SE470258B - Drivmedel - Google Patents

Description

20 25 30 35 470 258 ger ytterligare säkerhet mot utvecklandet av högt tryck i drivmedelsbehållaren.

Ballistik-modifierare (platoniseringsmedel) av vanligtvis använt slag inkluderar organiska salter. såsom blysalicylat, blystearat eller bly79-resorcylat och kan också inkludera ytterligare metallsalter, såsom kopparsalicylat. kopparstearat eller kopparbensoat. Användningen av sådana ballistik-modifi- erare beskrivs t.ex. i amerikanska patentskrifterna 3 088 858 och 3 923 564, brittiska patentskriften 2 121 399 samt japan- ska patentet J 55071690. För relativt snabbrinnande drivmedel innehåller en föredragen modifierare reaktionsprodukten av blyïß-resorcylat och basiskt kuprisalicylat. såsom beskrivs i amerikanska patentskrifterna 3 989 776 och 4 001 287.

De f.n. använda ballistik-modifierarna är bristfälliga i vissa avseenden. inkluderande. i vissa fall. svårighet att införliva i drivmedelskompositioner. dålig reproducerbarhet av platå- karakteristika från sats till sats. ofördelaktig inverkan på långtidsstabilitet. ballistisk avdríft vid lagring och förva- ring och ineffektivitet i högenergikonpositioner. Det förelig- ger därför ett akut behov av förbättrade ballistik-modifierade drivmedelskompositioner. i synnerhet för väl platoniserade, snabbrinnande högenergikompositioner, innehållande. då nödvän- digt. aluminium eller stora mängder av energetiska fyllmedel. såsom nitramin. t.ex. RDX (cyklo-1.3.5-trinetylen-2.4.6-tri- nitramin).

Vi har nu upptäckt att NC-baserade drivmedel med förbättrade platå- eller mesa-förbrânningsegenskaper kan erhållas genom användning,av ballistik-modifierare. innehållande ett koppar- (II)-gált á av en C6-C12-kedjig alifatisk karboxylsyra.

Dessa modifierare ger platåer av bra kvalitet som är reprodu- cerbara från sats till sats. De är lösliga i de organiska lösningsmedel som används vid tillverkningen av gjutna dubbel- basdrivmedel och kan därför lätt införlivas i dessa drivme- delskompositioner. De modifierade drivmedlen är kemiskt sta- bila och undergår icke någon ballistisk avdríft vid lagring och förvaring. 10 15 20 25 30 35 Sålunda innehåller i enlighet med uppfinningen en NC-baserad drivmedelskomposition, som ballistik-modifierare, minst ett koppar(II)-salt av en C6-C12-kedjig alifatisk monokarboxylsyra.

Den alifatiska monokarboxylsyran kan innehålla minst en grenad eller rak kolkedja, men sådana innehållande en rak C6-C12-kedja är i allmänhet att föredraga. Det föredragna saltet med grenad kedja är koppar(II)-saltet av 2-etylhexanoat och de föredragna rakkedjiga salterna inkluderar koppar(II)-salterna av kapronsyra, kaprylsyra, kaprinsyra och laurinsyra. Kuprikaproat är det mest föredragna i ballistik-modifierare för gjutna dubbelbas-drivmedel, på grund av sin högre löslighet i tillverkningslösningsmedlen.

Dessa ballistik-modifierare kommer, i sig själva, att ge NC- -drivmedelskompositioner platoniserade över ett användbart tryck- område för ett brett område av förbränningshastigheter, varvid modifierarna är effektiva i de flesta varianter av NC-drivmedel, inkluderande gjutet och extruderat dubbelbasdrivmedel, inne- hållande nitroglycerin (NG) förutom NC. Vi har emellertid funnit att ballistik-modifierare-kompositioner, innehållande en bland- ning av det förutnämnda kopparsaltet och en eller flera av bly- eller kopparföreningarna, vilka är effektiva som ballistik- -modifierare, tillåter förbränningshastighetsområdet och energi- området för drivmedel att utvidgas. I synnerhet underlättar så- dana blandningar formuleringen av kompositioner med ökad hög- förbränningshastighet och hög specifik impuls. De är också effektiva för att platonisera NC-drivmedel, innehållande poly- mert bindemedel, vilka hittills icke kunnat platoniseras till- fredsställande. Lämpliga bly- och kopparföreningar för detta ändamål inkluderar blystearat, blycitrat, blyftalat, blyacetofta- lat, blysalicylat, bly-/5-resorcylat, basiskt kopparsalicylat, koppar-fil-resorcylat och kopparoxid.

Drivmedelskompositionerna enligt uppfinningen innehåller före- trädesvis från 3 till 6,5 viktprocent av ballistik-modifierare och, då modifieraren innehåller en bly- eller kopparförening vilken verkar som ballistik-modifierare i förbindelse med koppar(II)-saltet av C6-C12-kedjig alifatisk monokarboxyl- syra, skall kompositionen företrädesvis innehålla 1,7 till 5,0 viktprocent av det nämnda koppar(II)-saltet. 10 15 20 25 30 35 479 258 Förutom nitrocellulosan och ballistik-modifierare kan driv- medelskompositionerna enligt uppfinningen innehålla konven- tionella drivmedelsbeståndsdelar. inklusive NG (i duhbelbas- drivmedel), stabilisatorer. t.ex. paranitro-N-metylanilin. 2-nitrodifenylamin eller resorcinol, mjukningsmedel. t.ex. sackarosoktoacetat, triacetin eller dibutylftalat. energetiska beståndsdelar. t.ex. en nitramin. såsom RDX. eller metall- pulver. såsom aluminium. brinnhastighetsmoderatorer. t.ex. kimrök. smörjmedel. t.ex. kandelillavax. polymera bindemedel. t.ex. polykaprolakton tvärbunden med isocyanat. och flamunder- tryckande ämnen. t.ex. kaliumnitrat.

Platoniserade drivmedelskompositioner enligt uppfinningen kan variera över stora områden för energi och förbränníngshastig- heter. Sålunda kan en värdefull komposition komponeras som täcker energiområdet från ca 800 kalorier/gram till 1200 kalorier/gram och förbrânningshastigheter från ca 4 mm/sek till ca 45 mm/sek. Kompositionen kan framställas genom de konventionella drivmedelstillverkningsmetoderna allt efter vad som år passande för respektive typer av nitrocellulosadriv- medel.

Uppfinningen belyses ytterligare med hjälp av följande exempel där alla procentangivelser är i vikt.

Exemplen var satser av drivmedel med de sammansättningar som visas i tabell 1, framställda genom standard-drivmedelstill- verkningsmetoder med användning av beståndsdelar vilka. bort- sett ifrån de som ballistik-modifierare använda kopparkomplex- en. var vanligtvis använda drivmedelsbeståndsdelar. De grund- läggande drivmedelstillverkningsmetoderna finns beskrivna i kapitel 17 i boken "High Explosives and Propellats” av S Fordham, 2 Ed.. Pergamon Press 1980.

Exemplen l. 3, 4 och 5 var gjutna dubbelbasdrivmedel. till- verkade medelst en standardmetod där ett dubbelbas-drivmedels- krut, innehållande de flesta av beståndsdelarna. framställdes genom en lösningsmedelsinblandningsmetod och efteråt blandades '10 15 20 25 30 35 47Û 258 med en gjutvätska, innehållande ungefär hälften av nitroglyce- rinen. hela mängden triacetin och en del av stabilisatorn. För testning av brinnhastigheterna skars skivor och laddningar med ändförbränning från det gjutna drivmedlet.

Exempel 2 utfördes med den lösningsmedelsfria drivmedelspro- cessen och exemplen 6 - 8 utfördes med lösningsmedelsproces- sen. Drivmedlet i dessa exempel extruderades i strängar. 2 mm i diameter och 18 cm långa. vilka ytínhiberades genom behand- ling med vinyllack för att kvarlämna en konstant yta med änd- förbränning. Brinnhastigheterna för strängarna mättes över ett omrâde av tryck då strängarna fick brinna från den obehandlade ändytan i en Crawford Bomb strängförbränningsapparat under en kväveatmosfär.

Exempel 1 Detta exempel var en platoniserad. gjuten dubbelbas-drivme- delskomposition medc hög förbränningshastighet. innehållande 2.0 % koppar(II)kaproat och 4.1 2 b1y7ß-resorcylat som bal- listik-modifierare. De ballistiska egenskaperna (brinnhastig- het v. tryck) visas grafiskt som (a)-kurvorna i fig. 1 och för jämförelse anger (b)-kurvorna i fig. l de ballistiska egenska- perna för en analog komposition utan koppar(II)kaproat. Resul- taten visar att ballistik-modifieraren väsentligt ökade brinn- hastigheten till 45 mm/sek och gav platâförbrânning vid ett högtrycksområde av 150 - 300 bar. Brinnhastigheten varierade icke särskilt mycket med initialtemperaturen (dvs. temperatur- koefficienten var låg) över området -40°C till 60°C i platå- förbrânningsområdet.

Exempel 2 Detta exempel var en platoniserad. lösningsmedelsfrí. extru- derad dubbelbas-drivmedelskomposítion med hög förbrânningshas- tighet, innehållande 2,0 % koppar(II)kaproat och 3.0 8 bly76- -resorcylat som ballistik-modifierare. De ballistiska testre- sultaten för denna komposition. grafiskt visade i fig. 2. visar att denna komposition utvisade platåförbränning vid en hög förbränningshastighet av ca 36 mm/sek över ett tryckområde av ca 180 - 250 bar. 10 15 20 25 30 35 470 258 Exempel 3 Detta exempel var en platoniserad. gjuten dubbe1bas-drivme- delskomposition med låg förbränningshastighet. innehållande 1.7 % koppar(II)kaproat och 1,7 % bly-acetoftalat som balli- stik-modifierare. De ballistiska testresultaten för denna komposition visas grafiskt i fig. 3 för initialtemperaturer av -26 till 52°C. Dessa resultat visar att effekten av modi- fieraren i denna komposition var att alstra ett mesa-förbrän- ningsområde med låg förbrånningshastighet över tryckområdet ca 30 - 45 bar. med en tillfredsställande tenperaturkoefficient över detta tryckområde.

Exempel 4 Detta exempel var en platoniserad. gjuten högenergi-dubbe1bas- -drivmedelskomposition med hög förbränningshastighet. innehål- lande 2.0 2 koppar(II)kaproat och 4.1 S bly75-resorcylat som ballistik-modifierare och 4,6 t aluminium som en energetisk beståndsdel. De ballistiska testresultaten för denna komposi- tion. visade grafiskt i fig. 4. anger platåförbränning vid ca 40 mm/sek över tryckområdet ca 150 - 300 bar ned tillfreds- ställande temperaturkoefficient.

-Exempel 5 Detta exempel var en platoniserad. gjuten högenergi-dubbelbas- -drivmedelskomposition. innehållande 0,5 % koppar(II)kaproat och 1.0 % bly7@-resorcylat som ballistik-modifierare samt 36,6 3 RDX som energetiskt fyllnedel. De ballistiska testre- sultaten för denna komposition som visas i fig. 5 anger att platåförbränning vid ca 30 mn/sek med tillfredsställande tem- peraturkoefficient inträffar över tryckområdet ca 130 - - 250 bar.

Exempel 6 Detta exempel var en platoniserad. elastomer-modifierad lös- ningsmedels-bearbetad, extruderad drivmedelskomposition, inne- hållande 2.5 % koppar(II)kaproat som ballistik-modifierare och 3,0 t polykaprolakton (isocyanat-tvärbunden) som polymert bin- demedel. tvärbindande nitrocellulosan. De ballistiska testre- 10 15 20 25 470 258 7 sultaten för denna komposition. visade i fig. 6. anger att platåförbränning vid den låga hastigheten av ca 5 mm/sek in- träffar över tryckområdet ca 20 - 40 bar.

Exempel 7 Detta exempel var en platoniserad. lösningsmedels-bearbetad, extruderad dubbelbas-drivmedelskomposition. innehållande 2.0 S koppar(II)oktanoat och 4.0 2 blyïákresorcylat son ballistik- -modifierare. De ballistiska testresultaten för denna komposi- tion. visade i fig. 7. indikerar att platâförbränning vid ca 34 mm/sek inträffar över tryckområdet ca 130 - 250 bar.

Exempel 8 Detta exempel var en platoniserad. lösningsmedels-bearbetad. extruderad dubbelbas-drivmedelskomposition. innehållande 2.0 t koppar(II)dekanoat och 4.0 % bly7g-resorcylat som ballistik- -modifierare. De ballistiska testresultaten för denna komposi- tion. visade i fig. 8. utvisar att platåförbränning inträffar vid ca 38 mm/sek över tryckområdet ca l50 - 250 har.

Exempel 9_ Detta exempel var en platoniserad, lösningsmedels-bearbetad, extruderad dubbelbas-drivmedelskomposition, innehållande 2,0 % koppar-2-etylhexanoat och 4,2 % bly-/}-resorcylat som ballistik- -modifierare; De ballistiska testresultaten för kompositionen, visade i fig. 9, indikerar att platåförbränning inträffar vid ca 40 mm/sek över tryckomrâdet ca 180 - 250 bar. wmov NNQP «~øP NQQP æwvp w~FP Pmw m>oP mao? . fxoääïv _ Efiüëöfiöflšvdfiš m-1m~.P« ommnomr om~|omF ownow omwnomv oømxomv m«|om ommnoæw oomnmßv Åumnv mwwusö . _ Amwma. Ixvæup ßmnwmflfioumfim xwm_=s uæfizummn mm mm qm m om oq m.mI°.m mm mq Immnflqqwwnflnw @m»wwH=o»~Hm mmm, um» I äöhu wwsnuxw +¥5uxw mflumusuu ufinwwsuu Iæwwwhfl w HÜÜQB Pfiwï ä sfimfi lä ._ H Ü |mmcficmnfl_ vmcficmmfl Imsmcflcmmfl Imëmmnflamnn cwnøfiw cøusww :wusmw Imsmuøflcwmfl cmuøfiw øoums sflcflflwumsmum 470 258 I I I uwoâsmääæflàläfifiß I umonmxwwummmom I umønmuxoummmom xm>mHHfiH0©cmM I »mHm»«H>»:nHn I ^wumwHfis08T LfiwR&Uomfiv.:H$EHOH&§Hom NGM Eøflcflñflam umfimuuouwumæflm umvwomouxomonmxomm xænšflm um0ummxAHHvummmoM umfimouowwnlmfæfim couwumflua Hocflouowwm aflEmfi>:mwfiwonuficI~ ~fiHfihå>uQäèTonHflTfiuæm w OZ f.w« Az æ ~_~P. oz .z w @_~_. oz I O~ INI O S INI I I I I I I I I wo.

I I I I I I I I I I I s b MOOIGINOINII I \D s IIGJ I FI KO s I<9l I I\ s I I O s III If-Ol III I N (ÛWWKDQN Of) Ä §§§§§§ 5 I\ FOOOLOVIFI Of) Q' v.- FÛKDLOWFO N § §§§§§§ § KO æOOOwfllß-'I 01 1.- PÛ\.OLO\DI\O N 5 §§§§§§ § LO æOOOßfllr-I CO N k0 Wßm N LDN LO 5 §§§ §§ w N F) GFÛÖWQOLÛN § §§§§§§§§ l\ fiOOOLfil-OOI t- F? Q' VIKDCVIWæPON § §§§§§§§§ W WOOOLñWNv-I CO Q' W v-PW) GN I\ æ Ä §§§ Ä å _ CD SOOIOII-Il-ÛPI fl' (f) v- ff) Ä M I Q' Q' GNKOFIWQPON 5 _§§§§§§_ \.D æOOOlnfiNY-"I F) Anmfiwwv mnflcuuwwømšëmm _ w _> w . m _ w m N F Hwmšwxm m , uwc0fluHmomEoxmHm@wE>fiHn P Hfimnmfi

Claims (9)

10 15 20 25 30 35 9 47Û 258 Patentkrav

1. Nitrocellulosa-baserad drivmedelskomposition, innehållande från 3 till 6,5 vikt-2 ballistik-modífierare, k å n n e - t e c k n a d av att modifieraren innehåller från 1,7 till 5,0 vikt-2 av den totala kompositionen av minst ett kop- par(II)-ealt boxylsyra. av en CG-Clj-kedjig alifatisk monokar-

2. Drivmedelskomposition enligt krav l, k ä n n e t e c k - n a d av att kopparsaltet utgöres av kopparsaltet av kapron- syra, kaprylsyra, kaprinsyra, laurinsyra eller 2-etylhexansyra.

3. Drivmedelskomposition enligt krav 1 eller 2. k ä n n e t e c k n a d av att ballistik-modifieraren innehåller en blandning av kopparsaltet och en eller flera bly- eller kop-fparföreníngar, vilka är effektiva som ballistik-modifierare i drivmedel.

4. Drívmedelskomposition enligt krav 3, k ä n n e t e c k - n a d av att bly- eller kopparföreningen innehåller blystea- rat, blycitrat, blyftalat, blvacetoftalat. blysalicylat. bly-B-resorcylat, basiskt kopparsalicylat, koppar-ß-resor- cylat eller kopparoxid.

5. Drivmedelskompositíon enligt något av krav 1-4. k ä n - n e t e c k n a d av att den innehåller stabílisator. mjuk- ningsmedel, brinnhastighetemoderator, smörjmedel och/eller flamundertryckande ämne.

6. Drivmedelskomposition enligt något av krav 1-5, k ä n - n e t e c k n a d av att den innehåller minst en energetisk beståndsdel.

7. Drivmedelskomposition enligt krav 6. k ä n n e t e c k - n a d av att den innehåller cyklo-1,3.5-trimetylen-2,4,6-tri- nítramin. 470 258 1°

8. Drivmedelskomposition enligt något av krav 1-7, k ä n - n e t e c k n a d av att den har en energi inom området ftân 800 till 1200 kalorier/gram.

9. Drivmedelskomposítion enligt något av krav 1-8, k ä n - n e t e c k n a d av att den har en brínnhastiqhet av 4 till 45 mm/sek. M.) 'A