(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の推進薬製剤を提供するステップと、
物質が内側を通って押し出される時に、外殻および中空の内部を有する構造を提供するよう構成された型を提供するステップと、
前記第１の推進薬製剤を前記型を通って押し出して、中空の内部を規定する外殻を有する第１の推進薬層を、複数の開口端部を有する通路の形状で製造するステップと、
０から２０００パスカル秒の押し出し時の粘性を有するような低粘性のゲル、液体、あるいは、ペーストであり、前記押し出し時の粘性が前記第１の推進薬製剤の前記押し出し時の粘性よりも低い第２の推進薬製剤を提供するステップと、
前記通路内への注入の直後において前記低粘性のゲル、液体、あるいは、ペーストである前記第２の推進薬製剤を、前記第１の推進薬層によって規定される前記通路に注入して、前記通路内に配置される第２の推進薬層を形成するステップであって、前記第２の推進薬製剤の前記注入は、前記第１の推進薬製剤の前記押し出しとほぼ同時に行われるステップと、
前記低粘性よりも、前記通路内の前記第２の推進薬層の流出を防ぐのに十分な大きな粘性を前記第２の推進薬層が得るように、前記注入するステップの後に前記第２の推進薬層を硬化させるステップと、を含み、
前記第１および第２の推進薬層は、燃焼速度が異なる
ことを特徴とする多層推進薬グレインを製造する方法。
【請求項２】
前記第１の推進薬層は管の形状を取る
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
製造された前記推進薬グレインは、２つの同心シリンダーから成る
ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の推進薬層は、約５５％ニトロセルロースおよび約４５％トリメチロールエタントリナイトレート（ＴＭＥＴＮ）から成る緩慢燃焼層である
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第２の推進薬層は、約２６％ＧＡＰ、約３９％ＴＭＥＴＮ、および約３５％ＲＤＸから成る高速燃焼層である
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の推進薬製剤を前記型を通って押し出すステップは、ラムプレスまたはスクリュ式押出機を用いて行われる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第２の推進薬製剤を前記通路に注入するステップは、圧力差によって行われる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第２の推進薬製剤を前記通路に注入する前に、前記第２の推進薬製剤を溶媒を用いて軟化させ、前記通路への前記第２の推進薬製剤後に、前記第２の推進薬層を硬化させるために、蒸発により前記溶媒を除去するステップ、を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第２の推進薬製剤を前記通路へ注入する前に、前記第２の推進薬製剤を加熱するステップと、前記第２の推進薬製剤を注入後に、前記第２の推進薬層を硬化させるために、前記第２の推進薬製剤を冷却するステップと、を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２の推進薬層を硬化させるステップは、前記第２の推進薬層を加熱することによって行われる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２の推進薬層を硬化させるステップは、硬化剤を前記第２の推進薬層へ添加することにより行われる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の推進薬製剤を押し出すステップと、前記第２の推進薬製剤を前記通路へ注入するステップとは、同時に行われる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の推進薬層は、燃焼速度が、２００ＭＰａで、毎秒約０．１から約０．３メートルである
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第２の推進薬層は、燃焼速度が、２００ＭＰａで、毎秒約０．１５から約１メートルである
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記押し出すステップは、前記第１の推進薬製剤を、前記第１の推進薬製剤を前記型の中を通らせるためのラムプレスの圧力  ラムプレス押出機に挿入することによって行われる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記第２の推進薬製剤を前記通路に注入するステップは、前記第２の推進薬製剤に対して空気圧を加えることによって行われる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記型は、第１および第２の型部材を含み、前記第１の型部材は、前記第２の型部材に受けられ、前記第１の型部材は、前記第１の型部材を通って形成される、前記第１の推進薬製剤を受け取るための第１の流路を規定し、前記第１の型部材はさらに、前記第２の推進薬製剤を受け取るための、前記通路とは離れた管を含み、前記第２の型部材は、前記第１の流路を通って搬送される前記第１の推進薬製剤を受け取り、前記管を受けるための第２の流路を規定し、前記第２の型部材は、前記通路からの前記第１の推進薬製剤および前記管からの第２の推進薬製剤を搬送するための末端開口部を規定し、前記第２の推進薬製剤は前記第１の推進薬層により規定される前記通路内へ注入される
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
＜関連出願の相互参照＞
本出願は、２０１３年８月１６日出願の米国仮出願第６１／８６６，７４８号、および２０１４年１月２８日出願の米国特許出願第１４／１６６，６２２号の優先権の利益を主張する。同出願の内容全体を、参照により本明細書に組み込む。
【０００２】
本開示は、一般に、従来型弾薬用推進システムで用いられる推進薬を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
固体推進薬は、燃焼すると、高温ガスを発生する。高温ガスが発生すると、全口径の従来型弾薬用推進システムを駆動する圧力が生じる。砲身内に生成された圧力は、発射物を加速する。最適性能を得る目的は、銃身の機械的故障ストレスレベルを超えることなく、可能な限り長い間、銃身内での発射物の加速を最大にすることである。最適性能を提供する、銃システムの薬室内部での銃発射装薬のガス発生率を実現する試みがなされてきた。アプローチの一つは、全層が順次に、またはほぼ同時に燃焼するよう組み合わされた推進薬材料の多数の燃焼層から成る、多組成推進薬を用いることである。まず、緩慢燃焼層が発火して燃焼し、それにより、弾道サイクルで早期に、より低率でガスを発生する。次に、より高速な燃焼層が、弾道サイクルで遅れて、制御下で発火し、ガス発生率を上昇させ、発射物の加速時間を長くする。燃焼速度が異なる追加の層を備えてもよい。
【０００４】
燃焼進行度は、内部弾道最適化の重要な方法である。現代の武器システムでは、直接発射システムの末端効果、または間接発射システムの範囲を最大にするのに、極めて高い性能および砲口速度が必要である。進行度を最適化するために層状推進薬を用いることは、効果的な技術として知られている。この技術は、推進薬グレインを、異なる組成の２以上の層を用いて構築することを含む。各層が準逐次的に燃焼するように、物質が選択され組み立てられる。２シートの緩慢燃焼物質の間に高速燃焼層を挟んだ積層シート等の形状が試験されてきた。積層シートは、円形の積層シートに切断されるか、スクロールとして巻かれるか、細長く切断されてきた。周知の製造プロセスは、２つの二軸連続押出機を使用する。これらは、精巧なコートハンガー型デザインを用いて、各組成の層を製造する。１つの二軸連続押出機を使用してきた製造プロセスもあり、シートを接着してきた。他の周知の技術は、特定の型デザインに組み合わせた２つの固形組成物を共押出する、平行する２つのラム押出機を使用する。昨今では、特別にデザインされた型に連結される２つの二軸押出機であって、２層を組み合わせてシリンダー形状の推進薬にする２つの二軸押出機を用いる技術が、磨かれてきている。
【０００５】
英国特許第２，３８４，２０７号は、エネルギー物質と高分子バインダーとの粘性混和物を含む第１の物質に続いて、第２の物質の移動体を押し出して、第１の物質および第２の物質の結合組成物を形成することにより、エネルギー物質の細長本体を製造する方法を開示する。
【０００６】
米国特許第３，００２，４５９号は、有孔推進薬を形成するよう圧縮された粉末組成物を用いて、ロケットに使用する多層有孔推進薬を調製する方法を開示する。
【０００７】
米国特許第３，７０６，２７８号は、外層およびインナーコアの燃焼速度を操作することによって推進薬のガス生成スケジュールを調整する、発射装薬グレイン用のポリマー被覆またはフィルムを開示する。
【０００８】
米国特許第７，８６９，９８９号は、推進薬の断面積にわたって機能的に傾斜した軍需品推進薬を調製するプロセスを開示する。望ましい断面濃度勾配で生成物を濃縮により層状にするのに十分な長さの、型や同様の管の中に、軍需品推進薬のバルク製剤を、圧力をかけて押し通すことによって、その推進薬は形成される。
【０００９】
当業界で現在周知の、多層推進薬を製造する製造プロセスは、精密な層を押し出すためのラムプレスやスクリュ式押出機等の複雑な産業用機器が必要である。この機器は、多くのスペースやエネルギーを必要とする。結果として、操作するには費用がかかり、また、満足な結果を得るのが難しいことが多い。
【００１０】
従って、周知の製造プロセスで必要とされるような、推進薬層を押し出すのに必要な機器よりも省電力であり、また、小型の、より単純な機器を利用して、多層推進薬グレインを製造する方法が必要である。さらに、発明の主題の他の望ましい特徴や特性は、添付の図面およびこの発明の主題の背景技術と併せて、次の発明の主題の詳細な説明および添付の特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【発明の概要】
【００１１】
多層推進薬を製造する方法が提供される。その方法は、ラムプレスやスクリュ押出機等の従来の機械を用いて、推進薬物質の第１の層を押出すステップを含み、第１の層は、中空の内部を有するように押し出される。その方法の他のステップは、低粘性推進薬物質の層を、圧力差によって中空の内部に注入して、少なくとも２層を有する推進薬を形成し、その２層は燃焼速度が異なることである。低粘性推進薬物質を第１の層の中空の内部へ注入することは、第１の層が押出されるのとほぼ同時になされてもよい。
【００１２】
本開示の一態様によれば、多層推進薬グレインを製造する方法が提供される。その方法は、第１の推進薬製剤を提供するステップと、物質が内側を通って押し出される時に、外殻および中空の内部を有する構造を提供するよう構成された型を提供するステップと、前記第１の推進薬製剤を前記型を通って押し出して、中空の内部を規定する外殻を有する第１の推進薬層を、複数の開口端部を有する通路の形状で製造するステップと、第２の推進薬製剤を提供するステップであって、前記第２の推進薬製剤は低粘性であるステップと、前記第２の推進薬製剤を、前記第１の推進薬層によって規定される前記通路に注入して、前記通路内に配置される第２の推進薬層を形成するステップと、前記第２の推進薬層を硬化させるステップと、を含み、前記第１および第２の推進薬層は、燃焼速度が異なる。
【００１３】
この概要は、下記の発明を実施するための形態でさらに記載する概念から選択したものを、簡略化した形で紹介するためのものである。この概要は、請求項に係る主題の鍵となる特徴や欠くことのできない特徴を識別することを意図するものではなく、また、請求項に係る主題の範囲を決定する助けとして用いられることを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
以下に、下記の図面と併せて、本開示を説明する。図面中で、同様の数字は、同様の要素を示す。
【図１】本開示の押し出された推進薬グレインの斜視図である。
【図２】本開示の押し出しプロセスに用いる機器の斜視図である。
【図３】本開示の押出型の分解図である。
【図４】本開示の押出型の第２の分解図である。
【図５】本開示の変更した押出型の断面図である。
【図６】本開示の方法により製造される推進薬の複数の糸の斜視図である。
【図７】本開示の方法により製造される多層推進薬グレインの別の実施形態の正面図である。
【図８】本開示の方法により製造される多層推進薬グレインの第２の別の実施形態の正面図である。
【図９】本開示の方法により製造される多層推進薬グレインの第３の他の実施形態の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本開示は、多層推進薬グレインを製造する方法を対象とする。当業者はわかるように、第１の層が燃焼すると最大動作圧力が得られ、続いて、第１の層よりも燃焼速度が速い第２の層が燃焼することにより生じる最大動作圧力で、第２の最大動作圧力のピークが得られる多層推進薬のために、最適化された性能が獲得される。最適化された性能の特性は、より良好な燃焼進行度であり得る。推進動作で伝えられるエネルギーは、砲身内でより長い時間の間維持される最大圧力によって最適化される。共押出技術によって多層推進薬グレインを製造することにより、砲口速度の増加、および推進薬が冷温でも高温でも同一の砲口エネルギーを生み出すであろう変化の少ない温度係数等の他の成果、ならびに不感受性または砲身エロージョンの減少につながり得る。
【００１６】
本開示の方法は、多層推進薬を製造するのに必要なセットアップを、そのようなプロセスのために従来使用される機械よりもエネルギー効率および空間効率の良い産業用機器を用いて、簡素化する。本開示のプロセスは、推進薬製剤の第１の層を、ラムプレスやスクリュ式押出機等の従来の機械を用いて押し出すステップを含む。第１の層は押し出されて、中空の通路を規定する、好ましくは細長い形状を生み出す。この方法は、粘性がより低い推進薬製剤の第２の層を、第１の層によって規定された通路内へ注入するステップを含む。これは圧力差によって実現されることが好ましい。粘性がより低い第２の層を注入するステップは、第１の層が押し出されるのとほぼ同時に行われることが好ましい。第２の層の注入は、ポンプ、加圧容器、ラムプレスや小型のスクリュ式押出機を含むいくつかの手段によって実現され得る。これらの種類の機器は省電力であり、通常、従来の推進薬を押し出すのに必要な機器よりも小型である。よって、この方法で既存の製造プロセスや関連する機器を改良するには、限られたスペースやインフラがあればよい。本開示の方法により注入された低粘性の推進薬層は、その後、下記により詳細に記載する、冷却、加熱、乾燥、または重合を含むいくつかの可能な手段の一つによって、硬化するのが好ましい。
【００１７】
本開示の方法は、第１の推進薬製剤の提供を含む。第１の推進薬製剤は、燃焼速度が相対的に緩慢な推進薬製剤であることが好ましい。緩慢燃焼推進薬製剤は、一塩基、二塩基、三塩基、もしくは多塩基の推進薬、または用途により変化し得る線燃焼速度を有するＬＯＶＡ（ｌｏｗ  ｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙ  ａｍｍｕｎｉｔｉｏｎ（低脆弱性弾薬））推進薬を含むがこれに限定されない、当業界で周知の製剤と考えられる。緩慢燃焼推進薬製剤は、燃焼速度が、２００ＭＰａで毎秒約０．１から約０．３メートルの範囲であることが好ましい。容認できる相対的に緩慢な燃焼速度の推進薬製剤の例として、５５％ニトロセルロースおよび４５％トリメチロールエタントリナイトレートがある。
【００１８】
また、本開示の方法は、第２の推進薬製剤の提供をも含む。第２の推進薬製剤は、好ましくは、緩慢燃焼推進薬製剤の約１．５倍から約５倍の燃焼速度の、相対的に速い燃焼速度の推進薬製剤であることが好ましい。高速燃焼推進薬は、燃焼速度が、２００ＭＰａで毎秒約０．１５メートルから約１メートルであることが好ましい。容認できる相対的に速い燃焼速度の推進薬製剤の例として、２６％ＧＡＰ（ｇｌｙｃｉｄｙｌ  ａｚｉｄｅ  ｐｏｌｙｍｅｒ（グリシジルアジドポリマー））、３９％ＴＭＥＴＮ（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｏｌｅｔｈａｎｅ  Ｔｒｉｎｉｔｒａｔｅ（トリメチロールエタントリナイトレート））および３５％ＲＤＸ（ｃｙｃｌｏｔｒｉｍｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｒｉｎｉｔｒａｍｉｎｅ（シクロトリメチレントリニトラミン））がある。
【００１９】
下記の押し出しステップの前に、第１の推進薬製剤が加工される。加工ステップは、当業界で周知のいくつかの方法によって実行され得る。例えば、二軸押出、または、推進薬生地を２つの熱したローラの間に打ち延ばして混合し、その生地をラムプレスに注入して押し出すことを含む双ロールミル加工を用いて行われ得るが、これに限定されるものではない。好適な加工方法は、第１の推進薬製剤の成分が、低級アルカノール、Ｃ２−Ｃ６脂肪族エーテル、アセトン、低級アルキルアセテート、およびその混合物から成る群から選択した溶媒の混合物と混合され、加熱され、その後、冷却されて、高濃度の溶媒を蒸発するバッチミキサーによるものである。溶媒の選択は、推進薬生地の所望の特性次第であり、例えば、推進薬成分がアセトンに溶解できる時は、酢酸エチルを用いることができ、また、より早い加熱乾燥ステップには、ジエチルエ-テルを用いることができる。溶媒は、エチルアルコールとアセトンの５０／５０混合物であることがより好ましい。好ましくは、第１の推進薬製剤は、加工後に、ペースト状、または、ゲル等の他の形状を取ってもよい。ペーストが用意されると、押し出しを容易するために、シリンダー内に詰めることが好ましい。
【００２０】
本開示の方法は、第１の推進薬製剤を型の中を通って押し出して、細長の構造体を製造するステップを含み、その細長の構造体は外殻を有し、構造体の第１の開口端から第２の開口端への通路を形成する中空の内部を規定する。本開示のプロセスによって製造される好適な多層推進薬グレインを、図１に示す。多層推進薬グレイン２は、外殻１２を有する第１の層４を含む。第１の層４は、通路６を規定する中空管の形状をしていることが好ましい。当業界で周知の多くの型を、第１の推進薬製剤を押し出すのに用いることができる。そのような型は、当業界で周知の押出機のうち、ラム押出機や二軸押出機内で用いられてもよい。下記により詳細に論じるように、第２の推進薬製剤８が通路６内へ注入され、多層推進薬グレイン２を形成する。多層推進薬グレイン２は、直径が約２ｍｍから約１０ｍｍであることが好ましい。ただし、本開示は、この直径の範囲に限定されるものではない。直径は、使用する弾薬の口径に依存する。例えば、３０ｍｍＧＡＵ８銃システムには、約３ｍｍの直径が適切であろう。１２０ｍｍタンクシェルには、約８ｍｍの直径が適切であろう。
【００２１】
その押出温度や条件で低粘性を有するように加工される第２の推進薬製剤が提供される。本開示の適用上、低粘性製剤とは、粘性が、その押出温度や条件で、約０から約２０００パスカル秒の範囲である製剤である。粘性は、その押出温度および条件で、約０から約５００パスカル秒の範囲であることが好ましい。粘性は、その押出温度および条件で、約０．１から約２００パスカル秒の範囲であることがより好ましい。また、粘性は、その押出温度および条件で、約５から約５０パスカル秒の範囲であることが最も好ましい。低粘性の第２の推進薬製剤は、ペースト状、ゲル状、液状を含むいくつかの形状で提供され得る。
【００２２】
第２の推進薬製剤は、当業界で周知の多くの方法によって、下記の注入ステップの前に加工することができる。第２の推進薬製剤は、例えば、プラネタリーミキサー、縦型螺旋ミキサー、インペラ付きリザーバ、回転筒、塗料加振機、シグマブレードミキサー、スタティックミキサーやバッグミキサー内で混合され得る。好適な加工方法によって、第２の推進薬製剤の成分は、スタティックミキサーまたはプラネタリーミキサー内で真空下で混合される。下記のように、注入の数分前に、ペンタエリスリトールトリアクリレート（ＰＥＴＡ）を第２の推進薬製剤に添加して、真空下で徹底的に混同してもよい。この化学薬品により、ＧＡＰとの重合反応が開始される。下記でさらに論じるように、硬化時間は、混合物内のＰＥＴＡ濃度に依存するであろう。
【００２３】
プロセスは、第２の推進薬製剤を、押し出された第１の推進薬層によって規定される通路に注入して、通路に配置される第２の推進薬層を形成するステップを含む。このステップは、第１の推進薬層を押し出すステップとほぼ同時に行われるのが好ましい。第２の推進薬製剤を包含する容器が、好ましくは、図２に示す管２０経由で押出型に連結されている間に、第１の推進薬製剤がラムプレス押出機に挿入される。第２の推進薬製剤は、正の空気圧、小型のラムプレス、スクリュ式押出機、またはポンプ、より好ましくは、キャビティポンプによって、第１の推進薬層を管２０の中を通って押し出すことによって形成された通路内へ導入され得る。
【００２４】
ラムプレスの圧力は、第１の推進薬製剤が押出型内へ流れ込むまで増加する。空気圧は、第１の推進薬層によって規定される通路が、第２の推進薬製剤で同時に満たされるまで、第２の推進薬製剤を包含する容器内で増加する。
【００２５】
本開示の好適な押出型３０を、図３および図４に示す。型３０は、第２の型部材３３に連結される第１の型部材を含む。本開示の別の実施形態では、型３０は、第１の部材３１および第２の部材３３が一体成形された単一の型部材を含み得る。第１の型部材は、貫通する多数の通路３４を含む。第１の型部材３１はさらに、中空管４６および受入管５４を含む。
【００２６】
第２の型部材３３は、図３に示す開口部３８を含み、開口部３８は、図５に示す管４６に通じる。管４６は、図５に示す導管４０を形成する。第２の型部材３３はさらに、導管を規定する中空管４４を含む。管４４は、開口部４２を有する。第２の型部材３３はさらに、図４に示す開口部５０を含む。第２の型部材は、通路３４からの大量の第１の推進薬製剤を受け入れる収集室３６を規定する。
【００２７】
第１の型部材３１は、第２の型部材３３で受けられる。２つの型部材が連結されると、管４６は、開口部３８経由で通路４０に受けられる。受入管５４は、開口部５０経由で管４４に受けられ、管４４との連続通路を形成する。
【００２８】
第１の推進薬製剤の押し出しと第２の推進薬製剤の注入をほぼ同時に行う好適な方法は、押出型３０を用いて行われる。押出型３０の断面図を図５に示す。押出型は、ラムプレス５２内に取り付けられるように示されている。押出型３０は、上記のように、第１の推進薬製剤をラムプレスから受け取るための、複数の第１の開口部３２を規定する。その複数の開口部３２は、第１の推進薬製剤を開口部３８へ収集室３６経由で搬送する導管３４に連結される。型３０は、管４６が導管４０に位置するならば、第１の推進薬製剤物質が開口部３８を通過した後、導管４０を通って管４６にわたって移動するにつれて、細長い通路を規定する押し出された物質内に開口部を作るように構成される。
【００２９】
第２の推進薬製剤は、第２の推進薬製剤を包含する容器から開口部４２内へ受け取られる。第２の推進薬製剤は、導管４４へポンプで送り込まれ、その後、受入管５４を通り、導管５８経由で受入管５４と連結される管４６へと送り込まれる。導管５８は、管５４を第１の型部材３１内の削孔経由で管４６と連結する。その後、この孔はふたをされ、導管を形成する。管４６は、第１の推進薬製剤が、開口部３８を通過した後、管４６の周囲を流れるような位置に配置される。第１の推進薬製剤が開口部３８経由で導管４０内へ通過するにつれて、管４６は、第１の推進薬層に作られた開口部に効果的に登録する。導管４０は、末端開口部５０を有し、管４４は末端開口部５２を有するため、第１の推進薬製剤が開口部５０から出て、第２の推進薬製剤が開口部５２から出るにつれて、糸状推進薬６０が図６に示すように形成される。推進薬は、第１の推進薬層である外層４、および第２の推進薬層である内層８を含む。
【００３０】
第２の推進薬層の第１の推進薬層への注入のすぐ後に、第２の推進薬層が低粘性の状態になる。第２の推進薬層は、その後、硬化する。第２の推進薬層は、第２の推進薬層の不所望な流出を防ぐ粘性レベルまで硬化することが好ましい。
【００３１】
低粘性の第２の推進薬層の硬化は、当業界で周知の多くの方法のいずれかによって行われる。
【００３２】
そのような方法の１つによって、低粘性の第２の推進薬製剤は、注入前に溶媒で軟化する。この溶媒は、アルコール、アセトン、エーテル、酢酸エチル、ｎ−ヘプタン、メタノール、塩化エチル、または、製剤に使用される成分に対応したいずれかの溶媒であり得る。溶媒は、第２の推進薬製剤が注入された後、蒸発によって除去される。これにより、注入された第２の推進薬製剤の流出を防ぐ。
【００３３】
例えば、ニトラミンベースの推進薬等の大量のエネルギー個体から成る第２の推進薬製剤が、ニトロセルロースのバインダーおよびエネルギー可塑剤と混合される。この混合物は、酢酸エチルとアルコールの混合物で軟化する。その後、注入された第２の推進薬層は、温水中で、または熱風循環で、乾燥される。
【００３４】
あるいは、第２の推進薬製剤は、注入の前に加熱することにより軟化するが、その後、冷却により硬化してもよい。例えば、ニトロセルロースおよびニトログリセリンから成るダブルベースである高度に可塑化された第２の推進薬製剤が、約９５℃まで加熱されてもよい。その後、混合物は単軸スクリュプレス経由で第１の推進薬層へ注入されてもよい。第２の推進薬製剤が冷却される間に、硬化がおこるであろう。
【００３５】
第２推進薬製剤を硬化させる他の方法は、加熱である、ある種のニトロセルロース等のいくつかの物質は、ある時間加熱することにより硬化する。第２の推進薬製剤の成分が混合されて第１の推進薬層に注入され、その後、多層推進薬が加熱されて、注入された第２の推進薬製剤を硬化させる。
【００３６】
硬化ステップのさらに別の方法は、硬化剤を使用することである。硬化剤は、推進薬の成形前に、注入された第２の推進薬製剤へ添加され得る。この薬剤は、特定の時間および温度条件で硬化する成分の１つと反応するであろう。この硬化剤は、網状にしたり、反応に触媒作用を及ぼしたり、注入された製剤を重合させることができる。
【００３７】
結果として生じる推進薬は、図１に示すように、緩慢燃焼の第１の推進薬層である外層、および高速燃焼の第２の推進薬層である内層を有する。図４は、本開示の方法により製造される推進薬の複数の糸６０を示し、複数の糸６０は、第２の推進薬層の硬化に続いて、引き伸ばされて乾燥されたものである。
【００３８】
推進薬は、従来の全口径の弾薬用の推進システムを駆動するのに用いられる。理論に拘束されることなく、第１の推進薬層が燃焼することにより、砲身内に、発射物を加速する圧力が生じる。その後、より燃焼速度が速い第２の推進薬層が燃焼することにより、圧力が維持され、容積が増すにつれて、推進薬の性能を高める。
【００３９】
また、本開示の方法は、より複雑な形状を有する多層推進薬グレインを製造するのにも使うことができる。例えば、穿孔６６が、図７に示すように、推進薬グレインの中央に追加され得る。高速燃焼の第２の推進薬製剤６８が中央の環状部に注入される間、本明細書に記載の機械は、穿孔６６を取り囲む、緩慢燃焼推進薬製剤の外層６２および内層６４を押し出すことができる。
【００４０】
本開示の方法によって製造され得る推進薬グレインの他の実施形態を、図８に示す。この推進薬グレインは、共押出された７つの穿孔形状を有する。この種の形状は、形状進行度を最適化する。高速燃焼の第２の推進薬製剤７８が複数の穿孔７６の間の中央部分に注入される間、本明細書に記載の機械は、緩慢燃焼推進薬製剤の外層７２、および各々が穿孔７６を取り囲む複数の内層７４を押し出すことができる。
【００４１】
多数の層は、異なる燃焼速度で押し出され、進行度およびエネルギー密度を増すことができる。図９は、そのような形状の一例を示す。図示された推進薬グレインは、第１の推進薬層８０、第２の推進薬層８２、および第３の推進薬層８４を有する。各推進薬層は、燃焼速度が異なる。
【００４２】
＜例示としての例＞
下記の非限定的な例により、本開示を例示する。なお、下記の例およびプロセスに対して、添付の特許請求の範囲に定義される本開示の範囲から逸脱することなく、様々な変更や修正を行うことができることに留意すべきである。よって、下記の例は、例示的なものとしてのみ解釈されるべきであり、いかなる意味でも限定的と解釈されるべきではないことに留意すべきである。
【００４３】
以下に、非限定的な例を示す。
【００４４】
図１に示すように、２つの同心シリンダーから成る推進薬が提供される。緩慢燃焼の第１の推進薬層は、５５％ニトロセルロースおよび４５％トリメチロールエタントリナイトレート（ＴＭＥＴＮ）から成る。管として成形され、２６％ＧＡＰ、３９％ＴＭＥＴＮ、および３５％ＲＤＸを包含する高速燃焼の第２の推進薬製剤で満たされる。
【００４５】
緩慢燃焼の第１の推進薬製剤は、バッチミキサーによって加工されて、成分がアルコールとアセトンの混合物と混合され、加熱され、その後、冷却されて、高濃度の溶媒を蒸発する。生地が準備されると、押し出しを容易にするために、シリンダー内に詰められる。一方、高速燃焼の第２の推進薬製剤成分は、スタティックミキサーまたはプラネタリーミキサー内で、真空下で混合される。
【００４６】
ペンタエリスリトールトリアクリレート（ＰＥＴＡ）が、押し出しの数分前に、高速燃焼の第２の推進薬製剤に添加され、真空下で徹底的に混合される。この化学薬品により、ＧＡＰとの重合反応が開始される。硬化時間は、混合物内のＰＥＴＡ濃度に依存する。
【００４７】
その後、高速燃焼製剤を含有するスタティックミキサーが押出型に連結されている間、緩慢燃焼の第１の推進薬製剤ペーストが、ラムプレス押出機に挿入される。
【００４８】
離れた場所から、その後、緩慢燃焼の第１の推進薬製剤ペーストが押出型に流出し始めるまで、ラムプレスの圧力が増加する。最後に、押し出しにより、型によって緩慢燃焼の第１の推進薬製剤ペースト内に形成された通路が、高速燃焼の第２の推進薬製剤の注入によって、同時に満たされるまで、空気圧がスタティックミキサー容器内で増加する。
【００４９】
請求項の範囲は、説明および例に述べた好適な実施形態によって限定されるものではなく、全体として説明と一致する最も広い解釈がなされるべきである。
【００５０】
さらに、実施形態例の少なくとも一つが、前述の開示の詳細な説明に提示されているが、膨大な数の変形例が存在すると理解されるべきである。また、その一つまたは複数の実施形態例は例にすぎず、開示の範囲、適用性、または構成をいかなるようにも限定することを意図していないと理解されるべきである。むしろ、前述の詳細な説明は、開示の実施形態例を実装するための便利な道路地図を当業者に提供するであろう。つまり、実施形態例に記載した要素の機能および配置に対して、添付の特許請求の範囲およびその法的均等物に述べる範囲から逸脱することなく、様々な変更がなされてもよいと理解される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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