NO173183B - Nitrocellulosebasert drivmiddelblanding - Google Patents

Nitrocellulosebasert drivmiddelblanding Download PDF

Info

Publication number
NO173183B
NO173183B NO872742A NO872742A NO173183B NO 173183 B NO173183 B NO 173183B NO 872742 A NO872742 A NO 872742A NO 872742 A NO872742 A NO 872742A NO 173183 B NO173183 B NO 173183B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
lead
propellant
mixture
stated
copper
Prior art date
Application number
NO872742A
Other languages
English (en)
Other versions
NO872742L (no
NO173183C (no
Inventor
Thomas Benson Downes
John David Martin Pearson
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 NO872742L publication Critical patent/NO872742L/no
Publication of NO173183B publication Critical patent/NO173183B/no
Publication of NO173183C publication Critical patent/NO173183C/no

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)
  • Medicinal Preparation (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
  • Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
  • Air Bags (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Lubricants (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Description

Oppfinnelsen vedrører nitrocellulose (NC)-basert drivmiddel som inneholder ballistisk modifiseringsmiddel for å produsere effekten av platå- eller mesa-brenning over betydelige trykk-områder.
Fremstilling av nitrocellulosedrivmidler er beskrevet i kapittel 17 i boken "High Explosives and Propellants" av S Fordham, 2. utgave, Pergamon Press 1980. Produksjonen av støpt dobbeltbasis-nitrocellulosedrivmiddel er også beskrevet i britiske patentskrifter nr. 827.012 og 1.095.471.
Generelt står, for en gitt antennelsestemperatur, brennhastigheten til et drivmiddel i et forbrenningskammer i forhold til det trykk som det utsettes for, på en måte som kan uttrykkes matematisk ved uttrykket
hvor r er brennhastigheten, p er trykket og k og n er konstanter som er karakteristiske for drivmidlet. Således øker r eksponen-sielt med økende p, og log r øker lineært med log p, idet kurven for log r mot log p er en linje med skrånende n. I konvensjonelt drivmiddel uten ballistisk modifiseringsmiddel har trykkeksponenten n en verdi på 0,5-0,8, og for rakettpro-pulsjon presenterer den progressive økning i brennhastighet med økende trykk problemer ved konstruksjon av motorer som skal motstå de trykk som kan utvikle seg. For å overvinne dette problem er det blitt utviklet drivmiddelblandinger på NC-basis som inneholder ballistiske modifiseringsmidler, idet modifiseringsmidlet er effektivt til å modifisere brennhastighet- og trykk-slektskapsforholdet slik at trykkeksponenten n reduseres over et nyttig arbeidstrykkområde. I det område hvor n=0, inneholder kurven med log r mot log p en flat del, betegnet et "platå", og brenningen er betegnet "platåbrenning". I noen tilfeller er n redusert til en negativ verdi over et visst trykkområde, og når et slikt drivmiddel brenner, betegnes det "mesa-brenning" . Ballistiske modifiseringsmidler som forårsaker reduksjon av trykkeksponenten, betegnes platoniseringsmidler. Platåbrenningsdrivmidler gir redusert motorytelsesvariabilitet
i området av platået, og mesabrenning gir ekstra sikkerhet mot utvikling av høyt trykk i drivmiddelbeholderen.
Ballistiske modifiseringsmidler (platoniseringsmidler) som det er vanlig å anvende, inkluderer slike organiske salter som blysalicylat, blystearat eller bly-B-resorcylat og kan også inkludere ytterligere metallsalter, f.eks. kobbersalicylat, kobberstearat eller kobberbenzoat. Anvendelse av slike ballistiske modifiseringsmidler er f.eks. beskrevet i US-patentskrifter nr. 3.088.858, 3.923.564, GB-patentskrift nr. 2.121.399 og japansk patentpublikasjon J55071690. For relativt hurtigbrennende drivmidler omfatter et foretrukket modifiseringsmiddel reaksjons-produktet mellom bly-B-resorcylat og basisk kuprisalicylat som beskrevet i US-patentskrifter nr. 3.138.499, 3.994.757,
3.989.776 og 4.001.287.
De løpende anvendte ballistiske modifiseringsmidler har mangler i noen henseender. Således oppviser platoniserte drivmiddelblandinger ofte dårlig reproduserbarhet av platåkarakteri-stikker fra sats til sats, kjemisk ustabilitet under langtids-lagring, forbrenningsustabilitet under brenning og ballistisk drift under lagring. Det er derfor behov for forbedrede ballistiske modifiserte drivmiddelblandinger, spesielt for velplatoni-serte, hurtigbrennende høyenergimaterialer som, når det er nød-vendig, inneholder aluminium eller høye nivåer av energirike fyllstoffer som f.eks. et nitramin, f.eks. RDX (cyklo-1,3,5-tri-metylen-2,4,6-trinitramin).
Vi har nå oppdaget at NC-baserte drivmidler som har forbedrede platå- eller mesa-brennkarakteristikker kan oppnås ved å anvende ballistisk modifiseringsmiddel som omfatter sinkoksyd. Dette modifiseringsmiddel gir gode kvalitetsplatåer som er reproduserbare fra sats til sats, og de modifiserte drivmidler gjennomgår ikke ballistisk drift ved lagring.
Sinkoksyd er i seg selv et effektivt ballistisk modifiseringsmiddel for NC-baserte drivmidler inklusive støpt og ekstrudert dobbeltbasisdrivmiddel, men det blir fordelaktig anvendt i tilknytning til andre ballistiske modifiseringsmidler, f.eks. bly-B-resorcylat og blysalicylat for å forsterke den platoniserte brennhastighet. Hos slike blandede ballistiske modifiseringsmidler kan den platoniserte brennhastighet for et drivmiddel bli "avstemt" til kravene til en spesiell rakettmotor, og brennhastigheten kan økes til og med for høy-brenn-hastighetsdrivmidler, i noen tilfeller med 19%. De modifiserte drivmidler har forbedret kjemisk stabilitet, hvilket gjenspeiles i forbedrede oppsprekkingstestresultater. Dette tilskrives reaksjon mellom sinkoksydet og protinsyrerester som er til stede i drivmiddelblandingen, som i fravær av sinkoksyd forårsaker nedbrytning av salpetersyreestere.
Vi har også oppdaget at innlemmelse av sinkoksyd som modifiseringsmiddel i nitrocellulosedrivmidler forbedrer eller eliminerer forbrenningsustabilitet som bevirkes av akustiske resonansbølger som bygger seg opp i et hulrom i en rakettmotor når drivmidlet brennes, og forårsaker vide fluktuasjoner i trykk/tid-brennkarakteristikkene. Forbedringen menes å kunne tilskrives sinkoksydet, på grunn av dets høye smeltepunkt, som virker som et resonansundertrykkende middel.
Således inneholder den NC-baserte drivmiddelblanding ifølge oppfinnelsen minst 0,15 vekt%, regnet på drivmiddelblandingen, av sinkoksyd som ballistisk modifiseringsmiddel. Foretrukne materialer omfatter en blanding av sinkoksyd og en eller flere av bly- eller kobberforbindelsene som er effektive som ballistisk modifiseringsmiddel. Egnede bly- og kobberforbindelser for dette formål inkluderer blystearat, blycitrat, blyftalat, bly-acetoftalat, blysalicylat, bly-B-resorcylat, basisk kobbersalicylat, kobber-B-resorcylat og kobberoksyd.
Drivmiddelblandingene i henhold til oppfinnelsen inneholder fortrinnsvis fra 2 til 8,0 vekt% av ballistisk modifiseringsmiddel, og når modifiseringsmidlet omfatter en bly-eller kobberforbindelse som virker som ballistisk modifiseringsmiddel i tilknytning til sinkoksyd, bør blandingen fortrinnsvis inneholde 0,15-5,0 vekt% sinkoksyd.
I tillegg til nitrocellulosen og det ballistiske modifiseringsmiddel kan drivmiddelblandingene i henhold til oppfinnelsen inneholde konvensjonelle drivmiddelingredienser inklusive NG (i dobbeltbasedrivmiddel); stabilisatorer, f.eks. paranitro-N-metylanilin, 2-nitrodifenylamin eller resorcinol; myknere, f.eks. sukrose-oktoacetat, triacetin eller dibutylftalat; energirike bestanddeler, f.eks. et nitramin, f.eks. RDX eller metallpulver, f.eks. aluminium; brennhastighetsmodererings-midler, f.eks. carbon black; smøremidler, f.eks. candelillavoks; polymere bindemidler, f.eks. polykaprolakton tverrbundet med isocyanat; flammeundertrykkende midler, f.eks. kaliumnitrat, og resonansundertrykkende midler, f.eks. silisiumkarbid.
Platoniserte drivmiddelblandinger i henhold til oppfinnelsen kan variere over vide områder med hensyn til energi- og brennhastigheter. Således kan et nyttig materiale bli laget som dekker energiområdet fra ca. 800 kalorier/gram til 1200 kalo-rier/gram og brennhastigheter fra ca. 4 mm/sek til ca. 45 mm/sek. Blandingen kan fremstilles ved hjelp av de konvensjonelle driv-middelproduksjonsmetoder som er aktuelle for de respektive typer av nitrocellulosedrivmiddel.
Oppfinnelsen blir ytterligere illustrert ved de følgende eksempler, hvor alle prosenter er gitt i vekt.
Eksemplene var satser av drivmiddel med de sammensetninger som er vist i tabell 1, fremstilt ved standarddrivmiddel-produksjonsmetoder som beskrevet i kapittel 17 i boken "High Explosives and Propellants", av S Fordham, 2. utgave, Pergamon Press 1980. Bortsett fra sinkoksydet var de anvendte ingredi-enser vanlig anvendte drivmiddelbestanddeler.
Eksemplene 3-6 var støpte dobbeltbasisdrivmidler laget ved en standardmetode hvor et dobbeltbasis-drivmiddelpulver som inneholdt de fleste av ingrediensene ble fremstilt ved en løsningsmiddelinkorporeringsmetode og etterpå blandet med en støpevæske som inneholdt ca. halvparten av nitroglycerolen,
alt triacetinet og endel av stabilisatoren. For testing av brennhastighetene ble det kuttet plater og endebrenningssatser fra det støpte drivmiddel og brent i en motor ved en begynnelses-temperatur på 21°C (med mindre annet er angitt).
Eksemplene 1 og 2 ble foretatt ved løsningsmiddelprosessen. Drivmidlet i henhold til disse eksempler ble ekstrudert til
2mm diameter x 18 cm lange strenger som ble overflate-inhibert ved behandling med vinyl-lakk slik at det ble etterlatt en konstant brennende endeoverflate. Brennhastighetene for strengene ble målt over et område med trykk hvor strengene ble brent fra den ubehandlede endeoverflate i et Crawford Bomb strengebrenneapparat under nitrogenatmosfære ved en begynnelses-temperatur på 21°C (med mindre annet er angitt).
Eksempel 1
Dette eksempel var en platonisert løsningsmiddelekstrudert dobbeltbase-drivmiddelblanding som inneholdt 4,00% sinkoksyd som det eneste ballistiske modifiseringsmiddel. De ballistiske egenskaper (brennhastighet mot trykk) er vist grafisk i fig. 1 som en avsetning av log brennhastighet mot log trykk. Avset-ningen indikerer at sinkoksydet ga en platåbrennhastighet på
18 mm /sek. ved et trykkområde på 175-225 bar.
Eksempel 2
Dette eksempel var et platonisert løsningsmiddelekstrudert dobbeltbasis-drivmiddel som hadde samme sammensetning som eksempel 1, med unntagelse av at det ballistiske modifiseringsmiddel bestod av 2,0% sinkoksyd og 2,0% bly-B-resorcylat. De ballistiske testresultater for dette materiale, vist grafisk i fig. 2, viser at denne blanding oppviste platåbrenning ved høyere brennhastighet på ca. 27 mm/sek. over et trykkområde på ca. 85-200 bar.
Eksempler 3( a) og 3( b)
Disse eksempler var platoniserte støpte dobbeltbasis-drivmidler med i alt vesentlig samme sammensetning med unntagelse av at eksempel 3(b) inneholdt 0,34% sinkoksyd i tillegg til 1,99% bly-B-resorcylat og 1,99% blysalicylat som ballistisk modifiseringsmiddel. De ballistiske testresultater for disse materialer er vist grafisk i fig. 3. Disse resultater viser at sinkoksydet ga et høyere brennhastighetsplatå over et økt trykkområde på ca. 80-175 bar.
Plater av blandingene ble lagret ved 60°C i 12 uker, og brennhastighetene ble igjen bestemt. Eksempel 3(a) viste 7% nedadrettet ballistisk drift over lagringsperioden mens eksempel 3(b) viste i det vesentlige uendret ballistikk, hvilket indikerer effekten av sinkoksydet med hensyn til å for-hindre den nedadrettede ballistiske drift som vanligvis tilskrives reaksjon mellom bly-B-resorcylat og blysalicylat i blandingen.
Eksempel 4
Dette eksempel var en platonisert elastomer-modifisert støpt dobbeltbasis-drivmiddelblanding som inneholdt 0,66% sinkoksyd, 1,98% bly-B-resorcylat, 1,98% blysalicylat og 3,53% av et polymert bindemiddel som bestod av polykaprolakton tverrbundet med isocyanat. Brennhastigheten testet ved begynnelses-temperaturer på -40, 21 og 60°C var 25-26 m/sek. i hvert tilfelle over et platonisert brennområde på 100-175 bar, som vist i fig. 4.
Brennhastigheten varierte ikke meget med begynnelses-temperaturen (d.v.s. at temperaturkoeffisienten var lav) over området -40 til 60°C i platåbrennområdet.
Eksempler 5( a) og 5( b)
Disse eksempler var platoniserte aluminiumfylte støpte dobbeltbasis-drivmidler som hadde i alt vesentlig samme sammensetning, med unntagelse av at eksempel 5(b) inneholdt 0,34% sinkoksyd. 5,1 cm terninger av begge blandinger ble lagret ved 80°C og testet (med røntgenstråler) med hensyn på tegn på opp-sprekking eller interne feil. Eksempel 5(a) viste sprekker etter 8 dager, mens eksempel 5(b) ikke viste noe tegn på opp-sprekking før etter 21 dager.
Eksempel 6
Dette eksempel var et platonisert høyenergi-elastomer-modifisert støpt dobbeltbasis-drivmiddel som inneholdt 0,21% sinkoksyd, 3,21% polymert bindemiddel (som anvendt i eksempel 4), 19,6% RDX og 1,4% silisiumkarbid. De ballistiske testresultater som er vist i fig. 5 indikerer at platåbrenning ved ca. 20 mm/sek. med en akseptabel (lav) temperaturkoeffisient inntreffer over trykkområdet på 80-150 bar.

Claims (8)

1. Nitrocellulosebasert drivmiddelblanding som inneholder et ballistisk modifiseringsmiddel for å produsere platåeffekt eller mesabrenning, karakterisert ved at det ballistiske modifiseringsmiddel inneholder sinkoksyd i en mengde som utgjør 0,15% eller mer i vekt av drivmiddelblandingen.
2. Drivmiddelblanding som angitt i krav 1, karakterisert ved at det ballistiske modifiseringsmiddel er en blanding av sinkoksyd og én eller flere bly-eller kobberforbindelser som er effektive som drivmiddelballistisk modifiseringsmiddel.
3. Drivmiddelblanding som angitt i krav 2, karakterisert ved at bly- eller kobberforbindelsen er blystearat, blycitrat, blyftalat, blyacetoftalat, blysalicylat, bly-B-resorcylat, basisk kobbersalicylat, kobber-B-resorcylat eller kobberoksyd.
4. Drivmiddelblanding som angitt i hvilket som helst av kravene 1 til 3 inklusive, karakterisert ved at den inneholder fra 2 til 8,0 vekt% ballistisk modifiseringsmiddel.
5. Drivmiddelblanding som angitt i krav 4, karakterisert ved at den inneholder 0,15 til 5,0 vekt% s inkoksyd.
6. Drivmiddelblanding som angitt i hvilket som helst av kravene 1 til 5, karakterisert ved at den inneholder stabilisator, mykner, brennhastighets-modererende middel, smøremiddel og/eller oppflammings-undertrykkende middel.
7. Drivmiddelblanding som angitt i krav 6, karakterisert ved at den inneholder paranitro-N-metylanilin, 2-nitrodifenylamin, resorcinol, sukrose-oktoacetat, triacetin, dibutylftalat, carbon black, candelilla-voks, polykaprolakton tverrbundet med isocyanat, kaliumnitrat eller silisiumkarbid.
8. Drivmiddelblanding som angitt i hvilket som helst av kravene 1 til 7 inklusive, karakterisert ved at den inneholder minst én energirik bestanddel, valgt blant et metallpulver eller et nitramin, fortrinnsvis cyklo-1,3,5-tri-metylen-2,4,6-trinitramin.
NO872742A 1986-07-15 1987-07-01 Nitrocellulosebasert drivmiddelblanding NO173183C (no)

Applications Claiming Priority (1)

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

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO872742L NO872742L (no) 1991-11-28
NO173183B true NO173183B (no) 1993-08-02
NO173183C NO173183C (no) 1993-11-10

Family

ID=10601091

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO872742A NO173183C (no) 1986-07-15 1987-07-01 Nitrocellulosebasert drivmiddelblanding

Country Status (9)

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

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2727401B1 (fr) * 1994-11-29 1996-12-27 Poudres & Explosifs Ste Nale Compositions modificatrices de proprietes balistiques et propergols contenant de telles compositions
EP0898692A4 (en) * 1997-05-07 2000-02-23 Patricia L Farnell AMMUNITION WITH A LIGHT CHARGE EMITTING INFRARED RADIATION
RU2636087C1 (ru) * 2016-08-09 2017-11-20 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" Двухосновное твердое топливо

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
NL135577B (no) * 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 (de) * 1966-07-23 1970-11-26 Dynamit Nobel Ag Oberflaechenbehandlung von Treibladungspulver
US3506505A (en) * 1967-12-01 1970-04-14 Herzog Johanna Nitrocellulose base propellant coated with graphite,plasticizer,and inorganic pigment
NO119830B (no) * 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 (sv) * 1979-04-24 1985-03-04 Bofors Ab Sett att framstella sammanhengande kroppar av dubbelbasraketkrut
JPS609998B2 (ja) * 1982-05-07 1985-03-14 日本油脂株式会社 推進薬組成物
GB2152920B (en) * 1983-08-12 1987-06-24 Secr Defence Propellant composition

Also Published As

Publication number Publication date
GB8713679D0 (en) 1991-10-16
SE8702783D0 (sv) 1987-07-06
NO872742L (no) 1991-11-28
NL194727B (nl) 2002-09-02
NO173183C (no) 1993-11-10
CA1326137C (en) 1994-01-18
SE467540B (sv) 1992-08-03
SE8702783L (sv) 1992-03-05
FR2669626A1 (fr) 1992-05-29
NL194727C (nl) 2003-01-07
NL8701562A (nl) 1992-05-06
AU632281B2 (en) 1992-12-24
DE3723118C2 (de) 2002-06-13
DE3723118A1 (de) 1992-07-30
IT1235642B (it) 1992-09-14
GB2246348A (en) 1992-01-29
GB2246348B (en) 1993-03-03
FR2669626B1 (no) 1994-08-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO894163L (no) Rakett-drivmiddel.
US4216039A (en) Smokeless propellant compositions having polyester or polybutadiene binder system crosslinked with nitrocellulose
US3756874A (en) Temperature resistant propellants containing cyclotetramethylenetetranitramine
US4002514A (en) Nitrocellulose propellant composition
CA2344232C (en) Castable double base solid rocket propellant containing ballistic modifier pasted in an inert polymer
US3953259A (en) Pressure exponent suppressants
US4570540A (en) LOVA Type black powder propellant surrogate
US4701228A (en) Process for the manufacture of a double-base propellent composition with low flame-glare emission
US5254186A (en) Nitrocellulose propellant composition
US3923564A (en) Double base propellant with thorium containing ballistic modifier
NO173183B (no) Nitrocellulosebasert drivmiddelblanding
US3473982A (en) Nitrocellulose explosive containing a charcoal binder-oxidizer mixture
US3732130A (en) Gun propellant containing nonenergetic plasticizer,nitrocellulose and triaminoguanidine nitrate
US3732131A (en) Gun propellant containing nitroplasticized nitrocellulose and triaminoguanidine nitrate
NO173697B (no) Drivmiddel
US5798481A (en) High energy TNAZ, nitrocellulose gun propellant
US4025370A (en) Double base propellant containing azobisformamide
US3086896A (en) Nitroguanidine propellant composition and process of preparation
US3951704A (en) Double-base propellants with combustion modifier
US3867215A (en) Nitrocellulose double-base propellant containing butanetrioltrinitrate
JP2845676B2 (ja) マルチ組成発射薬
US5192379A (en) Densifying and stabilizing ingredient
CA1143165A (en) Granular propellant powders based on nitrocellulose, nitrated oil and polyvinyl nitrate, and the process for their manufacture
US3996080A (en) Ballistic modifiers
US3963545A (en) Energetic double base propellant composition

Legal Events

Date Code Title Description
MK1K Patent expired