NO122959B

NO122959B -

Info

Publication number: NO122959B
Application number: NO169597A
Authority: NO
Inventors: G Bondinaux
Original assignee: Zeebrugge Forges Sa
Priority date: 1967-02-22
Filing date: 1967-09-04
Publication date: 1971-09-06
Also published as: DK141607B; GB1204138A; AT277669B; LU54389A1; BE696817A; ES345609A1; DK141607C; DE1626083A1; BE694408A; AU5549973A; NL6712608A; GR33273B; CH489706A

Description

Rakettmotor av typen som gjør bruk av en dobbelbasis drivladning og et ballistisk hjelpemateriale.

Foreliggende oppfinnelse angår en rakettmotor av typen som gjor bruk av en dobbelbasis drivladning og et ballistisk hjelpemateriale .

Fordelene ved drivladninger på dobbelbasis, dvs. drivladninger som inneholder to hovedbestanddeler bestående av nitrerte es-tere, er velkjente. De når, ved en gitt temperatur, en praktisk talt konstant forbrenningshastighet og gir fdlgelig projektilet en mere konstant drivkraft langs dets bane, som således forlenges. Dette re-sulterer selvfolgelig i storre reproduserbarhet og storre ballistisk presisjon.

På den annen side er man klar over at disse drivladningsty-per som oppviser stabil forbrenning, har et temmelig svakt termodyna-misk potensial, hvilket medfdrer en spesifikk drivkraft som på den ene side er relativt konstant, men på den annen side er relativt svak.

Patentinnehaveren har studert i detalj virkemåtel av slike drivladninger på dobbelbasis og foreslo i sin tid ldsninger som, samtidig som de var enkle, var effektive med hensyn til vesentlig å oke driftsikkerheten av slike ladninger, med samtidig bibeholdelse av de konstante mekaniske egenskaper.

For dette formål foreslo patentinnehaveren å gjore bruk av drivblokker med hdy energi, bestående av elementer utfort i to krutt-komposisjoner med forskjellig forbrenningshastighet, hvilke elementer er anbragt sammen og fordelt kvantitativt og morfologisk slik at de sikrer en progressiv og total forbrenning.

Man har således, ved hjelp av denne regulering av forbrenningen, for sokt å oke effektiviteten av forbrenningen uten å innvirke på den bnskede konstante karakter av den ved forbrenningen oppnådde effekt. Det viste sig imidlertid at disse drivladninger på dobbelbasis til tross for deres eksepsjonelle egenskaper fortsatt, i det minste i visse tilfelle og for visse anvendelser, var beheftet med ulemper som krevet systematisk korrigering for at de kunne anvendes med tilfredsstillende resultat.

Det viste sig at trykk-kraftdiagrammat for de kjente typer av drivladninger på dobbelbasis, spesielt de hbyenergetiske sådanne, langs det ovre trin oppviste en kontinuerlig eller intermittent skjet ving som er karakteristisk for virkningen av en vibrerende eller ustabil forbrenning med modifisert skyvkraft-effekt.

Der er selvfolgelig grunn til å tro at en slik ustabilitet av skyvkraften ville ha tendens til å innvirke uheldig på de ballistiske betingelser ved utskytningen.

Man har forsdkt å rette opp den forstyrrede kurve ved i motorens akse å fore inn et elastisk element som er i stand til å ab-sorbere en del av trykkoverskuddet og samtidig tilveiebringe i det aksiale hulrom i drivledningen en slags diametral oppdeling, idet man ved hjelp av elastiske deformasjoner av det aksiale element sok-te å oppnå en viss likevekt. Resultatene har imidlertid vært usikre og lbsningen nokså omstendelig.

Man har også foreslått å fore inn i blandingen visse hjelpematerialer med evne til å regulere forbrenningen, men resultatene har vært utilstrekkelige ved raketter for praktisk anvendelse.

Man kjenner dessuten til de korrigerende virkninger som kan oppnåes ved sammen med drivladningene å ha tilstede et ballistisk, korrigerende hjelpemateriale eller modifiseringsmiddel på ba-sis av kaliumsulfat eller andre anorganiske salter.

Dersom enkelte av disse hjelpematerialer blandes direkte med dfivladningen, forårsaker de imidlertid en minskning av evnen til å magasinere kraft og forringer ladningens konstante karakter med hensyn til ballistiske egenskaper.

Ved foreliggende oppfinnelse skaffes der forbedringer ved rakettmotorer med hensyn til vesentlig å redusere og til og med fullstendig eliminere fenomenene ved vibrerende og ustabil forbrenning og å forhindre efterbrenning eller sekundær forbrenning, dvs. gjenantennelse av gassene ved utlopet av dysene og dannelse av rok i generende mengder ved utlopet av disse. Slik efter brenning kan i de tilfelle hvor utskytningen foretas fra fly forårsake stans i flyets reaksjonsmotorer. Videre oppnåes der en maksimal effektivitet med hensyn til jevn skyvkraft under forbrenningen.

Rakettmotorene ifolge oppfinnelsen er av den type som har en dobbelbasis-drivladning og et ballistisk•hjelpemateriale som om.1 fatter en dispersjon i et termoplastisk bindemiddel av minst ett metalloxyd og er anordnet fysisk uavhengig av drivladningen. Det kar-akteristiske hovedtrekk ved oppfinnelsen er at metalloxydet er et oxyd av et av de folgende metaller: molybden, tinn, krom, wolfram, zirkonium, cerium, lanthan, kobolt, nikkel, jern og magnesium.

Med uttrykket "fysisk uavhengig" menes der at anordningen

er slik at der ikke forekommer noen gjensidig inntrengning av partiklene av drivladningen og partiklene av det ballistiske hjelpemateriale, eller at der ikke finner sted noen blanding av disse partikler, så at et tverrsnitt gjennom en hvilken som helst del av motoren ikke åpenbarer noen blanding av kornene av den agglomererte masse som utgjor drivblokken med kornene av massen som danner det ballistiske hjelpemateriale.

Denne fysiske uavhengighet kan realiseres i mange forskjellige former blant hvilke der i hvert tilfelle må velges under hensyntagen til rakettens konstruksjon, de ballistiske betingelser og ut-skytningens art, såsom overflate-overflate, overflate-luft, luft-overflate, luft-luft. Slikt valg innebærer ikke noen ytelse av opp-finnerisk karakter, men bare en sunn forståelse av de virkninger som avstedkommes og en fornuftig anvendelse av de prinsipper som folger

av disse i det foreliggende tilfelle.

Anordningen av drivblokkene og det ballistiske hjelpemateriale i forhold til hverandre kan varieres. Således kan man anordne det ballistiske hjelpemateriale delvis eller i sin helhet på rakett-motorens sylindriske innervegg eller i dennes akse, eller mot én eller begge ender av kammeret som inneholder drivladningen.

Ved å velge ett, flere eller samtlige av disse steder kan fagmannen med megen smidighet og med stor sikkerhet avpasse rakettens ballistiske egenskaper.

I alle tilfelle hvor det ballistiske hjelpemateriale skal anordnes i en viss avstand fra dobbelbasisdrivladningen kan det være anbragt på en resistent bærer med passende form, dimensjoner og stil-ling, eller hjelpematerialet kan være utfort som et selvbærende legeme, hvorved man selvfolgelig må velge et passende plastisk bindemiddel.

De ballistiske hjelpematerialer ifdlge oppfinnelsen kan profileres slik at man over en gitt lengde av dobbelbasisdrivladningen får et område med betydelig storre mengder av disse hjelpematerialer.

For dette formål kan elementene som utgjor det ballistiske hjelpemateriale, når drivblokkene utfores som sylindriske, med aksialt hulrom, ikke være plane eller rettlinjede, anordnes mot de plane overflater eller de rettlinjede generatriser for drivblokken. Med henblikk på å oke antallet av mulige parametre for på beste måte å avpasse den gjensidige virkning av dobbelbasis-drivladningen og det ballistiske hjelpemateriale, kan det sistnevnte anordnes i lag av enten konstant eller variabel tykkelse.

Reglene for variasjon av disse forholdsregler er selvfolgelig avhengige av de lover efter hvilke virkningene av drivladningene varierer i motorens indre.

Det kan således i spesielle tilfelle vise sig at virkningene av dobbelbasis-drivladningens forbrenning ikke forblir konstante over hele motorens lengde. Hjelpematerialet kan imidlertid bare vir-ke ved erosjon av restgassene med hdy temperatur fra forbrenningen og av de faste partikler som medrives av disse gasser.

Dersom forbrenningen er noyaktig konstant over hele lengden av motorens kruttkammer, er det rimelig å anta at erosjonen også vil være konstant, og i dette tilfelle er det bnskelig at virkningene av det ballistiske hjelpemateriale er konstante helt til dobbelbasis-drivladningens forbrenning er fullfort.

Skulle det derimot i spesielle tilfelle vise sig at virkningene av forbrenningen av dobbelbasis-drivladningen ikke er konstante over hele kruttkammerets lengde, kan man trekke den slutning at erosjonen, selv om den kan være konstant under den forste fase efter antennelsen, modifiseres med tiden, slik at virkningene av erosjonen ikke forblir konstante.

Det kan derfor være gunstig å sorge for at virkningene av det ballistiske hjelpemateriale fortsetter i lengere tid på de steder i motoren hvor forbrenningens varighet eller dens virkninger forlenges.

Man kan således anordne hjelpematerialene i varierende tykkelse enten fra den ene ende av motoren mot den annen, eller på ett eller flere gitte steder, idet alle former av variable tverrdimensjo-ner kan benyttes i den utstrekning de er diktert av de ballistiske betingelser for vedkommende rakett.

Alt efter tilfellet, og alt efter den noyaktigket som kre-ves, kan variasjonene i tykkelsen eller dimensjonene av det ballistiske hjelpemateriale være sprangvise eller kontinuerlige eller oppvise både områder med sprangvise variasjoner og områder med kontinuerlige variasjoner. Da man her står overfor en rekke mulige kombinasjoner og arrangementer, vil det forståes at fagmannen har mange midler til losning av de problemer som måtte foreligge. De hjelpemidler som anvendes fullstendiggjdres og forbedres ytterligere dersom man tar i betraktning at fagmannen kan velge mellom mange materialer, såvel når det gjelder drivladningens sammensetning som når det gjelder sam-mensetningen innenfor oppfinnelsens ramme av de ballistiske hjelpematerialer .

Det har vist sig at man oppnår de beste resultater når man sammen med et ballistisk hjelpemateriale ifolge oppfinnelsen og under de her beskrevne betingelser benytter minst én dobbelbasis-drivladning hvis to hovedbestanddeler er nitrocellulose og nitroglycerin eller med dette ekvivalente materialer, f.eks. diethylenglycol-dini-trat eller methrioltrinitrat, og som dessuten inneholder stabiliser-ingsmiddel og mykningsmiddel, samt fortrinnsvis organiske kobber-eller blysalter eller en blanding av sådanne, og eventuelt også en viss mengde aluminiumpulver.

De metalloxyder som ifolge oppfinnelsen anvendes i de ballistiske hjelpematerialer har den egenskap at de kan reagere med vanndampen og med dissosiert damp og andre frie kjemiske radikaler i flammen som dannes ved hbytemperaturforbrenningen av drivladningen.

Disse ballistiske hjelpematerialer kan, foruten minst ett av de foran nevnte metalloxyder, inneholde siliciumdioxyd og/eller magnesiumsilikat. Dessuten kan de inneholde ett eller flere av fbl-gende mineralsalter: kaliumsulfat, kaliumnitrat, kaliumklorid, bari-umnitrat og kaliumperklorat, eventuelt sammen med siliciumdioxydet og/eller magnesiumsilikatet.

Som tilsetningsmidler til drivladningens to hovedbestanddeler, f.eks. nitrocellulose og nitroglycerin, kan der anvendes f.eks. di-n-propyl-adipat, 2-nitrodifenylamin, monobasisk cuprisali-cylåt, cuprisalicylat, monobasisk bly-(3-resorcylat, bly-(3-resorcylat, cupri-p-resorcylat og candelillavoks, eller andre alifatiske eller aromatiske bly- og/eller kobbersalter.

Et eksempel på en praktisk utfdrelsesform for anvendelsen av et ballistisk hjelpemateriale ifolge oppfinnelsen er folgende: Eksemplet angår et hjelpemateriale for anbringelse aksialt i en rakettmotor, i det hulrom som dannes mellom drivblokker med folgende sammensetning:

Det ballistiske hjelpemateriale inneholder i dette tilfelle en avpasset mengde molybdenoxyd sammen med:

I de vedfbyede tegninger vises skjematisk og som eksemp-ler utforelsesformer for en kombinasjon i hvilken hjelpematerialet ifolge oppfinnelsen kan anvendes.

I disse tegninger viser:

fig. 1 generelt mulige hovedkombinasjoner ved en rakettmotor ,

fig. 2 og 3 skjematisk et lengdesnitt gjennom rakettmotorer,

fig. 4 et snitt efter linjen IV - IV i fig. 3,

fig. 5 en variant av den i fig. 4 viste utforelsesform,

fig. 6 og 7 et delvis lengdesnitt gjennom en rakettmotor, og

fig. 8, 9 og IO viser skjematisk et lengdesnitt gjennom rakettmotorer hvor et ballistisk hjelpemateriale ifolge oppfinnelsen er anordnet på forskjellige måter.

I disse figurer er motoren angitt skjematisk med 1, dobbelbasis-drivladningen (drivblokkene) med 2, og det ballistiske hjelpemateriale med 3. Av fig. 1 fremgår at mulighetene for kombinasjon av dobbelbasis-drivladningen 2 og det ballistiske hjelpemateriale 3 er tallrike og varierte, eftersom man anvender én, flere eller samtlige i denne figur viste plaseringer av det ballistiske hjelpemateriale.

I fig.. 2 og 3 er den i fig. 1 skjematisk viste motor full-stendiggjort ved at der vises endestykket 4, dyser 5 og stabiliser-ingsvinger 6, som kan utfoldes ved svingning om hver sin svingtapp 7.

I fig. 4 har man i drivblokkens 2 akse anordnet det ballistiske hjelpemateriale 3 med stjerneformet tverrsnitt, hvis takker strekker sig inn i de tilsvarende hulrom i drivblokkene.

Det vil sees at i denne utforelsesform danner drivblokkene en hul kjerne utgjort av to forskjellige kruttyper, hvorav den ene har stjerneformet profil, både på den indre og den ytre overflate, mens den annen på en måte fullfdrer den ytre profil av fbrstnevnte ved at den utfyller de konkave partier av dens ytre overflate, slik at der fåes en sylinder hvis ytre diameter praktisk talt er lik motorens 1 indre diameter. Det ballistiske hjelpemateriale 3 er anbragt som et belegg på en stiv bærer 8 med stjerneformet tverrsnitt. Tykkelsen av belegget bestående av det ballistiske hjelpemateriale kan være konstant eller variere efter dnske.

I de utforelsesformer som er vist i fig. 2, 3 og 4, er det ballistiske hjelpemateriale likeledes avsatt på en stiv bærer 9. I den i fig. 5 viste utfdrelsesform er et ballistisk hjelpemateriale-ifolge oppfinnelsen utfort som et selvbærende legeme, dvs. i form av et element som er tilstrekkelig stivt og solid til at anvendelsen av en sentral bærer blir unodvendig.

Et slikt selvbærende element kan være kompakt eller hult.I den i fig. 5 viste utforelsesform har elementet et aksialt hulrom og radiale kanaler IO for å oke effektiviteten.

I fig. 6 vises det ballistiske hjelpemateriale i form av. en skive 3 med bdlgeformet tverrsnitt, og som er anordnet i motorens utldpsåpnings motsatte ende. Denne skive 3 kan også være plan. Den kan eventuelt være perforert. Der kan også anordnes to eller flere slike skiver.

I den i fig. 7 viste utforelsesform er der anordnet et se-kundært ballistisk hjelpemateriale 3' ved motorens utlbp. og foran dysene. I denne utforelsesform er det ballistiske hjelpemateriale ringformet. Ringens vegger kan være kompakte eller ha hulrom, og veggtykkelsen kan være konstant eller profilert.

I fig. 8 og 9 vises skjematisk det ballistiske hjelpemateriale 3 i form av langstrakte legemer med varierende tykkelse, anordnet aksialt i rakettmotoren. Herved kan der tas hensyn til variasjoner i forbrenningsbetingelsene over rakettmoforens lengde. Den ret-ning i hvilken tykkelsen okes progressivt er naturligvis avhengig av de anvendte dobbelbasis-drivladningers funksjonering.

I fig. 8 er skjematisk vist trinnvise variasjoner i det ballistiske hjelpemateriales tykkelse, mens der i fig. 9 er vist en kontinuerlig progressiv variasjon av denne.

Man kan selvfolgelig gi dette materiale andre profiler enn de her viste, i forhold til de korrigerende virkninger man dnsker å oppnå, under hensyntagen til de forhold som bestemmer forbruket i motoren av det ballistiske hjelpemateriale.

Sluttelig er der i fig. IO skjematisk vist det ballistiske hjelpemateriale anordnet aksialt og formet således at dets effektive lengde blir betydelig storre enn lengden av drivladningens leie i motoren. Slike eller ekvivalente midler kan benyttes når det er fast-lagt at aksial anordning av det ballistiske hjelpemateriale er nod-vendig, samt at et rettlinjet element er utilstrekkelig til å oppnå de onskede resultater.

Claims

1. Rakettmotor av typen som gjor bruk av en dobbelbasis-drivladning (2) og et ballistisk hjelpemateriale (3) som omfatter en dispersjon i et termoplastisk bindemiddel av minst ett metalloxyd, hvilket ballistiske hjelpemateriale (3) er anordnet fysisk uavhengig av drivladningen (2), karakterisert ved at metalloxydet er et oxyd av et av de folgende metaller: molybden, tinn, krom, wolfram, zirkonium, cerium, lanthan, kobolt, nikkel, jern og magnesium.

2. Rakettmotor ifolge krav 1, karakterisert ved at det ballistiske hjelpemateriale (3) dessuten omfatter siliciumdioxyd og/eller magnesiumsilikat.

3. Rakettmotor ifolge krav 1 eller 2, karakterisert ved at ytterligere et ballistisk hjelpemateriale (3', fig. 7)," i tillegg til det ballistiske hovedhjelpemateriale (3, fig. 7), er anordnet mot den ene og/eller den annen ende av den del av motoren (1) som rommer drivladningen (2).