DE1178647B - Process for the internal cooling of rockets with solid propellants of any composition as well as rockets for carrying out the process - Google Patents
Process for the internal cooling of rockets with solid propellants of any composition as well as rockets for carrying out the processInfo
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Description
Verfahren zur inneren Kühlung von Raketen mit festen Treibstoffen
beliebiger Zusammensetzung sowie Rakete zur Durchführung des Verfahrens Ziel der
astronautischen wie auch militärischen Raketenentwicklung ist die Erreichung großer
Endgeschwindigkeiten bzw. großer Reichweiten der rückstoßgetriebenen Flugkörper
bzw. Geschosse. Bei Raketen ohne Marschtriebwerk wird die höchste Fluggeschwindigkeit
im Augenblick des Brennschlusses erzielt. Diese Brennschlußgeschwindigkeit kann
z. B. nach der folgenden Beziehung I berechnet werden:
In dieser Beziehung I ist
Für Composite-Pulver gelten mittlere Molekulargewichte zwischen etwa 26 und 32 mit Verbrennungstemperaturen von 3200 bis 4000° K. Wird z. B. das mittlere Molekulargewicht von 28 auf 20 gesenkt, so wäre eine Erniedrigung der Feuergastemperaturen um 1000° K möglich, ohne daß eine Verminderung des spezifischen Impulses bzw. der Ausströmgeschwindigkeit der Feuergase zu verzeichnen wäre.For composite powders, mean molecular weights between approx 26 and 32 with combustion temperatures of 3200 to 4000 ° K. If z. B. the middle one Lowered the molecular weight from 28 to 20, this would result in a lowering of the flue gas temperatures around 1000 ° K possible without a reduction in the specific impulse or the Outflow velocity of the fire gases would be recorded.
Die zweite Gruppe betrifft das Entspannungsverhältnis P1 : P, und läßt erkennen, daß eine Geschwindigkeitssteigerung durch Erhöhung des Innendruckes möglich ist.The second group concerns the relaxation ratio P1: P, and shows that an increase in speed by increasing the internal pressure is possible.
Eine Erhöhung der Brennkammerdrücke ist nur innerhalb enger Grenzen denkbar, da die Konstruktionsgewichte der Brennkammern mit zunehmendem Druckanstieg wachsen und sich mathematisch einwandfrei ermitteln läßt, wann eine weitere Drucksteigerung zu einer Verschlechterung der Gesamtleistung der Rakete führt, weil das erforderliche Konstruktionsgewicht den Leistungsgewinn durch den erhöhten Feuergasdruck kompensiert.An increase in the combustion chamber pressures is only possible within narrow limits conceivable, since the construction weights of the combustion chambers increase with increasing pressure grow and it can be determined mathematically flawlessly when a further increase in pressure leads to a deterioration in the overall performance of the missile because of the required Construction weight compensates for the gain in performance due to the increased fire gas pressure.
Die dritte Hauptgruppe umfaßt den Quotienten aus Start- und Brennschlußgewicht der Rakete und wird auch häufig als Massenverhältnis bezeichnet. Aus dieser Gruppe ist der Einfluß des Verhältnisses von Konstruktionsgewicht zu Treibstoffgewicht auf die Brennschlußgeschwindigkeit abzuleiten.The third main group comprises the quotient of the starting weight and the post-fire weight the rocket and is also often referred to as the mass ratio. From this group is the influence of the ratio of construction weight to fuel weight to derive on the burn closure rate.
Die Verbesserung des Quotienten kann sowohl durch Erhöhung der Dichte des Treibstoffes wie auch durch eine Verminderung des Konstruktionsgewichtes der Rakete selbst erreicht werden. Da im allgemeinen Dichteerhöhungen nur über die Verwendung von Verbindungen mit relativ hohen Molekulargewichten möglich sind, ist die Anwendbarkeit dieses Prinzips in großem Umfange nicht zweckvoll. Es ist nicht sinnvoll, das Massenverhältnis auf Kosten der Leistung zu verändern, da der Gewinn über Massenverhältnis den Leistungsverlust nicht mehr zu kompensieren vermag. Die Entwicklungsarbeiten an Raketenantriebssystemen verlaufen, soweit bekannt, hauptsächlich in zwei Richtungen: 1. Erhöhung der spezifischen Impulse der Treibstoffe, also der Ausströmgeschwindigkeit der Feuergase aus der Brennkammer, und 2. Verminderung der Konstruktionsgewichte der Rakete, also Verbesserung des Massenverhältnisses. Die Erhöhung des spezifischen Impulses erfolgt vornehmlich über die Erhöhung des Energieinhalts der Treibstoffe und damit die Erhöhung der Verbrennungstemperatur der Feuergase. Gleichzeitig wird versucht, durch den Einbau leichter Elemente in die Treibsätze, wie z. B. Wasserstoff, Lithium und Bor, das mittlere Molekulargewicht günstig zu beeinflussen. Diese Bemühungen um eine Erhöhung der Leistung durch höhere Verbrennungswärme haben andererseits zur Folge, daß das Konstruktionsgewicht der Brennkammern für Feststoffraketen ungünstig beeinflußt wird; je höher die Verbrennungstemperatur, um so größer muß die Warmfestigkeit der Brennkammermaterialien, insbesondere des Düsenteils, sein. Das schließt die Verwendung von Leichtmetallen und Kunststoffen weitgehend aus, so daß die Düsenteile aus hochvergüteten Materialien mit Zusätzen von z. B. Molybdän, Wolfram zum Grundmetall Eisen angefertigt werden müssen.The improvement in the quotient can be achieved both by increasing the density of the fuel as well as by reducing the construction weight of the Missile itself can be reached. Since in general density increases only about the use of compounds with relatively high molecular weights are possible is the applicability this principle is not expedient on a large scale. It doesn't make sense to use the mass ratio to change at the expense of performance, since the gain over mass ratio the loss of performance can no longer compensate. The development work on rocket propulsion systems run, as far as is known, mainly in two directions: 1. Increase in the specific The impulses of the fuels, i.e. the speed of the gases escaping from the fire Combustion chamber, and 2. Reduction of the structural weight of the rocket, i.e. improvement of the mass ratio. The increase in the specific impulse takes place primarily about increasing the energy content of fuels and thus increasing the Combustion temperature of the fire gases. At the same time an attempt is made through the installation easier elements in the propellant charges, such as. B. hydrogen, lithium and boron, the to influence the mean molecular weight favorably. These efforts to increase the performance through higher heat of combustion, on the other hand, have the consequence that the Construction weight of the combustion chambers for solid rocket rockets adversely affected will; the higher the combustion temperature, the greater the heat resistance of the Combustion chamber materials, in particular the nozzle part, be. That includes the use largely made of light metals and plastics, so that the nozzle parts are made of highly tempered Materials with additions of z. B. molybdenum, tungsten made to the base metal iron Need to become.
Durch die Verwendung von Innenbrennern, bei denen die Treibladung selbst eine isolierende Wirkung gegen den Wärmeeinmarsch in die Brennkammer ausübt, kann diesem Problem teilweise begegnet werden, jedoch werden die Schwierigkeiten in der Gestaltung des Ausströmteils, den Übergang der Brennkammer zum engsten Querschnitt und die Düse umfassend, damit nicht behoben.Through the use of internal burners in which the propellant charge itself has an insulating effect against the penetration of heat into the combustion chamber, this problem can be partially countered, however the difficulties become in the design of the outflow part, the transition from the combustion chamber to the narrowest cross-section and the nozzle comprehensively, thus not resolved.
Für Raketen längerer Brennzeit kommt dazu, daß die Restwärme der nach dem Ausbrand von Innenbrennern aufgeheizten Treibsatzisolation die Knickfestigkeit bzw. Standfestigkeit der Brennkammerwand herabmindert, so daß ein Einknicken oder Abreißen der Brennkammern nach Brennschluß beobachtet werden kann.For rockets with a longer burning time, the residual heat of the after the burnout of internal burners heated propellant charge insulation the buckling resistance or the stability of the combustion chamber wall decreases, so that buckling or Tearing off the combustion chambers after the burnout can be observed.
Die im folgenden näher zu beschreibende Erfindung bezweckt die Durchführung von auf breiter Basis anwendbaren Maßnahmen, welche die Verminderung des Konstruktionsgewichtes durch eine Absenkung der Feuergastemperaturen in der Brennkammer mit zusätzlicher Ausbildung eines Kühlgasschleiers an den Kammerwänden erlaubt.The invention to be described in more detail below is intended to carry out of measures that can be applied on a broad basis, which reduce the construction weight by lowering the flue gas temperatures in the combustion chamber with additional Formation of a cooling gas curtain allowed on the chamber walls.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen unbrennbaren Kühlstoff zu verwenden, der nicht nur die Verbrennungstemperatur herabsetzt (indem er den Feuergasen Wärme entzieht), sondern gleichzeitig die dadurch bedingte Verminderung des spezifischen Impulses bzw. der Ausströmungsgeschwindigkeit der Feuergase durch Erniedrigung des mittleren Molekulargewichtes der Ausströmungs-Qase wieder ausgleicht.The invention is therefore based on the object of an incombustible To use coolant that not only lowers the combustion temperature (by it removes heat from the fire gases), but at the same time the resulting reduction the specific impulse or the outflow velocity of the fire gases Lowering the mean molecular weight of the outflow Qase compensates for it again.
Diese Aufgabe wird im Rahmen eines Verfahrens zur inneren Kühlung von Raketen mit festen Treibstoffsätzen beliebiger Zusammensetzung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Raketentreibstoff ein aus einem unbrennbaren oder bei den während des Treibsatzabbrandes vorhandenen Gleichgewichtsverhältnissen wenigstens nicht reaktionsfähigen Kühlstoff und einem Bindemittel bestehendes Feststoffgemisch gesondert beigeordnet wird, das die Eigenschaft hat, durch die beim Abbrand des Treibstoffes entstehende Wärme in endothermer Reaktion zu einem das mittlere Molekulargewicht der Ausströmungsgase herabsetzenden gasförmigen Produkt zersetzt zu werden.This task is performed as part of an internal cooling process of rockets with solid propellants of any composition according to the invention solved in that the rocket fuel from a non-combustible or at the at least the equilibrium conditions present during the combustion of propellant charge non-reactive coolant and a solid mixture consisting of a binding agent is assigned separately, which has the property by which when the The heat produced by the fuel in an endothermic reaction to form the mean molecular weight to be decomposed by the gaseous product reducing the exhaust gases.
Die zur Durchführung dieses Verfahrens dienende Rakete kennzeichnet sich dadurch, daß das Feststoffgemisch als besonderer Körper in den Treibstoff eingebettet und/oder um ihn herum angeordnet ist.The missile used to carry out this procedure is identified in that the solid mixture is embedded in the fuel as a special body and / or is arranged around it.
Als unbrennbare Kühlstoffe im Sinne der vorliegenden Erfindung kommen hauptsächlich in Frage ein Hydrid, vorzugsweise Lithiumhydrid, und Ammoniumsalze, vorzugsweise in Form eines Gemisches aus verschiedenen Ammoniumsalzen.Come as non-flammable coolants in the context of the present invention mainly in question a hydride, preferably lithium hydride, and ammonium salts, preferably in the form of a mixture of different ammonium salts.
Es liegen zwar an sich schon verschiedene Lösungen des Problercis der inneren Kühlung von Raketen mit festen Treibstoffsätzen vor. Beispielsweise ist es bekannt, durch Einspritzung eines Kühlstoffes (z. B. Wasserstoffes) in den Strahlkern die Verbrennungstemperatur im Strahlkern herabzusetzen, was die Verwendung von Brennstoffen mit höherer Verbrennungstemperatur erlaubt. Es geht also dort nicht um die Herabsetzung der Wärmebeanspruchung der Brennkammerwand, sondern um die Absenkung der maximalen Temperatur im Strahlkern, die jedoch zwangläufig zu einer Erhöhung der mittleren Temperatur der Flamme - und damit bis zu einem ge= wissen Grade auch der Wandtemperatur - führt.It is true that there are already various solutions to the problem the internal cooling of rockets with solid propellants. For example it is known by injecting a coolant (e.g. hydrogen) into the Beam core lower the combustion temperature in the beam core, which is the use of fuels with a higher combustion temperature are allowed. So it doesn't work there about the reduction of the thermal stress on the combustion chamber wall, but about the lowering the maximum temperature in the beam core, which inevitably leads to an increase the mean temperature of the flame - and thus to a certain extent too the wall temperature - leads.
Ferner ist es nicht mehr neu, bei der Herstellung von gaserzeugenden und explosionsfähigen Massen den letzteren bestimmte Ammoniumverbindungen, z. B. Ammoniumnitrat oder Ammoniumoxalat, als Kühlstoffe beizumischen, welche die Temperatur der Feuergase insgesamt herabsetzen sollen. Diese Kühlstoffe spalten jedoch bei ihrem Zerfall Sauerstoff ab, der im Sinne einer Temperatursteigerung durch Nachverbrennung unverbrauchter Brennstoffkomponenten des Treibstoffes wirkt. Demgegenüber handelt es sich bei den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ammoniumverbindungen ausschließlich um solche, die zwar Gas erzeugen, aber keinen Sauerstoff abgeben; sie sind also keine Energielieferanten bzw. keine Oxydationsmittel, sondern verbrauchen im Gegenteil zum Zerfall in gasförmige Produkte Energie. Ammoniumnitrat wäre für den erfindungsgemäßen Zweck überhaupt nicht brauchbar, da es infolge seiner exothermen Reaktion temperatursteigernd wirken und überdies Sauerstoff für die Verbrennung von Teilen des Brennstoffes abspalten würde. Die durch die vorliegende Erfindung erteilte technische Lehre fordert ausdrücklich, daß das Kühlstoffsystem in sich nicht brennbar ist, also kein durch Eigenverbrennung entstehendes Gas erzeugt; der Kühlstoff ist also kein Bestandteil des Treibsatzes, sondern wird um diesen herum angeordnet oder als in sich geschlossener Körper in den Treibstoff eingebettet.Furthermore, it is no longer new in the manufacture of gas generators and explosive masses the latter certain ammonium compounds, e.g. B. Add ammonium nitrate or ammonium oxalate as coolants, which increase the temperature to reduce the total amount of fire gases. However, these coolants split at their decay from oxygen, which in the sense of a temperature increase through post-combustion unused fuel components of the fuel acts. In contrast, acts it is exclusively in the case of the ammonium compounds proposed according to the invention those that generate gas but do not give off oxygen; so you are no energy suppliers or no oxidizing agents, on the contrary, they consume energy to break down into gaseous products. Ammonium nitrate would be useful for the invention Purpose not usable at all, as it increases the temperature due to its exothermic reaction act and also split off oxygen for the combustion of parts of the fuel would. The technical teaching given by the present invention expressly requires that the coolant system is inherently non-flammable, i.e. not through self-combustion generated gas generated; the coolant is not part of the propellant, but is arranged around it or as a self-contained body in embedded in the fuel.
Schließlich ist auch die Verwendung von Lithiumhydrid als leistungssteigernder Zusatz zu Raketentreibstoffen bekannt. Dort ist jedoch der Zweck des Lithiumhydrids ein ganz anderer als bei der vorliegenden Erfindung, in deren Rahmen das Lithiumhydrid als Kühlstoff verwendet werden soll. Würde auch hier das Lithiumhydrid dem Treibstoff selbst zugemischt, so wäre es zweifellos als Brennstoffkomponente zu bezeichnen, die unter Wärmeentwicklung mit dem Sauerstoffträger des Treibstoffes reagiert. Anders dagegen bei der erfindungsgemäßen Verwendung von Lithiumhydrid als Kühlstoff; hierbei ist es Grundbedingung, daß beim Abbrand des Treibstoffes kein Sauerstoff zur Mitverbrennung des aus dem Lithiumhydrid durch thermische Spaltung freiwerdenden Wasserstoffes vorhanden ist, d. h., die Menge des Sauerstoffes darf höchstens so groß sein, daß sie dem stöchiometrischen Verhältnis entspricht.Finally, the use of lithium hydride as a performance enhancer Known additive to rocket fuels. However, there is the purpose of the lithium hydride quite different from the present invention, in the context of which the lithium hydride to be used as a coolant. Here too, lithium hydride would be the fuel mixed in, it would undoubtedly be called a fuel component, which reacts with the oxygen carrier of the fuel while generating heat. Different on the other hand, in the case of the invention Use of lithium hydride as a Coolant; Here it is a basic requirement that no Oxygen for the co-combustion of the lithium hydride by thermal cleavage released hydrogen is present, d. i.e., the amount of oxygen allowed be at most so large that it corresponds to the stoichiometric ratio.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird den Feuergasen des abbrennenden Pulvers Wärme entzogen, und zwar über 1. die Aufheizung des Kühlstoffsystems auf die Zersetzungstemperatur, 2. die Zersetzung des Kühlstoffsystems und 3. die Aufheizung der gebildeten niedermolekularen Gase auf die Umgebungstemperatur. Durch sinnentsprechende Dosierung lassen sich in ziemlich weiten Grenzen die Temperaturen der Feuergase absenken bzw. das mittlere Molekulargewicht des ausströmenden Gemisches aus Feuergas und Kühlstoffgas vermindern.In the method according to the invention, the fire gases of the burning Heat withdrawn from the powder, namely via 1. the heating of the coolant system the decomposition temperature, 2. the decomposition of the coolant system and 3. the heating of the low molecular weight gases formed to the ambient temperature. By appropriate Dosage can be set within fairly wide limits, the temperatures of the fire gases lower or the average molecular weight of the mixture of flue gas flowing out and decrease refrigerant gas.
Der Wert cp als f (T) sinkt zwar an sich mit der Temperatur, steigt jedoch hier durch den Anteil niedermolekularer Gase an. Es ist sogar möglich, ein höheres cp bei niedriger Temperatur zu erhalten, als ungekühlte Feuergase bei hoher Temperatur aufweisen. Daher ist der Einfiuß von cp wie auch von Ii im großen gesehen hier zu vernachlässigen.The value cp as f (T) decreases with the temperature, but increases here due to the proportion of low molecular weight gases. It is even possible to get a higher cp at low temperature than uncooled fire gases have at high temperature. Therefore the in fl uence of cp as well as of Ii can be neglected here on a large scale.
Durch Abstimmung der Zusammensetzung des Kühlstoffsystems und Einarbeitung von gegebenenfalls die Zersetzungsgeschwindigkeit regulierenden Additiven, wie z. B. Aluminiumoxyd (zersetzungsgeschwindigkeitserniedrigend) oder Ammoniumrhodanid (zersetzungsgeschwindigkeitserhöhend), sowie ferner durch Auswahl der eigentlichen Kühlstoffe und der Kühlstoffbinder sowie ferner durch die Formgebung des Kühlstoffsystems in Abstimmung auf den Treibsatz lassen sich in vorgegebenen Zeiträumen unter definierten Druck-Temperatur-Verhältnissen definierte Mengen des molekulargewichtserniedrigenden Gases erzeugen.By coordinating the composition of the coolant system and training of additives which may regulate the decomposition rate, such as. B. aluminum oxide (reduces the rate of decomposition) or ammonium thiocyanate (increases the rate of decomposition), as well as by selecting the actual Coolants and the coolant binder and also through the shape of the coolant system in coordination with the propellant rate can be defined in given periods of time Pressure-temperature ratios defined amounts of the molecular weight-lowering Generate gas.
Ein solches Kühlstoffsystem kann z. B. aus Lithiumhydrid bestehen, das z. B. mit Polyvinylacetat verformt wird.Such a coolant system can, for. B. consist of lithium hydride, the Z. B. is deformed with polyvinyl acetate.
Ebenfalls geeignet sind für diesen Zweck Ammoniumverbindungen, wie z. B. Ammoniumbicarbonat mit einem entsprechenden Kunstharzbinder.Also suitable for this purpose are ammonium compounds, such as z. B. ammonium bicarbonate with an appropriate synthetic resin binder.
Im folgenden ist an Hand einiger Beispiele der Aufbau derartiger Antriebssysteme schematisch dargestellt.The following is a few examples of the structure of such drive systems shown schematically.
In F i g. 1 ist 1 die Raketenbrennkammer, 2 das als Hohlzylinder ausgebildete Kühlstoffsystem und 3 der als Stirnbrenner abbrennende Raketentreibsatz aus beliebigen Treibstoffen.In Fig. 1, 1 is the rocket combustion chamber, 2 is the hollow cylinder Coolant system and 3 the rocket propellant, which burns down as a forehead burner, from any Fuels.
Durch den Abbrand des Treibsatzes wird der Kühlstoff aufgeheizt und zersetzt, wobei die Randzonen des Feuergases besonders stark abgekühlt werden. Es bildet sich längs der Brennkammerwände ein Kühlstoffschleier aus, der die Brennkammer vor der Aufheizung schützt. Ein Eindiffundieren dieser kalten Gase in die heißen Feuergase ist unwahrscheinlich, da die Verweilzeiten von Feuergas und Kühlstoffgas die Einstellung von gleichmäßigen Gasgemischen nicht mehr zulassen.As the propellant burns up, the coolant is heated up and decomposed, whereby the edge zones of the fire gas are cooled particularly strongly. It A coolant veil is formed along the combustion chamber walls, which forms the combustion chamber protects against heating. Diffusion of these cold gases into the hot ones Fire gases is unlikely because of the residence times of fire gas and coolant gas no longer permit the setting of uniform gas mixtures.
In F i g. 2 ist 1 wiederum die Brennkammer, 2 das Kühlstoffsystem, das einmal als Hohlzylinder an der Brennkammer anliegt, zum anderen als massiver Zylinder zentral im als sogenannter Röhrenbrenner ausgebildeten Treibsatz 3 liegt.In Fig. 2 is 1 again the combustion chamber, 2 the coolant system, which on the one hand rests against the combustion chamber as a hollow cylinder, on the other hand as a more massive one The cylinder lies centrally in the propellant charge 3, which is designed as a so-called tube burner.
Zwischen Kühlstoff und Treibsatz besteht in diesem Zusammenhange keine Verbindung.In this connection there is no relationship between coolant and propellant Link.
F i g. 3 zeigt den Aufbau eines Innenbrenners, vorliegend als einfacher vierzackiger Stern ausgebildet. Das Kühlstoffsystem 2 ist sowohl als Außenisolation des Treibsatzes als auch als stabförmige Seele in diesem angeordnet. Hier wirkt während des Pulverabstandes nur der zentral angeordnete Kühlstoffstab, da der Treibsatz von innen nach außen zu abbrennt. Nach Durchbrand des Treibsatzes bis auf den Kühlstoffaußenmantel wirkt dieser als weiterer Schutz der Brennkammerwände gegen die Restwärme der Feuergase.F i g. 3 shows the structure of an internal burner, in the present case as a simpler one four-pointed star formed. The coolant system 2 is both as external insulation of the propellant charge and arranged as a rod-shaped soul in this. Here works during the powder gap only the centrally arranged coolant rod, as the propellant burns down from the inside out. After the propellant has burned through, down to the outer jacket of the coolant this acts as a further protection of the combustion chamber walls against the residual heat of the fire gases.
F i g. 4 zeigt schematisch den Aufbau eines Treibsatzes mit einer speziellen Kühlstoffanordnung. Hier sind sowohl ein Außenmantel mit Kühlstoff als auch zylindrische Bohrungen im Treibsatz selbst mit Kühlstoff gefüllt. Der Satz brennt in diesem Falle als Stirnbrenner ab, wenn Kühlstoff und Treibsatz mit der gleichen Geschwindigkeit zersetzt bzw. verbrannt werden.F i g. 4 shows schematically the structure of a propellant charge with a special coolant arrangement. Here are both an outer jacket with coolant and also cylindrical bores in the propellant itself are filled with coolant. The sentence in this case burns down as a forehead burner if the coolant and propellant are connected to the decomposed or burned at the same rate.
Die Zusammensetzung von Kühlstoffsystemen soll nachstehend an Hand einiger Beispiele näher erläutert werden: Beispiel 1 82 % Lithiumhydrid, 17,2% Methylphenylpolysiloxan, 0,8% Zinndilaurat. Bei Verwendung von Lithiumhydrid muß das Bindematerial hydrophob sein, da das Hydrid mit Wasser heftig reagiert. Der fertige Kühlstoffkörper wird oberflächlich mit einem dünnen Film des Binders überzogen, um den Zutritt von Feuchtigkeit bei Lagerung auszuschließen. Beispiel 2 831/o carbaminsaures Ammonium, 16,2 % Dimethylpolysiloxan, 0,8 % Bleioctoat. Beispiel 3 60 % Ammoniumbicarbonat, 22 % Ammoniumpersulfat, 12 % Epoxyharz, 6 % Aminhärter. Beispiel 4 5511o carbaminsaures Ammonium, 21% Ammoniumbicarbonat, 21% Polyvinylacetat-Acrylsäureester-Mischpolymerisat, 3 % Aluminiumoxyd. Bei allen angeführten Beispielen wird das Gemisch aus eigentlichem Kühlstoff und Binder, je nach den entsprechenden Verarbeitungsvorschriften für die Bindemittel, warm oder kalt in die gewünschte geometrische Form verpreßt und unter Preßdruck ausgehärtet. Der fertige Preßkörper wird je nach Satzstruktur mit diesem oder mit der Brennkammerwand verklebt oder durch mechanische Hilfsmittel in der Brennkammer gehalten.The composition of coolant systems will be referred to below some examples are explained in more detail: Example 1 82% lithium hydride, 17.2% methylphenylpolysiloxane, 0.8% tin dilaurate. When using lithium hydride, the binding material must be hydrophobic because the hydride reacts violently with water. The finished coolant body is superficially coated with a thin film of the binder to prevent moisture from entering to be excluded during storage. Example 2 831 / o ammonium carbamic acid, 16.2% dimethylpolysiloxane, 0.8% lead octoate. Example 3 60% ammonium bicarbonate, 22% ammonium persulfate, 12th % Epoxy resin, 6% amine hardener. Example 4 5511o carbamic acid ammonium, 21% ammonium bicarbonate, 21% polyvinyl acetate-acrylic acid ester copolymer, 3% aluminum oxide. At all cited examples is the mixture of actual coolant and binder, depending according to the corresponding processing instructions for the binders, warm or cold pressed into the desired geometric shape and cured under pressure. The finished pressed body is depending on the sentence structure with this or with the combustion chamber wall glued or held in the combustion chamber by mechanical aids.
Werden, wie im Beispiel 1 angeführt, Metallhydride als Kühlstoff verwendet, so ist Voraussetzung für die gewünschte Kühlwirkung, daß in den Feuergasen des abbrennenden Treibsatzes kein freier Sauerstoff mehr enthalten ist, der mit dem bei der Zersetzung des Hydrids entstehenden Wasserstoff reagieren würde. In diesem Falle würde keine Kühlwirkung erzielt, sondern im Gegenteil die Verbrennungstemperatur erhöht, da z. B. Lithiumhydrid bekannterweise eine hochwertige Brennstoffkomponente darstellt. Im allgemeinen werden Festtreibstoffe so ausgelegt, daß sie sauerstoffunterbilanziert sind, d. h. daß Brennstoff im Überschuß vorhanden ist. Es ist daher auch nicht zweckmäßig, als Kühlstoff Verbindungen einzusetzen, die beim Zerfall Sauerstoff abspalten, wie es z. B. bei Verwendung von Ammoniumnitrat der Fall wäre. Hier würde der frei werdende Sauerstoff ebenfalls im Sinne einer Temperatursteigerung durch Nachverbrennung unverbrauchter Brennstoffkomponenten des Treibstoffes wirken, ganz abgesehen davon, daß Ammoniumnitrat eine positive Zersetzungswärme aufweist. Aus dem gleichen Grunde eignet sich für den erfindungsgemäßen Zweck auch nicht die Kombination von zwei Treibstoffen verschiedener Abbrandgeschwindigkeiten bzw. Abbrandeigenschaften; ein solches Kühlstoffsystem würde im Widerspruch zum Erfindungsgedanken ebenfalls Treibstoffeigenschaften aufweisen.If, as stated in example 1, metal hydrides are used as coolants, so is requirement for that desired cooling effect that in the The combustion gases from the burning propellant no longer contain free oxygen, which would react with the hydrogen produced during the decomposition of the hydride. In this case, no cooling effect would be achieved, but on the contrary the combustion temperature increased, since z. B. lithium hydride is known to be a high quality fuel component represents. In general, solid propellants are designed in such a way that they have an under-balance of oxygen are, d. H. that there is excess fuel. It is therefore not advisable to to use as coolant compounds that split off oxygen when they decompose, such as it z. B. would be the case when using ammonium nitrate. Here would be the one becoming free Oxygen also in the sense of a temperature increase through post-combustion of unconsumed Fuel components of the fuel work, quite apart from the fact that ammonium nitrate has a positive heat of decomposition. For the same reason is suitable for the purpose of the invention also does not include the combination of two different fuels Charring rates or charring properties; such a coolant system would also have fuel properties in contradiction to the idea of the invention.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DESCH30231A DE1178647B (en) | 1961-09-05 | 1961-09-05 | Process for the internal cooling of rockets with solid propellants of any composition as well as rockets for carrying out the process |
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| DESCH30231A DE1178647B (en) | 1961-09-05 | 1961-09-05 | Process for the internal cooling of rockets with solid propellants of any composition as well as rockets for carrying out the process |
Publications (1)
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| DE1178647B true DE1178647B (en) | 1964-09-24 |
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ID=7431681
Family Applications (1)
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| DESCH30231A Pending DE1178647B (en) | 1961-09-05 | 1961-09-05 | Process for the internal cooling of rockets with solid propellants of any composition as well as rockets for carrying out the process |
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|---|---|
| DE (1) | DE1178647B (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1578199B1 (en) * | 1966-01-24 | 1970-03-05 | Prb Nv | Cartridge or the like for firearms |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1109578B (en) * | 1960-01-11 | 1961-06-22 | Olin Mathieson | Gas-generating and explosive mass |
-
1961
- 1961-09-05 DE DESCH30231A patent/DE1178647B/en active Pending
Patent Citations (1)
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