NO310380B1

NO310380B1 - Anordning ved beholder som omslutter et brennbart materiale

Info

Publication number: NO310380B1
Application number: NO20002377A
Authority: NO
Inventors: Hans B Biseroed
Original assignee: Nammo Raufoss As
Priority date: 2000-05-05
Filing date: 2000-05-05
Publication date: 2001-06-25
Also published as: AU2001256875A1; NO20002377D0; WO2001086225A1; NO20002377A

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning ved en beholder som omslutter et brennbart/eksplosivt/pyrogent materiale, så som krutt, gass, drivstoff, etc, der beholderen er strukturelt oppbygd av en beholdervegg bestående av et ikke-metallisk, kunststoffmateriale, så som kompositt materiale.

Anordningen i følge oppfinnelsen er spesielt utviklet for militære formål i forbindelse med rakettakselererte missiler, men det har vist seg at den også kan anvendes for diverse sivile formål.

Bakgrunnen for oppfinnelsen er at beholdere som omslutter et brennbart materiale og som enten i perioder eller hele tiden er eksponert for det ytre miljø, under visse omstendigheter kan bli utsatt for fenomener som gir opphav til antennelse av det brennbare materiale som de rommer. Eksempler på slike naturlige og kunstige fenomener er lyn, elektrostatiske utladninger og elektromagnetiske strålinger.

Hensikten med oppfinnelsen er å beskytte mediet inne i beholderne ved å hindre inntrenging av lyn, høyfrekvent stråling eller elektrostatisk utladning. Dette for å hindre sprengning eller brenning av gassen/brenselet som på grunn av tilstrekkelig energi/varme fra nevnte stråling/lyn/utladning vil bli lokalt oppvarmet til antennelsestemperaturen til de forskjellige mediene. Hvis dette skjer far man antennelse og dertil sprengning/brann.

Eksempler på beholdere av denne type er det ytre skall på rakettmotorer. Rakettmotorer som driver eller akselererer missiler blir i beredskapsituasjoner for eksempel båret under vingene på luftfartøyer og er klart eksponert for lynnedslag og elektrostatiske ladninger på grunn av friksjonen mot luft under flyvningen. Også rakettdrevne bakke-til-luft våpen er til tider utsatt for eksponering mot lynnedslag i tillegg til elektromagnetisk stråling. Elektromagnetisk stråling er spesielt til stede om bord i sjøgående krigsfartøyer med mye elektronisk utstyr så som radarer og kommunikasjonsutstyr. Også stasjonært bakkeutstyr og landgående kjøretøyer, så som stridsvogner som bærer rakettdrevne missiler, er utsatt for nevnte fenomener. Dette gjelder også oppbevaringskoggere og utskytningsrør når de rommer et missil. Noen av situasjonene har liten sannsynlighet for at antennelse faktisk oppstår, men så lenge det finnes potensiell fare vil sikringstiltak bli gjennomført.

Eksempler på beholdere av denne type for sivile formål, er propanbeholdere, gassflasker, drivstofftanker og lignende. Spesielt når denne type beholdere er plassert ute i det fri representerer de en potensiell sikkerhetsrisiko.

Det skal presiseres at oppfinnelsen finner anvendelse for ikke-metalliske, viklede og støpte beholdere av kompositt-strukturer oppbygd av karbonfiber, aramidfiber, glassfiber eller kombinasjoner av disse i en matrise av resiner som eksempelvis epoxy eller polyester. Kompositt-strukturene har forholdsvis dårlig ledningsevne og for eksempel vil et lynnedslag kunne penetrere beholderveggen og forårsake lokal oppvarming til antennelsestemperaturen til mediet innenfor beholderveggen. Det søkes derfor å tilveiebringe en ledende kompositt-struktur som vil virke på samme måte som et Faradays bur. Elektrisk ledende metallbeholdere danner i seg selv et Faradays bur og er ingen del av oppfinnelsen.

Dette er, i samsvar med den foreliggende oppfinnelse, tilveiebrakt med en anordning av den innledningsvis nevnte art som kjennetegnes ved at kunststoffmateriale i beholderveggen er utvendig belagt med et sjikt av metallisk, ledende materiale, i den hensikt å skape et Faradays bur omkring det brennbare materiale.

Med fordel kan beholderveggens utvendige sjikt være et belegg av et metall valgt blant aluminium, kobber, nikkel, sølv, gull, etc.

En måte å påføre metallsjiktet, eller metallbelegget, er at det påføres ved en IVD (ion vapor deposit) behandling.

En andre måte å påføre metallbelegget på, er at påføring skjer ved pådamping av metallet under tilnærmet vakuum der oksygen tilnærmet ikke er tilstede.

Typiske tykkelser av metallbelegget som påføres vil være sjikt-tykkelser i området 1 jlx - 50[ i.

En svært aktuell anvendelse av oppfinnelsen er at metallbelegget blir påført en beholder som danner yttervegg i en rakettmotor.

En annen anvendelse er at metallbelegget blir påført en beholder som danner yttervegg i en transport- og oppbevaringsbeholder som rommer et missil.

Nok en anvendelse er at metallbelegget blir påført en beholder som danner yttervegg i et utskytningsrør (launcher) for et missil.

I en sivil anvendelse kan metallbelegget bli påført en beholder som danner yttervegg i en gass- eller drivstoffbeholder. Her har man spesielt i tankene beholdere som rommer propan, metan eller andre jordgasser, for eksempel til campingbruk, grilling, oppvarming, belysning, etc. Drivstoffet kan også være flytende, for eksempel bensin, eller være i fast form som en pyroteknisk drivladning. Sivile raketter blir blant annet brukt til utplassering av satellitter i rommet.

Andre og ytterligere formål, særtrekk og fordeler vil fremgå av den følgende beskrivelse av en for tiden foretrukket utførelse av oppfinnelsen, som er gitt for beskrivelsesformål, uten derved å være begrensende, og gitt i forbindelse med de vedlagte tegninger, hvor:

Fig.l viser skjematisk en rakettmotor som har anordningen i følge oppfinnelsen,

Fig.2 viser et rakett-motorhus ifølge oppfinnelsen

Fig.3 viser et oppbevaringskogger ifølge oppfinnelsen for en rakett

Fig.4 viser et utskytningsrør ifølge oppfinnelsen for en rakett, og

Fig. 5 viser en gassbeholder ifølge oppfinnelsen.

Beskrivelsen henfører seg til en rakettmotor i et missil, men oppfinnelsen er ikke begrenset til en rakettmotor alene. Enhver beholder av kompositt materiale som rommer et brennbart materiale, kan ta i bruk oppfinnelsen.

Det vises først til fig.l som illustrerer skjematisk en rakettmotor 1. Rakettmotoren 1 omfatter et motorhus 2 som omslutter en drivladning av brennbart materiale, for eksempel en kruttladning 3. De øvrige innvendige komponenter i rakettmotoren 1 har ingen betydning for oppfinnelsen og vil ikke bli nærmere beskrevet her.

Rakettmotorens 1 ytre kappe 4, eller skall, er oppbygd av viklede eller støpte kompositt-strukturer av karbonfibre, aramidfibre eller kombinasjoner av disse i en matrise av resiner som eksempelvis epoxy eller polyester.

Etter at rakettmotorens 1 kappe 4 er tilvirket, blir et belegg 5 av metall påført på den siden av kappen 4 som vender utad. En metode for påføring av metallbelegget er IVD (ion vapor deposit) behandling. En annen metode er pådamping av metallet på komposittflaten i et vakuum-kammer der minst mulig oksygen er tilstede. Metallet blir da varmet opp til kokepunktet og fordamper og legger seg i denne fasen på komposittflaten i passende tykkelse. Overflaten blir fullstendig dekket. Tykkelsen av belegget 5 kan variere fra noen fa jx til 40-50u avhengig av funksjonen det er tiltenkt. Det utvendige sjikt 5 kan være et belegg av metall valgt blant aluminium, kobber, nikkel, sølv, gull, etc. Fig.2 viser en variant av et rakett-motorhus 2' der de øvrige rakettkomponenter ikke er inntegnet. Som i utførelsen ovenfor er huset 2' av et kompositt materiale og den utvendige overflaten påført et metallisk belegg 5, eller sjikt, som er elektrisk ledende. Fig.3 viser skjematisk et oppbevaringskogger 6 som rommer et missil. Oppbevaringskoggeret 6 er tilvirket av et kompositt materiale som er utvendig belagt med et metallisk strømledende sjikt 5. Belegget skal tjene de samme formål som beskrevet ovenfor. Fig.4 viser et utskytningsrør 8 for et missil 7. Utskytningsrøret 8 er tilvirket av kompositt materiale som igjen er belagt med et metallisk strømledende sjikt 5. Det skal nevnes at selve oppbevaringskoggeret 6 i enkelte utførelser også kan benyttes som utskytningsrør for missilet 7. Fig.5 viser skjematisk og et eksempel på en gassbeholder 9 som rommer en brennbar gass. Gassbeholderen 9 er som i alternativene ovenfor tilvirket av et kompositt materiale belagt med et metallisk strømledende sjikt 5. Formålet med sjiktet er som tidligere beskrevet. Eksempler på gassbeholdere av denne type for sivile formål, er propanbeholdere, gassflasker, drivstofftanker og lignende.

Claims

1. Anordning ved en beholder som omslutter et brennbart/eksplosivt/pyrogent materiale, så som krutt, gass, drivstoff, etc., der beholderen er strukturelt oppbygd av en beholdervegg bestående av et ikke-metallisk kunststoffmateriale, så som kompositt materiale, karakterisert ved at kunststoffmaterialet i beholderveggen er utvendig belagt med et sjikt (5) av metallisk, ledende materiale, i den hensikt å skape et Faradays bur omkring det brennbare materialet.

2. Anordning ved beholder som angitt i krav 1, karakterisert v e d at beholderveggens utvendige sjikt (5) er et belegg av et metall valgt blant aluminium, kobber, nikkel, sølv, gull, etc.

3. Anordning ved beholder som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at metallbelegget er påført ved IVD (ion vapor deposit) behandling.

4. Anordning ved beholder som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at metallbelegget er påført ved pådamping av metallet.

5. Anordning ved beholder som angitt i ett av kravene 1-4, karakterisert ved at metallbelegget er påført i sjikt-tykkelser i området 1^ - 50p..

6. Anordning ved beholder som angitt i ett av kravene 1-5, karakterisert ved at metallbelegget er påført en beholder (2;2') som danner yttervegg (4) i en rakettmotor (1).

7. Anordning ved beholder som angitt i ett av kravene 1-5, karakterisert ved at metallbelegget er påført en beholder som danner yttervegg i en transport- og oppbevaringsbeholder (6) som rommer et missil (7).

8. Anordning ved beholder som angitt i ett av kravene 1-5, karakterisert ved at metallbelegget £r påført en beholder som danner yttervegg i et utskytningsrør (8) (launcher) for et missil (7).

9. Anordning ved beholder som angitt i ett av kravene 1-5, karakterisert ved at metallbelegget er påført en beholder som danner yttervegg i en gassbeholder (9).

10. Anordning ved beholder som angitt i ett av kravene 1-5, karakterisert ved at metallbelegget er påført en beholder som danner yttervegg i en drivstoffbeholder.