NO783625L - Rakettdrivverk for fast brensel - Google Patents

Description

Faststoff-rakettdrivverk og fremgangsmåte for fremstilling derav.

Foreliggende oppfinnelse angår et faststoff-rakettdrivverk og en fremgangsmåte for fremstilling av dette.

Ved kammerveggbunnede faststoff-rakettdrivverk av konvensjonell type befinner det seg mellom den indre br.enn-kammervegg og det faste rakettdrivstoff en isolering og/eller et inhiberingssjikt.. Disse materialer oppfyller to oppgaver: de må på den ene side beskytte brennkammeret fra de varme forbrenningsgasser mot slutten av avbrenningen og/eller på den annen side virke som bindeledd med gode klebeegenskaper ved kammerveggbunnede faste drivstoffer. SjikttykkeIsen for disse materialer ligger vanligvis.mellom 1 og 5 nim. Innføring av disse materialer skjer alt etter anvendt teknologi enten ved støping eller slynging ved samtidig utherding av isoleringen

■eller ved innpressing med etterfølgende utherding. Begge teknologier er dog meget tids- og omkostnings-intensive, og reduserer i tillegg til dette det rom som står til disposisjon for drivstoffet. Dette betyr dermed en eventuelt betydelig ytelsesforringelse for rakettmotoren.

Oppgaven for foreliggende oppfinnelse er å tilby et faststoff-rakettdrivverk under langtgående utelukkelse av de nevnte isolerings- henholdsvis inhiberingsmaterialer. Løsningen av denne oppgave- oppnås ved et fast drivstoff som støpes rett inn i et brennkammer som ikke er isolert i den sylindriske del.

Fremgangsmåten for fremstilling av rakettdrivverket består deri at innerveggen av brennkammeret utstyres med et en-henholdsvis to-komponentklebemiddel i en sjikttykkelse av 10 - 100^um og at det faste drivstoff deretter, støpes inn i brennkammeret.

Etter en spesiell utførelsesform av■oppfinnelsen

o

anvendes de.t brennkammere med veggtykkelser fra 0,6 - 1,5 mm, fortrinnsvis 0,8 - 1,2 mm.

De faste drivstoffer ifølge oppfinnelsen består'i det vesentlige av oksydatorer, en metalltilsetning og polymerer som etter utherding oppviser gummiaktige egenskaper. Oksydatorene er generelt ammonium-, henholdsvis alkalisalter av salpeter-, henholdsvis perklor-syre. Spesielle eksempler på disse er ammoniumperklorat og ammbniumnitrat, kaliumperklorat, natriumnitrat, osv.

Foretrukne polymerer er te-lomere polybutadiener eller kopolymerer av butadien og akrylnitril med funksjonelle grupper. De funksjonelle grupper kan enten være sluttgruppe.r eller være fordelt statistisk langs kjeden. Typiske eksempler er karboksylavsluttede polybutadiener ("Butarez CTL",

"Telagen CT", "Hycas", "HC 4^4"), hydroksylavsluttede polybutadiener ("Butarez HT", "PBd R 45", "Telagen HT"), kopolymerer av butadien og akrylsyre ("PBAA"), samt terpolymerer av butadien, akrylsyre og akrylnitril ("PBAN").

Består den funksjone lie'gruppe av en karboksyl-gruppe, kan disse polymerer herdes med de forskjellige aziridi-ner, epoksyder eller aminer. Polymerer med hydroksylgrupper herdes, med aromatiske eller alifatiske di- eller polyisocyana-ter. Alt etter reaktivitet av det anvendte isocyanat, må det tilsettes herdeakselleratorer henholdsvis herdeinhibitorer.

Bindemiddelsystemet kan naturligvis også modifise-res ved komponenter som ikke er direkte med i herdeprosessen. Til disse hører fremfor alt de forskjellige.alifatiske og aromatiske hydrokarboner og estere som utøver myknerfunksjoner, andre prosesshjelpemidler, samt antioksydasjonsmidler,- osv.

I tillegg til bindemiddel og oksydatorer kan det til drivstoffet, for å høyne ytelsen, tilsettes metaller i pulveri-sert form. Egnede metaller er aluminium, bor, magnesium, beryllium, osv. I drivstoffsammensetningen kan metallet erstatte en del av oksydatorene. Vanligvis anvendes mellom 0 og 30 % metall, fortrinnsvis mellom 10 og 20 %.

Drivstoffsammensetningen har vanligvis følgende rammereseptur:

Bindemiddelsystemet består av polymerer, herder og

.mykner.

For å sikre en god vedhefting mellom drivstoff og brennkammer, anvendes det vedheftingsformidlere som naturligvis må være tilpasset drivstoffet. Således anvender man ved binde-middelsystemer med karboksylgrupper fortrinnsvis slike vedheftingsformidlere som inneholder aziridin- eller epoksy-grupper, slik som f.eks. "MAPO", "HX 760", "HX868", "Epikote l62", "Epon 828", osv., mens man-ved hydroksylholdige binde-middelsystemer fortrinnsvis anvender isocyanatholdige vedheftingsformidlere, slik som f.eks. "Desmodur R",

"Desmodur L" eller tyntflytende tokomponentklebemidler bestående av en hydroksylholdig polymer og et polyisocyanat. Disse materialer føres inn i brennkammeret'kort før innstøping av drivstoffet ved sprøyting eller påstrykning i sjikttykkelser på opp til ca. 100 ^um.

Oppfinnelsen har spesielt vist seg gunstig ved rørinnerbrenne,re, "Tube-and-rod"-konfigurasjoner, vognhjul-konfigurasjoner, flatstjerne-konfigurasjoner og dualstj.erne-konfigurasjoner. Selv for ekstreme stjerneinnerkonfigurasjoner hvorved forsenkningene i drivstoffet allerede under avbrenningen når brennkammeret, er anvendelsen av oppfinnelsen mulig, fremfor alt ved anvendelse av tykkveggede brennkammere.

Fig. 1 viser et rakettdrivverk ifølge oppfinnelsen

med en brennkammerveggtykkelse på 1,2 mm.

Komposit-drivstoffet I støpes inn i brennkammeret og forklebes i den sylindriske del av brennkammeret direkte med innerveggen.

Den dobbelte isolasjonskappe II forhindrer en løsrivning av drivstoffet fra bunnen av brennkammeret og beskytter denne mot de varme forbrenningsgasser.

Isoleringen III som i foreliggende eksempel (rør-innerbrenner) er påført på det på dysesiden konisk utformede drivstoff, utelukker en uønsket avbrenning på brennkammerveggen.

Snittet A-B viser en innerkonfigurasjon av drivstoff satsen.

De spesielle fordeler ved oppfinnelsen beror på maksimal utnyttelse av brenn.kammerinnerrommet med■drivstoff, hvorved det i forhold til vanlige drivverk kan oppnås en ytter-ligere ytelsesstigning, og på en vesentlig mer rasjonell fremstillingmåte på grunn av at man unngår en overveiende del av isolasjonen.

Claims (4)

1. Faststoff-rakettdrivverk, karakterisert ved et drivstoff som er støpt direkte inn i det i den sylindriske del ikke isolerte brennkammer.

2. Fremgangsmåte for fremstilling av et rakettdrivverk ifølge krav 1, karakterisert ved at innerveggen av brennkammeret utstyres med et en- henholdsvis to-komponentklebemiddel i en sjikttykkelse mellom 10 og 100 yum, og at det i brennkammerhodet innføres en i og for seg kjent isolasjonskappe, fortrinnsvis ved innpressing, hvoretter det faste drivstoff støpes inn i brennkammeret.

3- Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det faste drivstoff innføres slik at det bindes til kammerveggen.

4. Fremgangsmåte ifølge kravene 2 og 3, karakterisert ved at det anvendes brennkammere med vegg--tykkelsér fra 0,6 til 1,5 mm, fortrinnsvis 0,8 til 1,2 mm.