NL194727C - Nitrogen-based propellant composition. - Google Patents

Nitrogen-based propellant composition. Download PDF

Info

Publication number
NL194727C
NL194727C NL8701562A NL8701562A NL194727C NL 194727 C NL194727 C NL 194727C NL 8701562 A NL8701562 A NL 8701562A NL 8701562 A NL8701562 A NL 8701562A NL 194727 C NL194727 C NL 194727C
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
lead
propellant
propellant composition
zinc oxide
ballistic
Prior art date
Application number
NL8701562A
Other languages
Dutch (nl)
Other versions
NL8701562A (en
NL194727B (en
Original Assignee
Royal Ordnance Plc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Royal Ordnance Plc filed Critical Royal Ordnance Plc
Publication of NL8701562A publication Critical patent/NL8701562A/en
Publication of NL194727B publication Critical patent/NL194727B/en
Application granted granted Critical
Publication of NL194727C publication Critical patent/NL194727C/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C06EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06BEXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B25/00Compositions containing a nitrated organic compound
    • C06B25/18Compositions containing a nitrated organic compound the compound being nitrocellulose present as 10% or more by weight of the total composition
    • C06B25/24Compositions containing a nitrated organic compound the compound being nitrocellulose present as 10% or more by weight of the total composition with nitroglycerine
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C06EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06BEXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B23/00Compositions characterised by non-explosive or non-thermic constituents
    • C06B23/007Ballistic modifiers, burning rate catalysts, burning rate depressing agents, e.g. for gas generating

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)
  • Air Bags (AREA)
  • Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
  • Lubricants (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Description

1 1947271 194727

Stuwstofsamenstelling op nitrocellulosebasisNitrogen-based propellant composition

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een stuwstofsamenstelling op nitrocellulosebasis die een platoniserend ballistisch modificeermiddel bevat.The present invention relates to a nitrocellulose-based propellant composition containing a platonizing ballistic modifier.

5 De bereiding van nitrocellulose bevattende stuwstoffen wordt beschreven in hoofdstuk 17 van het boek "High Explosives and Propellants” door S. Fordham, 2e editie, Pergamon Press 1980. De vervaardiging van gegoten dubbelbasis nitrocellulosestuwstoffen wordt ook beschreven in GB 827.012 en GB 1.095.471.The preparation of nitrocellulose-containing propellants is described in Chapter 17 of the book "High Explosives and Propellants" by S. Fordham, 2nd edition, Pergamon Press 1980. The manufacture of cast double-based nitrocellulose propellants is also described in GB 827,012 and GB 1,095,471. .

In het algemeen bestaat er voor een gegeven ontbrandingstemperatuur een verband tussen de verbrandingssnelheid van een stuwstof in een verbrandingskamer en de druk waaraan de stuwstof wordt 10 onderworpen, op een wijze die mathematisch kan worden uitgedrukt door de vergelijking r = kp" waarin r de verbrandingssnelheid is, p de druk is en k en n constanten zijn die karakteristiek zijn voor de stuwstof. De verbrandingssnelheid r neemt derhalve exponentieel toe met stijgende p en log r neemt lineair toe met log p, zodat de grafiek van log r tegen log p een lijn is met een helling n. In conventionele 15 stuwstoffen zonder ballistisch modificeermiddel heeft de drukexponent n een waarde van 0,5 tot 0,8 en voor de voortstuwing van raketten vormt de progressieve toename van de verbrandingssnelheid met stijgende druk problemen bij het ontwerpen van motoren die de drukken die zouden kunnen optreden, kunnen doorstaan. Om dit probleem te ondervangen zijn stuwstofsamenstellingen ontwikkeld op basis van nitrocellulose (NC) die ballistische modificeermiddelen bevatten, waarbij het modificeermiddel doeltreffend 20 het verband tussen de verbrandingssnelheid en de druk wijzigt zodat over een bruikbaar traject voor de werkdruk de drukexponent n wordt verlaagd. In het gebied waar n = 0 bezit de grafiek van log r tegen log p een vlak gedeelte dat een "plateau” wordt genoemd en waarin de verbranding wordt aangeduid als "plateauverbranding”. In sommige gevallen wordt n over een bepaald druktraject verlaagd tot een negatieve waarde, in welk geval de verbranding van de stuwstof wordt aangeduid als "mesaverbranding". Ballistisch 25 modificeermiddelen die een verlaging van de drukexponent tot een niveau dat karakteristiek is voor plateauverbranding of mesaverbranding veroorzaken worden platonisatiemiddelen genoemd. Stuwstoffen met plateauverbranding geven een verminderde variabiliteit in de werking van de motor in het plateaugebied en mesaverbranding levert een verdere veiligheid tegen de ontwikkeling van hoge drukken in de houder met stuwstof.In general, for a given ignition temperature, there is a relationship between the combustion rate of a propellant in a combustion chamber and the pressure to which the propellant is subjected, in a manner that can be mathematically expressed by the equation r = kp "where r is the combustion rate , p is the pressure and k and n are constituents characteristic of the propellant, so the combustion rate r increases exponentially with rising p and log r increases linearly with log p so that the graph of log r against log p is a line with a slope n. In conventional propellants without ballistic modifier, the pressure exponent n has a value of 0.5 to 0.8 and for the propulsion of rockets, the progressive increase in the combustion rate with increasing pressure poses problems in designing engines which pressures that could occur, to overcome this problem, propellant compositions have been developed based on of nitrocellulose (NC) containing ballistic modifiers, the modifier effectively changing the relationship between the combustion rate and the pressure so that the pressure exponent n is lowered over a useful range for the operating pressure. In the area where n = 0, the graph of log r against log p has a flat part which is called a "plateau" and in which the combustion is referred to as "plateau combustion". In some cases, n is reduced to a negative value over a given pressure range, in which case the combustion of the propellant is referred to as "mesa combustion". Ballistic modifiers that cause a reduction of the pressure exponent to a level characteristic of plateau burning or mesa burning are called platonizing agents. Plateau-fired propellants provide reduced variability in the operation of the engine in the plateau area and mesa combustion provides further safety against the development of high pressures in the propellant container.

30 Gewoonlijk toegepaste platoniserende ballistische modificeermiddelen (platonisatiemiddelen) omvatten organische zouten zoals loodsalicylaat, loodstearaat of lood-B-resorcylaat en kunnen ook verdere metaal· zouten omvatten zoals kopersalicylaat, koperstearaat of koperbenzoaat. Het gebruik van dergelijke ballistische modificeermiddelen wordt bijvoorbeeld beschreven in US 3.088.858, US 3.923.564, GB 2.121.399 en JP 55071690. Een modificeermiddel waaraan de voorkeur wordt gegeven voor betrekkelijk 35 snel verbrandende stuwstoffen omvat het reactieproduct van lood-B-resorcylaat en basisch cuprisalicylaat, zoals wordt beschreven in US 3.138.499, US 3.994.757, US 3.989.776 en US 4.001.287.Commonly used platonizing ballistic modifiers (platonizing agents) include organic salts such as lead salicylate, lead stearate or lead B resorcylate and may also include further metal salts such as copper salicylate, copper stearate or copper benzoate. The use of such ballistic modifiers is described, for example, in US 3,088,858, US 3,923,564, GB 2,121,399 and JP 55071690. A preferred modifier for relatively fast-burning propellants comprises the reaction product of lead B resorcylate and basic cupric salicylate, as described in US 3,138,499, US 3,994,757, US 3,989,776 and US 4,001,287.

GB 1.279.961 beschrijft een vaste nitrocellulosestuwstof die nitroglycerol als energetische weekmaker bevat. Door het toevoegen van ferroceen aan de stuwstofsamenstelling wordt het mogelijk meer nitroglyce-rolweekmaker in de samenstelling op te nemen en zo de eigenschappen bij lage temperatuur te verbeteren. 40 De stuwstof kan gebruikelijke additieven bevatten in een totale hoeveelheid van niet meer dan 7 gew.% en bij voorkeur niet meer dan 3 gew.%. Als toe te passen additieven noemt GB 1.279.967 modificeermiddelen, waaronder loodverbindingen als ballistisch modificeermiddel, stabilisatoren en vulstoffen en pigmenten, waarvan als voorbeeld onder andere zinkoxide wordt genoemd.GB 1,279,961 describes a solid nitrocellulose propellant containing nitroglycerol as an energetic plasticizer. By adding ferrocene to the propellant composition, it becomes possible to include more nitroglyc roll plasticizer in the composition and thus improve the low temperature properties. The propellant may contain conventional additives in a total amount of no more than 7% by weight and preferably no more than 3% by weight. As additives to be used, GB mentions 1,279,967 modifiers, including lead compounds as ballistic modifiers, stabilizers and fillers and pigments, among which zinc oxide is mentioned as an example.

GB 1.170.695 beschrijft een losse poedervormige stuwstoflading op nitrocellulosebasis. Het poeder wordt 45 behandeld met een weekmaker of bekledingsmiddel om de ontsteking van het poeder te vertragen. Om een te sterke vertraging te voorkomen en de vereiste ontstekingsgevoeligheid te verkrijgen wordt 0,1 tot 1,0 gew.% van een anorganisch pigment gebruikt. De lijst met bruikbare anorganische oxiden noemt onder andere zinkoxide.GB 1,170,695 describes a loose powdered propellant charge on a nitrocellulose basis. The powder is treated with a plasticizer or coating agent to delay the ignition of the powder. In order to prevent too much delay and to obtain the required ignition sensitivity, 0.1 to 1.0% by weight of an inorganic pigment is used. The list of useful inorganic oxides mentions zinc oxide, among other things.

US 3.639.183 beschrijft een stuwstofsamenstelling voor een raketmotor. De samenstelling bevat stuwstof, 50 energetische weekmaker, niet-energetische weekmaker, stabilisator en ballistisch modificeermiddel, gekozen uit dibutyltinmaleaat, loodsalicylaat, mangaandioxide, tin(IV)oxide, zinkcarbonaat, monobasische koper(ll-) zouten, monobasisch lood-B-resorcylaat, monobasisch loodsalicylaat en mengsels daarvan.US 3,639,183 describes a propellant composition for a rocket engine. The composition contains propellant, energetic plasticizer, non-energetic plasticizer, stabilizer and ballistic modifier selected from dibutyl tin maleate, lead salicylate, manganese dioxide, tin (IV) oxide, zinc carbonate, monobasic copper (II) salts, monobasic lead B resorcylate, monobasic lead salicylate and mixtures thereof.

DJ. Hewkin c.s. beschrijven in Combustion Science and Technology 2 (1971) bladzijden 307-327 het gebruik van loodverbindingen als ballistische modificeermiddelen die een plateau- of mesaverbrandingsef-55 fect hebben. Er worden ook proeven met het gebruik van verschillende metaaloxiden in een hoeveelheid van 0,1 gramatoom metaal/kg samenstelling beschreven. Er wordt vermeld dat zinkoxide in een hoeveelheid van 8 g/kg geen plateau- of mesaverbrandingseffect teweegbrengt.DJ. Hewkin et al. In Combustion Science and Technology 2 (1971) pages 307-327 describe the use of lead compounds as ballistic modifiers that have a plateau or mesa burning effect. Tests with the use of different metal oxides in an amount of 0.1 gram metal / kg composition are also described. It is stated that zinc oxide in an amount of 8 g / kg does not cause a plateau or mesa burning effect.

194727 2194727 2

De bekende ballistische modificeermiddelen schieten in enkele opzichten tekort. Zo hebben geplatonl-seerde stuwstofsamenstellingen dikwijls een slechte reproduceerbaarheid van plateaukarakteristiek van charge tot charge, zijn ze bij langdurige opslag chemisch instabiel en vertonen ze verbrandingsinstabiliteit bij verbranding en ballistische drift bij opslag. Er bestaat derhalve behoefte aan verbeterde ballistisch 5 gemodificeerde stuwstofsamenstellingen, en in het bijzonder aan goed geplatoniseerde snel verbrandende samenstellingen met een grote energie die, zonodig, aluminium of hoge gehalten aan energetische vulstoffen zoals een nitramine, bijvoorbeeld RDX (cyclo-1,3,5.-trimethyleen-2,4,6-trinitramine) bevatten.The known ballistic modifiers are inadequate in some respects. For example, platinumised propellant compositions often have poor reproducibility of plateau characteristic from batch to batch, are chemically unstable on long-term storage and exhibit combustion instability on burning and ballistic drift on storage. There is therefore a need for improved ballistic-modified propellant compositions, and in particular for well-platelized, high-burning, high-burning compositions which, if necessary, contain aluminum or high levels of energetic fillers such as a nitramine, e.g., RDX (cyclo-1,3,5). trimethylene-2,4,6-trinitramine).

Gevonden is nu dat stuwstoffen op nitrocellulosebasis met verbeterde plateau- of mesaverbrandingska-rakteristieken kunnen worden verkregen door als ballistisch modificeermiddel zinkoxide eventueel gemengd 10 met een of meer als ballistisch modificeermiddel bekende lood- of koperverbindingen in een bepaalde hoeveelheid te gebruiken.It has now been found that nitrocellulose-based propellants with improved plateau or mesa combustion characteristics can be obtained by using zinc oxide as a ballistic modifier optionally in admixture with one or more lead or copper compounds known as ballistic modifiers in a certain amount.

Derhalve voorziet de uitvinding in een stuwstofsamenstelling op nitrocellulosebasis die een platoniserend ballistisch modificeermiddel bevat, met het kenmerk, dat het platoniserende ballistische modificeermiddef In totaal 2,0 tot 8,0 gew.% van de stuwstofsamenstelling uitmaakt, dat dit middel zinkoxide of een mengsel 15 ervan met één of meer lood- of koperverbindingen die als ballistisch modificeermiddel bekend zijn, is en dat de hoeveelheid zinkoxide van 0,15 gew.% tot niet meer dan 5,0 gew.% van de stuwstofsamenstelling uitmaakt.Therefore, the invention provides a nitrocellulose-based propellant composition containing a platonizing ballistic modifier, characterized in that the platonizing ballistic modifier comprises a total of 2.0 to 8.0% by weight of the propellant composition that comprises zinc oxide or a mixture with one or more lead or copper compounds known as ballistic modifier, and the amount of zinc oxide makes up from 0.15% by weight to no more than 5.0% by weight of the propellant composition.

De stuwstofsamenstellingen van de uitvinding hebben van charge tot charge reproduceerbare verbrandingskarakteristieken en ondergaan geen ballistische drift bij opslag.The propellant compositions of the invention have reproducible combustion characteristics from batch to batch and do not undergo ballistic drift on storage.

20 Zinkoxide is een effectief ballistisch modificeermiddel voor stuwstoffen op nitrocellulosebasis, waaronder gegoten en geëxtrudeerde stuwstoffen. Indien zinkoxide wordt gebruikt in combinatie met één of meer lood-of koperverbindingen die als ballistisch modificeermiddel bekend zijn, kan de geplatoniseerde verbrandings-snelheid verder worden verhoogd.Zinc oxide is an effective ballistic modifier for nitrocellulose-based propellants, including cast and extruded propellants. If zinc oxide is used in combination with one or more lead or copper compounds that are known as ballistic modifiers, the platatonized burning rate can be further increased.

Met dergelijke gemengde ballistische modificeermiddelen kan de geplatoniseerde verbrandingssnelheid 25 van een stuwstof worden "afgestemd" op de eisen van een bepaalde raketmotor en kan de verbrandingssnelheid zelfs van zeer snel verbrandende stuwstoffen nog worden verhoogd, in sommige gevallen met 19%. De gemodificeerde stuwstoffen hebben een verbeterde chemische stabiliteit zoals tot uiting komt in verbeterde resultaten bij barstproeven. Dit valt toe te schrijven aan een reactie tussen het zinkoxide en protische zure verontreinigingen die in de stuwstofsamenstelling aanwezig zijn en die bij afwezigheid van 30 zinkoxide de ontleding van salpeterzuuresters veroorzaken. We hebben ook gevonden dat het opnemen van zinkoxide als modificeermiddel in nitrocellulosestuwstoffen de verbrandingsinstabiliteit verbetert of elimineert, welke wordt veroorzaakt door akoestische resonantiegolven die zich ontwikkelen in een raketmotorholte tijdens de verbranding van de stuwstof en sterke fluctuaties veroorzaken in de drukAijd verbrandingskarakteristieken. Gemeend wordt dat de verbetering valt toe te schrijven aan het zinkoxide, vanwege het 35 hoge smeltpunt ervan, waardoor het werkt als een resonantie onderdrukkend middel.With such mixed ballistic modifiers, the platinumized combustion rate of a propellant can be "adjusted" to the requirements of a particular rocket engine and the combustion rate can be increased even for very fast-burning propellants, in some cases by 19%. The modified propellants have improved chemical stability as reflected in improved results in bursting tests. This is due to a reaction between the zinc oxide and protic acid impurities which are present in the propellant composition and which cause the decomposition of nitric acid esters in the absence of zinc oxide. We have also found that the incorporation of zinc oxide as a modifier in nitrocellulose propellants improves or eliminates combustion instability, which is caused by acoustic resonance waves that develop in a rocket engine cavity during combustion of the propellant and cause strong fluctuations in pressure All-time combustion characteristics. It is believed that the improvement is due to the zinc oxide due to its high melting point, thereby acting as a resonance suppressing agent.

Bij voorkeur bevat de stuwstofsamenstelling van de uitvinding loodstearaat, loodftalaat, loodacetoftalaat, loodsalicylaat, lood-B-resorcylaat, basisch kopersalicylaat, koper-B-resorcylaat of koperoxide.Preferably, the propellant composition of the invention contains lead stearate, lead phthalate, lead acetophthalate, lead salicylate, lead B resorcylate, basic copper salicylate, copper B resorcate or copper oxide.

Naast de nitrocellulose en het ballistisch modificeermiddel kunnen de stuwstofsamenstellingen volgens de uitvinding (ook) conventionele stuwstofbestanddelen bevatten waaronder NG (in dubbelbasis stuw-40 stoffen); stabiliseermiddelen, bijvoorbeeld paranitro-N-methylaniline, 2-nitrodifenylamine of resorcinol; weekmakers, bijvoorbeeld sucroseoctoacetaat, triacetin of dibutylftalaat; energetische bestanddelen, bijvoorbeeld een nitramine zoals RDX of metaalpoeder zoals aluminium; middelen voor het matigen van de verbrandingssnelheid, bijvoorbeeld roet; smeermiddelen, bijvoorbeeld candelillawas; polymere bindmiddelen, bijvoorbeeld polycaprolacton verknoopt met isocyanaat; "flash” onderdrukkende middelen bijvoorbeeld 45 kaliumnitraat en resonantieonderdrukkende middelen, bijvoorbeeld siliciumcarbide.In addition to the nitrocellulose and the ballistic modifier, the propellant compositions of the invention may (also) contain conventional propellant components including NG (double-based propellants); stabilizers, for example paranitro-N-methylaniline, 2-nitrodiphenylamine or resorcinol; plasticizers, for example sucrose octoacetate, triacetin or dibutyl phthalate; energetic components, for example a nitramine such as RDX or metal powder such as aluminum; means for moderating the burning rate, for example soot; lubricants, for example candelilla wax; polymeric binders, for example polycaprolactone cross-linked with isocyanate; "flash" suppressants, for example, 45 potassium nitrate, and resonance suppressors, e.g., silicon carbide.

Geplatoniseerde stuwstofsamenstellingen volgens de uitvinding kunnen variëren over verwijde trajecten voor de energie en verbrandingssnelheden. Er kunnen bijvoorbeeld geschikte samenstellingen worden geformuleerd die het energietraject bestrijken van ongeveer 800 calorieën/g tot 1200 calorieën/g en verbrandingssnelheden bestrijken van ongeveer 4 mm/s tot ongeveer 45 mm/s. De samenstelling kan 50 worden bereid onder toepassing van de conventionele methoden voor het vervaardigen van stuwstoffen die geschikt zijn voor de respectieve typen van nitrocellulosestuwstoffen.Platonized propellant compositions according to the invention can vary over widened ranges for the energy and combustion rates. For example, suitable compositions can be formulated that cover the energy range from about 800 calories / g to 1200 calories / g and burn rates from about 4 mm / s to about 45 mm / s. The composition can be prepared using the conventional methods of making propellants suitable for the respective types of nitrocellulose propellants.

De uitvinding wordt verder geïllustreerd door de volgende voorbeelden waarin alle percentages gewichtspercentages zijn.The invention is further illustrated by the following examples in which all percentages are weight percentages.

De voorbeelden waren charges van de stuwstof met de samenstellingen die zijn vermeld in tabel 1 en 55 die werden bereid met standaardmethoden voor de vervaardiging van stuwstoffen zoals beschreven in hoofdstuk 17 van het boek "High Explosives and Propellants”, door S. Fordham, 2® editie, Pergamon Press 1980. Afgezien van het zinkoxide waren de gebruikte ingrediënten bestanddelen die algemeen worden 3 194727 toegepast in voortstuwmiddelen.The examples were propellant batches with the compositions listed in Tables 1 and 55 prepared using standard propellant manufacturing methods as described in Chapter 17 of the book "High Explosives and Propellants" by S. Fordham, 2® edition, Pergamon Press 1980. Apart from the zinc oxide, the ingredients used were components commonly used in propellants.

De voorbeelden 3-6 waren gegoten dubbelbasis-stuwstoffen, die werden gemaakt volgens een standaardmethode waarbij een dubbelbasis stuwstofpoeder dat het grootste deel van de ingrediënten bevatte werd bereid met behulp van een methode waarbij gebruik wordt gemaakt van een oplosmiddel voor 5 het opnemen en (dit) poeder vervolgens werd gemengd met een gietvloeistof die ongeveer de helft van de nitroglycerine, al het triacetin en een deel van de stabilisator bevatte. Voor het testen van de verbrandings-snelheden werden platen en eindverbrandingsladingen uit de gegoten stuwstof gesneden en verbrand in een motor bij een begintemperatuur van 21 °C (tenzij anders is aangegeven).Examples 3-6 were molded double-base propellants made according to a standard method in which a double-base propellant powder containing the majority of the ingredients was prepared by a method using a recording solvent and (this powder was then mixed with a pouring liquid containing about half the nitroglycerin, all the triacetin and a portion of the stabilizer. For testing the combustion rates, plates and final combustion charges were cut from the cast propellant and burned in an engine at an initial temperature of 21 ° C (unless otherwise specified).

De voorbeelden 1 en 2 werden gemaakt door middel van het oplosmiddelprocede. De stuwstof volgens 10 deze voorbeelden werd geëxtrudeerd tot draden met een diameter van 2 mm en een lengte van 18 cm waarvan het oppervlak werd geïnhibiteerd door behandeling met een vinyllak om een constant verbrandend eindoppervlak te verkrijgen. De verbrandingssnelheden van de draden werden gemeten over een traject van drukken waarbij de draden werden verbrand vanaf het niet behandelde eindoppervlak in een ’’Crawford Bombe” als apparaat voor het verbranden van een draad, onder een stikstofatmosfeer bij een begin-15 temperatuur van 21 °C (tenzij anders is aangegeven).Examples 1 and 2 were made by the solvent process. The propellant according to these examples was extruded into wires with a diameter of 2 mm and a length of 18 cm the surface of which was inhibited by treatment with a vinyl lacquer to obtain a constantly burning end surface. The burning rates of the wires were measured over a range of pressures where the wires were burned from the untreated end surface in a "Crawford Bombe" as a device for burning a wire, under a nitrogen atmosphere at an initial temperature of 21 ° C (unless stated otherwise).

Voorbeeld 1Example 1

Dit voorbeeld betreft een geplatoniseerde, uit een oplosmiddel geêxtrudeerde dubbelbasis-stuwstofsamenstelling die 4,00% zinkoxide als het enige ballistische modificeermiddel bevatte. De ballisti-20 sche eigenschappen (verbrandingssnelheid tegen druk) zijn grafische weergegeven in figuur 1 als een grafiek van de log verbrandingssnelheid tegen logdruk. De grafiek laat zien dat het zinkoxide een plateau-verbrandingssnelheid gaf van 18 mm/s in een druktraject van 175-225 bar.This example relates to a platatonized, solvent-extruded double-base propellant composition containing 4.00% zinc oxide as the only ballistic modifier. The ballistic properties (burning speed against pressure) are graphically represented in Figure 1 as a graph of the log burning speed against log pressure. The graph shows that the zinc oxide gave a plateau combustion rate of 18 mm / s in a pressure range of 175-225 bar.

Voorbeeld 2 25 Dit voorbeeld betreft een geplatoniseerd, uit een oplosmiddel geëxtrudeerd dubbelbasis-stuwstoffen met dezelfde samenstelling als voorbeeld 1, behalve dat het ballistische modificeermiddel bestond uit 2,0% zinkoxide en 2,0% lood-B-resorcylaat. De ballistische testresultaten van deze samenstelling die grafisch zijn weergegeven in figuur 2, laten zien dat deze samenstelling een plateauverbranding gaf bij een hogere verbrandingssnelheid van ongeveer 27 mm/s over een druktraject van ongeveer 85-200 bar.Example 2 This example relates to a platatonized, solvent-extruded double-base propellants of the same composition as Example 1, except that the ballistic modifier consisted of 2.0% zinc oxide and 2.0% lead B resorcylate. The ballistic test results of this composition, which are graphically shown in Figure 2, show that this composition gave a plateau combustion at a higher combustion rate of approximately 27 mm / s over a pressure range of approximately 85-200 bar.

3030

Voorbeelden 3(a) en 3(b)Examples 3 (a) and 3 (b)

Deze voorbeelden betreffen geplatoniseerde gegoten dubbelbasis-stuwstoffen met nagenoeg dezelfde samenstelling, behalve dat (het middel van) voorbeeld 3(b) 0,34% zinkoxide bevatte naast 1,99% lood-B-resorcylaat en 1,99% lood salicylaat als ballistisch modificeermiddel. De ballistische testresultaten van deze 35 samenstellingen zijn grafisch weergegeven in figuur 3. Deze resultaten laten zien dat het zinkoxide een hogere verbrandingssnelheidplateau had over een groter druktraject van ongeveer 80-175 bar.These examples concern platinumized cast double base propellants with substantially the same composition, except that (the agent of) Example 3 (b) contained 0.34% zinc oxide in addition to 1.99% lead B resorcylate and 1.99% lead salicylate as ballistic modifier. The ballistic test results of these compositions are shown graphically in Figure 3. These results show that the zinc oxide had a higher combustion rate plateau over a larger pressure range of about 80-175 bar.

Platen van de samenstellingen werden 12 weken bij 60°C bewaard waarna de verbrandingssnelheden opnieuw werden bepaald. Voorbeeld 3(a) vertoonde een ballistische drift naar lagere waarde van 7% over deze opslagperiode terwijl voorbeeld 3(b) praktisch ongewijzigde ballistische eigenschappen te zien gaf, wat 40 wijst op het feit dat het zinkoxide als effect heeft dat het de ballistische drift naar lagere waarden die gewoonlijk wordt toegeschreven aan reactie tussen het lood-B-resorcylaat en loodsalicylaat in de samenstelling, voorkomt.Plates of the compositions were stored at 60 ° C for 12 weeks after which the burning rates were again determined. Example 3 (a) exhibited a ballistic drift to a lower value of 7% over this storage period while Example 3 (b) showed practically unchanged ballistic properties, indicating that the zinc oxide has the effect of reducing the ballistic drift to lower values usually attributed to reaction between the lead B resorcylate and lead salicylate in the composition.

Voorbeeld 4 45 Dit voorbeeld betreft een geplatoniseerde, met elastomeer gemodificeerde gegoten dubbelbasis-stuwstof-samenstelling die 0,66% zinkoxide, 1,98% lood-resorcylaat, 1,98% loodsalicylaat en 3,53% van een polymeerbindmiddel bevatte dat bestond uit polycaprolacton verknoopt met isocyanaat. De verbrandingssnelheid die werd getest bij begintemperaturen van -40, 21 en 60°C bedroeg 25-26 m/s in alle gevallen over een geplatoniseerd verbrandingstraject van 100-175 bar, zoals wordt weergegeven in figuur 4.Example 4 45 This example relates to a platatonized, elastomer-modified cast double base propellant composition containing 0.66% zinc oxide, 1.98% lead resorcylate, 1.98% lead salicylate and 3.53% of a polymer binder consisting of polycaprolactone cross-linked with isocyanate. The combustion rate tested at initial temperatures of -40, 21 and 60 ° C was 25-26 m / s in all cases over a platatonized combustion range of 100-175 bar, as shown in Figure 4.

50 In het plateauverbrandingsgebied varieerde de verbrandingssnelheid niet veel met de begintemperatuur (dat wil zeggen de temperatuurscoëfficiënt was laag) over het traject van -40 tot 60°C.50 In the plateau incineration area, the combustion rate did not vary much with the initial temperature (i.e., the temperature coefficient was low) over the range of -40 to 60 ° C.

Voorbeelden 5(a) en 5(b)Examples 5 (a) and 5 (b)

Deze voorbeelden betreffen geplatoniseerde, aluminiumbevattende gegoten, dubbelbasis-stuwstoffen met 55 nagenoeg dezelfde samenstelling, behalve dat voorbeeld 5(b) 0,34% zinkoxide bevatte. Kubussen van 5,1 cm (ribben) van beide samenstellingen werden bij 80°C bewaard en (door middel van röntgenstralen) onderzocht op tekenen van barstvorming of inwendige scheuren. Voorbeeld 5(a) vertoonde barsten na achtThese examples concern platinumized, aluminum-containing cast, double-base propellants with 55 substantially the same composition, except that Example 5 (b) contained 0.34% zinc oxide. 5.1 cm cubes (ribs) of both compositions were stored at 80 ° C and examined (by X-rays) for signs of cracking or internal cracks. Example 5 (a) showed cracks after eight

Claims (9)

194727 4 dagen terwijl voorbeeld 5(b) geen enkel teken van barstvorming te zien gat gedurende 21 dagen. Voorbeeld 6194727 4 days while Example 5 (b) shows no sign of cracking hole for 21 days. Example 6 2. Stuwstofsamenstelling volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de lood- of koperverbinding lood-stearaat, loodcitraat, loodftalaat, loodacetoftalaat, loodsalicylaat, lood-B-resorcylaat, basisch kopersalicylaat, 5 koper-B-resorcylaat of koperoxide omvatPropellant composition according to claim 1, characterized in that the lead or copper compound comprises lead stearate, lead citrate, lead phthalate, lead acetophthalate, lead salicylate, lead B resorcylate, basic copper salicylate, copper B resorcylate or copper oxide 3. Stuwstofsamenstelling volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat deze verder een stabilisator, weekmaker, modificeermiddel voor de verbrandingssnelheid, smeermiddel, "flash”· onderdrukkend middel en/of polymeer bindmiddel bevat.Propellant composition according to one of the preceding claims, characterized in that it further comprises a stabilizer, plasticizer, modifier for the burning rate, lubricant, "flash" suppressant and / or polymer binder. 4. Stuwstofsamenstelling volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat deze para-nitro-N-methylaniline, 10 2-nitrodifenylamine, resorcinol, sucroseoctoacetaat, triacetine, dibutylftalaat, roet, candelillawas, met isocyanaat verknoopt polycaprolacton, kaliumnitraat en/of siliciumcarbide bevat.4. Propellant composition according to claim 3, characterized in that it contains para-nitro-N-methylaniline, 2-nitrodiphenylamine, resorcinol, sucrose octoacetate, triacetin, dibutyl phthalate, carbon black, candelilla wax, polycaprolactone crosslinked with potassium nitrate and / or silicon nitrate. 5. Stuwstofsamenstelling volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat deze ten minste één energetisch bestanddeel bevat, zoals een metaalpoeder of een nitramine, bijvoorbeeld cyclo-1,3,5-trimethyleen-2,4,6-trinitramine.Propellant composition according to one of the preceding claims, characterized in that it contains at least one energetic component, such as a metal powder or a nitramine, for example cyclo-1,3,5-trimethylene-2,4,6-trinitramine. 5 Dit voorbeeld betreft een geplatoniseerd, met elastomeer gemodificeerd, gegoten dubbelbasis-stuwstof met een grote energie dat 0,21% zinkoxide, 3,21% polymeerbindmiddel (hetzelfde als gebruikt in voorbeeld 4), 19,6% RDX (cyclonite) en 1,4 siliciumcarbide bevatte. De ballistische testresultaten die zijn weergegeven in figuur 5 laten zien dat plateauverbranding bij ongeveer 20 mm/s met een aanvaardbare (lage) temperatuurs-coëfficiënt optreedt over het druktraject van 80-150 bar. 10 TABEL A Voorbeeld 1 2 3(a) 3(b) 4 5(a) 5(b) G samenstelling % 15 -- nitrocellulose 40.50 40.50 40.09 39.89 26.47 35.57 35.40 21.15 (12,6%N) nitroglycerine 46.86 46.86 47.12 47.01 56.50 43.75 43.64 44.74 p-nitro-N- 0.7 0.7 0.67 0.66 0.66 0.60 0.60 0.69 20 methylaniline 2-nitrodifenylamine 0.3 0.3 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.30 triacetin 7.44 7.44 7.59 7.59 7.69 7.44 7.44 6.09 zinkoxide 4.00 2.0 - 0.34 0.66 - 0.34 0.21 roet 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 1.14 1.13 0.11 25 lood-B-resorcylaat - 2.0 2.0 1-99 1.98 4.02 4.0 1.25 loodsalicylaat - - 2.0 1.99 1.98 - - 1.25 •polymeer - - - - 3.53 - - 3.21 bindmiddel Aluminium _____ 4.56 4.54 - 30 basisch cuprisali- - - - - - 1.94 1.93 - cylaat resorcinol - - - - - 0.65 0.65 - RDX _______ 19.6 siliciumcarbide - - - - - - - 1.4 35 - bereidingsmethode uit uit gegoten gegoten gegoten gegoten gegoten gegoten oplos· oplos middel middel geëxtru· geèxtru-deerd deerd geplatoniseerde 18 27 24 29 26 - - 20 verbrandings- snelheid (mm/s) druktraject (bar) 175-225 85-200 80-130 80-175 100-175 - - 80-150 *5 levensduur tot ----- 8 21 - barsten optreden (dagen bij 80°C) 50 ‘polycaprolacton verknoopt met isocyanaat. 55 1, Stuwstofsamenstelling op nitrocellulosebasis die een platoniserend ballistisch modificeermiddel bevat, met het kenmerk, dat het platoniserende ballistische modificeermiddel in totaal 2,0 tot 8,0 gew.% van de stuwstofsamenstelling uitmaakt, dat dit middel zinkoxide of een mengsel van zinkoxide met één of meer 5 194727 lood- of koperverbindingen die als ballistisch modificeermiddel bekend zijn, is en dat de hoeveelheid zinkoxide van 0,15 gew.% tot niet meer dan 5,0 gew.% van de stuwstofsamenstelling uitmaaktThis example relates to a platinumized, elastomer-modified cast high-base double propellant containing 0.21% zinc oxide, 3.21% polymer binder (same as used in Example 4), 19.6% RDX (cyclonite) and 1 4 contains silicon carbide. The ballistic test results shown in Figure 5 show that plateau combustion occurs at approximately 20 mm / s with an acceptable (low) temperature coefficient over the pressure range of 80-150 bar. TABLE A Example 1 2 3 (a) 3 (b) 4 5 (a) 5 (b) G composition% 15 - nitrocellulose 40.50 40.50 40.09 39.89 26.47 35.57 35.40 21.15 (12.6% N) nitroglycerin 46.86 46.86 47.12 47.01 56.50 43.75 43.64 44.74 p-nitro-N- 0.7 0.7 0.67 0.66 0.66 0.60 0.60 0.69 20 methylaniline 2-nitrodiphenylamine 0.3 0.3 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.30 triacetin 7.44 7.44 7.59 7.59 7.69 7.44 7.44 6.09 zinc oxide 4.00 2.0 - 0.34 0.66 - 0.34 0.21 roet 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 1.14 1.13 0.11 25 lead-B resorcylate - 2.0 2.0 1-99 1.98 4.02 4.0 1.25 lead salicylate - - 2.0 1.99 1.98 - - 1.25 • polymer - - - - 3.53 - - 3.21 binder Aluminum _____ 4.56 4.54 - 30 basic cuprisali- - - - - - 1.94 1.93 - cylate resorcinol - - - - - 0.65 0.65 - RDX _______ 19.6 silicon carbide - - - - - - - - 1.4 35 - preparation method from cast cast cast cast cast cast solution · solvent medium extruded · Extruded deplatized 18 27 24 29 26 - - 20 burning speed ( mm / s) pressure range (bar) 175-225 85-200 80-130 80-175 100-175 - - 80-150 * 5 service life until ----- 8 21 - cracks occur (days at 80 ° C) 50 polycaprolactone cross-linked with isocyanate. 55 1. Nitrocellulose-based propellant composition containing a platonizing ballistic modifier, characterized in that the platonizing ballistic modifier comprises a total of 2.0 to 8.0% by weight of the propellant composition, said agent comprising zinc oxide or a mixture of zinc oxide with one or more than 194727 lead or copper compounds known as ballistic modifier, and the amount of zinc oxide makes up from 0.15% by weight to no more than 5.0% by weight of the propellant composition 6. Stuwstofsamenstelling volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat deze een energie heeft in het traject van 800 tot 1.200 calorieën/g.Propellant composition according to one of the preceding claims, characterized in that it has an energy in the range of 800 to 1,200 calories / g. 7. Stuwstofsamenstelling volgen één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat deze een verbrandingssnelheid van 4 tot 45 mm/s heeft.Propellant composition according to one of the preceding claims, characterized in that it has a combustion rate of 4 to 45 mm / s. 8. Stuwstofsamenstelling volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de stuwstof een 20 dubbelbasisstuwstof is die nitrocellulose en nitroglycerol bevat8. Propellant composition according to any of the preceding claims, characterized in that the propellant is a double base propellant containing nitrocellulose and nitroglycerol 9. Gebruik van zinkoxide in een stuwstofsamenstelling op nitrocellulosebasis als ballistisch modificeermiddel om aan de stuwstofsamenstelling verbeterde plateau- of mesaverbrandingseigenschappen over een druktraject te verschaffen. Hierbij 5 bladen tekeningUse of zinc oxide in a nitrocellulose-based propellant composition as a ballistic modifier to provide the propellant composition with improved plateau or mesa combustion properties over a printing range. Hereby 5 sheets of drawing
NL8701562A 1986-07-15 1987-07-03 Nitrogen-based propellant composition. NL194727C (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB8617239 1986-07-15
GB8617239 1986-07-15

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NL8701562A NL8701562A (en) 1992-05-06
NL194727B NL194727B (en) 2002-09-02
NL194727C true NL194727C (en) 2003-01-07

Family

ID=10601091

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL8701562A NL194727C (en) 1986-07-15 1987-07-03 Nitrogen-based propellant composition.

Country Status (9)

Country Link
AU (1) AU632281B2 (en)
CA (1) CA1326137C (en)
DE (1) DE3723118C2 (en)
FR (1) FR2669626A1 (en)
GB (1) GB2246348B (en)
IT (1) IT1235642B (en)
NL (1) NL194727C (en)
NO (1) NO173183C (en)
SE (1) SE467540B (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2727401B1 (en) * 1994-11-29 1996-12-27 Poudres & Explosifs Ste Nale COMPOSITIONS MODIFYING BALLISTIC PROPERTIES AND PROPERGOLS CONTAINING SUCH COMPOSITIONS
WO1998002712A1 (en) * 1997-05-07 1998-01-22 Farnell Patricia L Munitions using infrared flare weapon systems
RU2636087C1 (en) * 2016-08-09 2017-11-20 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" Double-based solid fuel

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3138499A (en) * 1964-06-23 Pressure
US1905289A (en) * 1929-08-31 1933-04-25 Du Pont Explosive
BE477601A (en) * 1946-11-29
US3689331A (en) * 1964-02-28 1972-09-05 Us Army Nitrocellulose base compositions and method for making same
US3639183A (en) * 1965-04-16 1972-02-01 Us Navy Gas generator compositions
GB1277192A (en) * 1965-12-30 1972-06-07 Us Gov Sec Army Improvements in and relating to nitrocellulose base propellant compositions
DE1571218A1 (en) * 1966-07-23 1970-11-26 Dynamit Nobel Ag Surface treatment of propellant powder
US3506505A (en) * 1967-12-01 1970-04-14 Herzog Johanna Nitrocellulose base propellant coated with graphite,plasticizer,and inorganic pigment
NO119830B (en) * 1969-07-19 1970-07-06 Raufoss Ammunisjonsfabrikker
US4243444A (en) * 1970-09-11 1981-01-06 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Ballistic modifiers, synthesis . . . propellants
US4659402A (en) * 1977-12-14 1987-04-21 Hercules Incorporated Cross-linked double base propellant having improved low temperature mechanical properties
SE437511B (en) * 1979-04-24 1985-03-04 Bofors Ab WANTED TO MAKE CONSOLIDATED BODY OF DOUBLE BASKET SHEETS
JPS609998B2 (en) * 1982-05-07 1985-03-14 日本油脂株式会社 propellant composition
GB2152920B (en) * 1983-08-12 1987-06-24 Secr Defence Propellant composition

Also Published As

Publication number Publication date
DE3723118A1 (en) 1992-07-30
NO872742L (en) 1991-11-28
GB2246348A (en) 1992-01-29
SE8702783D0 (en) 1987-07-06
FR2669626B1 (en) 1994-08-19
GB2246348B (en) 1993-03-03
NL8701562A (en) 1992-05-06
SE467540B (en) 1992-08-03
CA1326137C (en) 1994-01-18
IT1235642B (en) 1992-09-14
NO173183C (en) 1993-11-10
NO173183B (en) 1993-08-02
NL194727B (en) 2002-09-02
GB8713679D0 (en) 1991-10-16
AU632281B2 (en) 1992-12-24
FR2669626A1 (en) 1992-05-29
DE3723118C2 (en) 2002-06-13
SE8702783L (en) 1992-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4092188A (en) Nitramine propellants
JP3370118B2 (en) Stable solid rocket propellant composition
JPH02157177A (en) Solid rocket fuel
US4216039A (en) Smokeless propellant compositions having polyester or polybutadiene binder system crosslinked with nitrocellulose
CA2344232C (en) Castable double base solid rocket propellant containing ballistic modifier pasted in an inert polymer
NL194727C (en) Nitrogen-based propellant composition.
US3953259A (en) Pressure exponent suppressants
US3923564A (en) Double base propellant with thorium containing ballistic modifier
US4701228A (en) Process for the manufacture of a double-base propellent composition with low flame-glare emission
US3102834A (en) Composition comprising nitrocellulose, nitroglycerin and oxides of lead or copper
US3905846A (en) Composite modified double base propellant with metal oxide stabilizer
US5254186A (en) Nitrocellulose propellant composition
US3473982A (en) Nitrocellulose explosive containing a charcoal binder-oxidizer mixture
US5205983A (en) Energetic plasticizer and improved gas producing charges
US5798481A (en) High energy TNAZ, nitrocellulose gun propellant
US3732131A (en) Gun propellant containing nitroplasticized nitrocellulose and triaminoguanidine nitrate
GB2121399A (en) Propellant compositions
US5385619A (en) Nitrocellulose propellant composition
US3321341A (en) Plastic explosive compositions
JP2845676B2 (en) Multi-composition propellant
US4025370A (en) Double base propellant containing azobisformamide
US5747729A (en) Propellants with a high specific impulse, comprising furazane derivatives
US3759765A (en) Gas producing compositions
US3445304A (en) Propellant comprising nitrocellulose nh4no3,rubbery polymers and burning rate modifiers
JP2981587B2 (en) Azide and nitrato group-containing solid propellants

Legal Events

Date Code Title Description
CNR Transfer of rights (patent application after its laying open for public inspection)

Free format text: ROYAL ORDNANCE PLC TE CHORLEY

BA A request for search or an international-type search has been filed
BB A search report has been drawn up
BC A request for examination has been filed
V4 Discontinued because of reaching the maximum lifetime of a patent

Effective date: 20070703