JP2972339B2 - Rocket motor structure with porous binder core - Google Patents

Rocket motor structure with porous binder core

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JP2972339B2
JP2972339B2 JP5800007A JP80000793A JP2972339B2 JP 2972339 B2 JP2972339 B2 JP 2972339B2 JP 5800007 A JP5800007 A JP 5800007A JP 80000793 A JP80000793 A JP 80000793A JP 2972339 B2 JP2972339 B2 JP 2972339B2
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polyvinyl alcohol
solid
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corrugated
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本発明は固体推進薬ベースのロケットモータの製造方
法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a solid propellant based rocket motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

ロケットモータ設計の究極の目的は、大きな推進イン
パルスと大きなインパルス対重量比を実現し、しかも所
定のペイロードに対して最大の射程を生ずるようにイン
パルス発生の時間を延長することである。推進薬は、予
め定められた幾何学的パターンをなして制御された速さ
で燃焼し、推進薬が完全に燃焼し尽くすまで燃焼し続け
て、過早爆発やモータケースの破壊を招く恐れのある過
剰な温度上昇を避けるようにする必要がある。これを最
も有効に達成する推進薬グレインは、グレイン体部のク
ラックやグレインとケース壁との間の隙間のような不連
続の形成を抑制するゴム質粘性を有するものである。こ
のような不連続は、前進する燃焼面に露出される固体推
進薬の表面積を増大するから、爆発の危険を生ずる。燃
焼速度及び燃焼効率は、推進薬グレイン中に含まれる酸
化剤、バインダー、及び燃料の比率、及びグレイン組成
の不均一性の影響も受ける。従って、総合的には、推進
薬グレインの組成、粘性、及び形状、並びに機械的性
質、及びグレインをモータケースに接着する方法が、ロ
ケットモータに望ましい安全性、信頼性、及び好ましい
機械的性質を達成するための重要な要素である。
The ultimate goal of rocket motor design is to achieve a large propulsion impulse and a large impulse-to-weight ratio, while extending the time of impulse generation to produce the maximum range for a given payload. The propellant burns at a controlled rate in a predetermined geometric pattern and continues to burn until the propellant is completely burned, which can lead to premature explosion and destruction of the motor case. It is necessary to avoid certain excessive temperature rises. Propellant grains that achieve this most effectively have a rubbery viscosity that suppresses the formation of discontinuities such as cracks in the grain body and gaps between the grains and the case wall. Such discontinuities create an explosion hazard because they increase the surface area of the solid propellant exposed to the advancing combustion surface. Burning rate and efficiency are also affected by the proportions of oxidizer, binder, and fuel contained in the propellant grains, and the heterogeneity of the grain composition. Thus, overall, the composition, viscosity, and shape of the propellant grains, and the mechanical properties, and the manner in which the grains are bonded to the motor case, provide the desired safety, reliability, and favorable mechanical properties for a rocket motor. It is an important factor to achieve.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the invention]

複合材ケースのロケットモータを製造する慣用の方法
は、推進薬グレインの形状をなすマンドレルを覆うモー
タケースの製造から始まり、該マンドレルは石膏又は砂
でできた使い捨て構造体、或いは寸法の小さな部品に分
解又は取り外し可能な組立構造体をなす。モータケース
を形成するに先立ち、テープの巻き付け或いはプレモー
ルドされた絶縁体の使用により、マンドレルを絶縁材料
で被覆する。この処理をいったん行った後、エポキシ樹
脂を事前含浸させた黒鉛又はポリエチレンの繊維からな
るフィラメントを絶縁被覆されたマンドレルに巻き付け
ることによってモータケース自体を形成する。その後
で、巻き付けたフィラメントを硬化して堅い外殻に形成
する。次いで、硬化した殻からマンドレルを取り去り、
その代わりに液体推進薬材料を流し込み、グレインの中
央穿孔部を形成するように適当な形状のコアロッドを用
いて所定の状態に硬化させて推進薬グレインを形成す
る。都合の悪いことに、マンドレルの抜取りは労働集約
的で費用のかかる処理方法であり、かつ全処理過程にお
ける多数の他のステップや処理段階と重なって、誤差、
損傷、及び損失を発生させる機会を生む。
A conventional method of manufacturing a composite case rocket motor begins with the manufacture of a motor case that covers a mandrel in the form of a propellant grain, which can be used for disposable structures made of gypsum or sand, or small-sized parts. Assemble a disassembled or removable assembly. Prior to forming the motor case, the mandrel is coated with an insulating material by winding a tape or using a pre-molded insulator. Once this process is performed, the motor case itself is formed by winding a filament made of graphite or polyethylene fibers pre-impregnated with an epoxy resin around an insulated mandrel. Thereafter, the wound filament is cured to form a hard shell. Then remove the mandrel from the hardened shell,
Instead, a liquid propellant material is poured and cured to a predetermined state using a suitably shaped core rod to form a central perforation in the grain to form a propellant grain. Unfortunately, mandrel extraction is a labor-intensive and costly process, and overlaps with many other steps and steps in the overall process, resulting in errors,
Creates opportunity to cause damage and loss.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

本発明は、慣用のロケットモータ製造において生ずる
これらの問題その他に関するものであり、本発明によれ
ば慣用の方法における一時的使用のマンドレルに代えて
開口通路を穿孔した多孔性のポリビニルアルコール(PV
A)重合体の固体コアを使用する。その後で、絶縁材料
でPVAを被覆し、PVAコアを覆ってケース外殻を形成す
る。液体酸化剤をコアの開口通路に充填してモータを完
成する。液体酸化剤はPVAに浸透でき、PVAの膨潤を起こ
し、ゴム質粘性を有する推進薬の連続的固体塊を形成す
る。PVAコアは完成されたモータの中央穿孔に対応する
軸方向通路を形成され、該通路は液体酸化剤が加えられ
てPVAに浸透すると間閉塞される。
The present invention is directed to these and other problems arising in the manufacture of conventional rocket motors. According to the present invention, a porous polyvinyl alcohol (PV) having perforated open passages in place of a mandrel for temporary use in a conventional method is provided.
A) Use a solid polymer core. Thereafter, the PVA is coated with an insulating material, and a case outer shell is formed over the PVA core. The motor is completed by filling the opening passage of the core with the liquid oxidant. The liquid oxidizer can penetrate the PVA, causing the PVA to swell and form a continuous solid mass of propellant having a rubbery viscosity. The PVA core is formed with an axial passage corresponding to the central bore of the completed motor, which passage is closed when a liquid oxidant is added and penetrates the PVA.

【0005】 グレインマトリックスとしての従来技術のアルミニウ
ム発泡材をPVAに代えることによって、幾つかの明瞭な
利点が得られる。例えば、アルミニウム発泡材は硬質で
あり、酸化剤やバインダーのような他の推進薬成分が空
隙に充填された後でさえも剛性を保持している。その結
果、構造上の保全性に劣り、ロケットモータが温度サイ
クルに曝されると層構造に欠陥を生じ易い。
[0005] Replacing the prior art aluminum foam as a grain matrix with PVA offers several distinct advantages. For example, aluminum foam is rigid and retains rigidity even after other propellant components, such as oxidants and binders, have been filled into the voids. As a result, structural integrity is poor and the layer structure is prone to defects when the rocket motor is exposed to temperature cycling.

【0006】 多孔性のPVAコアは種々な方法で形成されるが、好ま
しい方法は平坦な即ち非波形のPVAシート材が介在する
波形のPVAシート材から形成され、マンドレル又はロケ
ットモータの最終軸方向通路に形状的に対応する穿孔コ
アを覆って層状に貼り付けられる。各種の液体酸化剤が
使用できるが、好ましい酸化剤は、硝酸アンモニウム、
低級硝酸アルキルアンモニウム、低級硝酸アルキルヒド
ロキシルアンモニウム、硝酸ヒドロキシルアンモニウ
ム、硝酸ヒドラジニウム、硝酸リチウム、又はこれらの
化学種の2種又はそれ以上の組合せのいずれかである。
少なくとも30℃まで温度を下げても液相を保つこれらの
液体酸化剤の組合せが好ましい。更に好ましい実施例で
は、燃料は微小な(1μ乃至100μ)粒子をなすアルミ
ニウムのような金属の形態で含まれる。これらの金属粒
子は液体酸化剤中の分散体として、或いはPVAシート材
の内部に組み入れられたり、表面に塗布された添加剤と
して含まれてよい。
While the porous PVA core may be formed in a variety of ways, a preferred method is formed from a corrugated PVA sheet material with a flat or non-corrugated PVA sheet material interposed therein, and the final axial direction of the mandrel or rocket motor. It is affixed in layers over the perforated core that corresponds in shape to the passage. Although various liquid oxidants can be used, preferred oxidants are ammonium nitrate,
Either lower alkyl ammonium nitrate, lower alkyl hydroxyl ammonium nitrate, hydroxyl ammonium nitrate, hydrazinium nitrate, lithium nitrate, or any combination of two or more of these species.
Preference is given to combinations of these liquid oxidants which remain in the liquid phase even when the temperature is lowered to at least 30 ° C. In a more preferred embodiment, the fuel is included in the form of a metal, such as aluminum, in small (1-100 microns) particles. These metal particles may be included as a dispersion in a liquid oxidizing agent or as an additive incorporated into the PVA sheet material or applied to the surface.

【0007】 本発明の適用により、ロケットモータの製造がかなり
容易になり、コストの低減及び信頼性の向上が達成され
る。本発明によれば、穿孔コアの抜取り及び推進薬の混
合のような危険な操作が無くなるから、一層安全な処理
工程が得られる。別の安全性に関する利点は、本発明に
よれば、非危険ロケットモータ(即ち、酸化剤の添加前
のモータ)を発射現場に輸送し、そこで液体ロケットを
酸化剤貯槽に注入する場合と同様な方法で液体酸化剤を
添加することによりモータを簡単に発射準備完了状態に
できることである。
[0007] By applying the present invention, the manufacture of a rocket motor is considerably facilitated, and a reduction in cost and an improvement in reliability are achieved. According to the present invention, a dangerous operation such as removal of the perforated core and mixing of the propellant is eliminated, so that a safer processing step is obtained. Another safety advantage is that, according to the present invention, a non-dangerous rocket motor (i.e., a motor prior to the addition of the oxidizer) is transported to the launch site where the liquid rocket is injected into the oxidizer reservoir. By adding a liquid oxidant in a manner, the motor can be easily ready for launch.

【0008】 コアがPVAの波形シート材から形成される好ましい実
施例における本発明の独特な利点の一つは、組成が半径
方向に変化し制御された燃焼速度の変化を実現できる推
進薬グレインを生産できることである。この方法による
燃焼速度の制御によれば、比較的高い推進薬装填を用い
て鋭利なテールオフをもつニュートラルプレッシャ曲線
を得ることができるからシステム性能を向上できる。そ
の結果、推進薬の一層効率的な使用が可能になり、推進
薬の無駄は極めて少なく、平均作動圧力よりもかなり高
いピーク圧力よりもむしろ最適作動圧力に関してモータ
を設計できるようになる。燃焼速度制御によって、モー
タケースの前面及び防護壁のドームの絶縁材の早期露出
を減少させるための特殊なコア細工の必要性を軽減又は
消去することもできる。本発明を適用して半径方向の燃
焼速度を変化させる方法については後述する。
[0008] One of the unique advantages of the present invention in a preferred embodiment in which the core is formed from a corrugated sheet of PVA, is a propellant grain whose composition can change radially to achieve a controlled burn rate change. It can be produced. Controlling the combustion rate in this manner can improve system performance because a relatively high propellant charge can be used to obtain a neutral pressure curve with a sharp tail-off. As a result, more efficient use of propellant is possible, propellant waste is very low, and the motor can be designed for optimal operating pressure rather than peak pressure that is significantly higher than average operating pressure. The burn rate control may also reduce or eliminate the need for special corework to reduce premature exposure of the insulation on the front of the motor case and the dome of the protective wall. A method of changing the burning speed in the radial direction by applying the present invention will be described later.

【0009】 本発明は、小型戦術ロケットの製造を容易にするため
にも適用できる。ロケットモータの場合と同様に、小型
戦術ロケットは予め成形されたPVA発泡材又はPVAからな
る他の多孔性発泡材から形成され、その後で液体酸化材
が充填される。この製造過程は、ロケットモータにおけ
る利点と同様に、コスト、信頼性及び安全性に関して利
点を提供する。モータ寸法が小さい場合には、コストと
性能との間のトレードオフがあり、その結果大抵の戦術
ロケットモータでみられることであるが、ロケットモー
タケースと同様にプレハブ式の金属コンテナが使用でき
ることがしばしばある。本発明は、プレハブ式のケース
に事前成形多孔性PVA構造体を挿入することによっても
有利に使用できる。該多孔性PVA構造体は製造を容易に
するように全部又は一部を挿入される。その後で、液体
酸化剤をPVA構造体に単に注入することによって推進薬
グレインの処理を完了する。
The present invention can also be applied to facilitate the manufacture of small tactical rockets. As with rocket motors, small tactical rockets are formed from preformed PVA foam or other porous foam of PVA, and then filled with liquid oxidizer. This manufacturing process offers advantages in terms of cost, reliability and safety, as well as those in rocket motors. For small motor dimensions, there is a trade-off between cost and performance, and as with most tactical rocket motors, the availability of prefabricated metal containers, similar to rocket motor cases. Often there. The invention can also be used to advantage by inserting a preformed porous PVA structure into a prefabricated case. The porous PVA structure may be fully or partially inserted to facilitate manufacture. Thereafter, the processing of the propellant grains is completed by simply injecting a liquid oxidant into the PVA structure.

【0010】 本発明のその他の目的及び利点は、以下の説明によっ
て明らかになろう。
[0010] Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description.

【0011】 ポリビニルアルコールが液体酸化剤、特に液体硝酸塩
酸化剤、を吸収する能力、及びそれによって膨潤しゴム
質塊を形成する性質は、本発明に使用するに好適なこの
バインダの特徴である。また、類似の作用を示す他の高
分子バインダも使用できる。
The ability of polyvinyl alcohol to absorb liquid oxidizing agents, especially liquid nitrating and oxidizing agents, and its ability to swell and form a rubbery mass are characteristics of this binder suitable for use in the present invention. Other polymeric binders exhibiting similar effects can also be used.

【0012】 本発明に使用するために、PVAは、ロケットモータの
最終推進薬グレインと同じ形状を有する硬質であるが多
孔性のマンドレルの形にされる。従って、マンドレルは
一般的には推進薬グレインの中央穿孔部に対応する開口
した軸方向通路を有する円筒状をなす。マンドレルは、
更に、所望の推進薬を構成する残余の成分を含む容液又
は液状スラリで充満される溝又は連接した細孔又は通路
を至る所に備えた有孔性、即ち、多孔性である。
For use in the present invention, the PVA is in the form of a hard but porous mandrel having the same shape as the final propellant grain of the rocket motor. Thus, the mandrel is generally cylindrical with an open axial passage corresponding to the central bore of the propellant grain. The mandrel is
Further, it is porous, i.e., porous, with grooves or interconnected pores or passages filled with a liquid or liquid slurry containing the remaining components that make up the desired propellant.

【0013】 PVAは各種の方法で処理されて一体をなす硬質で多孔
性の体部とされる。一例では、発泡PVAのブロックを所
望の形状及び寸法に機械加工する。別の例では、重炭酸
アンモニウムのような発泡剤その他の同様に作用する周
知の発泡剤と共に溶液又はプレポリマーを注型してPVA
を成形する。第3の例では、多孔性即ち孔のあいたPVA
のシート材又は刻み目付きの又は表面沿いに高さが変化
するシート材をを用いて、コアマンドレルの周りにPVA
の層を形成することによって、シート材が層状に堆積さ
れたとき空隙又は通路が形成されるようにする。その他
の例は、当業界の技術者には自明であろう。
[0013] PVA is processed in various ways into a rigid, porous body that is integral. In one example, a block of foamed PVA is machined to a desired shape and size. In another example, a solution or prepolymer is cast with a blowing agent, such as ammonium bicarbonate, or other similarly acting blowing agents to form a PVA.
Is molded. In a third example, a porous or perforated PVA
PVA around the core mandrel, using a sheet material of notched or notched or varying in height along the surface
Is formed so that voids or passages are formed when the sheet material is deposited in layers. Other examples will be apparent to those skilled in the art.

【0014】 マンドレルを形成するために特に有効な技術では、PV
Aの薄いシート材を使用して、波形シートと平坦なシー
トとを交互に積層して多層を構成する。液体酸化剤を充
填すべき通路を形成するように開口した波形シート層の
溝を平坦シート層が維持し、層間を酸化剤が自由に流れ
るようにする。波形及び平坦なシートのいずれについて
も、それぞれのシートの表面に分散する孔を更にあけ
て、一層から次層へ向かう半径方向の液体の流れを促進
するようにしてもよい。
A particularly effective technique for forming a mandrel is PV
Using a thin sheet material of A, a corrugated sheet and a flat sheet are alternately laminated to form a multilayer. The flat sheet layer maintains the grooves of the corrugated sheet layer that are open to form a passage to be filled with the liquid oxidant, allowing the oxidant to flow freely between the layers. For both corrugated and flat sheets, holes may be further provided on the surface of each sheet to facilitate radial liquid flow from one layer to the next.

【0015】 空隙率、即ち、中空の軸方向コアを除いたマドレル全
容積に対する溝及び孔の内部の空隙の容積の比が、推進
薬組成における酸化剤に対するバインダの容積比を決定
する。金属燃料も含まれるのか、或いはその種の燃料が
PVA、液体酸化剤又はその両方に当初から組み入れられ
るのかによって、空隙率は燃料に対するバインダの比又
は酸化剤に対する燃料の比を決定することになる。任意
の特定推進薬グレインに関する最適の即ち最も適切な空
隙率の選定は、グレイン及びロケットモータの最終特性
に依存し、その他は本発明では重要ではない。しかし、
大抵の用途では、略30%乃至略90%、好ましくは略50%
乃至略80%、最も好ましくは67%付近の空隙率で最善の
結果が得られる。更に、一層と次層との空隙率を変化さ
せて半径方向勾配のような半径方向変化をつくることも
できる。空隙率の半径方向変化は燃焼速度を制御する数
種の手段のうちの一つである。
The porosity, ie, the ratio of the volume of the void inside the groove and hole to the total volume of the mandrel, excluding the hollow axial core, determines the volume ratio of binder to oxidant in the propellant composition. Is metal fuel included, or is that kind of fuel
The porosity will determine the ratio of binder to fuel or fuel to oxidant, depending on whether they are originally incorporated into PVA, liquid oxidizer, or both. The choice of the optimal or most appropriate porosity for any particular propellant grain depends on the final properties of the grain and the rocket motor, and others are not important in the present invention. But,
For most applications, approximately 30% to approximately 90%, preferably approximately 50%
Best results are obtained with a porosity of from about 80% to about 80%, most preferably around 67%. In addition, the porosity between one layer and the next layer can be varied to create a radial change, such as a radial gradient. Radial change in porosity is one of several means of controlling the burn rate.

【0016】 波形及び平坦シートの交番層で形成するマンドレルで
は、波形層の溝の幅(即ち径)、溝高、又はその両方を
変えたり、波形シート、平坦シート又はその両方のシー
ト厚を変えたり、波形シートのシート厚に対する溝の径
の比を変えたり、波形シート、平坦シート又はその両方
の多重層を用いたり、又は当業界の技術者に容易に明ら
かな他の技術によって空隙率を変化できる。シート厚自
体は可変である。しかし一般的には、略0.003cm乃至0.2
cm,好ましくは略0.01cm乃至0.05cm、の範囲のシート厚
で最善の結果が得られる。
In a mandrel formed of alternating layers of corrugated and flat sheets, the width (ie, diameter), or height, of the grooves in the corrugated layer, or the thickness of the corrugated sheet, flat sheet, or both, can be varied. The porosity by varying the ratio of the groove diameter to the sheet thickness of the corrugated sheet, using multiple layers of corrugated sheet, flat sheet or both, or other techniques readily apparent to those skilled in the art. Can change. The sheet thickness itself is variable. However, in general, approximately 0.003 cm to 0.2
Best results are obtained with a sheet thickness in the range of cm, preferably about 0.01 cm to 0.05 cm.

【0017】 波形層と平坦層との交番層を形成する便利な方法は、
PVAの延伸したシート材又はウェブ材をコア巻取ロッド
の上に巻き付ける即ちくるむことである。この技術によ
れば、波形層と平坦層が積層されて複合ウェブを先ず形
成し、その後で所望の厚さが得られるまでコアマンドレ
ルを覆って巻き付けされる。該複合体は、例えば1枚の
波形ウェブと1枚の平坦ウェブから、又は1枚の波形ウ
ェブの両面に各1枚の平坦ウェブを配置して構成され
る。
A convenient method of forming an alternating layer between a corrugated layer and a flat layer is
Winding or wrapping a stretched sheet or web of PVA onto a core winding rod. According to this technique, a corrugated layer and a flat layer are laminated to form a composite web first, and then wound over a core mandrel until the desired thickness is obtained. The composite is constructed, for example, from one corrugated web and one flat web, or one flat web on each side of one corrugated web.

【0018】 波形ウェブは平坦ウェブを相互に逆回転するフルーテ
ィングローラ対に通すことによって形成されてもよい。
更に1枚又はそれ以上のウェブに穿孔することが所望な
ら、ウェブを相互に逆回転する穿孔ローラ対に通すこと
によって目的を達成できる。すべてのこの種のローラ対
は、コア巻取ロッドで終わる連続処理ラインに配設され
てよい。
The corrugated web may be formed by passing the flat web through a pair of counter-rotating fluting rollers.
Further, if it is desired to perforate one or more webs, the objective can be achieved by passing the webs through a pair of perforating rollers that rotate counter to each other. All such roller pairs may be arranged in a continuous processing line that terminates in a core winding rod.

【0019】 通常はロケットモータはドーム状の端部を有している
から、本発明によるPVAマンドレルは、更にドーム状端
部を具備するようにも形成できる。ウェブ巻き付け技術
を用いる場合には、コア巻取ロッドに到達するより前の
時点で可動カッタを用いて両縁部に沿ってウェブ又は複
合ウェブを切断してドーム状端部を形成してよい。カッ
タ間の距離がコア巻取ロッドに巻き付けられるウェブの
幅を決め、巻き付けの進行に伴ってこの幅を狭くするよ
うに調節することによってドームが形成される。ディス
ク又はブレードのような慣用の切断具が使用でき、カッ
タ間の間隔及び間隔を狭める速さを手動又は自動及び/
又はプログラムされた装置で制御して、端部で所望のド
ーム曲率を得るようにする。
Since a rocket motor usually has a dome-shaped end, the PVA mandrel according to the present invention can also be formed with a dome-shaped end. If web wrapping techniques are used, the dome-shaped end may be formed by cutting the web or composite web along both edges using a movable cutter prior to reaching the core winding rod. The dome is formed by the distance between the cutters determining the width of the web wound on the core winding rod and adjusting the width to decrease as the winding progresses. Conventional cutting tools such as discs or blades can be used and the spacing between the cutters and the speed at which the spacing is reduced can be manually or automatically and / or.
Or controlled by a programmed device to obtain the desired dome curvature at the end.

【0020】 PVAの平坦ウェブに波形を形成し易くするために、ウ
ェブに可撓性を与えるに十分な含水量を有するPVAを使
用してよい。特定の厚さ、密度、又はPVAのタイプを有
するウェブに関する適切な即ち最適の含水量は、ルーチ
ン実験によって容易に決まる。しかし大抵の場合に、略
2重量%或いはそれ以上、好ましくは略5重量%乃至略
20重量%、また更に好ましくは略5重量%乃至15重量%
の含水レベルで、所要の可撓性が得られる。波形がいっ
たん形成されると、波形を保持し、コア巻取ロッドに巻
き付けられたときにロールの構造的保全性を付与するに
適当な剛性が得られるように含水量を減少してよい。い
ったん巻き付けが完了し、マンドレルが完全に形成され
れば、含水量を更に減少してマンドレルを十分に堅くか
つ強固にし、フィラメントを巻き付けてケースに適合さ
せる。脱水は、乾燥ガスの蒸気、特に乾燥温風、のよう
な慣用の技術によって行ってよい。
To facilitate the formation of corrugations in the flat web of PVA, a PVA having a water content sufficient to provide flexibility to the web may be used. The appropriate or optimal water content for a web having a particular thickness, density, or PVA type is readily determined by routine experimentation. However, in most cases, about 2% by weight or more, preferably about 5% by weight to about
20% by weight, more preferably about 5% to 15% by weight
The required flexibility is obtained at a water content level of. Once the corrugations are formed, the water content may be reduced to retain the corrugations and provide adequate stiffness when wound on the core take-up rod to provide structural integrity of the roll. Once the winding is complete and the mandrel is completely formed, the water content is further reduced to make the mandrel sufficiently rigid and strong, and the filament is wound and conformed to the case. Dehydration may be performed by conventional techniques such as drying gas steam, especially hot dry air.

【0021】 慣用のロケットモータ製造においては、推進薬グレイ
ンとモータケースの外殻との間に絶縁ライナーが挿入さ
れる。慣用の製造過程は使い捨て又は抜取り可能なマン
ドレルを使用するから、殻を形成するためのフィラメン
ト巻き付けに先立ってマンドレルを被覆する絶縁処理が
なされる。本発明の過程では、この形式の絶縁処理も含
んでよく、しかもPVAの全層がつくられた後で直接にPVA
マンドレルの上に被せることができる。
In conventional rocket motor manufacture, an insulating liner is inserted between the propellant grains and the outer shell of the motor case. Since the conventional manufacturing process uses a disposable or removable mandrel, the mandrel is insulated prior to winding the filament to form a shell. The process of the present invention may also include this type of insulation treatment, and directly after the PVA has been fully fabricated.
Can be placed over the mandrel.

【0022】 慣用の構造におけると同様に、絶縁体は外殻を保護す
る絶縁機能を果たすが、上述のように推進薬グレインに
半径方向に変化する燃焼速度を付与することによって絶
縁体の必要性は軽減又は消去される。
As in conventional constructions, the insulator performs the insulating function of protecting the shell, but by providing the propellant grains with radially varying burning rates as described above, the need for the insulator is eliminated. Are reduced or eliminated.

【0023】 絶縁は、この目的で慣用的に使用される材料で形成し
てよく、一般的にはエラストマーが用いられる。巻き付
け、液状での浸せき又は吹付け、その後の硬化(これら
は一般的には周囲温度で行われる)のような抜取り可能
な又は使い捨てマンドレルで用いられるものと同様な方
法その他の種々の方法で、この材料を被覆してよい。
The insulation may be formed of materials conventionally used for this purpose, and generally an elastomer is used. In a manner similar to that used on removable or disposable mandrels, such as wrapping, dipping or spraying in liquid form, and subsequent curing, which are generally performed at ambient temperature, and in various other ways. This material may be coated.

【0024】 絶縁が施され硬化されると、モータケースの外殻が慣
用の方法で被せられる。一般的には、エポキシ樹脂を含
浸させ炭素又はポリエチレン繊維でフィラメントワイン
ディング処理を施して絶縁被覆グレインをくるむことに
よって、この処理が行われる。その後で、一般的には熱
放射ランプ又は他の慣用の加熱方法を用いて低温硬化温
度で、樹脂が硬化される。フィラメントワインディング
処理よりも前の製造過程における適当な時点で、PVAコ
アにノズルが付加され、ワインディングが更に延長され
てノズルを覆う。
Once the insulation has been applied and cured, the outer shell of the motor case is covered in a conventional manner. Generally, this is accomplished by impregnating with an epoxy resin and performing a filament winding process with carbon or polyethylene fibers to wrap the insulating coating grains. Thereafter, the resin is cured, typically at a low cure temperature using a heat radiation lamp or other conventional heating method. At an appropriate point in the manufacturing process prior to the filament winding process, a nozzle is added to the PVA core and the winding is further extended to cover the nozzle.

【0025】 別の方法として、カートリッジローディング法によっ
て予め成形されたモータケース殻の内部に絶縁されたグ
レインを配設することもできる。典型的な技術では、予
め成形されたモータケースの開口端に絶縁されたグレイ
ンが挿入される。いったんグレインが配置されると、モ
ータのノズルを含むエンドキャップが開口端を覆って固
定され、モータを閉鎖しケースを完成する。この方法は
小型戦術ミサイルに有用であり、大量生産技術として十
分に採用できる。
Alternatively, insulated grains can be placed inside the motor case shell preformed by cartridge loading. In a typical technique, insulated grains are inserted into the open end of a preformed motor case. Once the grains are located, an end cap containing the motor nozzle is secured over the open end to close the motor and complete the case. This method is useful for small tactical missiles and can be fully adopted as a mass production technology.

【0026】 この段階の製品は、ロケットモータに入れられた多孔
性バインダーの固体であり、推進薬グレインの組成を完
成するには主として酸化剤を欠いている。その後で、液
体酸化剤が加えられるが、多孔性バインダーを貫通する
中央穿孔は閉塞され液体酸化剤がバインダーのみに浸透
するようにする。液体酸化剤の添加は使用時に実施すれ
ばよく、これによってケースに収納されたバインダー
は、酸化剤無しで、爆発の危険性を何等伴わずに貯蔵及
び輸送できるようになる。また、モータを使用準備完了
状態にする酸化剤の添加は、比較的単純な処理過程であ
る。
The product at this stage is a porous binder solid that is encased in a rocket motor and lacks an oxidizing agent primarily to complete the propellant grain composition. Thereafter, a liquid oxidant is added, but the central perforation through the porous binder is closed so that the liquid oxidant penetrates only the binder. The addition of the liquid oxidant may be performed at the time of use, so that the binder contained in the case can be stored and transported without the oxidant and without any risk of explosion. Also, the addition of an oxidant to bring the motor into a ready-to-use state is a relatively simple process.

【0027】 本発明では種々の液体酸化剤が使用できる。これらに
は、当業界の技術者に周知の各種の無機酸化剤、特に過
塩素酸アンモニウム、低級過塩素酸アルキルアンモニウ
ム、低級過塩素酸アルキルヒドロキシルアンモニウム、
過塩素酸ヒドロキシルアンモニウム、過塩素酸ヒドラジ
ニウム、及び過塩素酸リチウムのような過塩素酸塩並び
に硝酸アンモニウム、低級硝酸アルキルアンモニウム、
低級硝酸アルキルヒドロキシルアンモニウム、硝酸ヒド
ロキシルアンモニウム、硝酸ヒドラジニウム、及び硝酸
リチウムのような硝酸塩が含まれる。これらの物質が、
溶剤或いは融点を下げる他の材料との組合わを含む種々
な方法で液状化される。
Various liquid oxidants can be used in the present invention. These include various inorganic oxidants well known to those skilled in the art, especially ammonium perchlorate, lower alkyl ammonium perchlorates, lower alkyl hydroxyl ammonium perchlorates,
Perchlorates such as hydroxylammonium perchlorate, hydrazinium perchlorate, and lithium perchlorate and ammonium nitrate, lower alkylammonium nitrate,
Nitrate salts such as lower alkylhydroxylammonium nitrate, hydroxylammonium nitrate, hydrazinium nitrate, and lithium nitrate are included. These substances are
It is liquefied in various ways, including in combination with solvents or other materials that lower the melting point.

【0028】 しかし、共晶作用を示して周囲温度付近の温度で完全
液体混合物を生ずる組合せで無機硝酸塩を使用すること
が好ましい。 これらの組合せには次のようなものがある。 (i)アンモニウム又は低級アルキルアンモニウムの硝
酸塩と硝酸ヒドロキシルアンモニウム; (ii)硝酸ヒドラジニウムと硝酸ヒドロキシルアンモニ
ウム; (iii)アンモニウム又は低級アルキルアンモニウムの
硝酸塩、硝酸ヒドラジニウムと硝酸ヒドロキシルアンモ
ニウム; (iv)アンモニウム又は低級アルキルアンモニウムの硝
酸塩、硝酸ヒドラジニウムと硝酸リチウム;及び (v)低級アルキルヒドロアンモニウムの硝酸塩と硝酸
ヒドロキシルアンモニウム
However, it is preferred to use inorganic nitrates in combinations that exhibit eutectic action and produce a complete liquid mixture at temperatures near ambient temperature. These combinations include the following. (Ii) ammonium or lower alkyl ammonium nitrate and hydroxyl ammonium nitrate; (ii) hydrazinium nitrate and hydroxyl ammonium nitrate; (iii) ammonium or lower alkyl ammonium nitrate, hydrazinium nitrate and hydroxyl ammonium nitrate; (iv) ammonium or lower alkyl Ammonium nitrate, hydrazinium nitrate and lithium nitrate; and (v) lower alkylhydroammonium nitrate and hydroxylammonium nitrate

【0029】 各組合せの調製に用いられる組成比は、融点を略30
℃、好ましくは略25℃、最も好ましくは略10℃、より低
いレベルに下げるものとし、貯蔵、輸送、取扱い及び処
理の間に遭遇する可能性のある全温度範囲を通じて混合
物が均質な液体状態を保つようにする。このような比率
は、実験技術者の専門技術で十分に処理できるルーチン
実験によって容易に決定できる。
The composition ratio used for preparing each combination is such that the melting point is approximately 30%.
° C, preferably about 25 ° C, and most preferably about 10 ° C, to a lower level to ensure that the mixture is in a homogeneous liquid state throughout the temperature range that may be encountered during storage, transport, handling and processing. Try to keep. Such a ratio can be readily determined by routine experimentation that can be adequately performed by the laboratory technician's expertise.

【0030】 上に列挙した組合せのうちで、アンモニウム又は低級
アルキルアンモニウムの硝酸塩と硝酸ヒドロキシルアン
モニウムに関連する組合せが好ましい。低級アルキルア
ンモニウムの硝酸塩の例としては、硝酸メチルアンモニ
ウム、硝酸ジメチルアンモニウム、硝酸エチルアンモニ
ウム、硝酸ジエチルアンモニウム、硝酸プロピルアンモ
ニウム及びエチレンジアミンジナイトレートがある。特
性は多様であるが、最善の結果は、アンモニウム又は低
級アルキルアンモニウムの硝酸塩が組合せの略3重量%
乃至略30重量%、好ましくは略5重量%乃至略15重量
%、である組合せで、通常は得られる。
Of the combinations listed above, those relating to ammonium or lower alkyl ammonium nitrate and hydroxyl ammonium nitrate are preferred. Examples of lower alkyl ammonium nitrates include methyl ammonium nitrate, dimethyl ammonium nitrate, ethyl ammonium nitrate, diethyl ammonium nitrate, propyl ammonium nitrate and ethylenediamine dinitrate. Although the properties vary, the best result is that ammonium or lower alkyl ammonium nitrate is approximately 3% by weight of the combination.
To about 30% by weight, preferably about 5% to about 15% by weight, usually obtained.

【0031】 酸化剤添加時における軸方向通路(中央穿孔)の閉塞
又は閉鎖は、当初に形成したPVAの層で被覆したコア巻
取ロッドをそのまま残すことによって達成でき、いった
んバインダーに酸化剤が十分に浸透し配合剤が固化した
後で次段のロッド抜取りを行う。しかし、好ましい方法
ではロッドを膨脹式袋と交換する。加圧して、この袋で
全通路を満たし、液体酸化剤が添加され固化できる間は
圧力を保持する。その後で、袋を収縮させて除去する。
The closing or closing of the axial passage (central perforation) during the addition of the oxidizing agent can be achieved by leaving the core winding rod covered with the initially formed layer of PVA intact, once the oxidizing agent has been added to the binder. After the permeation and solidification of the compounding agent, the rod is removed in the next stage. However, the preferred method replaces the rod with an inflatable bag. Under pressure, the bag fills all passages and maintains the pressure while the liquid oxidant is added and allowed to solidify. Thereafter, the bag is shrunk and removed.

【0032】 直立配置されたモータケースにおいては、液体酸化剤
を頂部から注入するか、又は底部から上向きに吸引す
る。バインダーの全ての間隙、溝、及び孔への完全な浸
透を促すためには、底部からの添加が好ましい。
In an upright motor case, the liquid oxidant is injected from the top or sucked upward from the bottom. To promote complete penetration of the binder into all gaps, grooves and pores, addition from the bottom is preferred.

【0033】 本発明の好ましい実施例においては、金属燃料が推進
薬成分に含まれて最終推進薬グレインを形成する。金属
燃料の例としては、アルミニウム、ジルコニウム、ホウ
素、ビスマス及びマグネシウムがある。アルミニウムが
好ましい。金属燃料は5ミクロン乃至60ミクロンの粉末
のときに最も都合良く組み込める。全推進薬グレインに
対する金属燃料の相対量は可変であるが、一般的にはグ
レインの略10重量%乃至略40重量%の範囲内にある。金
属燃料が当初にPVAに組み込まれる場合には、酸化剤を
欠く混合物における比率は、一般的には略40重量%乃至
略70重量%の範囲内にある。
In a preferred embodiment of the present invention, a metal fuel is included in the propellant component to form the final propellant grain. Examples of metal fuels include aluminum, zirconium, boron, bismuth and magnesium. Aluminum is preferred. Metal fuels are most conveniently incorporated in powders of 5 to 60 microns. The relative amount of metal fuel to total propellant grains is variable, but is generally in the range of about 10% to about 40% by weight of the grains. If the metal fuel is initially incorporated into the PVA, the proportion in the mixture lacking the oxidant will generally be in the range of about 40% to about 70% by weight.

【0034】 金属粉末の組み込みは、ケースに収容されたバインダ
ーに酸化剤を加える前に液体酸化剤中に粉末を分散させ
ることによるか、又はバインダーがマンドレルに形成さ
れる際にバインダーの中に粉末を組み込むことによって
達成される。コアロッドを覆うPVAシートの積層、又は
連続ウェブのワインディングによってマンドレルが形成
される本発明の実施例においては、シート又はウェブの
形成に先立って金属粉末をPVAに組み入れることができ
る。別の方法として、コアロッドを覆って積層又はワイ
ンディングする前のシート又はウェブの表面に金属粉末
を塗布してもよい。これは当業界の技術者に自明な種々
な方法で行える。一例はPVA溶液中における粉末の分散
であり、それからできる薄膜でシート又はウェブを被覆
する。
The incorporation of the metal powder may be by dispersing the powder in a liquid oxidizer prior to adding the oxidizer to the binder contained in the case, or by dispersing the powder in the binder as it is formed on the mandrel. This is achieved by incorporating In embodiments of the present invention where the mandrel is formed by laminating PVA sheets over a core rod or by winding a continuous web, metal powder can be incorporated into the PVA prior to forming the sheet or web. Alternatively, a metal powder may be applied to the surface of the sheet or web before lamination or winding over the core rod. This can be done in a variety of ways that will be apparent to those skilled in the art. One example is the dispersion of the powder in a PVA solution, which coats the sheet or web with a thin film formed therefrom.

【0035】 コアロッドの周りにシート又はウェブを巻き付ける前
にPVAに金属粉末を塗布又は組み込む実施例では、金属
燃料の比率を変化させて、最終推進薬グレインにおける
半径勾配を達成する。上述の空隙率変化の代替として、
半径方向の燃焼速度を変化させる手段にこの勾配を使用
できる。
In embodiments where the metal powder is applied or incorporated into the PVA prior to wrapping the sheet or web around the core rod, the ratio of the metal fuel is varied to achieve a radial gradient in the final propellant grain. As an alternative to the above porosity change,
This gradient can be used as a means of changing the radial burning rate.

【0036】 燃焼速度を変化させる他の手段には、順次に積層され
るPVAの化学組成を変化させることも含まれる。これに
は、分子量を変化させること、構造は同様であるが異な
る燃料速度を有する共重合体又は誘導体を組み入れるこ
と、又は燃焼速度を加速又は減速する添加物或いはそれ
らの両方を組み入れることが含まれる。種々の燃焼速度
の加速剤及び減速剤が当業界で周知である。例として
は、酸化鉄、紺青がある。
Other means of changing the burning rate include changing the chemical composition of the sequentially laminated PVA. This includes altering the molecular weight, incorporating copolymers or derivatives with similar but different fuel velocities, or incorporating additives or both that increase or decrease the burn rate. . Accelerators and decelerators of various burning rates are well known in the art. Examples include iron oxide and navy blue.

【0037】[0037]

【実施例】【Example】

本発明による製造過程の1例を図1及び2に示す。相
互に逆回転する穿孔ローラ対13、14、15、16で搬送され
るPVAの2枚のウェブ11、12がそれぞれ図示してあり、
2枚のウェブのうちの1枚11は更に相互に逆転する溝切
りローラ対17、18で搬送されて波形を形成する。非波形
ウェブ12はローラ19の上を通過し、ローラ19はウェブに
接着剤を塗布し2枚のウェブを一緒に引張して複合ウェ
ブ20を形成する。溝切りローラ対の下流点で、熱源21が
波形ウェブを直接加熱して含水量を減少させる。
One example of a manufacturing process according to the present invention is shown in FIGS. Two webs 11, 12 of PVA conveyed by a pair of perforating rollers 13, 14, 15, 16 rotating counter to each other are shown respectively,
One of the two webs 11 is further conveyed by a pair of grooving rollers 17 and 18 that rotate in opposite directions to form a corrugation. The non-corrugated web 12 passes over rollers 19, which apply adhesive to the webs and pull the two webs together to form a composite web 20. At a point downstream of the pair of grooving rollers, a heat source 21 directly heats the corrugated web to reduce the water content.

【0038】 その後、複合ウェブ20は軌道24上に移動自在に設置さ
れるカッタ22、23を通過し、複合ウェブ20の進行量に伴
ってカッタ22、23の間隔が変化してドーム状端部を形成
する。更に、複合ウェブはコアマンドレル24に進み、モ
ータグレインの最終形状にPVA構造体25を造形するよう
にマンドレルを包む。
Thereafter, the composite web 20 passes through the cutters 22 and 23 movably installed on the track 24, and the interval between the cutters 22 and 23 changes according to the amount of progress of the composite web 20 to change the dome-shaped end. To form Further, the composite web proceeds to a core mandrel 24, which wraps the mandrel to shape the PVA structure 25 into the final shape of the motor grains.

【0039】 コアマンドレル24の取り囲むPVAの集積がいったん完
了すると、この図で示されるように、PVAを覆うように
表面に絶縁材26が吹付けられ、その後で硬化される。次
に、ノズル27の付設及びエポキシ含浸繊維フィラメント
28によるケースのワインディングが行われる。次いで、
エポキシが硬化し、コアマンドレル24が抜き取られる。
その後、ケースに収容されたPVAは使用又は発射場所に
輸送され、そこで残余のステップが遂行される。
Once the integration of the PVA surrounding core mandrel 24 is completed, an insulating material 26 is sprayed on the surface to cover the PVA, as shown in this figure, and then cured. Next, the installation of the nozzle 27 and the epoxy impregnated fiber filament
Case winding by 28 is performed. Then
The epoxy cures and the core mandrel 24 is removed.
Thereafter, the PVA contained in the case is transported to a use or launch site where the remaining steps are performed.

【0040】 使用又は発射場所では、コアマンドレル24が以前に占
めていた中央通路内部に膨脹式袋29を配設し、高圧空気
30で袋を膨脹させ通路を完全に塞ぐ。真空ポンプ32でPV
Aを通して液体酸化剤31を汲み上げ、膨脹式袋29で閉塞
されていないモータケース内のあるゆる内部空間に液体
酸化剤31を充填する。次に、PVA及び酸化剤を硬化させ
る、即ち、酸化剤をPVAに浸透させて固体のゴム質塊を
形成する。これが終わって袋を収縮させて除去すると、
モータは発射準備完了状態になる。
At the point of use or launch, an inflatable bladder 29 is located inside the central passage previously occupied by the core mandrel 24 to provide high pressure air.
Inflate the bag at 30 and completely block the aisle. PV with vacuum pump 32
The liquid oxidant 31 is pumped through A, and the liquid oxidant 31 is filled in any internal space in the motor case that is not closed by the inflatable bag 29. Next, the PVA and the oxidizing agent are cured, ie, the oxidizing agent is infiltrated into the PVA to form a solid rubber mass. After this, shrink the bag and remove it,
The motor is ready to fire.

【0041】 約200,000ダルトン分子量で6ミル厚のポリビニルア
ルコール(PVA)を使用して、図示の処理過程を適用し
た。薄膜の積層体に機械的に溝を付けて1/32インチの溝
を有するシートを作った;溝の中央線間を既略37ミル隔
てた。同一材料でできた溝付きPVA及び同寸法の溝無し
シートとを作り、135゜F(57℃)で一晩乾燥して大部分
の水分を除去した。溝付きシートと平坦シートの6ミル
PVA薄膜の交番シートを適当な厚さに積層して製作した
バインダーを、既知のバインダー重量に対する所要量と
して算出される量の酸化剤を含む所望の容積の型枠に挿
入して推進薬を調製した。バインダーの使用量は、使用
予定の型枠の既知容積を基準にして、順に、選定した。
The process shown was applied using 6 mil thick polyvinyl alcohol (PVA) with a molecular weight of about 200,000 daltons. The laminate of thin films was mechanically grooved to make a sheet with 1/32 inch grooves; approximately 37 mils separated between the center lines of the grooves. A grooved PVA made of the same material and a non-grooved sheet of the same dimensions were made and dried overnight at 135 ° F. (57 ° C.) to remove most of the moisture. 6 mil grooved and flat sheet
A propellant is prepared by inserting a binder made by laminating alternating sheets of PVA thin film to an appropriate thickness into a mold of the desired volume containing an amount of oxidizing agent calculated as a required amount based on the known binder weight did. The amount of the binder used was selected in order based on the known volume of the mold to be used.

【0042】 液体酸化剤を溝付きPVAの孔に充填した。試料を限定
するために、頂部を型枠に漬けた後、該試料を135゜F
(57℃)で硬化して所望の最小発煙推進薬を得た。次表
は、波形バインダー法を用いて調製した2種の推進薬と
粉末PVAを用いて標準的混合技術によって調製した同一
組成の推進薬との特性の比較である。
The liquid oxidant was filled into the holes of the grooved PVA. After immersing the top in the mold to limit the sample, the sample was
(57 ° C.) to give the desired minimum smoke propellant. The following table compares the properties of two propellants prepared using the corrugated binder method and propellants of the same composition prepared by standard mixing techniques using powdered PVA.

【0043】 [0043]

【0044】 上述の説明は主として例証を目的として提示したもの
である。本発明の精神及び特許請求の範囲を逸脱するこ
となく本明細書に開示したシステムの作動条件、材料、
処理ステップ及びその他のパラメータを皿に変更した
り、或いは種々の方法で代替したりできることは当業界
の技術者には明らかである。
The foregoing description has been presented primarily for purposes of illustration. The operating conditions, materials, and operating conditions of the system disclosed herein without departing from the spirit and scope of the invention.
It will be apparent to those skilled in the art that the processing steps and other parameters can be changed to the dish or substituted in various ways.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 ロケットモータ製造に用いられる本発明の一実施例の処
理過程のうち、PVA構造体の製造までを示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a process up to the manufacture of a PVA structure in a process of one embodiment of the present invention used for manufacturing a rocket motor.

【図2】 製造されたPVA構造体に対してなされるその後の処理を
示すフロー図である。
FIG. 2 is a flowchart showing a subsequent process performed on a manufactured PVA structure.

【符号の説明】 11、12……PVAウェブ 13、14、15、16……穿孔ローラ 17、18……溝切りローラ 20……複合ウェブ 22、23……カッタ 24……コアマンドレル 25……PVA構造体 26……絶縁材 27……ノズル 28……エポキシ含浸繊維フィラメント 29……膨脹式袋 30……高圧空気 31……液体酸化剤 32……真空ポンプ[Explanation of Signs] 11, 12 PVA web 13, 14, 15, 16 Perforating roller 17, 18 Grooving roller 20 Composite web 22, 23 Cutter 24 Core mandrel 25 PVA structure 26 Insulation material 27 Nozzle 28 Epoxy impregnated fiber filament 29 Inflatable bag 30 High pressure air 31 Liquid oxidizer 32 Vacuum pump

フロントページの続き (72)発明者 クラーク ジョージ エム. アメリカ合衆国 40300 カリフォルニ ア州オレンジベール,キーツ サークル 6006 (56)参考文献 特開 平1−297397(JP,A) 特開 昭57−47789(JP,A) 特表 平3−500665(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02K 9/32 - 9/34 F42B 3/093 F42B 3/02 C06D 5/00 F42B 1/036 F42B 1/032 F42B 3/08 Continuation of the front page (72) Inventor Clark George M. United States 40300 Orange Vale, California, Keats Circle 6006 (56) References JP-A-1-297397 (JP, A) JP-A-57-47789 (JP, A) Special Table Heisei 3-500665 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) F02K 9/32-9/34 F42B 3/093 F42B 3/02 C06D 5/00 F42B 1 / 036 F42B 1/032 F42B 3/08

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】固体推進薬ベースのロケットモータを製造
するための方法であって、 (a)軸方向に進路を有する固体推進薬ベースのロケッ
トモータの推進薬グレインの形状をなす固体多孔性ポリ
ビニルアルコールの体部を形成するステップ、 (b)固体不活性殻内に固体多孔性ポリビニルアルコー
ルの前記体部を収容するステップ、 (c)前記軸方向通路を閉塞して、固体多孔性ポリビニ
ルアルコールの前記体部の空隙容積に液体酸化剤を充填
するステップ、及び (d)前記液体酸化剤の前記ポリビニルアルコールへの
浸透を可能にし、それによって固体連続塊を形成するス
テップ、 からなることを特徴とする方法。
1. A method for manufacturing a solid propellant-based rocket motor, comprising: (a) solid porous polyvinyl in the form of propellant grains of a solid propellant-based rocket motor having an axial path. Forming a body of alcohol; (b) accommodating said body of solid porous polyvinyl alcohol in a solid inert shell; (c) closing said axial passage to remove said solid porous polyvinyl alcohol. Filling the void volume of the body with a liquid oxidant; and (d) allowing the liquid oxidant to penetrate into the polyvinyl alcohol, thereby forming a solid continuous mass. how to.
【請求項2】請求項1記載の方法であって、固体多孔性
ポリビニルアルコールの前記体部が略50%乃至略80%の
空隙を有する方法。
2. The method of claim 1, wherein said body of solid porous polyvinyl alcohol has about 50% to about 80% voids.
【請求項3】請求項1記載の方法であって、前記液体酸
化剤が (i)アンモニウム又は低級アルキルアンモニウムの硝
酸塩と硝酸ヒドロキシルアンモニウム、 (ii)硝酸ヒドラジニウムと硝酸ヒドロキシルアンモニ
ウム、 (iii)アンモニウム又は低級アルキルアンモニウムの
硝酸塩と硝酸ヒドラジニウムと硝酸ヒドロキルシルアン
モニウム、 (iv)アンモニウム又は低級アルキルアンモニウムの硝
酸塩と硝酸ヒドラジニウムと硝酸リチウム、及び (v)低級アルキルヒドロキシルアンモニウムの硝酸塩
と硝酸ヒドロキシルアンモニウム、 からなる群から選ばれる組成であり、 各々の前記組成における成分比が、前記組成が完全に液
相である最低温度が略30℃又はそれ以下の範囲にあるよ
うに選ばれる方法。
3. The method according to claim 1, wherein the liquid oxidizing agent is (i) ammonium or lower alkyl ammonium nitrate and hydroxyl ammonium nitrate; (ii) hydrazinium nitrate and hydroxyl ammonium nitrate; (iii) ammonium or (Iv) ammonium or lower alkyl ammonium nitrate, hydrazinium nitrate and lithium nitrate, and (v) lower alkyl hydroxyl ammonium nitrate and hydroxyl ammonium nitrate. A method wherein the component ratios in each of the compositions are selected such that the lowest temperature at which the composition is completely in the liquid phase is in the range of about 30 ° C. or less.
【請求項4】請求項1記載の方法であって、前記固体連
続塊の中に金属燃料粒子を組み入れるステップを更に含
んでなる方法。
4. The method of claim 1, further comprising the step of incorporating metal fuel particles into said solid continuous mass.
【請求項5】請求項1記載の方法であって、(b)ステ
ップに先立ち多孔性ポリビニルアルコールの前記円筒状
体部の外側表面をエラストマー性材料で被覆して、外側
表面の全ての開口をシールするステップを更に含んでな
る方法。
5. The method according to claim 1, wherein prior to step (b), the outer surface of the cylindrical body of porous polyvinyl alcohol is coated with an elastomeric material so that all openings in the outer surface are closed. A method further comprising the step of sealing.
【請求項6】請求項1記載の方法であって、 (i)樹脂を含浸した繊維マトリックスのストリップを
前記円筒状体部の周りに巻き付けるステップ、及び (ii)前記樹脂を硬化するステップ を(b)ステップに含んでなる方法。
6. The method of claim 1, wherein: (i) wrapping a strip of a fiber matrix impregnated with a resin around the cylindrical body; and (ii) curing the resin. b) The method comprising the steps.
【請求項7】請求項1記載の方法であって、(a)ステ
ップが、ポリビニルアルコールの波形シートと少なくと
も1枚のポリビニルアルコールの非波形シートとを複合
シートに組み合せ、前記複合シートをマンドレルの周り
に巻き付けて前記マンドレルによって画定される軸方向
通路を有する多孔性ポリビニルアルコールの円筒状体部
を形成するステップを含んでなる方法。
7. The method of claim 1, wherein step (a) comprises combining a corrugated sheet of polyvinyl alcohol and at least one non-corrugated sheet of polyvinyl alcohol into a composite sheet, wherein the composite sheet comprises a mandrel. Wrapping around to form a cylindrical body of porous polyvinyl alcohol having an axial passage defined by the mandrel.
【請求項8】請求項7記載の方法であって、前記の波形
及び非波形のシート内の前記ポリビニルアルコールが少
なくとも略2重量%の含水量を有し、かつ前記方法が前
記含水量を十分な量まで軽減して、(a)ステップと
(b)ステップ間に前記ポリビニルアルコールの剛性を
増大するステップを更に含んでなる方法。
8. The method of claim 7, wherein said polyvinyl alcohol in said corrugated and non-corrugated sheets has a water content of at least about 2% by weight, and said method has sufficient water content. The method further comprising increasing the stiffness of the polyvinyl alcohol between steps (a) and (b) by reducing the amount to a reasonable amount.
【請求項9】請求項7記載の方法であって、(a)ステ
ップにおいて前記複合シートを形成して前記マンドレル
の周りに前記複合シートを巻き付け、(d)ステップに
おいて形成される前記固体連続塊が前記液体酸化剤含浸
ポリビニルアルコールの断面を通って半径方向に減少す
る可変燃焼速度を有するようにするステップを更に含ん
でなる方法。
9. The method of claim 7, wherein in step (a) the composite sheet is formed and the composite sheet is wrapped around the mandrel and the solid continuous mass formed in step (d). Having a variable burning rate that decreases radially through the cross section of the liquid oxidant impregnated polyvinyl alcohol.
【請求項10】請求項7記載の方法であって、前記波形
及び前記非波形のシートの両方において前記ポリビニル
アルコールの厚さが略0.01cm乃至0.05cmである方法。
10. The method of claim 7, wherein the thickness of the polyvinyl alcohol on both the corrugated and non-corrugated sheets is between about 0.01 cm and 0.05 cm.
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