Способ изготовления заряда баллиститного твердого топлива (варианты)
Владельцы патента RU 2300513:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" (RU)
Изобретение относится к области ракетной техники. Предложено два варианта способа изготовления заряда баллиститного твердого топлива. Согласно первому варианту, способ включает смешение компонентов топлива в нейтральной среде, отжим полученной топливной смеси, вальцевание топливной смеси с получением топливных таблеток, сушку топливных таблеток и прессование заряда из топливной таблетки, при этом после отжима топливной смеси от нее отбирают пробу, из которой изготавливают посредством вальцевания и прессования образец топлива и определяют скорость его горения, при получении определенной скорости горения образца вводят возвратные технологические отходы с обеспечением равномерного их распределения при вальцевании в виде крошки в топливную смесь либо при сушке в виде таблеток. Согласно второму варианту способа, пробу топливной смеси для изготовления образца отбирают при отжиме - в начале, в середине и в конце отжима. Изобретение направлено на повышение качества изготавливаемых зарядов твердого баллиститного топлива. 2 н. и 1 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при отработке и изготовлении зарядов из баллиститного твердого топлива к ракетным двигателям, артиллерийским системам, вспомогательным устройствам ракет (бортовым источникам питания, газогенераторам, устройствам разделения ступеней ракет и др.).
Известны способы изготовления зарядов из баллиститных твердых топлив по патенту RU 2220934, RU 2167137, RU 2185536, RU 2189371, RU 2203872. В соответствии с известными способами изготовление зарядов из баллиститного твердого топлива включает смешение компонентов топлива в нейтральной среде, отжим топливной смеси, вальцевание топливной массы с переработкой в топливную таблетку, сушку топливной таблетки и последующее прессование из топливной таблетки зарядов на пресс-аппарате. При этом на определенных фазах вновь изготавливаемой топливной смеси могут вводиться возвратные технологические отходы (ВТО) той же рецептуры топлива (Смирнов Л.А. "Оборудование для производства баллиститных порохов по шнековой технологии и зарядов из них", М., МГАХМ, 1997, с.51-52, 173-175).
Способ по указанному источнику принят авторами за прототип.
Недостатком прототипа является сложность прогнозирования требуемой скорости горения изготавливаемых топливных смесей.
На практике, несмотря на освоенность изготовления той или иной рецептуры топлива, в том числе в серийном производстве, иногда имеют место отклонения по предельным значениям скоростей горения топлива (до 5%) выше верхнего или ниже нижнего допустимых пределов. Наличие отклонений по скорости горения обусловлено широкими разбросами свойств как исходных полимерных материалов, так и разбросами технологических режимов процесса изготовления зарядов.
Известными способами изготовления зарядов из баллиститного твердого топлива, в том числе по способу-прототипу, не предусматривается технических мероприятий по регулированию скорости горения топлива непосредственно в процессе изготовления топливной смеси.
Технической задачей патентуемого изобретения является разработка способа, обеспечивающего повышение качества изготовления зарядов твердого баллиститного топлива в части гарантированного получения требуемой скорости горения и снижение издержек при изготовлении зарядов.
Технический результат изобретения заключается в создании способа изготовления зарядов из твердого баллиститного топлива, включающего смешение компонентов в нейтральной среде, отжим полученной топливной массы, вальцевание топливной массы с переработкой в топливные таблетки, сушку топливных таблеток с последующим прессованием из топливных таблеток зарядов на пресс-аппарате.
При этом из отжатой крошки топливной смеси отбирают пробу, изготавливают из нее посредством вальцевания и прессования образец топлива и определяют скорость его горения. При получении скорости горения топливной смеси (Uсм), не удовлетворяющей заданным требованиям (Uтр), т.е. либо ниже нижнего (), либо выше верхнего (
) допустимых пределов, в топливную смесь водят возвратные технологические отходы (ВТО) той же рецептуры топлива. Причем при получении заниженного значения скорости горения в смесь вводят ВТО со скоростью горения ближе к верхнему пределу либо выше его. При получении завышенного значения скорости горения в смесь вводят возвратные технологические отходы со скоростью горения ближе к нижнему пределу либо ниже его. Ввод возвратных технологических отходов осуществляют либо в виде крошки путем равномерного дозирования на фазе вальцевания, либо в виде таблеток путем равномерного дозирования в общую массу топливных таблеток изготавливаемой топливной смеси на фазе сушки таблеток, а массу (ΔM) вводимых ВТО нормируют в соответствии с соотношением
к
где ΔM - масса вводимых ВТО, т;
М - масса топливной смеси до ввода ВТО, т;
Uсм - скорость горения образца топлива до ввода ВТО, мм/с;
- нижний и верхний требуемые пределы скорости горения топливной смеси, мм/с;
UВТО - скорость горения ВТО, мм/с;
к - корректирующий коэффициент, величина которого, как показал опыт переработки топливных смесей с ВТО, может быть принята равной 1,2.
Технический результат изобретения заключается также в том, что в процессе отжима топливной смеси - в начале, середине и конце отжима, отбирают пробу топливной смеси, усредняют ее и изготовляют посредством вальцевания и прессования образец топлива, определяют скорость его горения (Uсм). При скорости горения образца, не удовлетворяющей соотношению 
где 
- минимальный предел скорости горения заряда баллиститного твердого топлива, мм/с, - максимальный предел скорости горения заряда баллиститного твердого топлива, мм/с, вводят возвратные технологические отходы с обеспечением равномерного их распределения при вальцевании в виде крошки в топливную смесь либо при сушке в виде таблеток в количестве (ΔM, т), определяемом по формуле:
где М - масса топливной смеси до ввода возвратных технологических отходов, т;
Uсм - скорость горения образца топлива, мм/с;
UВТО - скорость горения возвратных технологических отходов, мм/с;
к - корректирующий коэффициент, равный 1,2.
При этом образец топлива изготавливают при технологических параметрах, принятых для изготовления топливной смеси.
Патентуемое изобретение характеризует комплексность технического решения - одновременно решаются задачи утилизации ВТО, в т.ч. забракованных по скорости горения топливных смесей (
либо 
), и исправления вновь изготавливаемых топливных смесей по ходу изготовления в части скорости горения. В целом это позволяет повысить качество изготовления зарядов из баллиститного твердого топлива и снизить издержки при их производстве.
Сущность изобретения заключается в возможности и реализации регулирования скорости горения топливной смеси с целью обеспечения ее в заданных пределах по ходу изготовления топливной смеси. В качестве "регулятора" используются ВТО той же рецептуры топлива, нормирование и равномерно вводимые в топливную смесь на фазах вальцевания либо сушки топливных таблеток.
Изобретение поясняется примерами.
Пример 1. Топливная смесь общей массой 4,8 т прошла переработку на фазах смешения и отжима в топливную крошку. От смеси был приготовлен образец (˜30 кг), переработанный на малогабаритных вальцах и отпрессованный в столбики для определения скорости горения известным методом.
Характеристики топливной смеси и вводимых ВТО:
В топливную смесь введено ВТО в виде отжатой крошки, равномерно дозируемой при вальцевании изготавливаемой топливной смеси, количество которой рассчитано по формуле [1]:
Фактическая скорость горения после исправления смеси составила 13,9 мм/с.
Пример 2. Топливная смесь общей массой 9,8 т прошла переработку на фазах смешения и отжима. От смеси был изготовлен образец (-30 кг), переработанный на малогабаритных вальцах и шнек-прессе в столбики для определения скорости горения.
Характеристики топливной смеси и вводимых ВТО:
В процессе исправления топливной смеси ВТО равномерно вводились в виде отвальцованной таблетки на фазе сушки, непосредственно перед прессованием смеси в количестве, определяемом по формуле [1]:
Фактическая скорость горения топливной смеси после исправления составила 16,1 мм/с.
1. Способ изготовления заряда баллиститного твердого топлива, включающий смешение компонентов топлива в нейтральной среде, отжим полученной топливной смеси, вальцевание топливной смеси с получением топливных таблеток, сушку топливных таблеток и прессование заряда из топливной таблетки, отличающийся тем, что после фазы отжима топливной смеси от нее отбирают пробу, из которой изготавливают посредством вальцевания и прессования образец топлива и определяют скорость его горения (Uсм), при скорости горения образца, не удовлетворяющей соотношению 
где 
- минимальный предел скорости горения заряда баллиститного твердого топлива, мм/с, 
- максимальный предел скорости горения заряда баллиститного твердого топлива, мм/с, вводят возвратные технологические отходы с обеспечением равномерного их распределения при вальцевании в виде крошки в топливную смесь либо при сушке в виде таблеток в количестве (ΔМ, т), определяемом по формуле:
где М - масса топливной смеси до ввода возвратных технологических отходов, т, Uсм - скорость горения образца топлива, мм/с, UBTO - скорость горения возвратных технологических отходов, мм/с, к - корректирующий коэффициент, равный 1,2.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что образец топлива изготавливают при технологических параметрах изготовления для топливной смеси.
3. Способ изготовления заряда баллиститного твердого топлива, включающий смешение компонентов топлива в нейтральной среде, отжим полученной топливной смеси, вальцевание топливной смеси с получением топливных таблеток, сушку топливных таблеток и прессование заряда из топливной таблетки, отличающийся тем, что при отжиме - в начале, в середине и в конце отжима отбирают пробу топливной смеси, усредняют ее и изготавливают посредством вальцевания и прессования образец топлива, затем определяют скорость горения (Uсм) образца топлива, при скорости горения образца, не удовлетворяющей соотношению где - минимальный предел скорости горения заряда баллиститного твердого топлива, мм/с, - максимальный предел скорости горения заряда баллиститного твердого топлива, мм/с, вводят возвратные технологические отходы с обеспечением равномерного их распределения при вальцевании в виде крошки в топливную смесь либо при сушке в виде таблеток в количестве (ΔМ, т), определяемом по формуле:
где M - масса топливной смеси до ввода возвратных технологических отходов, т, Uсм - скорость горения образца топлива, мм/с, UBTO - скорость горения возвратных технологических отходов, мм/с, к - корректирующий коэффициент, равный 1,2.
