Баллиститное топливо

 

Изобретение относится к твердым топливам баллиститного типа, предназначенным для использования в системах различного назначения с малым временем работы и обладающим улучшенными характеристиками горения: высокой скоростью и низкой зависимостью скорости горения от давления и температуры (скорость горения при Р = 100 кгс/см² и T = 20°C - 28 - 30 мм/с, область давления от 40 до 600 кгс/см²). Согласно изобретению топливо включает нитроцеллюлозу, нитроглицерин, циклические нитрамины, например октоген или гексоген, стабилизатор химической стойкости - централит 2, дифениламин, технологические добавки - индустриальное масло, стеарат цинка, фторопласт, стабилизатор горения - диоксид титана или карбонат кальция, один или несколько компонентов, выбранных из группы линейных нитраминов, таких как 2,4 - динитразапентан, 2,4-динитразагексан, 2,5-динитразагептан, а также модификаторы горения, в качестве которых используются оксиды свинца и меди и технический углерод. 2 з.п.ф-лы, 1 табл., 2 ил.

Изобретение относится к классу твердых топлив баллиститного типа, предназначенных для использования в системах различного назначения с малым временем работы и обладающих улучшенными характеристиками горения: высокой скоростью и низкой зависимостью от давления и температуры.

Известны топлива с улучшенными характеристиками горения: патенты N 3989776, МКИ C 06 B 21/00 от 2.11.76 г. N 3954553, МКИ C 06 B 25/26 от 4.05.76 г. N 4025370, МКИ C 06 B 25/25 от 5.07.77 г. N 3813458, МКИ C 06 B 21/02 от 28.05.74 г. - США; N 1605437, МКИ C 06 B от 25.11.75 г. - Франция; N 2754855, МКИ C 06 D 5/00 от 4.09.80 г. - ФРГ; N 2121470, МКИ C 06 B 25/22 от 10.11.98 г. - РФ. Обеспечение высоких баллистических характеристик в указанных топливах достигается различными рецептурными и технологическими приемами, например, совместным использованием свинцово-медных солей органических одноосновных кислот ( N 3989776, 3954533 США), вводом в состав топлива газогенерирующих добавок (N 4025370 США), использованием теплопроводящих элементов из серебра и меди (N 3813458 США), путем регулирования содержания азота в нитроцеллюлозе (п. N 1605437 Франция), модификацией используемого катализатора методом химического или физического осаждения (N 2754855 ФРГ), а также за счет введения N,N'- динитропиперазина и модификаторов скорости горения оксидов свинца, кобальта и титана (N 2121470 РФ).

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения по совокупности существенных признаков является состав топлива по патенту РФ N 2121470, выбранный в качестве прототипа. Недостатком топлива по указанному патенту является низкий уровень скорости горения 6,5-7,5 мм/с при P=40 кгс/см². Общими признаками заявляемого изобретения с прототипом является наличие основных компонентов: нитроцеллюлозы, нитроглицерина, стабилизатора химической стойкости, циклических нитраминов, технологической добавки и стабилизаторов горения.

Задачей изобретения является создание топлива с улучшенными характеристиками горения, высоким уровнем и низкой зависимостью скорости горения от температуры и давлений (скорость горения при P=100 кгс/см² и T=20^oC - 28-30 мм/с, область давления 40 - 600 кгс/см²).

Поставленная задача решается путем создания топлива, включающего нитроцеллюлозу, нитроглицерин, циклические нитрамины, например, октоген или гексоген, стабилизатор химической стойкости - централит N 2, дифениламин, технологические добавки - индустриальное масло, стеарат цинка, фторопласт, стабилизатор горения, диоксид титана или карбонат кальция, отличающегося от прототипа тем, что содержит один или несколько компонентов, выбранных из группы линейных нитраминов, таких как 2,4-динитразапептан, 2,4-динитразагексан, 2,5-динитразагептан, а также модификаторы горения, в качестве которых используются оксиды свинца и меди и технический углерод, при следующем cooтношении компонентов, мас.%: Нитроглицерин - 20,0-33,1 Стабилизатор химической стойкости - 1,0-2,0 Один или несколько компонентов, выбранных из группы линейных нитраминов, таких как 2,4-динитразапентан, 2,4-динитразагексан, 2,5-динитразагептан - 3,0-10,0 Циклические нитрамины - 10,0-17,0 Технический углерод - 0,8-2,5 Технологические добавки - 0,4-3,0 Оксид меди - 0,5-5,0 Оксид свинца (II, IV) - 0,5-5,0 Стабилизатор горения - 0,5-2,5
Нитроцеллюлоза - Остальное
В таблице приведены примеры патентуемого топлива обр. 1- 3 (обр. 4-5 выходят за пределы заявляемого объекта.).

На фиг. 1-2 представлены характеристики горения в виде кривых U(P) в координатах: скорость горения, U, мм/с - давление; P, кгс/см², в области давлений до 600 кгс/см² и в диапазоне температур ±50^oC.

Введение в состав топлива линейных нитраминов, применяемых отдельно или в смеси, являющихся активными пластификаторами нитроцеллюлозы, обеспечивает улучшение характеристик горения, во-первых, за счет высокой гомогенности структуры топлива, и, во- вторых, за счет дополнительного образования развитого углеродистого каркаса, препятствующего агломерации катализатора горения. В качестве последнего в предлагаемом изобретении используются оксиды свинца и меди, высокая эффективность которых достигается их модификацией путем химического осаждения на волокна нитроцеллюлозы.

Получение оксидов свинца и меди заключается в использовании различных химических соединений, содержащих искомый металл, с осуществлением химической реакции, целевым продуктом которой является требуемый оксид. Реакция осуществляется в среде водной взвеси нитроцеллюлозы, на волокна которой происходит равномерное осаждение синтезируемого оксида металла в виде высокодисперсного порошка.

Пример 1. Получение оксида меди.

Осаждение оксида меди на волокна нитроцеллюлозы (НЦ) осуществляется следующим образом: в водную взвесь НЦ, взятую в соотношении НЦ: вода не менее 1:18 (вес.ч.), нагретую до T=80-105^oC, при интенсивном перемешивании добавляется ацетат меди, в результате гидролитического распада которого поучается оксид меди.

Пример 2. Получение оксидов свинца.

Получение оксидов свинца осуществляется путем проведения реакции окисления ацетата или нитрата свинца в водной взвеси НЦ при перемешивании и температуре 60-80^oC. В качестве окислителя используется, например, гипохлорит кальция или натрия.

Полученный продукт (НЦ с осажденным оксидом металла) далее используется для приготовления топливных композиций, изготовление и переработка которых осуществляется по принятой технологии баллиститных топлив.

Введение в состав топлива технического углерода приводит к увеличению эффективности действия катализаторов горения: резко возрастает скорость горения топлива и достигается уменьшение зависимости U(P) в широкой области давлений.

Энергоемкость топлива обеспечивается использованием циклических нитраминов, таких как октоген или гексоген.

Предлагаемое топливо благодаря указанному сочетанию компонентов и модификации катализатора горения обладает улучшенными характеристиками горения. Скорость горения топлива составляет 28-35 мм/с при низкой зависимости U(P) как от давления, как и от температуры в широком диапазоне давлений (до 600 кгс/см²) и температур (±50^oC).

Формула изобретения

1. Баллиститное топливо, включающее нитроцеллюлозу, нитроглицерин, циклические нитрамины, стабилизатор химической стойкости, технологические добавки, стабилизатор горения, отличающееся тем, что содержит один или несколько компонентов, выбранных из группы линейных нитраминов, таких, как 2,4-динитразапентан, 2,4-динитразагексан, 2,5-динитразагептан, модификаторы горения - оксиды свинца и меди и технический углерод, при следующем соотношении, мас. %:
Нитроглицерин - 20,0 - 33,1
Стабилизатор химической стойкости - 1,0 - 2,0
Один или несколько компонентов, выбранных из группы линейных нитраминов, таких как: 2,4-динитразапентан, 2,4-динитразагексан, 2,5-динитразагептан - 3,0 - 10,0
Циклические нитрамины - 10,0 - 17,0
Технический углерод - 0,8 - 2,5
Технологические добавки - 0,4 - 3,0
Оксид меди - 0,5 - 5,0
Оксид свинца (II, IV) - 0,5 - 5,0
Стабилизатор горения - 0,5 - 2,5
Нитроцеллюлоза - Остальное
2. Топливо по п.1, отличающееся тем, что оксиды свинца и меди получают методом химического осаждения на волокна нитроцеллюлозы.

3. Топливо по п.1, отличающееся тем, что в качестве циклических нитраминов содержит гексоген или октоген, в качестве стабилизатора химической стойкости - централит 2, дифениламин, в качестве технологических добавок - индустриальное масло, стеарат, цинка, фторопласт, а в качестве стабилизатора горения - диоксид титана или карбонат кальция.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3