DE1187168B - Raketentreibmittel mit verbesserter Brenngeschwindigkeit - Google Patents

Description

• Raketentreibmittel mit verbesserter Brenngeschwindigkeit Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Raketentreibmittel, wie beispielsweise Pulver, geformte Treibsätze u. dgl., mit einem Zusatz eines kristallinen energiereichen Polyacetylens.
• Man hat bereits Polymerisationsprodukte des Acetylens, die unter der Bezeichnung Cupren oder Carben bekanntgeworden sind, für Sprengstoffmischungen verwendet. Derartige Vorschläge haben aber keinen Eingang in die Technik gefunden, da der hohe Kupfergehalt dieser Produkte (etwa 204) sich nachteilig auf die Stabilität des Sprengstoffes auswirkt und vor allem die Wärmestabilität ungünstig beeinflußt. Außerdem wirkt das Kupfer katalytisch auf die Zersetzung von Nitroglycerin ein. Das hierbei verwendete Polyacetylen war ein amorphes Produkt mit einem Wasserstoffgehalt unterhalb der Formel (CH), Der Energiegehalt beträgt etwa 6000 bis höchstens 10 000 cal/g. In diesen bekannten Sprengstoffmischungen wurde das Polyacetylen in relativ großen Anteilen verwendet, da neben seiner Eigenschaft als Energieträger auch seine Funktion als gut saugfähiges Trägermedium an Stelle von Kieselgur ausgenutzt wurde.
• Es ist ferner bekannt, daß die aus Acetylen bei stiller elektrischer Entladung erhaltenen Produkte sich als Zusätze zu Sprengstoffmischungen eignen. Hierbei handelt es sich jedoch um ölige Produkte, die beim Stehen an der Luft fest werden und daher mit dem vorgenannten kristallinen Polyacetylen nicht vergleichbar sind. Wie durch neuere Untersuchungen festgestellt wurde, muß angenommen werden, daß hier im wesentlichen Polyolefine vorliegen. In allen diesen Fällen handelt es sich um den Zusatz von teilweise erheblichen Mengen von Polyacetylenen zu Sprengstoffen. Bei dem ganz andersartigen Reaktionsverlauf, der beim Abbrand von Treibmitteln stattfindet, war es hiernach nicht voraussehbar, daß beispielsweise bei den auch sonst andersartig aufgebauten Treibsätzen, bei denen ja nicht eine Detonation eintritt, sondern mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit und konstantem Druckverlauf ein relativ langsamer Abbrand erfolgt, durch den Zusatz schon sehr geringer Mengen eines neuartigen Polyacetylens die Abbrandverhältnisse reguliert werden könnten.
• Das im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendete Polyacetvien ist im Gegensatz zu dem Vorgenannten kristaliin und metallfrei und kann gegebenenfalls geringe Mengen Silicium enthalten. Der Energiegehalt beträgt etwa 10 000 bis 12 000 cal/g. Es kann beispielsweise hergestellt werden nach dem Verfahren des Patentes 1 126 619 sowie durch Polymerisation von Acetylen nach Ziegler und Natta oder nach modifizierten Ziegler-Methoden mit Hilfe von Katalysatorgernischen, die insbesondere aus Aluminium- oder Titanverbindungen bestehen können.
• Ein Zusatz eines derartigen Polyacetylens in Mengen von etwa 0,5 bis 3% zu Treibmitteln, wie insbesondere geformten Treibsätzen auf der Basis von Nitrocellulose und gegebenenfalls Nitroglycerin und/oder Sauerstoffträgern, wie Ammonsalpeter u. dgl., erhöht deren Abbrandgeschwindigkeit in sehr hohem Maße. Schon ein Zusatz von etwa 0,5% bewirkt eine Steigerung der Brenngeschwindigkeit bis zu 2004, größere Zusätze geben eine Erhöhung der Brenngeschwindigkeit bis zu 1000/e. Besonders bevorzugt ist ein Anteil von etwa 1,0 bis 2,3% Polyacetylen.
• Den Hauptbestandteil üblicher Treibpulver bilden organische Nitrate bzw. Nitrokörper, ferner werden Weichmacher und Stabilisatoren zugesetzt. Für die Verarbeitung der Massen und die Zugabe der Zusätze werden in der Praxis mehrere Verfahren angewendet, wobei entweder eine Auflösung einzelner Bestandteile in Lösemitteln oder Lösemittelgernischen erfolgt oder aber die Vermengung und Gelatinierung mit Hilfe von Walzen, Schneckenpressen oder sonstigen für diesen Zweck bekannte Vorrichtungen durchgeführt wird.
• Beispielsweise sei die Herstellung eines Pulvers, bei dem keine Lösemittel verwendet werden (sogenannte Pulver ohne Lösungsmittel), beschrieben.
• Die Herstellung solcher Pulver, d. h. die Gelatinierung der Rohmassen dieser Pulver ohne Lösungsmittel geschieht durch Bearbeitung zwischen zwei heizbaren Walzen, die,paraUel nebeneinander angeordnet sind und deren Spattbreite verstellt werden kann, beispielsweise im Bereich von 0,50 bis 5,0 mm. Die etwa 30% wasserfeuchte Pulverrohmasse wird bei zahlreichen Durchgingen durch den Walzenspalt zunächst von, dem größten Teil des Wassers befreit und anschließend gelatiniert, iiiddiü die Nitrocellulose unter der Einwirkung von. Druck und Wärme in dem -in der Pulverrohmasse befindlichen Sprengöl gelöst 'w''ird.-'Füi'die Gelatinierung ist eine vorangehende Entwässerung der Rohmasse notwendig. Anstatt das Wasser durch Abquetschen auf dem Walzwerk zu entfernen, kann man diese Entwässerung auch mit anderen Mitteln, beispielsweise durch den Einsatz von Schneckenpressen, bewirken. Beispiel 1 Ein Pulver, das nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt wurde und das einen Energieinhalt von etwa 850 bis 890 cal/g aufweist, besitzt eine Brenngeschwindigkeit von etwa 1,06 cm/sec Zusammensetzung des Pulvers:

  89 Gewichtsprozent Pulverrobmasse aus

  66,5 % Nitrocellulose und

  33,5 % Nitroglycerin,

  1,5 Gewichtsprozent Diäthyldiphenylhamstoff,

  4,25 Gewichtsprozent Athylenphenylurethan,

  2,0 0.ew*btspr«=U Diphehyldrethan,'

  2,0 Gewichtsprozent Kaäumkryolith,

  1,0 Gewichtsprozent Bleistearat, #

  0,25 Gewichtsprorrmt: Magnesiumoxyd,

  100,00 Gewicheprozent

  Ein Zusatz von 2,% Pölyacetylen zu der obigen

  Masse eebt Bein Pulver mit einer Bienngeschwindig-

  keit von--etwa,-I,58 üm/äec.#

  Beispiel 2

  .Eine niuxWycehnhaltige'gohm84se wird mit den

  festeri Zu#ätiin'-'N&0,'Graphit, Polyacetylen und

  gmbi&Aer)-,gut:vei#b . Ischt und sodann das Triacetin

  M%esprMt.-1)"'-feifige.Gemisch wird durch Ver-

  *älzen bei -60 bis 801 C*eiter bei 801 C homogeni-

  iiett > dadti, entwässert - und , durchgelatiniert.. Man

  effiält zÜni ' SchlÜß n' , die durch eine

  Seahänsse anschließend verformt werden. Nach

  einem > 159tftggt&, lKeife##ß ist -der' Treibsatz

  Er 5#tet-ii96#,lspielsi#eise wie folgt zusammen:

  81- ;bis 90,.-r., % GewiditsWe Rühmässe ihit 40

  bis-60.#ii*Nkroglycerin,

  Ais 10-- Ge%«ät*IIe'-Tri4cetiii (Glycetintri-

  .IM# '1,11) 'Zä

  cetaty# >

  bn' 2,5 .'Cxe*ichtsteile Di.#thyldiphenylham-

  koff (Ader anderer Sfa-

  bilisgt,or)',

  o'# bii.

  lygcetyjen.,

  -9,2 bis 9"5, Gewichtsieile Candelillawachs (Can-

  delin&-,..Kanutilla-

  -,(h03 bis. 0,07 Gievdchtsteile, mg0'.

  erreg, eisteagat.

  .Die Abbrandgeschwindigkeii des - vorbe;schriebeneii*I'ieibsaiz'es ist gegenüber einem solchen ohne Gehalt an Polyacetylen ebenfalls wesentlich erhöht. Bei.spi"el 3 Der nachstehend aufgefüh'rten Pulvermischung wurden die angegebenen Mengen an Polyacetylen #biliöigen einv#Heibt und die folgenden Messungen in an sich bekannter Weise in der Crawford-Bombe vorgenommen.

  Zusammensetzung der Pulvermischung:

  89,00% Rohmasse (Nitrocellulose/Nitro-

  glycerin = 46: 54),

  5,00% Triacetin,

  2,001/o Centralit 1,

  0,50% Arkadit 2,

  1,20% Blei(2)-salieylat,

  1,20% Blei(Z)-äthylhexoat,

  1,001/o Bleistearat,

  6,05010 Mgo,

  0,05 Oio Graphit,

  100,001/0.

  V (cm/sec)

  Erfindungsgemä-

  ßer Treibsatz Steigerung

  von V

  ohne # mit 10/9 in %

  Polyacetylen-

  zusatz

  40 0,749 1,227 64

  Druck, kg/CM2 55 0,833 1,458 75

  70 0,915 1j517 66

  100 1,193 1,685 42

  Temperatur,

  0 C ........ 20

  Drucki kg/CM2 40 0,853 1,396 64.

  Temperatur,

  OC .......... 54,4

  Aus den Werten der Tabelle errechnet sich für deii Druckexponenten,7)

  ohne J.mit D/o

  'Potyacetylen

  Zwischen 40 und 70 kg/M2 ..... 0,35

  3 ,

  Zwischen 55 -und 70 kg/cm!- 0 8 0e16.

  Zwischen 70 und 100 kg/cm2,...*' .. 0:75 O)n*'

  D ,ei einem, ruck von 70 kg/cm!2' 20'.C und variicitdn Gehalien an dem erfindu'ngsgemäßen Potyacetylen' er 2 gabeii'sich ferner die, folgenden Werte für,die Verbrennungsgischwindigkeht'

  (cm/sec)

  ohne Polyacetylen ... 0,915

  Mit i Q/o .............. 1,517

  'Mit 1,6 0/0 ....... 1. -, I .... 1,800.

  Mit 2,0% ................ 1,814

  Wie erkennbar, wird eine zum Teil erhebliche Steigerung der Verbrennungsgeschwindigkeit erreicht. Der Druckexponent liegt, wie dies anzustreben ist, sehr niedrig und weit unterhalb der Werte, die für Treibsätze ohne einen Polyacetylengehalt erhalten werden.
• Beispiel 4 Der im Beispiel 3 angegebenen Pulvermischung werden jeweils 1,5,01a des Polyacetylens vom Typ des »Cupren« (a) und 1,51/o desjenigen des erflndungsgemäßen (b) homogen einverleibt und sodann in üblicher Weise die Brenngeschwindigkeit in der Crawford-Bombe bestimmt. Die Messungen werden bei einer Temperatur von 20' C und einem Druck von 70 kg/cm2 durchgeführt.

  V steigerug

  ernisec 0/0

  Ohne Polyacetylen ...... 0,915

  a) Mit 1,5 0./0 Cupren ....... 1,066 15

  b) Mit 1,5 % Polyacetylen

  (erfindungsgemäß) ...... 1,682 84

  Hiernach ist eindeutig belegt, daß nur durch den Zusatz des kristallinen Polyacetylens eine sprunghafte Erhöhung der Brenngeschwindigkeit erreicht wird, während Polyacetylen anderer Herkunft einen nur ganz unbedeutenden Einfluß ausübt.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Verwendung von kristallinen, gegebenenfalls siliciumhaltigen Polyacetylenen, die durch Umsetzung von Acetylen mit Organowasserstoffpolysiloxanen in Gegenwart von Verbindungen der Elemente der IV. bis VI. Nebengruppe des Periodischen Systems oder durch Polymerisation von Acetylen mit Katalysatoren, wie sie zur Polymerisation von Olefinen im Niederdruckverfahren nach Z i e g 1 e r und N a t t a Verwendung finden, erhalten wurden, in Mengen von 0,5 bis 3 1/o, besonders 1,0 bis 2,3 0/&, als Zusatz zu auf der Basis von Nitrocellulose und gegebenenfalls Nitroglycerin und/oder Sauerstoffträgern, wie Ammonsalpeter, aufgebauten Raketentreibsätzen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 419 127, 410 525, 391. 821, 352 838, 352 839.