NO161215B

NO161215B - Dobbeltbase-drivmiddelblanding for raketter og liknende.

Info

Publication number: NO161215B
Application number: NO843188A
Authority: NO
Inventors: David Gerald Davies
Original assignee: Royal Ordnance Plc
Priority date: 1983-08-12
Filing date: 1984-08-09
Publication date: 1989-04-10
Also published as: JPH0543676B2; US4521261A; EP0133798B1; EP0133798A3; NO161215C; NO843188L; GB2152920A; EP0133798A2; AU3171984A; GB2152920B; JPS6065786A; DE3464893D1; AU578421B2; GB8321754D0

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en dobbeltbase-drivmiddel-blanding som inneholder nitrocellulose, nitro. glyserol og et ballistisk modifiseringsmiddel, og det særegne ved drivmiddel-blandingen i henhold til oppfinnelsen er at det ballistiske modifiseringsmiddel inneholder minst en blyforbindelse og minst et kobber (II)-

salt av en alifatisk dikarboksylsyre.■

Disse og andre trekk ved oppfinnelsen fremgår av. patentkravene.

Oppfinnelsen vedrører således dobbeltbase-drivmiddel-blandinger inneholdende ballistiske modifiseringsmidler for anvendelse i rakettmotorer, gassgeneratorer og lignende. Drivmiddel-blandingene kan foreligge i form av dobbeltbase-støpepulvere for bruk ved støpning/ekstrudering av disse dobbeltbase-drivmiddel-blandinger.

Dobbeltbase-drivmiddel-blandinger fremstilles under anvendelse av enten støpe- eller ekstruderings-teknikk. Støpte dobbeltbase-drivmiddel-blandinger fremstilles vanligvis ved å herde en blanding av nitrocellulose-nitroglyserol-holdig støpepulver og en nitroglyserol-holdig støpevæske. Det er kjent at de ballistiske egenskaper av faste drivmidler basert på nitrocellulose

(NC) og nitroglyserol (NG) fremstilt ved den ene eller annen teknikk kan forbedres ved inkludering av ballistiske modifiseringsmidler. Uten slike modifiseringsmidler vil brennhastigheten av de fleste dobbeltbase-drivmidler være sterkt avhengig av trykket og temperaturen i forbrenningskammeret og under normale driftsbetingelser gir dette anledning til uønskede variasjoner i yteevnen. Disse modifiseringsmidler er nesten alltid faste og innføres vanligvis i de støpte dobbeltbase-drivmiddel-blandinger via støpepulveret da de alltid er uoppløselige

i støpevaesken.

Brennhastighetens (R^) avhengighet av trykket (P) for en enkel umodifisert drivmiddel-blanding beskrives ved hjelp av følgende ligning I

hvori a og n er konstanter. Fra ligning I kan det derfor sees at en logaritmisk grafisk fremstilling av R, avsatt mot P for en umodifisert blanding gir en rett linje med helling n. Ved inkludering av små mengder (typisk mindre enn 6 vekt*) av et ballistisk modifiseringsmiddel er det mulig ikke bare å øke brennhastigheten over det meste av området for driftstrykk som drivmidlene anvendes over, men også frembringe en region i den logaritmiske fremstilling av R^ versus P hvori hellingen er meget liten, 0 eller endog negativ. Frembringelsen av denne region er kjent som platonisering. Slike regioner, hvor der er en lav avhengighet av brennhastigheten av trykket, er av stor verdi hvor en modifisert blanding skal anvendes i f.eks. en rakettmotor og hvor den platoniserte region forekommer over et ønskelig arbeids-trykkområde for denne motor.

Det er tidligere kjent et antall ballistiske modifiseringsmidler som både øker brennhastigheten av og frembringer platonisering i dobbeltbase-drivmidler. Disse modifiseringsmidler omfatter vanligvis blandinger av uorganiske og/eller organiske salter av overgangsmetaller hvorav blysaltene er de hyppigst anvendte. Typiske eksempler på de mer vanlige modifiseringsmidler er bly-salicylat, bly-Ø-resorcylat og blystearat. Det er også kjent at ytterligere forbedringer i ballistiske egenskaper kan oppnås under anvendelse av blysalt-ballistiske modifiseringsmidler blandet med visse kobbersalter. Basisk kobber (II)-salicylat har vært anvendt med forskjellige organiske salter av bly for å oppnå forbedret platonisering ved høye brennhastigheter (typisk 25 til 40 mm s *) ved høye arbeidstrykk i høyenergi-dobbeltbase-drivmidler med kalorimetriske verdier generelt på mer enn 4200 kJ/kg. Modifiseringsmidler anvendt for å fremme platonisering ved lave arbeidstrykk har vanlig vært uorganiske salter av overgangsmetaller. Kobber (II)-oksyd har vært anvendt i kombinasjon med blysalter som et ballistisk modifiseringsmiddel for å øke bredden og formen av den platoniserte region for lavenergi-drivmidler, men bare ved brennhastighet under 25 mm s<->^.

En ulempe med kjente ballistiske modifiseringsmidler er

at meget få kan frembringe velutviklet platonisering i typiske dobbeltbase-drivmiddelblandinger med lave brennhastigheter under omtrent 4,5 mm s \ selv ved den nedre ende av området for praktiske arbeidstrykk for dobbeltbase-drivmiddel (dvs. typisk 2-2,5 MPa, idet drivmidlene gjerne vil selvslukke ved lavere trykk). Brennhastighets-nedsettende midler som f.eks. sukrose-okta-acetat eller raffinose-undeka-acetat kan anvendes i drivmiddel-blandinger innen visse grenser for å redusere brennhastighetene i den platoniserte region, men hvis disse anvendes utover et maksimum på omtrent 15 vekt* i drivmiddel-blandingen vil de begynne å ha en skadelig innvirkning på de mekaniske og andre ballistiske egenskaper av drivmidlet. En ytterligere ulempe ved de mest kjente typer av ballistiske modifiseringsmidler anvendt i drivmiddel-blandinger fremstilt ved støpeteknikk, er at deres virkning på den ballistiske yteevne av disse dobbeltbase-drivmiddel-blandinger er sterkt avhengig av fremgangsmåten for fremstillingen av blandingen.

Det er et formål for den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en ny dobbeltbase-drivmiddel-blanding hvorved de ovennevnte ulemper overvinnes eller i det minste delvis avhjelpes.

Andre formål og fordeler ved den foreliggende oppfinnelse vil fremgå av den etterfølgende detaljerte beskrivelse.

Ved oppfinnelsen utgjøres modifiseringsmidlet av minst en blyforbindelse og minst et kobbersalt av en alifatisk dikarboksylsyre. Kobbersaltene beskrevet heri er kobber (II)-salter.

Kobbersaltet av en alifatisk dikarboksylsyre kan være hvilke som helst av dem som er kjent på det organometall-iske området, men spesielt fordelaktige virkninger på de ballistiske egenskaper av de foreliggende drivmiddel-blandinger finnes imidlertid når det anvendes kobber-succinat. Ballistiske modifiseringsmidler omfattende blandinger av de foreliggende kobbersalter, spesielt kobber-succinat, med hvilke som helst av et antall blyforbindelser som tidligere anvendt på området ballistiske modifiseringsmidler finnes å frembringe konstant velutviklet platonisering i typiske dobbeltbase-drivmiddel-blandinger ved nyttige forbrénningskammertrykk (generelt mellom 2 og 15 MPa). Ved disse brukbare kammertrykk finnes de foreliggende modifiseringsmidler å være spesielt effektive ved platonisering av dobbeltbase-blandinger med kalorimetriske verdier under 5000 kJ/kg, spesielt under 4.200 kJ/kg.

Foretrukket inkluderer blyforbindelsene som fordelaktig blandes med kobbersaltene (spesielt kobber-succinat) i det foreliggende ballistiske modifiseringsmiddel bly (II)-salter av uorganiske syrer som f.eks. basisk blykarbonat og blystannat, eller bly (II)-salter av organiske syrer som blycitrat, blyftalat og blyacetoftalat. En vesentlig fordel med anvendelse av ballistiske modifiseringsmidler bestående av blandinger av kobber-succinat med hvilke som helst av disse foretrukne blyforbindelser, er at de er i stand til å frembringe spesielt velutviklet platonisering i lavenergi-dobbeltbase-drivmiddel-blandinger med meget lave brennhastigheter på 2 til 5 mm s~ . Platonisering ved disse meget lave brennhastigheter har hittil vært umulig å oppnå under anvendelse av ballistiske modifiseringsmidler, med mindre betraktelige modifikasjoner også foretas med de hoved-bestanddelene i dobbeltbase-drivmidlene. Slike modifikasjoner gir anledning til uønskede virkninger på de mekaniske egenskaper av drivmidlene og vanskeligheter ved deres fremstilling. En ytterligere fordel med den foreliggende oppfinnelse er at når de først er avfyrt i rakettmotorer finnes de foreliggende modifiserte blandinger å motstå ballistisk avdrift og brenne med en hastighet som er mye mindre avhengig av temperaturen i brennkammeret enn umodifiserte blandinger.

Det er funnet at tilfredsstillende forbedringer i de ballistiske egenskaper i de foreliggende drivmiddel-blandinger fremkommer når blandingene inneholder fra 0,2 til 3 vekt* av kobber (II)-saltet og totalt 0,5 til 10 vekt*, foretrukket 1 til 6 vekt* av det ballistiske modifiseringsmiddel. Over et ballistisk modifiserings-middelinnhold på omtrent 6% er der liten ytterligere forbedring i de ballistiske egenskaper og fortrengningen av andre drivmiddel-bestanddeler frembringer økende uønskede virkninger på andre viktige egenskaper av blandingen. Vektforholdet mellom blyforbindelser og kobbersalter i det ballistiske modifiseringsmiddel er foretrukket mellom 1:4 og 1:0.1. Eventuelt kan det ballistiske modifiseringsmiddel også inneholde små mengder av kobber (II)-oksyd,

i mengder opp til 0,5 vekt* av drivmiddelblandingen.

Platonisering av de ballistiske egenskaper av den foreliggende drivmiddel-blanding ved lave brennhastigheter økes ytterligere ved å variere innholdet av de andre drivmiddelbestanddeler. Spesielt medfører tilsetning av 0 til 20 vekt*, foretrukket 0 til 15 vekt* forbrennings-takt-nedsettende midler, som raffinose undeka-acetat og spesielt sukrose-okto-acetat, ikke bare en generell reduksjon i brennhastigheten av drivmiddel-blandingen over et område av brennkammertrykk, men vil også gjerne utvide regionen med kammertrykk hvor platoniseringen opptrer. Andre drivmiddel-tilsetningsmidler som f.eks. nitroglyserol-desensitiveringsmidler (f.eks. triacetin) og stabiliseringsmidler (f.eks. 2-nitrodifenylmetan og p-nitrometylanilin) har generelt liten virkning på platoniseringen. I forbindelse med den foreliggende oppfinnelse fale det også funnet at den foreliggende drivmiddel-blanding kan inneholde også opp til omtrent 30 vekt% av et krystallinsk nitramin-eksplosivt fyllstoff, f.eks. RDX, uten å ha en for stor skadelig virkning på

de platoniserte ballistiske egenskaper av blandingen.

En dobbeltbase-drivmiddel-blanding i samsvar med den foreliggende oppfinnelse kan derfor av den fagkyndige på området ansees som hovedsakelig bestående av følgende bestanddeler:

hvori det ballistiske modifiseringsmiddel omfatter en blanding av en eller flere blyforbindelser og et eller flere kobbersalter av en alifatisk dikarboksylsyre, idet vektforholdet mellom blyforbindelser og kobbersalter i det nevnte modifiseringsmiddel er mellom 1:4 og 1:0,1,

idet drivmiddel-blandingen har platoniserte ballistiske egenskaper og en kalorimetrisk verdi på mindre enn 4.200 kJ/kg.

En ytterligere fordel med dobbeltbase-drivmiddel-blandingene i samsvar med oppfinnelsen er at når de fremstilles ved hjelp av forskjellige støpemetoder synes deres ballistiske egenskaper å bli lite påvirket ved den anvendte fremstillingsmetode. De ballistiske egenskaper av støpte dobbeltbase-drivmidler er vanligvis notorisk sensitive overfor prosess-betingelsene som anvendes under fremstillingen av støpepulveret. Virkningen av metoden for fremstilling av støpepulveret på de ballistiske egenskaper er faktisk enkelte ganger større enn virkningen av selve det ballistiske modifiseringsmiddel. Dette kan føre til vanskeligheter ved sammensetning av kjente drivmiddel-blandinger, på grunn av at som et resultat kan ikke bestandig de ballistiske egenskaper forutsies nøyaktig. For overvinning av dette problem må nøyaktig og omhyggelig kontroll utøves under fremstillingen for å fremstille en drivmiddelblanding med reproduserbare ballistiske egenskaper. Denne utøvelse av kontroll kan bli både tidkrevende og dyr. Det er imidlertid funnet at når en drivmiddel-blanding i samsvar med oppfinnelsen fremstilles fra støpepulveret fremstilt ved hjelp av en rekke forskjellige kjente metoder er variasjonene i de ballistiske egenskaper av blandingen fremstilt fra hvert pulver meget liten og generelt innenfor grenser som kan tåles for anvendelse av blandingen i rakettmotorer og lignende.

En støpt dobbeltbase-drivmiddel-blanding i samsvar med

den foreliggende oppfinnelse, inneholdende nitrocellulose, nitroglyserol, et nitroglyserol-desensitiverende middel, et ballistisk modifiserende middel, en eller flere stabiliserende forbindelser, og eventuelt et eller flere hastighetsnedsettende midler og/eller et nitramin, fremstilles foretrukket ved hjelp av den konvensjonelle metode med først å fremstille et støpepulver og en støpevæske fra drivmiddel-bestanddelene. Støpepulveret fremstilles greit fra alle de ovennevnte bestanddeler som opptar omtrent 60 til 80% av nitroglyserolen, noe eller alt av den eller de anvendte stabiliseringsmidler, og alt nitroglyserol-desensitiverende middel. Støpepulveret inneholder således foretrukket 0,3 til 4,5 vekt* kobbersalt og 1,5 til 9 vekt* ballistisk modifiseringsmiddel. Pulver-bestanddelene blandes først med et første løsnings-middel inntil de er fullstendig fuktet og blandes deretter med et annet løsningsmiddel for nedbrytning av nitrocellulose-strukturen. Det første løsningsmidlet er

passende en alkohol og det annet er enten dietyleter eller aceton. De således behandlede bestanddeler pulveriseres så ved hjelp av finekstrudering etterfulgt av kutting og tørking. Støpevæsken fremstilles ved å blande resten av bestanddelene. Drivmiddel-blandingen helles passende opp i former til en ønsket drivmiddel-ladningsform ved å innføre væsken i kontakt med pulveret i formen og deretter herde pulveret og væsken in situ over en langstrakt tids-periode ved en forhøyet temperatur (typisk 45 -60°C).

Fremstillingen og egenskapene av dobbeltbase-drivmiddel-blandinger i samsvar med oppfinnelsen og fremstillingen av støpepulveret for fremstilling av disse drivmiddel-blandinger skal nå beskrives ved hjelp av eksemplifisering med henvisning til de vedføyde tegninger hvori

Figur 1 er en naturlig logaritmisk grafisk illustrering av forholdet mellom brennhastighet (R^) og brennkammer-trykk (P) iakttatt under forbrenningen av støpte dobbelt-base-drivmiddel-blandinger inneholdende kobber-succinat og basisk blykarbonat, Figur 2 er en naturlig logaritmisk illustrasjon av forholdet mellom R^ og P for drivmiddel-blandinger inneholdende kobber-succinat og blycitrat, Figur 3 er en lineær grafisk illustrasjon av forholdet mellom R^ og P iakttatt under forbrenning av dobbeltbase-drivmiddel-blandinger inneholdende kobber-succinat og blyacetoftalat, Figur 4 er en lineær grafisk illustrasjon av forholdet mellom R^ og P for drivmiddel-blandinger som inneholder kobber-succinat, blyacetoftalat og varierende mengder sukrose okta-acetat, Figur 5 er en logaritmisk grafisk illustrasjon av forholdet mellom R^ og P for en drivmiddel-blanding inneholdende kobber-succinat, blyacetoftalat og nitramin RDX, Figurene 6 og 7 er logaritmiske grafiske illustrasjoner av forholdet méllom R^ og P for ekstruderte dobbeltbase-drivmiddel-blandinger inneholdende kobber-succinat og forskjellige blyforbindelser, Figurene 8 og 9 er logaritmiske grafiske illustrasjoner av forholdet mellom og P for ekstruderte drivmiddel-blandinger inneholdende kobber-oksalat og forskjellige blyforbindelser, og Figur 10 er en logaritmisk grafisk illustrasjon av forholdet mellom R. og P for ekstruderte drivmiddel-blandinger inneholdende kobber-tartrat og to blyforbindelser.

Eksempel 1 ( Sammenlignings- eksempel)

En dobbeltbase-drivmiddel-blanding inneholdende et ballistisk modifiseringsmiddel bestående av kobber-succinat alene ble fremstilt fra følgende bestanddeler.

Blandingen i eksempel 1 ble fremstilt ved konvensjonell støpeteknikk kjent på området for fremstilling av dobbeltbase-drivmiddel. Et støpepulver ble fremstilt fra de ovennevnte bestanddeler med unntagelse av all triacetin, omtrent 70* av nitroglyserolen og omtrent 50*

av 2-NDPA. Pulverbestanddelene ble først blamdet med etanol i 1 time i et forblandingstrinn ved romtemperatur.

En mengde dietyleter ble så tilsatt og blandingen fortsatt

i ytterligere 3 timer i et etterblandingstrinn for å frembringe en homogen, deigaktig masse. Under etterblandings-

10

trinnet virker eter-etanol-blandingen som et gelatinerende løsningsmiddel som sakte bryter ned nitrocellulose-innholdet av massen. Massen ble så hydraulisk presset og ekstrudert til et 1 mm diameter trådekstrudat. Dette ekstrudat ble oppkuttet i 1 mm lengder og tørket til et pulver i 12 til 15 timer i varm luft ved 45 - 60°C. Det således fremstilte støpepulver ble deretter fylt inn i en form og en støpevæske, bestående av triacetin og resten av nitrocellulosen og 2-NDPA ble pumpet sakte inn i bunnen av formen. Mengden av væske som ble tilsatt ble funnet tilstrekkelig til å fylle hulrommene. Innholdet av formen ble så oppvarmet til 45 - 60°C i 4 til 6 døgn for å frembringe en herdet ladning av drivmiddel-blandingen i eksempel 1 klar for en avfyringstest i en rakettmotor. Et antall ladninger ble fremstilt ved hjelp av den ovennevnte metode slik at de ballistiske egenskaper av blandingen i eksempel 1 kunne bestemmes ved et antall brennkammer-trykk.

Den kalorimetriske verdi (CV) av den ovennevnte blanding

var 3810 kJ/kg og over et brennkammertrykk-område på

2 til 15 MPa oversteg den teoretiske trykkeksponent (dvs. verdien av n i ligning 1 i det foregående) alltid et minimum på 0,5. Det er klart at platonisering ikke hadde forekommet over det undersøkte trykkområde. En serie drivmiddelblandinger inneholdende kobbersuccinat alene som et ballistisk modifiseringsmiddel ble så fremstilt, hver forskjellig fra blandingen i eksempel 1 med hensyn til NG og NC-innhold og CV-innhold. Ikke i noen av disse ytterligere blandinger ble imidlertid platonisering iakttatt og de ballistiske egenskaper av disse ytterligere blandinger ble funnet nærmest identiske med tilsvarende umodifiserte drivmiddelblandinger (dvs- blandinger som ikke inneholder ballistiske modifiseringsmidler, men som ellers har identiske CV-verdier).

Eksempel 2

Fem dobbeltbase-drivmiddel-blandinger (merket eksempler 2A til og med 2E) hver inneholdende et ballistisk modifiseringsmiddel bestående av en blanding av kobber-succinat og basisk blykarbonat (blyhvitt) ble fremstilt fra de følgende bestanddeler oppført i tabell 1. CV-verdiene for hver av de ovennevnte blandings-eksempler 2A til 2E var henhv. 3350 kJ/kg, 2910 kJ/kg, 2840 kJ/kg, 3390 kJ/kg og 3370 kJ/kg. Hver av blandingene ble fremstilt fra et fast pulver og en flytende komponent ved hjelp av den samme fremstillingsmetode som anvendt i eksempel 1. En umodifisert blanding med identisk CV som eksempel 2A ble også fremstilt ved hjelp av den samme metode. Herdede ladninger av hver av blandingene ble testet på en måte identisk med den som er beskrevet i eksempel 1 for å bestemme forholdet mellom brennhastigheter og brennkammertrykk. Fig. 1 illustrerer en logaritmisk grafisk fremstilling av resultatene av disse tester gjennomført med eksempler 2A, 2C og med den umodifiserte blanding.

Som det kan sees fra fig. 1 frembragte eksemplene 2A og 2C begge velutviklede platoniseringseffekter ved brennhastigheter på 4,0 henhv. 4,2 mm s<-1> over et stort område med brennkammertrykk innenfor et brukbart brennkammertrykk-område på 2 til 10 MPa. Eksempler 2B, 2D og 2E (resultater ikke illustrert i fig. 1) frembragte også velutviklede platoniseringsvirkninger over lignende trykkområder ved brennhastigheter mellom 4,3 og 5,1 mms Blandinger av kobber-succinat og blyhvitt er derfor vist å være spesielt effektive ballistiske modifiseringsmidler for dobbeltbase-drivmidler, idet de frembringer platonisering i et område av drivmiddel-blandinger. De ballistiske egenskaper viser seg å være forholdsvis ufølsomme overfor det totale innhold og forholdet mellom blyhvitt og kobber-succinat. Ettersom forholdet endret seg fra 1:2 til 1.3:1 mellom kobbersalt og blysalt forble platå-brennhastigheten forholdsvis konstant ved 4 til 5 mm s"^.

Eksempel 3

Seks dobbeltbase-drivmiddel-blandinger (merket eksempler 3A til og med 3F), hver inneholdende et ballistisk modifiseringsmiddel bestående av en blanding av kobber-succinat, bly (Il)-citrat og eventuelt kobber (II)-oksyd, ble fremstilt fra de følgende bestanddeler oppført tabell 2.

CV-verdiene for. hver av ovennevnte blandinger i eksempel

3A til og med 3E var henhv. 3780kJ/kg, 3900 kJ/kg,

4170 kJ/kg, 4220 kJ/kg og 46100 kJ/kg. SV-verdien i eksempel 3F ble ikke målt, men var kjent å være meget lik verdien i eksempel 3A. Hver av disse blandinger og en ytterligere umodifisert blanding med lik CV-verdi som eksempel 3A ble fremstilt på samme måte som eksempel 1,

og herdede ladninger av alle blandinger ble underkastet ballistiske tester for å bestemme forholdet mellom brennhastighet og brennkammertrykk for hver blanding. Resultatene av ballistiske tester gjennomført med eksemplene 3A, 3B, 3F og det umodifiserte eksempel illustreres ved hjelp av logaritmisk grafisk fremstilling i fig. 2.

Fra hver fremstilling i fig. 2 kan det sees at velutviklet platonisering ble fremstilt i eksemplene 3A, 3B og 3F,

opp til et brennkammertrykk på 4 MPa. Meget lignende ballistisk adferd ble fremvist av eksemplene 3C og 3D, men i eksempel 3E hadde platonisering sunket til et platå med lav

helling. Eksempler 3A, 3B, 3C, 3D og 3F var alle velplatonisert. ved brennhastigheter mellom 2,3 og 4,3 mm s<*>. Disse resultater viser at et ballistisk modifiseringsmiddel basert på kobber-succinat og blycitrat fordelaktig kan modifisere de ballistiske egenskaper for et helt område av dobbeltbase-drivmidler til å undergå vel-platonisert forbrenning med meget lave brennhastigheter.

Eksempel 4

Seks dobbelt-base-drivmiddel-blandinger (merket eksempler 4A til og med 4F), hver inneholdende et ballistisk modifiseringsmiddel bestående av en blanding av kobber-succinat og bly (II)-acetoftalat, ble fremstilt fra de følgende bestanddeler gjengitt i tabell 3. Med unntagelse av eksempel 4F ble hver blanding omhyggelig sammensatt til å sikre at CV-verdiene forble konstant ved 3400 kJ/kg og å sikre at innholdet av forbrenningshastighets-nedsettende middel SAO forble konstant ved 9,8 vekt*. Bare innholdet av kobber-salt og bly-salt i blandingen i eksempel 4A til og med 4E ble variert i særlig grad. Eksempel 4F (CV 3750 kJ/kg) ble inkludert som et eksempel på en blanding inneholdende bly-acetoftalat og kobber-succinat hvor innholdet av kobber-succinat var mye høyere enn eksempler 4A til 4E.

Hver av blandingene i tabell 3, og en ytterligere umodifisert blanding med identisk CV-verdi som eksempel 4F, ble fremstilt på samme måte som blandingen i eksempel 1 og herdede ladninger av disse blandinger ble underkastet ballistiske tester for å bestemme forholdet mellom forbrenningshastighet og brennkammertrykk for hver blanding. Resultatene av ballistiske tester gjennomført med eksemplene 4A, 4D, 4F og den umodifiserte blanding er alle illustrert grafisk i figur 3.

Figur 3 viser at eksemplene 4A og 4D var begge bra platonisert ved forbrenningshastigheter på henhv. 3.0 og 2.8 mm s<-1> og trykk henhv. 3.9 og 3.2 MPa og regionen for platonisering for begge blandinger strakk seg omtrent fra 2.5 til 4.0 MPa. Hverken eksempel 4F eller den umodifiserte blanding fremviste noen platoniseringseffekter. Av de resterende blandinger i eksemplene 4B, 4C og 4E fremviste alle ballistiske egenskaper som var meget lik eksemplene 4A og 4D.

Fra disse resultater kan det konkluderes at for et stort område av ballistiske modifiseringsmiddel-blandinger kan et bly-acetoftalat/kobber-succinat-modifiseringsmiddel medføre en stabil forbedring i de ballistiske egenskaper av dobbeltbase-drivmidler med meget lave forbrenningshastigheter på 2 til 4 mm s Videre synes forbedringen 1 ballistiske egenskaper å være forholdsvis ufølsomme for den aktuelle sammensetning av dette modifiseringsmiddel. Innholdet av kobber-succinat må imidlertid opprettholdes på under 2, 6% av drivmiddel-blandingen for å sikre at platonisering forekommer ved brukbare kammertrykk over 2 MPa.

Eksempel 5

Fire dobbelt-base-drivmiddel-blandinger (merket eksempler 5A til og med 5D) , hver inneholdende et ballistisk modifiseringsmiddel bestående av en blanding av kobber-succinat og bly (II)-acetoftalat, ble fremstilt fra de følgende bestanddeler gjengitt i den følgende tabell 4. Blandingene ble omhyggelig sammensatt slik at CV-verdiene for hvert eksempel forble konstant og hvor mulig bare innholdet av forbrenningshastighet-nedsettende middel SOA ble betraktelig variert.

Hver av blandingene i tabell 4 ble fremstilt på samme måte som blandingen i eksempel 1 og herdede ladninger i henhold til disse eksempler ble underkastet ballistiske tester for å bestemme forholdet mellom forbrenningshastighet og brennkammertrykk for hver blanding. Resultatene av ballistiske tester gjennomført for eksemplene 5A til og med 5D er illustrert grafisk i figur 4.

De ballistiske egenskaper av dobbelt-base-drivmiddel-blandinger modifisert ved tilsetning av kobber-succinat og bly-acetoftalat ble funnet å bli betraktelig påvirket av innholdet av forbrenningshastighet-nedsettende middel i blandingen. Figur 4 viser at med økende innhold av forbrenningshastighets-nedsettende middel ble forbrenningshastighetene generelt nedsatt, og både gjennomsnittstrykket og gjennomsnitts-forbrenningshastighet hvor platonisering forekom ble nedsatt. Med et innhold av forbrenningshastighet-nedsettende middel på 11,7*

(eksempel 5D) ble platonisering imidlertid ikke oppnådd over et kammertrykk på 2 MPa.

Eksempel 6

De fire blandinger i eksempel 5A til og med 5D ble hver fremstilt under anvendelse av to alternative metoder for fremstilling av støpepulver, som var vesentlig forskjellige fra metoden anvendt for fremstilling av støpepulveret i hvert av eksemplene 5A til 5D. Ved den første alternative metode ble de samme løsningsmidler av etanol og eter anvendt i trinnene for forhpndsblanding henhv. etter-blanding for fremstilling av de faste pulvere, men forblandingstiden ble utvidet til 3 timer mens etter-blandingstiden ble redusert til 15 min. Ved den annen alternative metode ble aceton anvendt i stedet for dietyleter som gelatinerende løsningsmiddel i etterblandings-trinnet. Ballistiske tester ble gjennomført med herdede ladninger av de forskjellige blandinger.

Resultatene av testene gjennomført med de forskjellige blandinger i eksempel 6 viste at deres ballistiske egenskaper var nærmest identiske med de tilsvarende blandinger i eksempel 5.

Eksempel 7

En støpt dobbelt-base-drivmiddel-blanding inneholdende et krystallinsk nitramin-eksplosivt fyllstoff (RDX) og et ballistisk modifiseringsmiddel bestående av kobber-succinat og bly-acetoftalat ble fremstilt fra tre komponenter. Sammensetningen av hver komponent er gitt i tabell 5.

Det støpte drivmiddel inneholdt de tre komponenter i de følgende vektforhold: 50% pulver A, 22% pulver B og 28% væske C som ga det støpte drivmiddel den følgende sammensetning:

Hvert av støpepulverne A og B ble fremstilt ved å blande pulverbestanddelene sammen, i de rette mengdeforhold, i 1 time med etanol i et forblandingstrinn ved romtemperatur. En mengde dietyleter ble så tilsatt og blandingen ble fortsatt i 3 timer i et etterblandingstrinn for å frembringe en homogen, deigaktig masse. Massen ble så presset hydraulisk og ekstrudert til 1 mm diameter trådekstrudat. Dette ekstrudat ble kuttet opp i 1 mm lengder og tørket

til et pulver i 12 til 15 timer i varm luft ved 45 til 60°C.

Støpepulvere A og B ble blandet sammen i de rette mengdeforhold og fylt inn i en form. Støpevæske C ble så sakte pumpet inn i bunnen av formen idet mengden var akkurat tilstrekkelig til å fylle mellomrommene. Innholdet av formen ble så holdt ved 45 - 60°C i 4 til 5 døgn for å frembringe en herdet ladning av drivmiddel-blandingen i eksempel 7. Et antall identiske ladninger ble fremstilt ved hjelp av den ovennevnte metode slik at de ballistiske egenskaper av drivmiddel-blandingen kunne bestemmes ved et antall brennkammertrykk. En logaritmisk grafisk fremstilling av de ballistiske egenskaper av disse ladninger er illustrert i figur 5.

Figur 5 viser at den støpte drivmiddelblanding i henhold til eksempel 7 fremviser platoniserte ballistiske egenskaper med en forbrenningshastighet på omtrent 3,5 mm s ^ over et brennkammertrykk-område på 2-4 MPa.

Eksempler 8- 10

I de følgende eksempler ble ekstruderte dobbelbase-drivmiddel-blandinger fremstilt ved hjelp av den følgende metode. Alle bestanddeler i hver blanding med unntagelse av det ballistiske modifiseringsmiddel ble først blandet under vann for frembringelse av en slurry. Slurrien ble så awannet til omtrent 50* vanninnhold og det ballistiske modifiseringsmiddel ble innlemmet ved innblanding i den resulterende pasta. Den oppnådde pasta ble så tørket til et fuktighetsinnhold på mindre enn 1* og deretter gelatinert ved passering gjennom valser ved samme hastighet ved omtrent 50°C. Gapet mellom valsene (W) og antallet

av ganger som den tørkede pasta ble ført mellom valsene (N) ble selektert til å sikre utvikling av det ønskede platå/ mesa ballistiske egenskaper. Valsegapet (W) ble øket i

trinn for å akkomodere det gradvis svellende drivmiddel. Det resulterende gelatinerte drivmiddel-ark ble omdannet til drivmiddel-ladninger ved ekstruderingsteknikk vel kjent for den fagkyndige på området dobbeltbase-drivmidler.

Eksempel 8

Tre ekstruderte dobbeltbase-drivmiddel-blandinger (merket eksempler 8A, 8B, 8C) hver inneholdende et ballistisk modifiseringsmiddel bestående av en blanding av et blysalt og kobber-succinat, ble fremstilt fra de følgende bestanddeler gjengitt i tabell 6. I tabell 6 er også angitt valsebetingelsene anvendt for fremstilling av drivmiddel-arket og CV-verdiene for de endelige blandinger. Resultatene av ballistiske tester gjennomført med eksempel 8A og 8B er illustrert grafisk i figur 6 og resultatene av ballistiske tester gjennomført med eksempel 8C er illustrert grafisk i figur 7.

Figurene 6 og 7 viser at eksemplene 8A, 8B og 8C fremviser velutviklet platonisering ved brukbare kammertrykk over 2 MPa og i forbrenningshastighets-området 4 til 100 mm s<-1>.

Eksempel 9

Tre ekstruderte dobbeltbase-drivmiddel-blandinger

(merket eksempler 9A, 9B og 9C) hver inneholdende et ballistisk modifiseringsmiddel bestående av en blanding av et blysalt og kobber-oksalat, ble fremstilt fra de følgende bestanddeler gjengitt i tabell 7. Tabell 7 angir også valsebetingelsene anvendt for fremstilling av drivmiddel-arket og CV-verdiene i de endelige blandinger.

Resultatene av ballistiske tester gjennomført med eksemplene 9A og 9B er illustrert grafisk i figur 8 og resultatene av ballistiske tester gjennomført med eksempel 9C er illustrert grafisk i figur 9.

Figurene 8 og 9 viser at eksemplene 8A, 8B og 8C fremviser velutviklet platonisering ved brukbare kammertrykk over 2 MPa og i forbrenningshastighetsområdet 5 til 20 mm s Eksempel 10

To ekstruderte dobbeltbase-drivmiddel-blandinger (merket eksempler 10A og 10B) hver inneholdende et ballistisk modifiseringsmiddel bestående av et blysalt og kobber-tartrat, ble fremstilt fra de følgende bestanddeler gjengitt i følgende tabell 8. I tabell 8 er også angitt valsebetingelsene anvendt for fremstilling av drivmiddel-arket og CV-verdiene for de endelige blandinger.

Resultatene av ballistiske tester gjennomført med eksemplene 10A og 10B er illustrert grafisk i figur 10.

Figur 10 viser at eksemplene 10A og 10B fremviser velutviklet platonisering ved brukbare kammertrykk over 2 MPa og i forbrenningshastighetsområdet 5 til 9 mm s

Claims

1. Dobbeltbase-drivmiddel-blanding som inneholder nitrocellulose , nitro-glyserol og et ballistisk modifiseringsmiddel, karakterisert ved at det ballistiske modifiseringsmiddel inneholder minst en blyforbindelse og minst et kobber (ll)-salt av en alifatisk dikarboksylsyre.

2. Drivmiddel-blanding som angitt i krav 1, karakterisert ved at kobbersaltet er kobber-succinat.

3. Drivmiddel-blanding som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at minst en bly-forbindelse er et bly (Il)-salt av en uorganisk syre og er foretrukket bly-stannat eller basisk bly-karbonat.

4. Drivmiddel-blanding som er angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at minst en bly-forbindelse er bly (Il)-salt av en organisk syre og er foretrukket blycitrat, bly-ftalat eller bly-acetoftalat.

5. Drivmiddel-blanding som angitt i krav 1 -4, karakterisert ved at vektforholdet mellom blyforbindelser og kobbersalter av alifatiske dikarboksyl-syrer i det ballistiske modifiseringsmiddel er mellom 1 : *J og 1:0.1.

6. Drivmiddel-blanding som angitt i krav 1 - 5, karakterisert ved at blandingen inneholder fra 0,2 til 3 vekt% av minst et kobbersalt av en alifatisk dikarboksylsyre.

7. Drivmiddel-blanding som angitt i krav 1-6, karakterisert ved at blandingen inneholder fra 0,5 til 10 vekt%, foretrukket fra 1 til 6 vekt% av det ballistiske modifiseringsmiddel.

8. Drivmiddel-blanding som angitt i krav 1 - 7, karakterisert ved at blandingen inneholder mellom 0 til 20 vekt%, foretrukket mellom 0 og 15 vekt% av et forbrenningshasighets-nedsettende middel.

9. Drivmiddel-blanding som angitt i krav 1 - 8, karakterisert ved at blandingen ytterligere inneholder mellom 0 og 30 vekt% av et krystallinsk nitramin-eksplosivt fyllstoff, foretrukket RDX.