NO753402L - - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av tokomponent drivsatser for raketter, drivladninger og liknende som består av nitrocellulose, sprengolje, gelatinatoirer, forbrenningsmoderatorer, stabilisatorer, glidemidler, uorganiske eller organiske oksygenbærere og tilsatsstoffer gjennom elting, valsing og pressing.

Den vanligste fremstillingsmåten for tokomponent rakettdrivsatser er råmasse-metoden som også kalles POL-metoden (Pulver olme Løsungsmittel, pulver uten løsningsmiddel). Etter denne fremgangsmåten blir den vannfuktede nitrocellulose dynket med sprengolje i en vandig suspensjon hvorunder nitrocellulosen - alt etter sitt nitrogeninnhold - i stor utstrekning eller fullstendig blir gelatinert gjennom sprengolføen. Etter denne fremgangsmåten hvor nitrocellulosen og sprengoljen allerede ved fremstilling av råmassen har det mengdeforhold som disse komponentene skal ha i sluttsammensetningen for drivsatsen. Der finnes bare meget små variasjons- eller korreksjonsmuligheter over myknerinn-holdet i sammensetningen av drivsatsen innenfor de to tillatte toleranser.

Gjennom sentrifugering, pressing eller pressing i skruepresser blir deretter overskudd av vann fra råmassen fjernet og den fiberaktige råmasse som ennå inneholder fra 10 til 30 vekt-$ vann, blir homogenisert ved blanding. Homogeniseringsprosessen som har stor betydning for at drivsatsproduktet skal være enhetlig kan ikke gjennomføres med hvilke som helst mengder på grunn av de dårlige blandingsegenskapene i råmassen.

Som regel foregår blandingen enten for hånd med tre-skyfler i blandekar eller i elte- eller blandemaskiner hvorunder der ofte foregår en mekanisk løsning av råmassen f.eks. i skive-møller på grunn av råmassens klumpede struktur. I en pulverelte blir deretter den homogeniserte, vannfuktede råmasse sammen-blandet med myknere, stabilisatorer, forbrenningsmoderatorer,

■glidemidler etc. alt etter sammensetningen drivmassen skal ha

og den løse eltemassen blir underkastet flere valseprosesser

ved oppvarming for å fjerne resten av vannet og for å få en fullstendig gjennomglattinering. Man får da en valseplate som vik-les på en valse og som formes til de ønskede mål for drivsatsen ved hjelp av en egnet, oppvarmbar stangpresse.

Som man forstår har denne fremgangsmåten to vesentlige ulemper for fremstilling av drivsatser særlig i større mengder: (a) De to komponenter nitrocellulose og nitroglycerin som kreves for en bestemt sammensetning av drivsatsen - og som man i det etterfølgende vil gi to eksempler på - må allerede ved fremstillingen av råmassen ha et bestemt forhold til hverandre og i forhold til den totale sammensetning som bare i meget liten utstrekning kan forandres i de etterfølgende tallrike arbeidstrinn og da bare innenfor grensene av toleransene for totalsammenset-ningen. På grunn av denne sterke begrensning kan ferdiggjort råmasse ikke anvendes for tokomponent drivsatser med en annen sammensetning enn den råmassen opprinnelig var bestemt for, slik at produksjonsbedrifter er tvunget til å lagre råmasse med forskjellig sammensetning for å få en tilstrekkelig fleksibilitet i produksjonen. Til fremstilling av tokomponent drivsatser anvender man såvel ensartet nitrerte nitrocelluloser som blandinger av nitrocelluloser med forskjellig forestringsgrad. På grunn av den beskrevne lovmessighet i råmasse- eller POL-metoden kan i de etterfølgende arbeidstrinn i råmassefremstillingen, verken det bestemte forhold i de enkelte nitrocelluloseblandinger varieres i forhold til hverandre, eller en ensartet nitrert nitrocellulose erstattes med en nitrocellulose med et annet nitrogeninnhold (b) Blandingen av råmasse til større, homogene enheter (blokker) på eksempelvis mer enn 30 tonn hvor det i pro-duksjons serier av drivsatser skal oppnås en meget liten spredning i overensstemmelse med de ballistiske spesifikasjoner, er prak-tisk talt umulig på grunn av den utpregede tilbøyelighet hos råmassen til klumpdannelse og på grunn av massens relativt volumi-nøse struktur.

For den drivsatssammensetning som er nevnt under (a) skal to eksempler anføres hvor tokomponent drivsatser fremstilles etter de hittil brukte fremgangsmåter og etter det nye forslag.

Det har ikke manglet på forsøk på å modifisere de beskrevne fremgangsmåter for i det minste delvis å redusere ulempene, f.eks. ved å koble inn en ekstra eltemaskin etter etter-prosessen eller ved en kontinuerlig fremstilling av råmassen ved samtidig tilsats av alle komponentene som inngår i blandingen, eller bare av slike komponenter som ikke er vannløselige. Disse del-løsninger som alltid har andre ulemper er i og for seg kjent.

Det er oppfinnelsens hensikt å foreslå en fremgangsmåte som gjør det mulig å variere sammensetningen og dens finkor-rektur under drivsatsproduksjonen som gjør det mulig å blande drivsatskomponentene også for større enheter og produksjonsserier og som tillater et redusert lagerhold.

Det nye forslag adskiller seg på en grunnleggende måte fra tidligere kjente fremgangsmåter like fra arbeidsgangen i begynnelsesfasen til blanding av granulatcharger.

Ifølge oppfinnelsen blandes sprengoljen i form av

en vanlig sprenggelatin eller et gelatinert forprodukt som inneholder en del av den nitrocellulose som skal finnes i sammensetningen fuktet med alkohol først i en elte med den overveiende mengde av den nødvendige nitrocellulose som er fuktet med et egnet organisk fortrengningsmiddel i en mengde på^ 90 vekt-%, under tilsats av en liten mengde av et ekte løsningsmiddel fra nitrocellulose og av de øvrige tilsatsstoffer under oppvarming, hvoretter elten omdannes til pulverformet granulat som etter tørking til en fuktighet på 0,1 til 8 vekt-$, blandes til homogene granulater av ønsket vekt, hvoretter de homogeniserte granulater be-

arbeides videre på i og for seg kjent måte.

Ved den nye fremgangsmåten overvinnes ikke bare fullstendig ulempene ved de hittil anvendte fremgangsmåter, men man får overraskende, vesentlige forbedringer som viser seg i det midlere, geometriske impulsstandard avvik.

Istedenfor den vanlige råmasse anvendes ifølge oppfinnelsen hovedkomponentene sprengolje og nitrocellulose hver for seg i elteprosessen, hvorunder ikke bare den forangående prosess med råmassefremstilling fullstendig unngås, men man kan samtidig forandre forholdet mellom nitrocellulose og sprengolje etter ønske under elteprosessen. På grunn av dette reduseres kostbart lagerhold og bearbeiding av råmasser med forskjellig sammensetning,

og man får også en innsparing i transportomkostninger.

Ved den nye fremgangsmåten anbringes nitrocellulose med fra 10 til 35 vekt-$ fuktning av et egnet organisk fortrengningsmiddel i en elte og tilføres den nødvendige mengde nitroglycerin eller andre sprengoljer såsom nitroglykol, diglykol-dinitrat, metrioltrinitrat (metyltrimetylolmetan-trinitrat), 1,2,4-butantrioltrinitrat i form av sprenggelatin med opptil 93$ nitroglycerin eller som såkalt "pulverkonsentrat". Et slikt forprodukt fremstilles av nitrocellulose som er fuktet med alkohol og som er ensartet nitrert eller nitrocellulose som består av blandinger av høyere og lavere nitreringsgrader og av sprengolje ved gelatinering og forbehandling ifølge DT-PS 1 771 Ø6l.

Ved en bestemt utførelse består hovedmengden av nitrocellulose enten som ensartet nitrert nitrocellulose f.eks. med et nitrogeninnhold mellom 12,2 og 13,0$, eller som en blanding av nitrocellulose som består av høyere og lavere forestringsgrader, f.eks. med et gjennomsnittlig nitrogeninnhold på ^ 12,5$«Dette gjelder også for den lille mengde nitrocellulose i sprenggela-tinen eller i det nevnte forprodukt.

I den videre utførelse av oppfinnelsen anvendes som egnede organiske fortrengningsmidler for nitrocellulose enten en-verdig alifatiske alkoholer eller flytende, aromatiske eller klorerte hydrokarboner hver for seg eller i blanding. Som eksempler på dette skal nevnes metanol, propanol, isopropanol, butanoler eller toluol, xylol eller tri- eller perkloretylen og tetraklor-karbon.

Et videre kjennetegn ved oppfinnelsen består av at man som ekte oppløsningsmiddel for nitrocellulosen anvender ketoner, estere eller blandinger av disse såvel som blandinger av enverdige, alifatiske alkoholer og etere, fortrinnsvis i mengder på fra 2 til 6 vekt-$ beregnet på grunnlag av vekten til eltemassen.

Videre er oppfinnelsen kjennetegnet ved at eltemassen bearbeides ved temperaturer mellom 30 og 50°C. De tilsatsstoffer som finnes i elten såsom forbrenningsmoderatorer, stabilisatorer, gelatinatorer eller flegmatisatorer, glidemidler o.s.v., eltes så lenge at massen har de ønskede egenskaper før pressing. Etter en kort modningstid presses eltemassen i en pulverpresse til tynne strenger med et tverrsnitt på fra 2 tol 3 mm som etter tørkning av overflaten oppkappes i en kappemaskin til granulat med en lengde på fra 2 til 5 nim, som deretter tørkes i et tørkehus til en fuktighet på 0,2 tilO^+ vekt-$.

Dette tørkede granulat har fremragende pulveregen-skaper slik at de alt etter sammensetning og forbrenningsegen-skaper i den enkelte charge kan blandes i blandetårn, blandetrom-ler etc. til teoretisk ønskelig store, enhetlige ladninger på mer enn 200 tonn. Som ved produksjon av drivladningspulveret er det ved blandingen av granulatet fremdeles en mulighet for finkorrek-tur siden de enkelte produksjonsenheter (charger) alltid viser et lite avvik med hensyn til sammensetning og forbrenningskarakteristikk som er betinget av bearbeidingsprosessen.

Alt etter de kjemisk-fysikalske og ballistiske under-søkelsesresultater i de enkelte produksjonscharger kan ensartede ladninger på mer enn 200 tonn fremstilles, som fyller de ønskede krav. Ved større ladninger kan man få en ytterligere korreksjonsmulighet gjennom eltetilsatsen hvorunder en ønsket endring f.eks. i kaloriinnholdet eller i forbrenningsegenskapene også kan foretas i en løpende produksjon.

At man også kan anvende andre fremgangsmåter for fremstilling av lett blandbare granulater fortrinnsvis ved å bryte den aktive løsningsdel i elten med vann, skal bare nevnes for fullstendighetens skyld.

De homogeniserte granulater viderebearbeid.es på kjent måte gjennom utvalsing og deretter på oppvarmede friksjonsvalser, fulgt av fremstilling av plater på simultanvalser som i en egnet presse omdannes til drivsats med de ønskede dimensjoner.

En sammenlikning av de inntil nå kjente fremgangsmåter med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, viser at den nye fremgangsmåten i produksjonstrinnene før formingen av drivsatsen er grunnleggende forskjellig fra disse tidligere fremgangsmåter, hvorved.den ønskede fleksibilitet, korreksjonsmulighet og homo-genitet i en tokomponent drivsatsproduksjon oppstår forbundet med en ikke forutsebar innskrenkning i impulsspredningen. Disse egen-skapene ved den nye fremgangsmåten er av vesentlig betydning g&_ vel for drivsatsutviklingen og drivsatstilpasningen til bestående systemer som til serieproduksjon og bedriftsmessige produksjons-omstillinger.

Ifølge oppfinnelsen arbeider man, som allerede nevnt, i motsetning til den vanlige POL-metode for tokomponent drivsatser med løsningsmidler som i løpet av produksjonen deretter fjernes, slik at den egentlige blanding av drivsatsen igjen til-svarer den vanlige POL-prosess. Innholdet av løsningsmiddel og vann endrer seg i løpet av produksjonsprosessen ifølge oppfinnelsen, noe de følgende gjennomsnittsverdier viser:

For å belyse oppfinnelsen tjener de følgende eksempler hvor en blanding for produksjon av tokomponent drivsatser for rakettmotoren LAR, 110 mm, DM lh med den nedenstående sammensetning ble anvendt:

85$ nitroglycerin, fremstilt etter DT-PS 1 771 06l.

For å få en bestemt forbrenningskarakteristikk i drivsatsen endres den foranstående blanding innenfor rammen av toleransene gjennom tilsats av små mengder blyoksyd og/eller blysulfat og/eller kaliumnitrat og/eller kaliumsulfat. Den totale mengde av disse forbrenningsmoderatorer var i det foranstående eksempel ca. 0,40$.

Ifølge denne blandingen tilsettes i en oppvarmbar

og kjølbar 400 l's eltemaskin som er beregnet på en eltemengde på 150 kg (tørrvekt) i overensstemmelse med den ovennevnte blanding i fire deler i fastlagt rekkefølge.

Eltetemperaturen var 40°C. For å få gjennommodning puttes eltemassen i plastsekker og/eller i tette aluminiumsbe-holdere, som ble hensatt i 12 timer ved værelsestemperatur. Deretter ble eltemassen presset til strenger med et tverrsnitt på 2 til 3 mm i en vanlig 400 tonns pulverpresse, som ble oppkappet til granulat med en lengde på 4 mm i en pulverkappemaskin. Etter tørking av granulatet i et tørkehus (i 24 timer med en varmluft-strøm på fra 40 til 50°C) blir granulatet i dagscharger eller charger som er fremstilt på grunnlag av nitrocelluloseinnholdet blandet i en blandBtrommel eller i et blandetårn for å tilveie-bringe de;kjemisk-fysikalske og ballistiske spesifikasjoner i chargene.

Ved sammenblanding av store, homogene granulatblokker av forskjellige produksjonscharger bestemmes utvalget av bland-ingskomponenter etter de kjemisk-fysikalske og ballistiske spesifikasjoner i de enkelte produksjonscharger. Etter den ønskede størrelse (mengde i tonn) av de homogene granulatblokker - som i prinsippet er ubegrenset - bestemmes antallet blandingsgjennomganger. For ladningsstørrelse på 50 tonn er det tilstrekkelig med to til tre blandingsgjennomganger hvis man anvender en 2000 l's blandingstrommel. Den totale fuktighet, d.v.s. vann og resten av løsningsmidlet, i den homogene granulatladning varierer mellom 0,2 og 0,4$ og lå i middel i en serieproduksjon av flere tusen drivsatser LAR, 110 mm, DM 14 ved 0,265$.

Granulatet i den homogene blanding blir på kjent måte ifølge POL-metoden videre bearbeidet i det foregående eksempel i en serieproduksjon av tokomponent halebrenner-drivsatser med et ytre tverrsnitt på 100 mm og en lengde på 1055 mm,

De ballistiske fordeler ved den nye fremgangsmåte

i forhold til den gamle råmassemetode kan sees av de nedenstående resultater av en serieproduksjon av flere tusen drivsatser LAR, 110 mm, DM 14.

Denne sammenlikning mellom de to teknologier er særlig beviskraftig overbevisende idet sammensetningen og også drivsats- og brennkammerutførelsen er identisk.

Av dette får man i forbedringsfaktor som angitt i prosentvis midlere geometrisk standard-avvik i sammenlikning mellom råmassemetoden og metoden ifølge fremgangsmåten blir> 11,35.

i

Den ovenfor gjengitte i likhet i forbrenningsresul-tatene i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen hvor middelverdien i en serieproduksjon av flere tusen drivsatser er gjengitt, kan ikke tilnærmet oppnås med den kjente råmassetekhologi.

Som ytterligere eksempel er gjengitt seriefremstil-ling av tokomponent drivsatser av typen MK 43»MOD 1, 2,75 tommer, halebrenner med målene: tverrsnitt 2,48 tommer lengde 25,425 til 26,475 tommer.

Denne produksjonen var basert på følgende sammensetning :

Fremgangsmåten var i alle tilfeller lik den som er beskrevet i det første eksemplet. Også i dette tilfelle viser skyteresultatene den absolutte overlegenhet ved den nye fremgangsmåten i forhold til den kjente råmasseteknologi som er vist i den etterfølgende tabell.

Gjennomsnittsverdier av en serieproduksjon av flere tusen drivsatser av typen MK43»MODI, 2,75 tommer:

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av tokomponent drivsatser for raketter, drivladninger og liknende som består av nitrocellulose, sprengoljer, gelatinatorer, forbrenningsmoderatorer, stabilisatorer, glidemidler, uorganiske og organiske oksygenbærere og tilsåtsstoffer gjennom elting, valsing og pressing, karakterisert ved at sprengolje i form ;av en vanlig sprenggelatin eller et gelatinert formodnet forprodukt som inneholder en del av den nitrocellulose som inngår i total-blandingen og som er fuktet med alkohol, først blandes i en elte med den overveiende mengde av den nødvendige nitrocellulose fuktet med et egnet organisk fortynningsmiddel i en mengde på 90 vekt-$ under tilsats av små mengder ekte løsningsmiddel for nitrocellulose og de øvrige tilsåtsstoffer under oppvarming, og som deretter omformes til pulverformet granulat som etter tørk-ing til et fuktighetsinnhold på fra 0,1 til 0,8 vekt-$ blandes til homogene granulatblandinger av ønsket vekt, hvoretter den videre bearbeidelse av det homogeniserte granulat gjennomføres på i og for seg kjent måte.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakt e r i - s. e r t ved at såvel ensartet nitrert nitrocellulose som blandinger av høyere og lavere forestringsgrader anvendes.

3» Fremgangsmåte ifølge krav 1 og 2, karakterisert ved at som egnede organiske fortynningsmidler for nitrocellulose anvendes enten enverdigepalifatiske alkoholer eller flytende, aromatiske eller klorerte hydrokarboner enkelt-vis eller i blanding.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 til 3, karakterisert ved at som ekte løsningsmiddel for nitrocelluloser anvendes ketoner, estere og blandinger av disse, eller blandinger av enverdige alifatiske alkoholer og etere, fortrinnsvis i mengder på fra 2 til 6 vekt-$ beregnet på grunnlag av tørrvekten i eltesatsen.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1 til 4, karakterisert ved at eltesatsen bearbeides ved temperaturer mellom 30 og 50°C.