Propulsor Automatizado

Centro Espacial Lyndon B. Johnson, Houston, Texas

A máquina automatizada de mistura de propulsores, uma inovação do Johnson Space Center (JSC), refina os processos de produção dos fabricantes comerciais de propulsores de foguetes: (1) gerando misturas inertes que contêm partículas de tamanho uniforme; (2) eliminação da mistura manual, acelerando assim a produção e reduzindo o risco de ferimentos ou morte; e (3) tornar possível, com pouca ou nenhuma modificação, produzir um produto final mais fino para aplicações comerciais e aeroespaciais. Esses refinamentos são alcançados pelo uso de uma técnica não proprietária – um desvio significativo, pois os fabricantes comerciais de propelentes freqüentemente usam técnicas proprietárias de precipitação e queda, indisponíveis para outros fabricantes de propelentes. Um fabricante já manifestou interesse na máquina automática de mistura de propelente JSC.

As máquinas de mistura de propulsores misturam perclorato de zircônio/potássio (ZPP), propelentes de titânio e hidreto de titânio e composições de alumínio e magnésio. Dois métodos comerciais para misturar ZPP são o método de evaporação e a mistura por precipitação. As desvantagens associadas ao método de evaporação são que a obtenção de boas misturas depende, entre outras coisas, do movimento manual e frequente das misturas, e a produção das misturas depende do misturador. Além disso, a mistura por evaporação é perigosa; vidas e membros foram perdidos devido aos perigos associados ao processo de mistura. A principal desvantagem da mistura por precipitação é a falta de confiabilidade do processo. A máquina automatizada de mistura de propelente JSC supera as desvantagens da mistura por evaporação e precipitação.

A máquina JSC (ver figura) inclui um recipiente de mistura e um recipiente de vazamento. Um motor à prova de explosão é conectado por um eixo a um impulsor (o atuador de mistura) no recipiente de mistura.

Na preparação para o processo de mistura, um fluoroelastômero (Viton B ou equivalente) é dissolvido em acetona em proporções de 1:1, e a solução resultante é deixada em repouso por no mínimo 24 horas. Uma quantidade necessária de hexano (que serve como contra-solvente conforme explicado abaixo) é medida e colocada em um recipiente de enchimento de hexano. A solução de fluoroelastômero/acetona e o hexano são colocados no recipiente de mistura. Os ingredientes ativos da mistura propulsora são colocados no recipiente para vazamento. Esses ingredientes incluem o seguinte: (1) zircônio e grafite, que são colocados em um lado do recipiente, e (2) perclorato de potássio, que é colocado no outro lado. Neste momento, o pessoal deixa a máquina e o processo automatizado de mistura do propulsor começa.

Durante este processo, a operação da misturadora automatizada é controlada por um programa executado em um computador pessoal. O programa aciona o motor à prova de explosão, que gira o conjunto eixo/impulsor. O programa também ativa um atuador pneumático que inclina o recipiente de vazamento para despejar os materiais propulsores ativos na solução de acetona/hexano/fluoroelastômero no recipiente de mistura.

Uma válvula solenóide é aberta para adicionar hexano e a quantidade de hexano adicionada é medida. Quando a proporção de hexano para acetona excede um certo valor, o fluoroelastômero começa a precipitar da solução e a revestir as partículas do material propelente ativo. A quantidade desejada de hexano a ser adicionada é a quantidade necessária para precipitar a quantidade desejada do fluoroelastômero. Uma vez adicionada a quantidade desejada de hexano, a válvula solenóide é fechada. Após cerca de 1 minuto de mistura com a quantidade desejada de hexano presente, o computador informa o motor para parar. Uma válvula esférica se abre e a solução de acetona/hexano é sifonada do recipiente de mistura e depositada em um recipiente de descarte de acetona/hexano. A válvula esférica é então fechada.

A válvula solenóide é aberta e fechada para que o hexano possa ser adicionado aos ingredientes ativos revestidos. O computador ordena que o motor gire em alta velocidade por cerca de 1 minuto. O motor é então desligado e a válvula esférica é aberta para que a solução de hexano possa ser sifonada para o recipiente de descarte de acetona/hexano. O recipiente de mistura é removido da máquina e a mistura é despejada em um padrão US nº. Peneira 30 submersa em contra-solvente. As partículas peneiradas são secas ao ar em temperatura ambiente e depois enviadas à estufa para secagem final.