Баллиститное твердое ракетное топливо
Владельцы патента RU 2384553:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" (RU)
Изобретение относится к баллиститным твердым ракетным топливам. Баллиститное твердое ракетное топливо содержит модификатор горения, который состоит из свинцово-медного комплекса фталевой кислоты или свинцово-никелевого комплекса фталевой кислоты в качестве катализатора горения, хром (III) - медь (II) - окиси или двуокиси титана, или дисилицида титана, или карбоната кальция в качестве стабилизатора горения, технического углерода и 1,2-дибутоксибензола. Катализатор горения содержится в топливе в количестве 1,5-4,0 мас.%, стабилизатор горения 0,4-3,0 мас.%, технический углерод 0,1-1,0 мас.%, 1,2-дибутоксибензол 0,5-2,0 мас.%. Изобретение обеспечивает малую зависимость скорости горения топлива от давления, а также повышенную химическую стойкость топлива. 1 табл.
Изобретение относится к области разработки баллиститных твердых ракетных топлив (БТРТ) к различным системам ракетной техники (ПТУРс и др.).
При разработке твердых ракетных топлив баллиститного типа в качестве энергетической добавки используются, в основном, октоген, гексоген, дазин, вещество Ц-2, порошки металлического алюминия, магния или их смеси. Введение указанных добавок в состав топлив приводит к значительному повышению показателя "ν" в законе скорости горения до 0,6…0,8. Использование обычных каталитических добавок в баллиститных топливах - свинцово-медных, свинцово-никелевых соединений, соединений свинца, меди, кобальта и др. с различными органическими лигандами (Патенты RU 2191765, 2189371, 2179165) не приводит к достижению требуемого показателя "ν" - не более 0,3 в рабочем диапазоне давлений 80-120 кгс/см2. Известен модификатор скорости горения баллиститных топлив по патенту 2140945 от 10.11.1999 г, МПК С06В 47/02, который используется для обеспечения высокой зависимости скорости горения от давления (показатель "ν" до 0,9).
В качестве прототипа принято топливо по патенту 2191765 от 27.10.2007 г, МПК С06В 25/22, С06D 5/06, в котором модификатором горения является свинцово-медный комплекс фталевой кислоты (ФМС), технический углерод и карбонат кальция. Для обеспечения повышенной энергетики в состав введен октоген.
Технической задачей изобретения является разработка модификатора горения для БТРТ, обеспечивающего малую зависимость скорости горения от давления.
Технический результат изобретения достигается за счет использования модификатора, состоящего из свинцово-медного (ФМС) или свинцово-никелевого (ФНС) комплекса фталевой кислоты, технического углерода, 1,2-дибутоксибензола, хром(III)-медь(II) окиси, или двуокиси титана, или дисилицида титана, или карбоната кальция в сочетании с полезным соотношением компонентов БТРТ.
Предлагаемый модификатор горения представляет собой механическую смесь компонентов следующего соотношения, мас.%:
| ФМС или | |
| ФНС | 1,5…4,0 |
| Технический углерод | 0,1…1,0 |
| 1,2-дибутоксибензол | 0,5…2,0 |
| Хром(III)-медь(II)-окись или | |
| двуокись титана или дисилицид | |
| титана или карбонат кальция | 0,4…3,0 |
| Топливо | остальное |
Патентуемое изобретение поясняется на примерах, приведенных в таблице.
| Наименование показателя | Прототип | Обр.1 | Обр.2 | Обр.3 | Обр.4 | Обр.5 | Обр.6 |
| ФМС | 1,5-4,2 | 1,5 | 4,0 | - | - | - | - |
| ФНС | - | - | - | 1,5 | 4,0 | 3,0 | 2,0 |
| Технический углерод | 0,2-1,1 | 0,7 | 0,1 | 1,0 | 0,5 | 0,8 | 0,7 |
| 1,2-дибутоксибензол | - | 2,0 | 0,5 | 1,0 | 1,5 | 1,3 | 1,5 |
| Карбонат кальция | 0,4-2,3 | 0,4 | - | - | - | - | - |
| Двуокись титана | - | - | 2,0 | - | 1,0 | - | - |
| Дисилицид титана | - | - | - | - | - | 2,0 | - |
| Хром(III)-медь(II) окись | - | - | - | 3,0 | - | - | 0,4 |
| Топливо | Остальное | 95,4 | 93,4 | 93,5 | 93,0 | 92,9 | 95,4 |
| Показатель "ν" в законе горения | 0,2-0,73 | Минус 0,09 | 0,22 | 0,12 | 0,15 | 0,13 | 0,1 |
| Скорость газовыделения При 100°С, cм3/г.ч | 0,042 | 0,06 | 0,046 | 0,051 | 0,036 | 0,055 | |
| Единичный импульс, J1, кг·с/кг при Pк/Ра=40/1 кгс/см2 | 213-220,9 | 220,8 | 219,9 | 220,0 | 219,8 | 219,5 | 220,5 |
Из приведенных примеров видно, что введение дополнительного компонента модификатора - 1,2-дибутоксибензола способствует значительному снижению зависимости скорости горения от давления в рабочем диапазоне для изделий ракетной техники. Механизм снижения зависимости скорости горения от давления заключается в повышении качества распределения основного катализатора горения ФМС или ФНС в топливной массе за счет его частичного растворения в 1,2-дибутоксибензоле и распределения в массе в виде раствора на молекулярном уровне. Растворимость данных компонентов в 1,2-дибутоксибензоле в диапазоне температур 20…50°С составляет:
ФМС - 12 г/л, ФНС - 22 г/л (по данным ФГУП «НИИПМ»).
Дополнительным положительным эффектом предлагаемого комплексного модификатора является обеспечение высокой химической стойкости, заключающейся в меньшей в 1,5-3,0 раза скорости газовыделения при нагревании при 100°С, что приводит к повышению гарантийных сроков хранения составов, содержащих указанный модификатор.
Баллиститное твердое ракетное топливо, содержащее модификатор горения, отличающееся тем, что модификатор горения состоит из свинцово-медного комплекса фталевой кислоты или свинцово-никелевого комплекса фталевой кислоты в качестве катализатора горения, хром (III) - медь (II) - окись или двуокиси титана, или дисилицида титана, или карбоната кальция в качестве стабилизатора горения, технического углерода и 1,2-дибутоксибензола, причем катализатор горения содержится в топливе в количестве 1,5-4,0 мас.%, стабилизатор горения 0,4-3,0 мас.%, технический углерод 0,1-1,0 мас.%, 1,2-дибутоксибензол 0,5-2,0 мас.%.
