DK144774B - Fremgangsmaade til isolation af drivmiddelkammeret i en raket - Google Patents

Description

(19) DANMARK

|j| oat FREMLÆGGELSESSKRIFT mi Uk77k B

DIREKTORATET FOR PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENET

(21) Ansøgning nr. 5202/76 (51) IntCI.3 F 42 B 15/00 (22) Indleveringsdag 18. nov. 1976 F 16 l 59/00 (24) Løbedag 18. nov. 1976 (41) Aim. tilgængelig 19* maj 1978 (44) Fremlagt 1 . jun. 1982 (86) International ansøgning nr.

(86) International indleveringsdag -(85) Videreførelsesdag -(62) Stamansøgning nr. -(30) Prioritet

(71) Ansøger HER MAJESTY THE QUEEN IN RIGHT OP CANADA AS REPRESENTED BY

THE MINISTER OF NATIONAL DEFENCE, Ottawa, CA.

(72) Opfinder Jacques Ratte, CA: Gonzague Duchesne, CA: Pierre _Carignan, CA.

(74) Fuldmægtig Ingeniørfirmaet Hofman-Bang & Boutard.

(54) Fremgangsmåde til isolation af drivmiddelkammeret i en raket.

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til klæbebinding af et isolerende laminat til et drivmiddelkammer i et rakethus og af den i krav l's indledning angivne art.

I sådanne raketter rummes drivmidlet i et forbrændingskammer, som ved en tværgående væg er adskilt fra rakettens forreste kammer. Tværvæggen er beskyttet af et mod rakettens hoved vendende isolationselement, og forbrændingskammerets vægge er isoleret med ffl ^ et passende materiale. Nogle drivmiddelblandinger er baseret på polybutadiener med endestillede carboxylgrupper (CTPB) og andre ^ på polybutadiener med endestillede hydroxylgrupper (HTFB) som -3" T— *

Q

2 U4774 drivmiddelbindere. Et væsentligt krav til en sådan raket er vægisolationens evne til at klæbet)inde til forbrændingskammeret og drivmiddelblandingens evne til på passende måde at klæbebinde til vægisolationen.

Fra beskrivelsen til canadisk patent nr. 901 713 er det kendt at anvende et lagformet isolationsmiddel i forbindelse med faste polybutadiener med endestillede carboxylgrupper (CTPB) som drivmidler med en blanding af chrysotilasbestfibre og -pulvere dis-pergerede i en CTPB polymerisk binder, men der er ikke tale om laminater, hvor der opstår problemer med luftblæredannelse mellem de enkelte lag.

For nylig har man søgt at anvende polybutadiener med endestillede hydroxylgrupper (HTPB), som har visse fordele i forhold til CTPB-drivmidlerne. Ved fremkomsten af disse drivmidler håbede man, at man også kunne fremstille HTPB isolationslag på samme måde som de kendte CTPB lag og med samme egenskaber som disse, men forenelige med HTPB-drivmidlerne. Desværre er der ikke hidtil tilvejebragt HTPB isolationslag, som har frembudt en tilstrækkelig oplagringsevne eller klæbeevne til HTPB-drivmidlerne.

Fra beskrivelsen til canadisk patent nr. 774 310 er det kendt at anvende et laminat, hvis enkelte lag fastklæbes indbyrdes med et klæbestof. Dette er en tidkrævende flertrinsproces, der kræver rensning af overfladerne, fjernelse af overskydende klæbestof, tørring af dette, sammenpasning af overfladerne, fjernelse af overskydende klæbestof og sammenpresning, og der er stadig mulighed for blisterdannelse, der kun kan afhjælpes ved eventuel s ammenflikning.

Opfindelsen har til formål at tilvejebringe en fremgangsmåde af den angivne art, hvorved isolationskomponenterne kan anbringes og fastklæbes til drivmiddelkammeret ved en enkelt operation og uden blisterdannelse.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved en fremgangsmåde af den i krav l's kendetegnende del angivne art. Ved en sådan fastgørelse af bindemiddellaget på eksempelvis tre eller fire steder langs den ene længdekant af aluminiumfolielaget vil disse to lag af 3 144774 laminatet under dettes oprulning kunne bevæges i forhold til hinanden og derved udslippe alle eventuelt tilstedeværende luftbobler uden risiko for blisterdannelse.

Bindemidlet kan på simpel måde fasthæftes til aluminiumsfolien som angivet i krav 2.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen beskrives nærmere nedenfor i forbindelse med tegningen, der viser et længdesnit igennem et rakethus, som er isoleret ved den i opfindelsen omhandlede fremgangsmåde .

Tegningen viser et rakethus 10 af metal med en tværvæg 11 imellem rakettens drivmiddelkammer 12 og forreste kammer 13. Et isolationslegeme 14 ved rakettens hovedende er tilvejebragt i rakethuset 10 og slutter tæt til tværvæggen 11 og de hosliggende dele af den indvendige husvæg. Isolationslegemet 14 er i det væsentlige skålformet med et centralt fremspring 14a, som rager ind i drivmiddelkammeret 12, eller en konisk fordybning om påkrævet. Isolationslegemet 14 har en ringformet væg 14b, som klæbebinder til indervæggen af rakethuset 10, og en sokkel 14c, der klæbebinder til tværvæggen 11. En ring 15 er anbragt ved udstødningsåbningen af drivmiddelkammeret 12, hvilken ring er valset af CTPB-materialet.

Omkring indervæggen af drivmiddelkammeret 12 er der ifølge opfindelsen tilvejebragt et sidevægsisolerende laminat 16 bestående af CTPB/asbest-isolationsstof og aluminiumfolie, der strækker sig langs væggen 14b af isolationslegemet 14 og også langs væggen af ringen 15· Aluminiumfolien udsættes for indholdet af kammeret 12, og isolationslaget 16 berører metalhuset 10. Yed rakettens hovedende er der tilvejebragt et indsnævringslegeme 17 over et parti af laminatet 16 og den blottede inderflade af isolationslegemet 14, bortset fra det centrale fremspring 14a. Indsnævringslegemet 17 tjener til at begrænse den blottede drivmiddeloverflade og udformes normalt af et passende elastomert materiale, som er foreneligt med det i raketten anvendte særlige drivmiddel. Fortrinsvis er der anbragt et frigørelsesmiddel imellem isolationsmaterialet 14 og indsnævringslegemet 17 til at nedsætte spændingskoncentrationen ved rakethovedenden af drivmiddelpulveret under opvarmningsperioden.

4 144774

Ifølge en foretrukken udførelsesform for opfindelsen foretages installationen af de forskellige komponenter i rakettens drivmiddelkammer på 12 på følgende måde: På en ren overflade anbringes CTPB-sidevægsisolationslaget 16 som udformet ovenfor, og ringen 15 anbringes hen under det ved den ene ende af laget. Ringen 15 udgør et ekstra lag af CTPB-sidevægsisolationsmidlet, som er anbragt nær ved rakettens dyse til at modstå den lokale opvarmning som følge af drivmidlets nedbrydning.

Aluminiumfolien udspredes manuelt på isolationslaget og hæftes til dette på tre eller fire steder langs den ene længdekant til dannelse af laminatet 16. Under den nedenfor beskrevne trykoperation vil aluminiumfolien klæbebinde til isolationslaget uden behov for særligt klæbemiddel.

Et epoxyklæbestof stryges på den øverste udvendige overflade af indsnævringslegemet 17 ved rakettens hovedende, efter at den resterende ydre overflade er blevet belagt med et frigørelsesmiddel.

Indsnævringslegemet 17 anbringes omkring den ydre overflade af en oppustelig rørformet kautsjukpose ved dennes ene ende. Sidevægsisolationsopbygningen rulles rundt omkring kautsjukposen og indsnævringslegemet 17. Derefter kapsles isolationslegemet 14 på sidevægsisolationslegemet 16.

Den ovennævnte opbygning indføres i rakethuset 10, og kautsjuk-posen oppustes til 8,2 at ved 60°C til sammenpresning af de forskellige komponenter indbyrdes og imod rakethusets sidevæg, til hvilken komponenterne klæbebinder uden behov for et særligt klæbemiddel. Derefter afluftes kautsjukposen og fjernes og efterlader det forede rakethus, som er parat til opfyldning med et HTPB drivmiddel.

Brudstyrkeprøver er foretaget for et laminat 16 ifølge opfindelsen med en aluminiumfolie med en tykkelse på 0,025 mm. Prøver blev ældet ved 60°C i 0, 14, 28, 56 og 112 dage og brudstyrkeprøvet ved 23°C og -46°C. Resultaterne er vist i tabel I, og alle brud var sammenhængende i HTPB-drivmidlet for et tykt lag af dette.

5 144774

Ved en anden prøve blev en aluminiumfolie klæbebundet til et hærdet CTPB isolationsmiddel. Et frisk lag af isolationsmidlet blev oplagret ved stuetemperatur, og hver syvende dag blev en prøve udtaget og foret med aluminiumfolie. Brudstyrkeprøver viste, at alle brud skete i grænsefladen imellem metal og isolationslegeme, og brudstyrkeværdierne er givet i tabel II svarende til oplagringstiden af CTPB-isolationslegemet oplagret ved stuetemperatur.

6 \uuiv* TABEL I:

Brudstyrkeprøver for CTPB aluminiumforing og HTPB drivmiddel.

ffildningstid ved Brudstyrke (at) ^ Drivmiddelspænding 60° C ved prøvetemperatur ved brud ' ' (døgn) --- (at)

60°C 23°C -46°C

0 5,0 5,2 13,6 6,7 14 - 5,3 14,1 6,3 28 - 5,4 15,0 6,0 56 - 4,7 19,3 6,1 112 - 4,2 15,1 ^ Ved en krydshovedhastighed på 5,1 mm/min, bortset fra 12,7 mm/min ved 56 døgn, (n) K ' ved en krydshovedhastighed på 51 mm/min.

Drivmidlets brudstyrke ved 5 mm/min er normalt 20% mindre end for 51 mm/min ved 23°C.

TABEL II;

Klæbebinding af aluminiumfolie til et ældet CTPB isolationsmiddel·. Brudstyrkeprøver ved 24°C._ ffildningstid for _______Brudspænding (at)____ isolationsmidlet Metalunderlag-isolations- Metalunderlag- (døgn) middel-aluminiumfolie isolationsmiddel 0 18,1 25,5 7 17,6 17,0 16 17,5 12,3 21 8,2 10,2 28 7,8 8,9