Способ изготовления твердого ракетного топлива баллиститного типа
Владельцы патента RU 2458897:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" (RU)
Изобретение относится к способам изготовления зарядов твердого ракетного топлива баллиститного типа. Способ изготовления твердого ракетного топлива баллиститного типа включает смешение компонентов топливной массы в водной среде, комплектацию смеси в общем смесителе и ее переработку на фазах отжима, вальцевания, сушки и прессования зарядов через формообразующий пресс-инструмент, при этом перед пуском отжимного пресс-аппарата из смесителя в мешкотару отбирают часть водной взвеси топливной массы, которую загущают путем естественной фильтрации избыточной влаги через ткань мешкотары до влажности 60-70%, затем загущенную массу загружают в бункер отжимного пресса и осуществляют отжим массы при малых оборотах винта 1-2 мин-1. Изобретение обеспечивает стабильную и непрерывную работу фазы отжима высоконаполненной и/или высокопластифицированной топливной массы. 1 табл., 3 пр.
Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к способу изготовления твердого ракетного топлива (ТРТ) баллиститного типа и может быть использовано при отработке и серийном изготовлении ТРТ и заряда из него.
Современные ТРТ баллиститного типа отличаются как высоким уровнем наполнения, так и повышенным уровнем содержания нитроэфиров, следствием чего в высокоэнергетических рецептурах является высокая пластификация ТРТ (патенты RU 2167137, RU 2189371, RU 2203872). При переработке таких топлив на штатном технологическом оборудовании возникает ряд сложностей, особенно на фазе отжима ТРТ. Отжим топливной массы, как известно, заключается в одновременном протекании в каналах винта отжимного пресс-аппарата процессов механического сжатия топливной массы и удаления из нее избыточной влаги, чему способствует образование у головки отжимного пресс-аппарата уплотненного топливного слоя, так называемой «бабки». Формирование «бабки» является обязательным условием для нормального течения процесса отжима топливной баллиститной массы, так как за счет сил сопротивления, создаваемых «бабкой», критерием которых является необходимый уровень токовых нагрузок на электродвигатель отжимного аппарата, собственно и осуществляется отжим топливной массы до требуемого уровня влажности. Однако на практике зачастую наблюдаются случаи, когда не происходит естественного образования «бабки» и отжима топливной массы, как такового, не происходит. Масса в виде водной взвеси практически беспрепятственно «вытекает» через отверстия фильеры отжимного пресс-аппарата. Причиной такого явления может быть низкая концентрация топливной массы, подвергаемой отжиму, или неоптимальные реологические характеристики топливной массы. Поэтому для обеспечения нормальных условий отжима вышеуказанных ТРТ (высоконаполненных и/или высокопластифицированных) необходимо создать условия для искусственного формирования «бабки».
Аналогами патентуемого изобретения являются технические решения, изложенные в ист.Смирнов Л.А. "Оборудование для производства баллиститных порохов по шнековой технологии и зарядов из них". - М., 1997, с.51-52, 86-92, а также в патентах RU 2281276 С1 от 10.08.2006; JP 4175288 А от 23.06.1992; US 5271778 А от 21.12.1993; US 4521261 А от 04.06.1985; DE 3033519 А1 от 29.04.1982.
За прототип патентуемого изобретения принято техническое решение, изложенное в ист.Смирнов Л.А. "Оборудование для производства баллиститных порохов по шнековой технологии и зарядов из них". - М., 1997, с.51-52, 86-92 в части технологического процесса отжима топливной массы с использованием шнек-пресса ПО 125.1000.
Недостатком прототипа и аналогов является несовершенство технологического процесса фазы отжима на шнек-прессе ПО 125.1000 при переработке высоконаполненных и/или высокопластифицированных топливных рецептур.
Технической задачей патентуемого изобретения является разработка способа изготовления ТРТ баллиститного типа, обеспечивающего непрерывную и стабильную работу фазы отжима высоконаполненной и/или высокопластифицированной топливной массы.
Технический результат патентуемого изобретения заключается в том, что способ изготовления включает смешение компонентов топлива в водной среде, отжим топливной массы, вальцевание, сушку и прессование зарядов через формообразующий пресс-инструмент. При этом перед пуском отжимного пресс-аппарата непосредственно из смесителя (сборной емкости) в мешкотару - равентуховые мешки отбирают часть топливной массы в виде водной взвеси, которую сгущают (частично обезвоживают) до 60-70% влажности путем естественной фильтрации через ткань мешкотары. После загущения отобранную часть топливной массы (~20…30 кг) загружают в бункер отжимного пресс-аппарата и осуществляют отжим при минимальных оборотах винта (1…2 мин-1).
Топливная масса, продвигаясь по каналам винта и испытывая механическое сжатие, теряет воду, уплотняется и образует у поверхности головки отжимного пресс-аппарата слой топливной массы - «бабку», которая и создает сопротивление для последующих порций топливной массы, подаваемых на отжим вслед загущенной топливной массе, тем самым обеспечивая нормальное течение процесса отжима в целом.
Сущность изобретения заключается в обеспечении стабильного протекания процесса отжима высоконаполненной и/или высокопластифицированной топливной массы за счет искусственного формирования «бабки» на первоначальном этапе процесса отжима массы путем пропускания через отжимной пресс-аппарат предварительно «загущенной» топливной массы при минимальных оборотах винта отжимного пресс-аппарата (таблица). При этом загущение, то есть частичное обезвоживание топливной массы, осуществляют в равентуховых мешках (ГОСТ 29250-91 или ГОСТ 13850-76), обеспечивающих высокую водоотдачу.
Полуфабрикат ТРТ, получаемый в процессе отжима по патентуемому способу, представляет собою гранулы, так называемые «макароны» - топливные элементы с диаметром, соизмеримым с отверстиями фильеры отжимного пресс-аппарата, которые пройдя через протирочный барабан измельчаются и выходят в виде топливной «крошки» с влажностью 5-12% и поступают на фазу вальцевания - таблетирования топливной массы. Далее процесс переработки осуществляют известным способом.
Примеры патентуемого изобретения приведены в таблице.
| Таблица | ||||||
| Примеры изобретения | ||||||
| № опыта |
Характеристика отжимаемой массы | Скорость вращения винта, мин-1 | Токовая нагрузка, А | Влажность крошки, % | Примечание | |
| Экспериментальная | Норма | |||||
| 1 | Водная взвесь топливной массы с модулем 1:7…10 весовых частей (топливная масса: вода) | |||||
| 1…4 | 5…10 | Не более 125 | - | Масса выливается через отверстия фильеры | ||
| 2 | Сгущенная топливная масса с влажностью 60-70% | 1…2 | 40…50 | тоже | 10-12 | Через фильеру выходят «макароны» |
| 3 | Водная взвесь топливной массы с модулем 1:7…10 весовых частей, пускаемая вслед | Стабильная работа отжимного пресс-аппарата с получением удовлетворительного качества полуфабриката в виде «крошки» | ||||
| искусственно сформированной «бабке» | 2…6 | 60…90 | -//- | 9-12 | ||
Анализ приведенных в таблице экспериментальных исследований показывает, что опыт №1 является иллюстрацией неудовлетворительного течения процесса отжима, когда по ряду причин (высокого наполнения топливной системы, высокой пластификации или большого разбавления водной суспензии массы) у формующей фильеры не образуется плотного слоя спрессованной, отжатой массы («бабки») и водная взвесь массы напрямую выливается из пресс-аппарата через отверстия фильеры. При этом токовые нагрузки на двигатель пресс-аппарата - минимальные, что является главным признаком неудовлетворительной работы аппарата.
Опыт №2 показывает, что при загрузке в отжимной пресс-аппарат предварительно сгущенной массы происходит формирование «бабки», о чем свидетельствует повышение токовых нагрузок с получением «макарон», выходящих из отверстий фильеры.
Опыт №3 показывает, что процесс отжима водной взвеси топливной массы через предварительно искусственно сформированную «бабку» обеспечивает условия для нормального течения процесса отжима топливной массы с получением «макарон». При этом токовые нагрузки и влажность полученной «крошки» находятся в допустимых пределах.
Таким образом, предлагаемый способ изготовления ТРТ опробован в заводских условиях ФКП "Пермский пороховой завод" с положительным результатом.
Способ изготовления твердого ракетного топлива баллиститного типа, включающий смешение компонентов топлива в водной среде, комплектацию топливной смеси в общем смесителе и ее переработку на фазах отжима, вальцевания, сушки и прессования зарядов через формообразующий прессинструмент, отличающийся тем, что перед пуском отжимного пресс-аппарата из смесителя в мешкотару отбирают часть топливной массы в виде водной взвеси, которую загущают путем естественной фильтрации избыточной влаги через ткань мешкотары до 60-70% влажности, затем загущенную массу загружают в бункер отжимного пресс-аппарата и осуществляют отжим этой массы при малых оборотах винта 1-2 мин-1, далее процесс отжима осуществляют известным способом.
