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DE1808111A1 - Solid propellant with short burning time for rocket engines - Google Patents

Solid propellant with short burning time for rocket engines

Info

Publication number
DE1808111A1
DE1808111A1 DE19681808111 DE1808111A DE1808111A1 DE 1808111 A1 DE1808111 A1 DE 1808111A1 DE 19681808111 DE19681808111 DE 19681808111 DE 1808111 A DE1808111 A DE 1808111A DE 1808111 A1 DE1808111 A1 DE 1808111A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
solid propellant
turns
layers
individual layers
propellant according
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
DE19681808111
Other languages
German (de)
Inventor
Heinz Dilchert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dynamit Nobel AG
Original Assignee
Dynamit Nobel AG
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 Dynamit Nobel AG filed Critical Dynamit Nobel AG
Priority to DE19681808111 priority Critical patent/DE1808111A1/en
Priority to NL6914836A priority patent/NL6914836A/xx
Priority to BE740682D priority patent/BE740682A/xx
Priority to FR6938458A priority patent/FR2022968A1/fr
Priority to GB5474769A priority patent/GB1278116A/en
Publication of DE1808111A1 publication Critical patent/DE1808111A1/en
Priority to US278389A priority patent/US3863573A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K9/00Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/08Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using solid propellants
    • F02K9/10Shape or structure of solid propellant charges
    • F02K9/14Shape or structure of solid propellant charges made from sheet-like materials, e.g. of carpet-roll type, of layered structure

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

DYNAMIT NOBEL· AKTIENGESELLSOIiAPT 1808111DYNAMIT NOBEL AKTIENGESELLSOIiAPT 1808111

Troisdorf, Bez. KölnTroisdorf, District Cologne

Peststofftreibsatz mit kurzer Brennzeit für RaketentriebwerkePesticide propellant with short burning time for rocket engines

Die Erfindung "bezieht sich auf einen Peststofftreibsatz mit kurzer Brennzeit für Raketentriebwerke.The invention "relates to a pesticide propellant with short burning time for rocket engines.

Peststofftreibsätze mit kurzen Brennzeiten sind gewöhnlich aus Treibstoffolien oder aus gepreßten Profilkörpern mit sehr kleinen Profilwanddicken hergestellt. Im Bereich der normalerweise vorkommenden Anwendungstemperaturen von etwa +50 bis etwa -4O0C verlieren diese dünnwandigen Treibsätze'mit zunehmender Erwärmung an Formbeständigkeit, wogegen sich mit zunehmender Abkühlung ihre Bruchempfindlichkeit erhöht. In der Polge davon kann es vorkommen, daß diese dünnwandigen Treibsätze während ihres Abbrandes in der Raketenbrennkammer sowohl durch den Zündstoß als auch durch die Kräfte des BrenngasStroms zerstört werden, wobei dann Teile des Treibstoffes unverbrannt . durch die Triebwerksdüse hinausfliegen und so zu Ungleichmäßigkeiten in Schub und Leistung führen.Pestle propellants with short burn times are usually made from propellant foils or from pressed profile bodies with very small profile wall thicknesses. In the range of normally occurring application temperatures of about +50 to about -4O 0 C, these thin-walled propellants lose their dimensional stability with increasing heating, whereas their sensitivity to breakage increases with increasing cooling. As a result, it can happen that these thin-walled propellants are destroyed during their burn-up in the rocket combustion chamber both by the ignition pulse and by the forces of the fuel gas flow, with parts of the fuel then being unburned. fly out through the engine nozzle and thus lead to irregularities in thrust and power.

Zweck der Erfindung ist es, einen kurzbrennenden Peststofftreibsatz so auszubilden, daß er gegen Zerstörung sowie thermische Verformung gesichert ist.. Dazu schlägt die Erfindung vor, den Peststofftreibsatz als eine Anzahl von in gleichen Abständen voneinander angeordneten Lagen, Windungen od.dgl. aus einem in einen Kleber auf der Basis Polyester, Epoxydharz, Polyurethan od.dgl. eingebetteten Stützgewebe aus Metall, Perlon, Piber od.dgl. und beidseitig in gleicher Dicke aufgeklebter, aufgegossener oder aufgewalzter Treibstoffschicht auszubilden.The purpose of the invention is to provide a short-burning pesticide propellant to train so that it is secured against destruction and thermal deformation .. To this end, the invention proposes the Peststofftreibsatz as a number of equally spaced layers, turns or the like. from an in an adhesive based on polyester, epoxy resin, polyurethane or the like. embedded support fabric made of metal, Perlon, Piber or the like. and to form a layer of fuel that is glued, poured or rolled onto both sides with the same thickness.

In zweckmäßiger weiterer Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, das Stützgewebe der einzelnen Lagen, Windungen od.dgl. an einer gemeinsamen Halterung, beispielsweise einer Platte zu be-In an expedient further embodiment of the invention, it is proposed that the supporting fabric of the individual layers, turns or the like. on a common bracket, for example a plate to be loaded

00982A/070 7 BAD ORfGINAL 00982A / 070 7 BAD ORfGINAL

festigen, wozu der eine stirnseitigeRand des Stützgewebes unbeschichtet bleibt und dieser Rand dann unter Verwendung eines geeigneten Materials, vorzugsweise Kunststoff, mit der Halterung verbunden bzw. vergossen wird. Vorteilhaft ist es, dazu den für die Einbettung des Stützgewebes verwendeten Kleber zu benutzen.consolidate, for which purpose the one front edge of the supporting fabric remains uncoated and this edge is then used a suitable material, preferably plastic, is connected or potted with the holder. It is advantageous to use the glue used for embedding the support fabric.

Zusätzlich oder auch anstelle dessen kann vorgesehen werden, den einen stirnseitigen Rand des Stützgewebes mit einer SeIf-Kante oder einer anderweitigen Verstärkung zu versehen. Im einen Falle gewährleistet dies eine bessere Verankerung im Kunststoff und damit eine bessere Verbindung mit der Halterung, im anderen Falle gestattet es diese Ausbildung, den beispielsweise in zahlreichen Windungen als spiraligen Wickel ausgebildeten Treibsatz in der Raketenbrennkammer gegen eine nach der Düse zu angeordnete Lochplatte od.dgl. ohne Verwendung einer besonderen Halterung lediglich abzustützen.In addition or instead of this, one end-face edge of the support fabric with a self-aligning edge can be provided or to provide some other reinforcement. In one case, this ensures better anchoring in the plastic and thus a better connection with the bracket, otherwise it allows this training, for example in numerous Windings designed as a spiral winding propellant charge in the rocket combustion chamber against one to be arranged after the nozzle Perforated plate or the like. just support it without using a special bracket.

Zur besseren Einhaltung einer definierten Spaltbreite zwischen den einzelnen Lagen, Windungen od.dgl., die bekanntlich für die innere Klemmung, das ist das Verhältnis der brennenden Oberfläche zum Gasaustrittsquerschnitt des Treibsatzes, von ausschlaggebender Bedeutung ist, werden erfindungsgemäß zwischen den einzelnen Lagen, Windungen od.dgl. in Längsrichtung des Treibsatzes sich erstreckende Abstandshalter, beispielsweise in Form""· von einstückig an den Lagen, Windungen od.dgl. angeformte Rippen vorgesehen.To better maintain a defined gap width between the individual layers, turns or the like. Which is known for the inner clamping, that is the ratio of the burning surface to the gas outlet cross-section of the propellant, is of decisive importance Is important, according to the invention between the individual layers, turns or the like. spacers extending in the longitudinal direction of the propellant charge, for example in the form of "" · of integrally on the layers, turns or the like. molded ribs intended.

Um in jedem Falle in den einzelnen Spalten Druckgleichheit zu erzielen bzw. zu gewährleisten, sieht die Erfindung vor, die Spalte zwischen den einzelnen Lagen durch diese hindurch miteinander über Öffnungen zu verbinden. Dies kann beispielsweise in der V/eise erfolgen, daß eine mehr oder weniger große Anzahl von Stellen der Lagen bzw. Windungen von Kleber und Treibstoff freigehalten wird, so daß die Maschen des Stützgewebes als DruckausgleichsöffnungenIn order to achieve pressure equality in each case in the individual columns The invention provides for the gaps between the individual layers to be interconnected through them to connect via openings. This can be done, for example, in the manner that a more or less large number of places of the Layers or turns of glue and fuel is kept free, so that the meshes of the supporting fabric as pressure compensation openings

QQ9824/Q707QQ9824 / Q707

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

funktionieren, oder es können im Gewebe auch besondere Öffnungen vorgesehen werden.work, or there can also be special ones in the tissue Openings are provided.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel gezeigt und wird anhand dieses im-folgenden noch erläutert. Es zeigenThe invention is shown in the drawing in one embodiment shown and will be explained on the basis of this in the following. Show it

Pig. 1 einen als spiraligen V/ickel ausgebildeten Treibsatz im Längsschnitt,Pig. 1 designed as a spiral V / ickel Propellant in longitudinal section,

Pig. 2 dazu eine Einzelheit und Pig. 3 den Treibsatz in Aufsicht.Pig. 2 a detail and Pig. 3 the propellant charge under supervision.

Beim Treibsatz der.Figuren 1 bis 3 ist das Stützgewebe 2, beispielsweise ein Drahtgewebe, in den Kleber 3, beispielsweise einen Zwei-rionponeutenkleber, eingebettet, so da!3 beide Flachseiten des ötütiigev/ebea vom KIeuer überdeckt sind. Auf die durch den Kleber 3 gebildeten Oberflächen sind beidseitig in gleicher und gleichmäßiger geringer Dicke die Festtreibotoffschichten 1 aufgeklebt, aufgegossen oder aufgewalzt. Me so erzielte, aruierte Treibstoffolie in τ spiralig gewickelt, wobei zwischen den einzelnen Y.'indungen 4 gleich und gleich;:/.!..· ig breite unter Beachtung der geforderten inneren Klei:.inu::ä. bemessene Spalte y eingeholten yi:;d. Mit de:.; slirnseitisjcn Zv1Ie des Stütze we Ve α 2 ist dor TreiVstcffolieiv-'iokel r:it der ccispielsv.'eieo alü gelochte Metallplatte au.-'(;ei ildcter. H':lt-erur.;; unter Verwenäur^-; eine α ge eigne- Ie;: Material ί; veri.ui:ie::, AIo Gu.?- tnatorial I;ot:.v.i Liercei ii.al-et-yt: U;rc- Ku:;3*.üio:"f in hexraf::\, vor:i;u0'aweice der für die iinbe-t ;-un./ ütrf ätüt^tT&v/ebeu P. verv;e::- dete KIeVs. i'. i?ell3tverotü::dlicM int ic er auch die Ver.ver.öur.^ vor. Metallen, tei^pielr-vcioe ?lvi, -acnktnr.In the propellant charge of Figures 1 to 3, the supporting fabric 2, for example a wire mesh, is embedded in the adhesive 3, for example a two-rionponeut adhesive, so that both flat sides of the ötütiigev / ebea are covered by the brick. The solid propellant layers 1 are glued, poured or rolled onto the surfaces formed by the adhesive 3 on both sides in the same and uniformly small thickness. Aruated propellant foil obtained in this way is wound in a spiral, with 4 equal and equal between the individual Y.'indings 4 equal and equal;: /.! .. measured column y obtained yi:; d. With de:.; slirnseitisjcn Zv 1 Ie of the support we Ve α 2 is dor TreiVstcffolieiv-'iokel r: it the ccbeispielsv.'eieo alü perforated metal plate au.- '(; ei ildcter. H': lt-erur. ;; under use acid ^ -; an α ge suitable- Ie ;: material ί; veri.ui: ie ::, AIo Gu.?- tnatorial I; ot: .vi Liercei ii.al-et-yt: U ; rc- Ku:; 3 *. üio: "f in hexraf :: \ , before: i; u 0 'aweice der for the iinbe-t; -un./ ütrf ätüt ^ tT & v / ebeu P. verv; e :: - dete KIeVs. i'. i ? ell3tverotü :: dlicM int ic he also the Ver.ver.öur. ^ before. Metals, tei ^ pielr-vcioe? lvi, -acnktnr.

An den Gu.?Sockel S ar.^renkend ir't ί:;^ nt·;* "cjev.'ebe 2 :.:it der. Prucka'.isjlc-ici.s^fi'::iir.£:e:: ? verc-c-V.cr., f.:e ^r.-.'ohl als lc-:= or.?.ere ]iurc::rreo:;u::^:c:: oder auch ε.1ί- vcr. Treil^trfr'kleler freigehaltene Gev:ece:„rii-o--l:c-n auo^etildet Wir. rcL":::;e:;.On the Gu.?Sockel S ar. ^ Renkend ir't ί:; ^ nt ·; * "cjev.'ebe 2:.: It der. Prucka'.isjlc-ici.s ^ fi ':: iir. £ : e ::? verc-cV.cr., f.:e ^ r .-. 'ohl as lc -: = or.?.ere] iurc :: rreo:; u :: ^: c :: or also ε.1ί- vcr. Treil ^ trfr'kleler Gev: ece: "rii-o - l: cn auo ^ etilden Wir. rcL":::;e:;.

— 4 —
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BADORtGJNALBADORtGJNAL

Wie in Figur 3 angedeutet, könne„n zur Erhöhung der Sicherheit •der Einhaltung bzw. Beibehaltung der definierten Spaltbreiten zwischen den einzelnen Windungen in gewissen, vorzugsweise gleichmäßigen Abständen die in Längsrichtung des Treibsatzes sich erstreckenden Abstandshalter 10 vorgesehen werden. Diese Abstandshalter können sowohl aus Treibstoff als auch aus dem für die Einbettung des Stützgewebes verwendeten Kleber einstückig angeformt oder auch als besondere Elemente aus anderem Material ausgebildet werden. In jedem Falle muß selbstverständlich den durch die Abstandshalter bedingten Einflüssen auf die Brennfläche bzw, die innere Klemmung Rechnung getragen werden.As indicated in FIG. 3, “n can be used to increase security • compliance with or retention of the defined gap widths between the individual turns at certain, preferably even, intervals in the longitudinal direction of the propellant charge extending spacers 10 can be provided. These spacers can be made from both fuel and the The adhesive used for embedding the supporting fabric is molded in one piece or as special elements from other elements Material can be formed. In any case, of course, the influences caused by the spacers on the focal surface or the inner clamping are taken into account.

Bei der nicht gezeigten Befestigung des Treibstoffwickels in einer Raketenbrennkammer ist es vorteilhaft, den wegen der in bezug auf die Verwirklichung eines kleinstmöglichen Krümmungsradius für die armierte Treibstoffolie gegebenen Begrenzung verbleibenden lichten Querschnitt des Treibstoffwickels mittels eines inerten Materials, beispielsweise einer Metallstange, so weit auszufüllen, daß auch im Bereich der innenliegenden Fläche der innersten Windung der Folie ein vergleichbarer und definierter Spalt 5 erzielt ist und damit über den ganzen Treibsatzquerschnitt hinweg zumindest angenähert gleiche Druckverhältnisse gewährleistet sind. Ein entsprechender definierter Spalt wird zweckmäßig auch zwischen der äußerten Lage des Treib stoffwickeis und der Innenfläche der Brennkammer verwirklicht. In the case of the fastening of the propellant coil, not shown, in a rocket combustion chamber, it is advantageous to use the because of the in with regard to the realization of the smallest possible radius of curvature for the armored propellant foil given limitation remaining clear cross-section of the fuel roll by means of an inert material, for example a metal rod, To be filled in so far that a comparable one also in the area of the inner surface of the innermost turn of the film and defined gap 5 is achieved and thus at least approximately the same over the entire propellant charge cross-section Pressure conditions are guaranteed. A correspondingly defined gap is also expedient between the outward position the propellant material winding and the inner surface of the combustion chamber realized.

Anstelle einer spiraligen Wicklung der Treibstoffolie kann selbstverständlich auch eine drei-, vier- oder mehreckige Wicklung erfolgen. Ebenso ist es möglich, anstelle einer Wicklung die Folien in mehreren parallelen Lagen anzuordnen, wobei - in Querschnitt betrachtet - die Umhüllende einen Kreis, ein Drei- oder ein Meiireck darstellen kann. Bei der Verwendμng einzelner vorzugsweise ebener Folienstücke könnte die Befestigung an einer Halterung in der Weise erfolgen, daß in einerInstead of a spiral winding of the propellant foil, you can of course, a three-, four- or polygonal winding can also be used. It is also possible instead of a Winding to arrange the foils in several parallel layers, whereby - viewed in cross section - the envelope is a circle, can represent a triangle or a Meiireck. When using individual preferably flat pieces of film could be attached to a bracket in such a way that in a

&09824/07 07
BADORiGlNAL
& 09824/07 07
BADORiGlNAL

Platte od.dgl. entsprechende Nuten vorgesehen werden, in die die einzelnen Folienstücke mit ihrem stirnseitigen Ende eingesetzt und dann festgeklebt, festgegossen oder sonstwie verbunden werden.Plate or the like. corresponding grooves are provided in the the individual pieces of film used with their front end and then glued, cast or otherwise connected.

Troisdorf, den 30.1O.196S
Kg/Hu. 63162
Troisdorf, 30.10.196S
Kg / hu. 63162

00 98 24/07000 98 24/070

Claims (6)

Patentansprüche Λ ■ 'Claims Λ ■ ' 1.feststofftreibsatz für Raketentriebwerke mit kurzer, vor-1. Solid propellant for rocket engines with short, forward /zugsweise im Millisekundenbereich liegender Brennzeit, gekennzeichnet durch die Ausbildung als eine Anzahl von in gleichen Abständen (5) voneinander angeordneten Lagen, Windungen od. dgl. (4) aus einem in einen Kleber (3) aus einem treibstoffverträglichen Material, insbesondere auf der Basis Polyester, Epoxydharz, Polyufethan od. dgl. eingebetteten Stützgewebe (2) aus Metall, Perlon, Fiber od. dgl. und beidseitig in gleicher Dicke aufgeklebter, aufgegossener oder aufgewalzter Treibstoffschicht (1)./ preferably burning time in the millisecond range, characterized by the formation as a number of equidistant (5) from one another arranged layers, turns or the like (4) from an in an adhesive (3) made of a fuel-compatible material, in particular based on polyester, epoxy resin, polyurethane or the like embedded support fabric (2) made of metal, perlon, Fiber od. The like. And on both sides in the same thickness glued, poured or rolled-on fuel layer (1). 2. Feststofftreibsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützgewebe (2) der einzelnen Lagen, Windungen od.dgl. (.4) mit einem unbeschichteten Rand (6) an einer gemeinsamen Halterung (7), beispielsweise einer Platte, befestigt ist.2. solid propellant according to claim 1, characterized in that that the supporting fabric (2) of the individual layers, turns or the like. (.4) is attached with an uncoated edge (6) on a common holder (7), for example a plate. 3. Feststofftreibsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützgewebe (2) der einzelnen Lagen, Windungen od.dgl. (4) unter Verwendung von Kunststoff, vorzugsweise des für die Einbettung des Stützgewebes verwendeten Klebers, mit der Halterung (7) vergossen ist.3. solid propellant according to claim 2, characterized in that that the supporting fabric (2) of the individual layers, turns or the like. (4) using plastic, preferably the one for the Embedding of the supporting fabric used adhesive, with the bracket (7) is potted. 4. Feststofftreibsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da-4. solid propellant according to one of claims 1 to 3, da- / durch gekennzeichnet, daß das Stützgewebe (2) der einzelnen Lagen (4) an ihrem einen stirnseitigen Rand mit einer Seifkante oder einer Verstärkung versehen ist./ characterized in that the supporting fabric (2) of the individual Layers (4) is provided with a soap edge or a reinforcement on one of the end faces. 5. Feststofftreibsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einzelnen Lagen, Windungen od. dgl. (4) in Lägsrichtung sich erstreckende Ab-/ standshalter (10) vorgesehen sind.5. solid propellant according to one of claims 1 to 4, characterized in that od between the individual layers, turns. The like. (4) in Lägsrichtung extending sewage / spacers (10) are provided. 009824/0707009824/0707 6. Feststofftreibsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spalte (5) Über in den Lagen, Windungen od. dgl. ausgebildete Druckausgleichsöffnungen (9) miteinander in Verbindung stehen.6. solid propellant according to one of claims 1 to 5, characterized characterized in that the column (5) via pressure equalization openings (9) formed in the layers, turns or the like. are related to each other. Troisdorf, den 3.10.1963
KG/Pe. 02 68162
Troisdorf, October 3rd, 1963
KG / Pe. 02 68162
Q09824/0707Q09824 / 0707 LeerseiteBlank page
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