EP2448885B1 - Verfahren zur herstellung von festen zusammengesetzten aluminisierten treibstoffen und feste zusammengesetzte aluminisierte treibstoffe - Google Patents

Verfahren zur herstellung von festen zusammengesetzten aluminisierten treibstoffen und feste zusammengesetzte aluminisierte treibstoffe Download PDF

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Definitions

  • the particle size of the aluminum load (recall here that different unimodal particle size distribution of aluminum fillers may also occur (see examples below)) is a parameter of the second order, with reference to technical problems cited above .
  • the aluminum particles therefore have a median diameter less than or equal to 40 microns.
  • the best results, up to the production of alumina monomodal particle size centered at 1 to 3 microns, are obtained with aluminum particles with a median diameter of between 1 and 10 microns and certain combinations of ammonium perchlorate class A and B (see examples below) introduced into the mixer to form the ammonium perchlorate feedstock.

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Claims (15)

  1. Verfahren zur Herstellung eines festen zusammengesetzten Treibstoffs, umfassend:
    - Erhalten einer Paste durch Kneten einer Mischung in einem Mischer, die
    5 bis 15 Gew.-% eines flüssigen hydroxytelechelen Polybutadiens,
    60 bis 75 Gew.-% eines oxidierenden Füllstoffs aus Ammoniumperchlorat,
    15 bis 20 Gew.-% eines reduzierenden Füllstoffs aus Aluminium und
    für weniger als 5 Gew.-% mindestens ein Vernetzungsmittel des flüssigen hydroxytelechelen Polybutadiens in einer solchen Menge, dass das NCO/OH-Überbrückungsverhältnis zwischen 0,8 und 1,1 liegt, vorzugsweise bei 1, mindestens einen Weichmacher und mindestens einen Zusatz enthält,
    - Gießen der erhaltenen Paste in eine Form,
    - thermisches Vernetzen der Paste in der Form,
    wobei der oxidierende Füllstoff aus Ammoniumperchlorat in der Paste aus der Einleitung von mindestens den folgenden Stoffen in den Mischer, getrennt oder in Mischung, resultiert:
    + einem ersten Füllstoff, dessen monomodale Partikelgrößenverteilung einen D10-Wert zwischen 100 µm und 110 µm, einen D50-Wert zwischen 170 µm und 220 µm und einen D90-Wert zwischen 315 µm und 340 µm aufweist, und
    + einem zweiten Füllstoff, dessen monomodale Partikelgrößenverteilung einen D10-Wert zwischen 15 µm und 20 µm, einen D50-Wert zwischen 60 µm und 120 µm und einen D90-Wert zwischen 185 µm und 220 µm aufweist, und gegebenenfalls
    + einem dritten Füllstoff, dessen monomodale Partikelgrößenverteilung einen D10-Wert zwischen 1,7 µm und 3,6 µm, einen D50-Wert zwischen 6 µm und 12 µm und einen D90-Wert zwischen 20 µm und 32 µm aufweist,
    wobei der reduzierende Füllstoff aus Aluminium einen mittleren Durchmesser von weniger als oder gleich 40 µm aufweist,
    wobei der erhaltene feste zusammengesetzte Treibstoff über einen Betriebsdruckbereich von 3 bis 10 MPa eine Brenngeschwindigkeit zwischen 6 und 12 mm/s und einen Druckexponenten zwischen 0,15 und 0,4, vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,4, aufweist und die Verbrennung des erhaltenen festen Treibstoffs weniger als 15 Vol.-%, im Allgemeinen zwischen 2 und 10 Vol.-% Aluminiumoxidteilchen mit einem Durchmesser von mehr als 10 µm erzeugt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der oxidierende Füllstoff aus Ammoniumperchlorat in der Paste aus der Einleitung des ersten Füllstoffs und des zweiten Füllstoffs in den Mischer, getrennt oder in Mischung, resultiert.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der oxidierende Füllstoff aus Ammoniumperchlorat in der Paste aus der Einleitung folgender Stoffe in den Mischer, getrennt oder in Mischung, resultiert:
    + 12 bis 70 Gew.-% des ersten Füllstoffs,
    + 10 bis 81 Gew.-% des zweiten Füllstoffs,
    + 0 bis 23 Gew.-% des dritten Füllstoffs.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der oxidierende Füllstoff aus Ammoniumperchlorat in der Paste aus der Einleitung folgender Stoffe in den Mischer, getrennt oder in Mischung, resultiert:
    + 12 bis 61 Gew.-% des ersten Füllstoffs,
    + 36 bis 81 Gew.-% des zweiten Füllstoffs,
    + 0 bis 23 Gew.-% des dritten Füllstoffs.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der oxidierende Füllstoff aus Ammoniumperchlorat in der Paste aus der Einleitung folgender Stoffe in den Mischer, getrennt oder in Mischung, resultiert:
    + 20 bis 65 Gew.-% des ersten Füllstoffs und
    + 35 bis 80 Gew.-% des zweiten Füllstoffs.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der oxidierende Füllstoff aus Ammoniumperchlorat in der Paste aus der Einleitung folgender Stoffe in den Mischer, getrennt oder in Mischung, resultiert:
    + 42 bis 61 Gew.-% des ersten Füllstoffs,
    + 39 bis 58 Gew.-% des zweiten Füllstoffs.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der reduzierende Füllstoff aus Aluminium einen mittleren Durchmesser zwischen 1 und 10 µm aufweist.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte von D10 und D90 der Partikelgrößenverteilung des reduzierenden Füllstoffs aus Aluminium jeweils mindestens einem Viertel des Wertes des mittleren Durchmessers und höchstens dem Vierfachen des Wertes des mittleren Durchmessers entsprechen.
  9. Fester zusammengesetzter Treibstoff mit einem Polyurethanbindemittel, das mit Ammoniumperchlorat und Aluminium gefüllt ist und durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 erhalten werden kann, wobei der feste zusammengesetzte Treibstoff über einen Betriebsdruckbereich von 3 bis 10 MPa eine Brenngeschwindigkeit zwischen 6 und 12 mm/s und einen Druckexponenten zwischen 0,15 und 0,4 aufweist und die Verbrennung des Treibstoffs weniger als 15 Vol.-% Aluminiumoxidteilchen mit einem Durchmesser von mehr als 10 µm erzeugt.
  10. Fester Treibstoff nach Anspruch 9, dessen Verbrennung zwischen 2 und 10 Vol.-% Aluminiumoxidteilchen mit einem Durchmesser von mehr als 10 µm erzeugt.
  11. Fester Treibstoff nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass sein Druckexponent über einen Betriebsdruckbereich von 3 bis 10 MPa zwischen 0,2 und 0,4 liegt.
  12. Ladung von festem Treibstoff, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen festen Treibstoff nach einem der Ansprüche 9 bis 11 umfasst.
  13. Raketenmotor, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens eine Ladung nach Anspruch 12 umfasst.
  14. Oxidierender Füllstoff aus Ammoniumperchlorat, insbesondere verwendbar zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung eines festen zusammengesetzten Treibstoffs nach einem der Ansprüche 1 bis 8, erhältlich durch Mischen von mindestens einem ersten Füllstoff und mindestens einem zweiten Füllstoff und gegebenenfalls mindestens einem dritten Füllstoff, wie in Anspruch 1 definiert, sehr vorteilhaft erhältlich durch Mischen von mindestens einem ersten Füllstoff und mindestens einem zweiten Füllstoff, wie in Anspruch 1 definiert.
  15. Oxidierender Füllstoff nach Anspruch 14, der die ersten, zweiten und gegebenenfalls dritten Füllstoffe in den in einem der Ansprüche 3 bis 6 angegebenen Gewichtsprozentanteilen enthält.
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