenon in which the combustion speed in the vicinity of the inner surface of the motor case increases frequently due to the influence of other members or the like. This local increase in the combustion rate occurs under various conditions regardless of the composition of the propellant and the manufacturing method, but it is desired to improve the combustion so that the combustion proceeds uniformly.
前記均一に燃焼を進行させるための推進薬の組成による改善方法として、例えば熱可塑性エラストマー、酸化剤、及び添加剤からなる均一な乾燥物を充填後、加熱・溶融させる方法が特許文献1に開示されている。 As an improvement method by the composition of the propellant for causing the combustion to progress uniformly, for example, a method of heating and melting after filling a uniform dry product composed of a thermoplastic elastomer, an oxidizing agent, and an additive is disclosed in Patent Document 1. Has been.
また、コンポジット固体推進薬においては、他の部材からの影響等によりモータケース内面近傍の燃焼速度が高まる機構が明確ではなく、積極的な抑制方法が未確立であるため個別に 経験的な対策を行っているのが現状である。 In addition, for composite solid propellants, the mechanism by which the combustion rate near the inner surface of the motor case increases due to the influence of other members is not clear, and an active suppression method has not been established. This is the current situation.
しかしながら、前記特許文献1に記載の方法では、熱可塑性エラストマーを必須成分とする、すなわちバインダー成分が熱可塑性エラストマーに限定されるため、コンポジット固体推進薬に求められる幅広い要求に対応できないという問題があった。 However, the method described in Patent Document 1 has a problem that a thermoplastic elastomer is an essential component, that is, the binder component is limited to the thermoplastic elastomer, so that it cannot meet a wide range of requirements for composite solid propellants. It was.
また、前記従来の経験的な手法では、燃焼速度以外の機能に影響を与えることのない軽微な変更が容易ではないという問題があった。 In addition, the conventional empirical method has a problem that minor changes that do not affect functions other than the combustion speed are not easy.
そこで、本発明の目的とするところは、一定の燃焼速度が得られるように他の部材からの影響等により発生する燃焼速度の不均一を積極的に緩和したコンポジット固体推進薬およびその製造方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a composite solid propellant in which the nonuniformity of the combustion rate generated due to the influence from other members and the like is positively reduced so as to obtain a constant combustion rate, and a method for producing the same. It is to provide.
本願発明は、推進薬の注型工程におけるスラリーの流動方向又は積層界面の形状と燃焼速度の関係を利用し、スラリー同士の積層界面形状を、モータ中心部に行くに従って、その角度が急となるようにすることにより、モータ中心部分の燃焼速度を高めることができ、後述する、端面燃焼型モータにおける中高燃焼を緩和できるということを見いだしたものである。
即ち、本発明の第1の発明のコンポジット固体推進薬の製造方法は、底部と円筒部とで囲まれたモータケースの注型空間に推進薬構成材料となる未硬化スラリーをノズル部側の開口部から充填後、硬化するコンポジット固体推進薬の製造方法において、未硬化スラリーをモータケースの円筒部内面近傍へ滴下又は連続的に注入して充填することを特徴とする。
The present invention utilizes the relationship between the flow direction of the slurry or the shape of the lamination interface and the combustion speed in the propellant casting process, and the angle of the lamination interface shape of the slurry becomes steep as it goes to the motor center. By doing so, it has been found that the combustion speed in the central portion of the motor can be increased, and that medium-high combustion in an end face combustion type motor, described later, can be mitigated.
That is, in the method for producing a composite solid propellant according to the first aspect of the present invention, the uncured slurry as the propellant constituting material is opened in the casting space of the motor case surrounded by the bottom portion and the cylindrical portion. In the method for producing a composite solid propellant that hardens after filling from the part, uncured slurry is dropped or continuously injected into the vicinity of the inner surface of the cylindrical part of the motor case.
本発明の第2の発明のコンポジット固体推進薬の製造方法は、前記コンポジット固体推進薬が端面燃焼型コンポジット固体ロケットモータ用のコンポジット固体推進薬であることを特徴とする。 The method for producing a composite solid propellant according to a second aspect of the present invention is characterized in that the composite solid propellant is a composite solid propellant for an end face combustion type composite solid rocket motor.
本発明の第3の発明のコンポジット固体推進薬は、第1又は第2の発明のコンポジット固体推進薬の製造方法で得られ、得られたコンポジット固体推進薬は、積層界面がモータケースの中心軸でノズル部側に凸となるように充填されていることを特徴とする。 The composite solid propellant of the third invention of the present invention is obtained by the method for producing a composite solid propellant of the first or second invention, and the obtained composite solid propellant has a laminated interface whose central axis is a motor case. It is characterized by being filled so as to be convex toward the nozzle part side.
本発明の第1の発明では、未硬化スラリーをモータケースの円筒部内面近傍へ滴下又は連続的に注入して充填することにより、モータ中心部分の燃焼速度を高め、燃焼面の円錐状への成長を抑制でき、燃焼速度の不均一を緩和することができる。 In the first aspect of the present invention, the uncured slurry is dropped or continuously injected into the vicinity of the inner surface of the cylindrical portion of the motor case to increase the combustion speed of the motor central portion, and the combustion surface is formed into a conical shape. Growth can be suppressed and nonuniformity in the combustion rate can be mitigated.
本発明の第2の発明では、前記コンポジット固体推進薬が端面燃焼型コンポジット固体ロケットモータ用のコンポジット固体推進薬であるため、特に前記効果、すなわち燃焼速度の不均一を緩和する効果が著しいものとなる。 In the second invention of the present invention, since the composite solid propellant is a composite solid propellant for an end-face combustion type composite solid rocket motor, the above effect, that is, the effect of alleviating unevenness of the combustion speed is particularly remarkable. Become.
本発明の第3の発明では、推進薬が未硬化スラリー間の積層界面がモータケースの中心軸でノズル部側に凸となるように充填され、硬化したものであるため、ロケットモータの他構造部材からの影響等によって発生する燃焼速度の不均一に対して、それと逆の燃焼速度分布を持つ結果、燃焼速度の不均一による燃焼面積の増大を抑制し、設計段階で期待される一定の燃焼速度が得られる。特に端面燃焼型コンポジット固体ロケットモータの場合にその効果が著しい。 In the third invention of the present invention, the propellant is filled and cured so that the lamination interface between the uncured slurries is convex toward the nozzle part at the central axis of the motor case. As a result of having a combustion speed distribution opposite to the non-uniform combustion speed caused by the influence of the members, etc., the increase in the combustion area due to the non-uniform combustion speed is suppressed, and the constant combustion expected in the design stage Speed is obtained. The effect is particularly remarkable in the case of an end face combustion type composite solid rocket motor.
本発明は、底部と円筒部とで囲まれたモータケースの注型空間に推進薬構成材料となる未硬化スラリーをノズル部側の開口部から充填後、硬化するコンポジット固体推進薬の製造方法において、未硬化スラリーをモータケースの円筒部内面近傍へ滴下又は連続的に注入して充填することを特徴とするコンポジット固体推進薬の製造方法、好ましくは端面燃焼型コンポジット固体ロケットモータの製造方法である。 The present invention relates to a method for producing a composite solid propellant that cures after filling a casting space of a motor case surrounded by a bottom portion and a cylindrical portion with an uncured slurry as a propellant constituent material from an opening on the nozzle portion side. A method for producing a composite solid propellant, preferably a method for producing an end face combustion type solid solid rocket motor, wherein uncured slurry is dropped or continuously injected into the vicinity of the inner surface of the cylindrical portion of the motor case. .
前記未硬化スラリーの構成材料としては、特にその組成を限定するものではないが、例えば酸化剤、燃料を兼ねるバインダー、硬化剤若しくは架橋剤、結合剤、可塑剤、燃焼触媒、金属燃料、振動燃焼抑制剤などを適宜配合させたものである。 The constituent material of the uncured slurry is not particularly limited in composition, but for example, an oxidant, a binder that also serves as a fuel, a curing agent or a crosslinking agent, a binder, a plasticizer, a combustion catalyst, a metal fuel, and vibration combustion. An inhibitor or the like is appropriately blended.
前記未硬化スラリー1を充填するモータケース2は、図1に示すように例えば円筒部の片側端に底部を取り付けた片開口型の円筒形状であり、その材質としては例えば金属又は繊維強化プラスチックなどが用いられる。このモータケース2の円筒部および底部の内面には、燃焼ガスの温度からモータケース2を保護するために断熱材を被覆状に施工してもよい。また、モータケース2又は断熱材の表面には、未硬化スラリー1が硬化した推進薬との適切な接着力を得るためにプライマを塗布してもよい。その他、モータケース2には、ノズル3の取り付けや使用時の運用上必要な機械的構造を付与してもよい。また、モータケースに未硬化スラリーを直接注型するのではなく、一旦ゴム製の容器に未硬化スラリーを注型し、硬化した推進薬をゴム製容器ごとモータケースに組み込む方式の固体ロケットがあるが、その場合は、このゴム製容器が本願でいうモータケースに相当することは言うまでもない。
なお、未硬化スラリー1を硬化した推進薬も同じ符号1で示すが、未硬化スラリー1を注型し、硬化させる製造段階ではノズル3は取り付けられていない。
As shown in FIG. 1, the motor case 2 filled with the uncured slurry 1 has, for example, a single-opened cylindrical shape with a bottom attached to one end of the cylindrical portion, and the material thereof is, for example, metal or fiber reinforced plastic. Is used. In order to protect the motor case 2 from the temperature of the combustion gas, a heat insulating material may be applied to the inner surface of the cylindrical portion and the bottom portion of the motor case 2 in a covering state. Further, a primer may be applied to the surface of the motor case 2 or the heat insulating material in order to obtain an appropriate adhesive force with the propellant in which the uncured slurry 1 is cured. In addition, the motor case 2 may be provided with a mechanical structure necessary for the operation when the nozzle 3 is attached or used. There is also a solid rocket that does not directly cast uncured slurry into the motor case, but once casts the uncured slurry into a rubber container and incorporates the cured propellant into the motor case together with the rubber container. However, in this case, it goes without saying that this rubber container corresponds to the motor case referred to in the present application.
In addition, although the propellant which hardened the uncured slurry 1 is also denoted by the same reference numeral 1, the nozzle 3 is not attached at the manufacturing stage in which the uncured slurry 1 is cast and cured.
前記モータケースの円筒部内面近傍へ未硬化スラリーを滴下又は連続的に注入する方法の具体例としては、例えば未硬化スラリーで満たされ、かつ未硬化スラリーの流出口を備えた容器を、モータケース開口部の上部に設置し、この容器から未硬化スラリーの自重又は加圧により未硬化スラリーをモータケースの円筒部内面近傍、例えばモータケースの外周から直径の20%地点で均等に滴下又は連続的に注入させる方法がある。ここで、開口部の上部に設置する容器は、未硬化スラリーの流出口を備えた混和容器と兼用してもよい。 As a specific example of the method of dropping or continuously injecting the uncured slurry to the vicinity of the inner surface of the cylindrical portion of the motor case, for example, a container filled with the uncured slurry and provided with an outlet of the uncured slurry is used. Installed in the upper part of the opening, the uncured slurry is dripped or continuously from the container by the dead weight or pressure of the uncured slurry in the vicinity of the inner surface of the cylindrical part of the motor case, for example, 20% of the diameter from the outer periphery of the motor case There is a way to inject. Here, the container installed in the upper part of an opening part may be combined with the mixing container provided with the outflow port of uncured slurry.
また、モータケース内に充填された未硬化スラリー中の気泡を排除するためには、モータケースを高真空に掃気した槽内に置き、前記未硬化スラリーの容器の流出口を気密接続した真空注型の場合、上方のスラリー液面にかかる大気圧が未硬化スラリーを圧送する加圧源となる。一旦モータケース内部に滴下又は注入された未硬化スラリーは、自重により流動、変形をしてモータケース内部を満たしていく。スラリー流出口からモータケース内に滴下又は注入するまでの間に配管等を設置して、未硬化スラリーの流路を任意に調整することができる。 Further, in order to eliminate bubbles in the uncured slurry filled in the motor case, the motor case is placed in a tank that has been scavenged to a high vacuum, and the outlet of the container of the uncured slurry is hermetically connected. In the case of a mold, the atmospheric pressure applied to the upper slurry liquid surface becomes a pressure source for pumping the uncured slurry. The uncured slurry once dropped or injected into the motor case flows and deforms due to its own weight and fills the motor case. A pipe or the like can be installed between the slurry outlet and dropping into the motor case, and the flow path of the uncured slurry can be adjusted arbitrarily.
さらに、未硬化スラリーを充填した後、硬化させる方法としては、例えば硬化に適切な温度および湿度にコントロールされた室内又は加温槽内に、未硬化スラリーを注型したモータケース又は容器を適切な期間静置させて行う方法などがあるが、特にこれに限定するものではない。 Furthermore, as a method of curing after filling with the uncured slurry, for example, a motor case or a container in which the uncured slurry is cast in a room or a heating tank controlled to a temperature and humidity suitable for curing is appropriately used. Although there is a method of standing for a period, etc., it is not particularly limited to this.
前記のように未硬化スラリー注型方法を調整することにより、推進薬中の任意の位置の燃焼速度を高めたり、あるいは低減させることができる。
さらに、未硬化スラリーの注型方法のバリエーションによって、局所の燃焼速度に分布を持たせ、ロケットモータの設計を広げることができる。例えば注型時の未硬化スラリーの落着点を変えることにより、スラリー積層界面形状をコントロールすることが可能である。
By adjusting the uncured slurry casting method as described above, the burning rate at an arbitrary position in the propellant can be increased or decreased.
In addition, variations in the casting method of the uncured slurry can provide a distribution of local combustion rates and broaden the design of the rocket motor. For example, it is possible to control the shape of the slurry lamination interface by changing the settlement point of the uncured slurry at the time of casting.
また、未硬化スラリー1をモータケース2の円筒部内面近傍から滴下又は連続的に注入して充填することにより、図3に示すように前記未硬化スラリー1,1間の積層界面6がモータケース2の中心軸でノズル部3側に凸となるように充填することができるが、これは、以下の既知の特性を利用して行う。 Further, the uncured slurry 1 is dropped or continuously injected from the vicinity of the inner surface of the cylindrical portion of the motor case 2 to fill the stacked interface 6 between the uncured slurries 1 and 1 as shown in FIG. Although it can be filled so as to be convex toward the nozzle portion 3 side at the center axis of 2, this is performed using the following known characteristics.
前記未硬化スラリー1は、酸化剤、燃料を兼ねるバインダー、硬化剤若しくは架橋剤、結合剤、可塑剤、燃焼触媒、金属燃料、振動燃焼抑制剤などを配合させたものであって、固体の微粒子を多く含んだ高粘度流体である特性を有するため、注型の際にはモータケース2又は鋳型に小片づつ断続的に又は連続的に重なり合いながら落下する。
この未硬化スラリー1の落着箇所又は折り重なった箇所には、未硬化スラリー1,1同士の積層界面6が発生し、この積層界面6はその後に注型された未硬化スラリー1に押されて、積層構造を形成する。形成された積層界面6の形状は、スラリー1の注型方法によって変化するが、図4(a)に示すように未硬化スラリー1の落着点の直下近傍で積層界面6が水平になる特性がある。
The uncured slurry 1 is a mixture of an oxidizing agent, a binder that also serves as a fuel, a curing agent or a cross-linking agent, a binder, a plasticizer, a combustion catalyst, a metal fuel, a vibration combustion inhibitor, and the like. Therefore, when casting, it drops while intermittently or continuously overlapping the motor case 2 or the mold one by one.
At the place where the uncured slurry 1 is settled or folded, a laminated interface 6 between the uncured slurries 1 and 1 is generated, and this laminated interface 6 is pushed by the cast uncured slurry 1 after that, A laminated structure is formed. The shape of the formed laminated interface 6 varies depending on the casting method of the slurry 1, but as shown in FIG. 4A, there is a characteristic that the laminated interface 6 is horizontal in the vicinity immediately below the fixing point of the uncured slurry 1. is there.
未硬化スラリー1をモータケース2の中心部へ滴下又は連続的に注入させた場合には、図4(b)に示すようにモータケース2の中心軸でノズル部3側に凹となる積層界面6の形状が得られる。これに対し、未硬化スラリー1をモータケース2の円筒部内面近傍へ滴下させた場合には、図3に示すようにモータケース2の中心軸でノズル部3側に凸となる積層界面6の形状が得られる。
そして、未硬化スラリー1の硬化中もこれらの積層構造は維持され、硬化後の完成した推進薬1内にもこの積層形状は残る。そのため、推進薬1では、この積層界面6を横断する方向に燃焼が進む場合に燃焼速度が低下し、逆に積層界面6に沿う方向に燃焼が進む場合に燃焼速度が増加することが経験的に知られている。
When the uncured slurry 1 is dropped or continuously injected into the central part of the motor case 2, a laminated interface that is concave on the nozzle part 3 side at the central axis of the motor case 2 as shown in FIG. 6 shapes are obtained. On the other hand, when the uncured slurry 1 is dropped to the vicinity of the inner surface of the cylindrical portion of the motor case 2, the laminated interface 6 that protrudes toward the nozzle portion 3 on the central axis of the motor case 2 as shown in FIG. A shape is obtained.
These laminated structures are maintained even during the curing of the uncured slurry 1, and this laminated shape remains in the completed propellant 1 after curing. Therefore, in the propellant 1, it is empirically that the combustion rate decreases when the combustion proceeds in the direction crossing the laminated interface 6, and conversely the combustion rate increases when the combustion proceeds in the direction along the laminated interface 6. Known to.
〔実施例1〕
未硬化スラリー1の滴下又は注入位置と、その後に形成される未硬化スラリー1,1間の積層界面5の形状を確認するために、図5(a),(b)に示すように箱型の鋳型8の片側から意図的に異なる色に着色した未硬化スラリー1を順次滴下又は注入し、硬化後の切断面を観察した。なお、推進薬、すなわち硬化前の未硬化スラリー1の構成成分は、過塩素酸アンモニウム、末端水酸基ポリブタジエン、および硬化剤、可塑剤などからなり、具体的な配合は質量割合で、過塩素酸アンモニウムが80%,末端水酸基ポリブタジエンを主成分とするバインダが20%である。また、未硬化スラリー間の積層界面を可視化するために、微量の酸化鉄粉やカーボン粉を加えて着色した。無着色または着色した未硬化スラリーを開口部寸法が50mm×120mmで高さが120mm程度の箱状の鋳型に図5に示す要領で滴下又は注入した。
得られた未硬化スラリー1,1間の積層界面形状は、未硬化スラリー1の滴下又は注入位置で沈み込み、滴下又は注入位置から離れるにつれて上方に移動し、その角度は滴下又は注入位置から離れるにつれて急激になっていく様相であり、図5(a)では壁面である左端部は、図3に示すモータケース2の中心部、すなわち対称境界部に相当すると考えられるので、図5(a),(b)に示すモータケース2の内面近傍へスラリー1を滴下又は注入する方法により、図3に示す積層界面形状を有する推進薬1が得られることになる。
[Example 1]
In order to confirm the dripping or pouring position of the uncured slurry 1 and the shape of the laminated interface 5 between the uncured slurries 1 and 1 formed thereafter, a box shape as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b) The uncured slurry 1 that was intentionally colored in a different color was sequentially dropped or injected from one side of the mold 8 and the cut surface after curing was observed. The propellant, that is, the component of the uncured slurry 1 before curing is composed of ammonium perchlorate, terminal hydroxyl group polybutadiene, a curing agent, a plasticizer, and the like. Is 80%, and the binder mainly composed of terminal hydroxyl group polybutadiene is 20%. Moreover, in order to visualize the laminated interface between uncured slurries, a small amount of iron oxide powder or carbon powder was added and colored. Uncolored or colored uncured slurry was dropped or poured into a box-shaped mold having an opening size of 50 mm × 120 mm and a height of about 120 mm as shown in FIG.
The resulting laminated interface shape between the uncured slurry 1 and 1 sinks at the dropping or pouring position of the uncured slurry 1 and moves upward as it moves away from the dripping or pouring position, and the angle is away from the dripping or pouring position. 5A, the left end, which is the wall surface in FIG. 5A, is considered to correspond to the central portion of the motor case 2 shown in FIG. 3, that is, the symmetrical boundary portion. The propellant 1 having the laminated interface shape shown in FIG. 3 is obtained by the method of dropping or injecting the slurry 1 near the inner surface of the motor case 2 shown in FIG.
実際のモータケース2への注型方法の一例を図6に示す。なお、本例での推進薬、すなわち硬化前の未硬化スラリー1の構成成分は過塩素酸アンモニウム68%,末端水酸基ポリブタジエンを主成分とするバインダ14%、および、アルミニウム粉18%である。
開口部寸法φ50mm、全長150mmのモータケース2は、高真空に掃気された真空槽9の中に開口部を上にして設置され、それに跨って配される架台13上に未硬化スラリー1を満たした容器10がスラリー流出口11を介して、かつ真空を保持できる気密構造で結合される。また、スラリー流出口11のからモータケース2の開口部までの間に、未硬化スラリー1をモータケース2の内面近傍に誘導するための分岐部(12)を備える。この分岐部(12)の構造は多様に考えられるが、例えば図6に示すような、モータケース2の内面近傍に相当する周方向位置に孔を連続して備える構造の分岐容器12を、前記のスラリー注型口11に直結させる方法が考えられる。この実施例においては、未硬化スラリー1は上方の容器10から大気圧および自重で下方に押し出され、スラリー流出口11を経て分岐容器12に誘導される。そして、分岐容器12に未硬化スラリー1が満たされると、未硬化スラリー1は、分岐容器12の底部にφ45mmの円状に20箇所配置されたφ5mmの孔よりモータケース2の内面近傍に滴下又は連続的に注入される。スラリー流量の制御は、スラリー流出口11に備えたバルブ(図示せず)等を備えることで可能である。
An example of an actual casting method to the motor case 2 is shown in FIG. The propellant in this example, that is, the constituent components of the uncured slurry 1 before curing, is 68% ammonium perchlorate, 14% binder mainly composed of terminal hydroxyl group polybutadiene, and 18% aluminum powder.
The motor case 2 having an opening size of φ50 mm and a total length of 150 mm is installed with the opening facing upward in a vacuum chamber 9 that has been scavenged to a high vacuum, and fills the uncured slurry 1 on a pedestal 13 disposed across the motor case 2. The container 10 is coupled through the slurry outlet 11 with an airtight structure capable of maintaining a vacuum. Further, a branch portion (12) for guiding the uncured slurry 1 to the vicinity of the inner surface of the motor case 2 is provided between the slurry outlet 11 and the opening of the motor case 2. Although the structure of this branch part (12) can be considered variously, for example, as shown in FIG. 6, the branch container 12 having a structure in which holes are continuously provided at circumferential positions corresponding to the vicinity of the inner surface of the motor case 2, A method of directly connecting to the slurry casting port 11 is conceivable. In this embodiment, the uncured slurry 1 is pushed downward from the upper vessel 10 by atmospheric pressure and its own weight, and is guided to the branch vessel 12 through the slurry outlet 11. When the uncured slurry 1 is filled in the branch vessel 12, the uncured slurry 1 is dripped into the vicinity of the inner surface of the motor case 2 from the φ5 mm holes arranged at 20 locations in a circular shape of φ45 mm at the bottom of the branch vessel 12. Infused continuously. The slurry flow rate can be controlled by including a valve (not shown) provided at the slurry outlet 11.
前記実施例で用いた末端水酸基ポリブタジエン、過塩素酸アンモニウムおよび、金属燃料を主成分とする未硬化スラリーが硬化した推進薬においては、スラリー積層界面形状と燃焼速度の関係について、積層界面に沿って燃焼が進行する場合に燃焼速度が高まり、逆に積層界面を横断する方向に燃焼が進行する場合には燃焼速度が低下するという経験的な知見があるため、図3に示す積層界面形状を有する推進薬1の長さ方向の燃焼速度は、モータ半径方向距離と図7に示す関係を有している。このような燃焼速度の分布は、モータケース2の中心部で燃焼速度が高く、中心部を凹ませる効果があるので、図2に示す不均一燃焼で生じる凸状の円錐形状と相殺し、燃焼面を平坦に保つことを実現できる。 In the propellant in which the uncured slurry mainly composed of terminal hydroxyl group polybutadiene, ammonium perchlorate, and metal fuel used in the above examples was cured, the relationship between the slurry lamination interface shape and the burning rate was along the lamination interface. Since there is empirical knowledge that the combustion rate increases when the combustion progresses and conversely the combustion rate decreases when the combustion proceeds in the direction crossing the stacking interface, it has the stacking interface shape shown in FIG. The combustion speed in the length direction of the propellant 1 has the relationship shown in FIG. Such a distribution of the combustion speed has a high combustion speed at the center portion of the motor case 2 and has an effect of denting the center portion, so that it cancels out the convex conical shape generated by the non-uniform combustion shown in FIG. It is possible to keep the surface flat.
〔比較実験例1〕
比較実験例として、前記図6に示した実施例1の注型方法において、分岐容器12を用いずにスラリー流出口11から直接モータケース2の中心部へ未硬化スラリー1を滴下又は注入させた場合の例を述べる。
図8に比較実験例の注型方法を示す。前記図6の実施例1の注型方法と異なり、未硬化スラリー1は、上方の容器10の流出口11から分岐容器12を経ずにφ5mmの単孔から直接モータケース2の中央に滴下又は注入される。本例でのモータケースの形状は前記実施例と同様に開口部φ50mmで全長が150mmの円筒である。この場合においては、既に説明したように図4(b)に示されるモータケース2の中心軸でノズル部3側に凹となるスラリー積層界面形状が得られる。
そして、前記実施例1における実際のモータケース2への注型で用いたものと同様の成分で構成されるコンポジット推進薬においては、図9に示す燃焼速度の分布が得られる。図9に示す燃焼速度の分布の結果、燃焼速度の遅いモータ中心部の推進薬が次第に取り残されることになり、結果的には図2に示した本発明の解決課題である中高燃焼を発生する。なお、発明が解決しようとする課題で示した中高燃焼は、モータケース部材や燃焼領域の特性により、その原因の解明がなされておらず、その積極的制御が困難な現象であるのに対して、比較実験例1で示した注型により発生する中高燃焼は本発明で提供する手法により積極的に制御された状態である点においてその意味が異なる。
[Comparative Experiment Example 1]
As a comparative experimental example, in the casting method of Example 1 shown in FIG. 6, the uncured slurry 1 was dropped or injected directly from the slurry outlet 11 to the center of the motor case 2 without using the branch vessel 12. An example of the case will be described.
FIG. 8 shows a casting method of a comparative experimental example. Unlike the casting method of Example 1 in FIG. 6, the uncured slurry 1 is dropped from the outlet 11 of the upper container 10 directly into the center of the motor case 2 from the single hole of φ5 mm without passing through the branch container 12 or Injected. The shape of the motor case in this example is a cylinder with an opening φ50 mm and a total length of 150 mm, as in the previous embodiment. In this case, as already described, a slurry lamination interface shape that is concave on the nozzle part 3 side at the central axis of the motor case 2 shown in FIG. 4B is obtained.
And in the composite propellant comprised with the component similar to what was used by the casting to the actual motor case 2 in the said Example 1, distribution of the combustion rate shown in FIG. 9 is obtained. As a result of the distribution of the combustion speed shown in FIG. 9, the propellant in the center of the motor with the slow combustion speed is gradually left behind, and as a result, the medium-high combustion which is the solution of the present invention shown in FIG. 2 is generated. . The medium-high combustion shown in the problem to be solved by the invention is a phenomenon in which the cause has not been clarified due to the characteristics of the motor case member and the combustion region, and its active control is difficult. The meaning of the medium-high combustion generated by the casting shown in Comparative Experimental Example 1 is different in that it is actively controlled by the method provided by the present invention.
1 推進薬(未硬化スラリー)
2 モータケース
3 ノズル
4 初期の推進薬表面
5 燃焼中の推進薬の表面
6 推進薬スラリー間の積層界面
7 スラリーの流動の方向
8 鋳型
9 真空槽
10 推進薬混和容器又は容器
11 スラリー流出口
12 分岐容器
13 架台
1 propellant (uncured slurry)
2 Motor case 3 Nozzle 4 Initial propellant surface 5 Propellant surface during combustion 6 Laminated interface between propellant slurries 7 Slurry flow direction 8 Mold 9 Vacuum tank 10 Propellant mixing container or container 11 Slurry outlet 12 Branch container 13
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