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Jan 20, 2024

自動推進剤

Centro spaziale Lyndon B. Johnson, Houston, Texas

リンドン・B・ジョンソン宇宙センター、テキサス州ヒューストン

ジョンソン宇宙センター (JSC) のイノベーションである自動推進剤混合機は、次のことによって商業ロケット推進剤メーカーの生産プロセスを改良します。(1) 均一なサイズの粒子を含む不活性混合物を生成する。 (2) 手作業による混合を排除し、それによって生産をスピードアップし、怪我や死亡のリスクを軽減します。 (3) ほとんどまたはまったく変更を加えずに、商業用途や航空宇宙用途向けに、より優れた最終製品を製造できるようになります。 これらの改良は、独自の技術を使用することによって達成されます。これは、商用推進剤メーカーが他の推進剤メーカーでは利用できない独自の沈殿滴下技術を頻繁に使用しているという点で大きな違いです。 あるメーカーはすでに JSC 自動推進剤混合機に興味を示しています。

推進剤混合機は、過塩素酸ジルコニウム/過塩素酸カリウム (ZPP)、チタンおよび水素化チタン推進剤、アルミニウムおよびマグネシウム組成物を混合します。 ZPP をブレンドするための 2 つの市販方法は、蒸発法と沈殿ブレンドです。 蒸発法に関連する欠点は、良好なブレンドを達成できるかどうかが、とりわけ手動での混合物の頻繁な移動に依存し、ブレンドの製造がブレンダーに依存することです。 さらに、蒸発混合は危険です。 混合プロセスに伴う危険により、命や手足が失われています。 沈殿混合の主な欠点は、プロセスの信頼性が低いことです。 JSC 自動推進剤混合機は、蒸発混合と沈殿混合の両方の欠点を克服します。

JSC マシン (図を参照) には、混合コンテナと注入コンテナが含まれています。 防爆モーターはシャフトによって混合容器内のインペラ (混合アクチュエーター) に接続されています。

ブレンドプロセスの準備として、フルオロエラストマー (Viton B または同等品) を 1:1 の割合でアセトンに溶解し、得られた溶液を最低 24 時間放置します。 必要な量のヘキサン (以下で説明するように逆溶媒として機能します) を計量し、ヘキサン充填容器に入れます。 フルオロエラストマー/アセトン溶液とヘキサンを混合容器に入れます。 噴射剤混合物の有効成分は注入容器に入れられます。 これらの成分には、(1) 注ぐ容器の一方の側に配置されるジルコニウムとグラファイト、および(2) 反対側に配置される過塩素酸カリウムが含まれます。 この時点で担当者は機械から離れ、自動化された推進剤混合プロセスが始まります。

このプロセスの間、自動混合機の動作はパーソナルコンピュータ上で実行されるプログラムによって制御されます。 プログラムは防爆モーターを作動させ、シャフト/インペラアセンブリを回転させます。 このプログラムはまた、注入容器を傾けて活性噴射剤材料を混合容器内のアセトン/ヘキサン/フルオロエラストマー溶液に注入する空気圧アクチュエータを作動させます。

電磁弁を開いてヘキサンを添加し、添加されたヘキサンの量を測定する。 ヘキサン対アセトンの比が特定の値を超えると、フルオロエラストマーが溶液から沈殿し始め、活性推進剤材料の粒子を被覆し始めます。 添加されるヘキサンの所望の量は、所望の量のフルオロエラストマーを沈殿させるのに必要な量である。 所望の量のヘキサンを加えたら、電磁弁を閉じます。 必要な量のヘキサンが存在する状態で約 1 分間混合した後、コンピューターはモーターに停止を指示します。 ボールバルブが開き、アセトン/ヘキサン溶液が混合容器から吸い出され、アセトン/ヘキサン廃棄容器に入れられます。 その後、ボールバルブが閉じられます。

電磁弁を開閉することで、コーティングされた有効成分にヘキサンを添加することができます。 コンピューターはモーターに約 1 分間高速で回転するように命令します。 次にモーターを停止し、ボールバルブを開き、ヘキサン溶液をアセトン/ヘキサン廃棄容器に吸い上げます。 混合容器を機械から取り外し、混合物を米国規格No.1の混合物に注ぎます。 30 のふるいを逆溶媒に浸した。 ふるいにかけられた粒子は室温で空気乾燥され、その後最終乾燥のためにオーブンに送られます。

上記の自動プロセスは、次の点で蒸発法や沈殿混合よりも優れています。

この研究は、ジョンソン宇宙センターのポール・ケンプ、カール・ホーマン、モーリーン・ダットンによって行われました。 ロッキード・マーチン社のビル・ティプトン・ジュニア。 そしてGB TechのJim Bacak氏。 これ以上のドキュメントはありません。 この発明はNASAが所有しており、特許出願されています。 商業開発のための通常または独占的ライセンスに関するお問い合わせは、

MSC-22757を参照してください。

この記事は、Motion Control Tech Briefs Magazine の 1998 年 12 月号に初めて掲載されました。

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