Способ изготовления заряда баллиститного твердого ракетного топлива
Владельцы патента RU 2259341:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" (RU)
Изобретение относится к области изготовления зарядов твердого ракетного топлива. Предложен способ изготовления заряда баллиститного твердого ракетного топлива из баллиститных топливный блоков, полученных путем смешения компонентов топлива в нейтральной среде, отжима топливной массы, таблетирования топливного полуфабриката, сушки и прессования проходным методом на шнек-прессе через формообразующий раструбный пресс-инструмент, причем топливные блоки предварительно измельчают, разогревают до температуры пластического деформирования, после чего осуществляют формование заряда в пресс-аппарате, оснащенном пресс-инструментом. Изобретение направлено на создание способа изготовления зарядов баллиститного твердого топлива, обеспечивающего повышенную однородность и плотность топлива, уменьшение температурного градиента скорости горения топлива. 4 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к области изготовления зарядов твердого ракетного топлива и может быть использовано как непосредственно в ракетной технике (изготовление зарядов для ракетных двигателей (РД)), так и в других отраслях промышленности (например, в газогенераторах (ГГ) для нагнетания давления в нефтяных скважинах, в сейсморазведке и др.).
Известные способы изготовления зарядов баллиститного твердого ракетного топлива включают смешение компонентов топлива в нейтральной среде, отжим полученной топливной массы, гомогенизацию топлива на вальцах с переработкой его в полуфабрикат (таблетку), сушку полученного полуфабриката до влажности, обеспечивающей как требуемые технические характеристики, так и безопасность последующего прессования из него твердотопливных зарядов.
Аналогами патентуемого изобретения является пат. RU 2183606, RU 2220934, DE 3015904, US 4080411, US 3729349, Смирнов Л.А. "Оборудование для производства баллиститных порохов по шнековой технологии и зарядов из них", М., 1997, 51-52.
Наиболее близким способом к патентуемому является способ по патенту RU 2183606C2, 20.06.2002, МПК 7 С 06 В 21/00, принятый авторами за прототип.
Однако способ-прототип не предусматривает технических мероприятий по повышению характеристик твердого топлива, что является его недостатком. А, именно, ему присуще:
- сравнительно низкое значение плотности получаемого в зарядах топлива (1,57...1,59 г/см3), что не позволяет, особенно в ракетных устройствах весьма ограниченных габаритов, реализовать необходимый импульс тяги для РД и достаточную газопроизводительность для ГГ;
- высокий температурный градиент скорости горения топлива, определяющий широкий разброс внутрибаллистических характеристик заряда и РД в температурном диапазоне эксплуатации от минус 50 до 50°С.
Технической задачей патентуемого изобретения является разработка способа изготовления баллиститных зарядов твердого ракетного топлива, обеспечивающего повышенную однородность (гомогенизацию) и плотность топлива и соответственно улучшенные баллистические характеристики, в первую очередь уменьшение температурного градиента (Температурный градиент скорости горения - производная dU/dT (от скорости горения топлива (U) по начальной температуре заряда (Т)). Низкие значения температурного градиента характеризуют высокое качество топлива, а именно минимальные разбросы ВБХ в заданном температурном диапазоне эксплуатации) скорости горения топлива.
Указанная техническая задача решается в рамках патентуемого изобретения за счет реализации дополнительных по отношению к прототипу фаз переработки твердого ракетного топлива.
Технический результат (сущность изобретения) заключается в повторном прессовании топлива в заряды из баллиститных топливных блоков, полученных путем смешения компонентов топлива в нейтральной среде, отжима топливной массы, таблетирования топливного полуфабриката, сушки и прессования проходным методом на шнек-прессе через формообразующий раструбный пресс-инструмент. При этом топливные блоки предварительно измельчают (например, в виде стружки или таблетки), разогревают измельченные топливные блоки до температуры пластического деформирования, после чего осуществляют формование зарядов требуемой формы известным методом на пресс-аппарате, оснащенном пресс-инструментом. При этом разогрев измельченного топлива производится либо непосредственно в пресс-аппарате, либо в термошкафах, а формование заряда производят проходным методом: на шнек-прессе, либо на разрывной машине Р-10, либо на прессе Круппа.
Реализация способа осуществлялась путем повторной переработки 2-х марок баллиститного топлива (см. табл.) на прессе Круппа, разрывной машине Р-10 и на прессах валовой линии прессования баллиститных порохов в заводских условиях.
| Таблица | ||||||
| Топливо | Оборудование | Плотность топлива в готовых зарядах, г/см3 | Температурный градиент, %/град. | |||
| исходная | по способу | исходный | по способу | |||
| 1 | НЦ*-55,5 НГ** - 41,0 Стабилизаторы, катализаторы - 3,0 Технологические добавки - 0,5 | Пресс Круппа | 1,57 | 1,64 | 0,24 | 0,18 |
| Машина Р-10 | 1,57 | 1,60 | 0,24 | 0,19 | ||
| Заводская линия | 1,57 | 1,63 | 0,24 | 0,17 | ||
| 2 | НЦ-54,0 НГ-38,0 Стабилизаторы, катализаторы - 7,2 Технологические добавки - 1,0 | Пресс Круппа | 1,58 | 1,60 | 0,23 | 0,17 |
| Машина Р-10 | 1,58 | 1,62 | 0,23 | 0,18 | ||
| Заводская линия | 1,58 | 1,64 | 0,23 | 0,16 | ||
| Примечание: * - нитроцеллюлоза; ** - нитроглицерин. |
Как видно из данных таблицы, переработка топлива в заряд из готовых блоков по патентуемому способу позволяет на 2...4% увеличить плотность топлива и, тем самым, увеличить объемный импульс тяги ракетного двигателя в заданных габаритах камеры сгорания и существенно снизить температурный градиент скорости горения топлива (на 21...30%).
Положительный результат изобретения - увеличение плотности топлива и снижение температурного градиента скорости горения топлива.
1. Способ изготовления заряда баллиститного твердого ракетного топлива из баллиститных топливных блоков, отличающийся тем, что используют баллиститные топливные блоки, полученные путем смешения компонентов топлива в нейтральной среде, отжима топливной массы, таблетирования топливного полуфабриката, сушки и прессования проходным методом на шнек-прессе через формообразующий раструбный пресс-инструмент, причем предварительно измельченные топливные блоки разогревают до температуры пластического деформирования, после чего осуществляют формование заряда в пресс-аппарате, оснащенном пресс-инструментом.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что формование заряда производят на шнек-прессе проходным методом.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что разогрев измельченных топливных блоков осуществляют в пресс-аппарате.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что разогрев измельченных топливных блоков осуществляют в термошкафах, а формование заряда производят проходным методом на разрывных машинах типа Р-10.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что разогрев измельченных топливных блоков осуществляют в термошкафах, а формование заряда производят проходным методом на прессе Крупа.
