Твердое ракетное топливо баллиститного типа

 

Изобретение относится к области разработки высокоэнергетических быстрогорящих твердых ракетных топлив баллиститного типа (двухосновных). Согласно изобретению твердое ракетное топливо баллиститного типа содержит нитроглицерин, стабилизатор химической стойкости - централит и дифениламин, технологические добавки - индустриальное масло и стеарат цинка, стабилизатор горения - карбонат кальция, модификатор горения - гидроксид свинца и технический углерод, коллоксилин, синтетический латекс СКД-1, фторопласт, полиметил- или полиэтилсилоксановые жидкости, неизмельченную нитроцеллюлозу с содержанием азота не менее 13%. Изобретение направлено на разработку быстрогорящего высокоэнергетического твердого ракетного топлива баллиститного типа с высокой эксплуатационной безопасностью. 1 табл.

Изобретение относится к области разработки высокоэнергетических быстрогорящих твердых ракетных топлив баллиститного типа (двухосновных).

Известно, что высокоэнергетические твердые ракетные топлива баллиститного типа отличаются повышенной опасностью при эксплуатации, особенно в области отрицательных температур, в силу возможного разрушения топливного заряда в процессе обращения с ним: при проведении сборочных работ, стендовых испытаний, обусловленного, как правило, низкой механической прочностью топлива.

Известны топлива с повышенным уровнем эксплуатационных характеристик в области отрицательных температур, обеспечение которых достигается разными рецептурными или технологическими приемами, например: в патенте ФРГ - 2714949, С 06 D 5/00, опубл. 12.10.1978 г., заявлен способ упрочнения порохового зерна путем обработки его поверхности динитрилом алифатических дикарбоновых кислот, в патентах США - 3711344, С 06 D 5/06, опубл. 16.01.1979 г. , и Франции - п. 2411816, С 06 В 25/26, опубл. 17.08.1979 г., улучшение механических характеристик РТ достигается за счет структурирования нитроцеллюлозы различными сшивающими агентами (изоцианаты, форполимеры - полигликоль адипината с функциональностью 1,9-4,0 и др.), в патентах США 5798481, С 06 В 45/10, опубл. 25.08.1998 г., и РФ - 2090544, С 06 В 25/18, опубл. 27.06.1996 г., высокий уровень механических характеристик обеспечивается за счет увеличенного содержания нитроцеллюлозы и оптимального содержания остальных компонентов.

Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является топливная композиция по патенту РФ 2090544, рассматриваемая нами в качестве прототипа. Недостатком указанного топлива является низкий энергетический уровень - 2010-2020 Н•с/кг (205,1-206,1 кгс•с/кг). Общими признаками заявляемого объекта и прототипа является наличие основных компонентов, таких как: нитроглицерин, коллоксилин, централит, дифениламин, карбонат кальция, индустриальное масло, стеарат цинка.

Технической задачей заявляемого изобретения является обеспечение высокой эксплуатационной безопасности быстрогорящего высокоэнергетического топлива, особенно в области отрицательных температур.

Решение указанной задачи достигается путем создания твердого ракетного топлива баллиститного типа, содержащего традиционные компоненты, например, коллоксилин, нитроглицерин, стабилизатор химической стойкости (централит, дифениламин), технологические добавки (индустриальное масло, стеарат цинка), стабилизатор горения - карбонат кальция, отличающегося от прототипа тем, что для достижения эксплуатационной безопасности в составе топлива используются армирующие элементы, такие как: неизмельченная нитроцеллюлоза с содержанием азота не ниже 13%, синтетический латекс СКД-1 и фторопласт; в качестве технологической добавки используется полиорганосилоксановые соединения, такие как - полиметил- или полиэтилсилоксановые жидкости, а в качестве модификаторов горения используется комбинированный катализатор горения - углерод технический в сочетании с гидроксидом свинца при следующем соотношении компонентов, мас.%: Нитроглицерин - 38,7 - 44,3 Нитроцеллюлоза неизмельченная с содержанием азота не менее 13% - 5,0 - 8,5 Технический углерод - 1,0 - 2,3 Карбонат кальция - 0,7 - 2,0 Латекс СКД-1 - 0,3 - 2,0 Фторопласт - 0,3 - 2,0 Централит - 0,7 - 1,5 Дифениламин - 0,2 - 0,5 Гидроксид свинца - 2,0 - 4,5
Полиорганосилоксаны (полиметил-, полиэтилсилоксановые жидкости) - 0,5 - 1,1
Индустриальное масло - 0,2 - 0,7
Стеарат цинка - 0,02 - 0,08
Коллоксилин - Остальное
Неизмельченная нитроцеллюлоза (НЦ) получается известным способом - путем нитрования целлюлозы, но без проведения операции измельчения, т.е. при получении НЦ сохраняется исходная структура волокна, за счет чего обеспечивается армирование топлива. Добавка фторопласта при формовании изделий создает каркас, упрочняющий систему в целом. Латекс СКД-1 (продукт полимеризации бутадиена с метакриловой кислотой) образует на поверхности НЦ пленку, которая упрочняет топливную систему путем снижения напряжений, возникающих при механическом воздействии на топливо.

Полиорганосилоксановые добавки обеспечивают межструктурную пластификацию, сохраняя подвижность системы при отрицательных температурах.

Изготовление топлива в целом осуществляется по существующей технологии баллиститных составов.

В таблице приведены примеры заявляемого топлива (обр.1-3) и примеры топливных композиций (обр.4-5), выходящих за пределы заявляемого объекта. В качестве критерия эксплуатационной безопасности топлива выбран метод оценки чувствительности топлива к прострелу пулей при температуре минус 50^oС.

Результаты, приведенные в таблице, свидетельствуют о том, что разработанное топливо обеспечивает достижение поставленной технической задачи. Патентуемое топливо имеет высокий энергетический уровень - единичный импульс находится в пределах 218,0 - 218,9 с - и обладает высокими эксплуатационными характеристиками. В натурных условиях показано, что топливо не детонирует при простреле пулей в области отрицательных температур, что обеспечивается армированием топливной системы неизмельченной нитроцеллюлозой, латексом СКД-1 и фторопластом. Армирующие элементы препятствуют разрушению топлива при высоких механических нагрузках. Таким образом, высокая эксплуатационная безопасность топлива достигается не за счет высоких прочностных характеристик топливной композиции (механические характеристики заявляемого топлива находятся на уровне штатных баллиститных составов), а за счет создания каркаса, обеспечивающего при механическом воздействии высокую целостность системы, и снижения возникающих внутренних напряжений за счет образования крейзов.

Использование полиорганосилоксановых соединений, обладающих высокой морозостойкостью, в качестве межструктурного пластификатора позволяет сохранить подвижность структурных образований нитроцеллюлозы (пачек, глобул, фибрилл и др.) в области отрицательных температур, что также способствует повышению эксплуатационных характеристик топлива. При этом патентуемое топливо относится к классу быстрогорящих составов - скорость горения составляет 26,2-30,6 мм/с при Т=20^oС и Р=100 кг/см².

Формула изобретения

Твердое ракетное топливо баллиститного типа, включающее нитроцеллюлозу, нитроглицерин, стабилизатор химической стойкости - централит и дифениламин, технологические добавки - индустриальное масло и стеарат цинка, стабилизатор горения - карбонат кальция и модификатор горения, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит коллоксилин, синтетический латекс СКД-1, фторопласт и полиметил- или полиэтилсилоксановые жидкости, при этом оно содержит неизмельченную нитроцеллюлозу с содержанием азота не менее 13%, в качестве модификатора горения - гидроксид свинца и технический углерод при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Нитроглицерин - 38,7 - 44,3
Неизмельченная нитроцеллюлоза - 5 - 8,5
Карбонат кальция - 0,7 - 2
Латекс СКД-1 - 0,3 - 2
Фторопласт - 0,3 - 2
Технический углерод - 1 - 2,3
Гидроксид свинца - 2 - 4,5
Централит - 0,7 - 1,5
Дифениламин - 0,2 - 0,5
Полиметил или полиэтилсилоксановые жидкости - 0,5 - 1,1
Индустриальное масло - 0,2 - 0,7
Стеарат цинка - 0,02 - 0,08
Коллоксилин - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1