Льдообразующее твердое топливо на нитроцеллюлозной основе
Владельцы патента RU 2289561:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" (RU)
Изобретение относится к области твердых ракетных топлив, используемых в изделиях для активного воздействия на облака при борьбе с градом и грозами, стимулирования и интенсификации осадков, рассеивания облаков и туманов. Предложено льдообразующее твердое топливо на нитроцеллюлозной основе, содержащее тринитрат глицерина или его смесь с динитратом диэтиленгликоля, йодид серебра, йодат меди, окись железа, централит, вазелиновое или индустриальное масло, стеарат цинка, углерод технический, дибутилфталат, полиакриламид, нитроцеллюлозу. Для повышения механических характеристик топливо может дополнительно содержать соль трехвалентного металла (напрмер, железа, хрома, алюминия). Изобретение направлено на создание состава льдообразующего твердого топлива с температурой горения не более 2100 К, удельным импульсом пустотным не менее 200 с при Рк/Ра=40/1 при выходе активных центров кристаллизации не менее 1013 1/г при температуре минус 10°С и не менее 1012 1/г при температуре минус 6°С, с низким показателем "ν" не более 0,5 в законе горения при низких 10÷30 кгс/см2 давлениях. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к области разработки твердых ракетных топлив, используемых в изделиях с целью активного воздействия на облака для борьбы с градом и грозами, стимулирования и интенсификации осадков, рассеивания облаков и туманов.
В настоящее время в существующих изделиях, предназначенных для борьбы с градом, широко применяются пиротехнические составы, например состав по патенту России №2175185. В последнее время разработан новый тип составов для противоградовых изделий - льдообразующие твердые топлива, которые по сравнению с пиротехническими составами имеют более высокие энергетические характеристики, более быстродействующий льдообразующий агент, что позволяет использовать их одновременно как источник энергии для движения ракеты, так и как источник активных центров кристаллизации переохлажденных облачных капель. Ракеты на основе такого топлива имеют большую дальность полета и большую эффективность воздействия на облака при меньшей массе и габаритах. Известен состав льдообразующего твердого топлива, который принят за прототип, по патенту России №2108314, кл. С 06 D 5/00, С 06 В 25/18, 25/24, 1995 г, содержащий, мас.%: тринитрат глицерина или его смесь с динитратом диэтиленгликоля - 27,1÷36,9; йодат меди - 5,0÷40,0; йодид серебра - 0,4÷4,0; окись железа - 0,1÷10,0; централит - 0,5÷3,0; вазелиновое масло 0,5÷1,5; стеарат цинка 0,01÷0,1; углерод технический - 0,1÷4,0; нитроцеллюлоза - остальное. К недостаткам этого состава относится высокая температура горения топлива, что не позволяет использовать для изготовления корпусов изделий дешевые прессовочные материалы, которые не выдерживают высоких температур, кроме того, указанный состав имеет высокий показатель "ν" порядка 0,6÷0,8 в законе горения при низких 10÷30 кгс/см2 давлениях.
Технической задачей изобретения является разработка состава льдообразующего твердого топлива с температурой горения не более 2100К, удельным импульсом пустотным не менее 200 с при Рк/Ра=40/1 при выходе активных центров кристаллизации не менее 1013 1/г при температуре минус 10°С и не менее 1012 1/г при температуре минус 6°С и низким показателем "ν" не более 0,5 в законе горения при низких 10÷30 кгс/см2 давлениях.
Технический результат достигается тем, что состав, содержащий нитроцеллюлозу, тринитрат глицерина или его смесь с динитратом диэтиленгликоля, централит, вазелиновое или индустриальное масло, йодид серебра, йодат меди, окись железа, углерод технический, стеарат цинка, дополнительно содержит дибутилфталат, полиакриламид при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| тринитрат глицерина или его смесь | |
| с динитратом диэтиленгликоля | - 21,0÷30,0 |
| йодат меди | - 5,0÷25,0 |
| йодид серебра | - 1,0÷4,0 |
| окись железа | - 0,1÷7,0 |
| централит | - 0,9÷3,0 |
| вазелиновое масло | - 0,5÷1,2 |
| стеарат цинка | - 0,01÷0,1 |
| углерод технический | - 0,1÷4,0 |
| дибутилфталат | - 0,5÷6,0 |
| полиакриламид | - 0,1÷1,5 |
| нитроцеллюлоза | - остальное |
Для ряда изделий требуются топлива с повышенными механическими характеристиками (ударной вязкостью). Для повышения механических характеристик рекомендуется дополнительно вводить сшивающий полиакриламид компонент в виде солей трехвалентных металлов, например железа, хрома, алюминия в количестве 0,01÷0,1 мас.% (сверх 100 мас.%).
Состав готовят общепринятым для технологии баллиститных порохов способом.
Рецептуры прототипа, состава, требования к нему и свойства образцов состава приведены в таблице.
| Таблица | ||||||
| Характеристики | Прототип по патенту №2108314 | Обр. 1 | Обр. 2 | Обр. 22 | Обр. 3 | Обр. 32 |
| 1. Состав, мас.%: | ||||||
| Тринитрат глицерина или его смесь с динитратом диэтиленгликоля | 27,1÷36,9 | 21,0 | 26,5 | 26,5 | 30,0 | 30,0 |
| Йодат меди | 5,0÷40,0 | 5,0 | 14,0 | 14,0 | 25,0 | 25,0 |
| Йодид серебра | 0,4÷4,0 | 1,0 | 2,0 | 2,0 | 4,0 | 4,0 |
| Окись железа | 0,1÷10,0 | 7,0 | 5,0 | 5,0 | 0,1 | 0,1 |
| Централит | 0,5÷3,0 | 3,0 | 1,2 | 1,2 | 0,9 | 0,9 |
| Вазелиновое или индустриальное масло | 0,5÷1,5 | 1,2 | 0,7 | 0,7 | 0,5 | 0,5 |
| Стеарат цинка | 0,01÷0,1 | 0,01 | 0,05 | 0,05 | 0,1 | 0,1 |
| Углерод технический | 0,1÷4,0 | 0,1 | 2,0 | 2,0 | 4,0 | 4,0 |
| Дибутилфталат | - | 6,0 | 2,3 | 2,3 | 0,5 | 0,5 |
| Полиакриламид | - | 0,1 | 1,0 | 1,0 | 1,5 | 1,5 |
| Нитроцеллюлоза | остальное | 55,59 | 45,25 | 45,25 | 33,4 | 33,4 |
| Соль трехвалентного металла (железа, хрома, алюминия), сверх 100% | - | - | - | 0,01 | - | 0,1 |
| Продолжение таблицы | ||||||
| Характеристики | Прототип по патенту №2108314 | обр. 1 | обр. 2 | обр. 22 | обр. 3 | обр. 32 |
| 2. Удельный импульс пустотный при Рк/Ра=40/1, с | 208,0÷225,5 | 201,7 | 202,2 | 202,2 | 200,1 | 200,0 |
| 3. Температура горения, К | 2100÷2400 | 1712 | 2003 | 2003 | 2099 | 2095 |
| 4. Выход активных центров кристаллизации в модельном двигателе | ||||||
| при Т=-10°С | 0,5÷3,2*1013 | 1,2*1013 | - | 2,6*1013 | 3,7*1013 | 4,0*1013 |
| при Т=-6°С | 1,0*1012 | - | 5,5*1012 | 6,3*1012 | 6,6*1012 | |
| 5. Показатель "ν" в законе горения | 0,6÷0,8 | 0,44 | 0,35 | 0,34 | 0,40 | 0,38 |
| 6. Удельная ударная вязкость, кДж/м2 | 4,1 | 3,5 | 4,5 | 3,1 | 4,6 |
1. Льдообразующее твердое топливо на нитроцеллюлозной основе, включающее нитроцеллюлозу, тринитрат глицерина или его смесь с динитратом диэтиленгликоля, йодид серебра, йодат меди, окись железа, углерод технический, централит, вазелиновое или индустриальное масло, стеарат цинка, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит дибутилфталат и полиакриламид при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Тринитрат глицерина или его смесь | |
| с динитратом диэтиленгликоля | 21,0÷30,0 |
| Йодат меди | 5,0÷25,0 |
| Йодид серебра | 1,0÷4,0 |
| Окись железа | 0,1÷7,0 |
| Централит | 0,9÷3,0 |
| Вазелиновое или индустриальное масло | 0,5÷1,2 |
| Стеарат цинка | 0,01÷0,1 |
| Углерод технический | 0,1÷4,0 |
| Дибутилфталат | 0,5÷6,0 |
| Полиакриламид | 0,1÷1,5 |
| Нитроцеллюлоза | Остальное |
2. Топливо по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит соль 3-валентного металла, например железа, хрома, алюминия в количестве 0,01÷0,1 мас.% сверх 100 мас.%.
