Способ изготовления партии многошашечных зарядов твердого ракетного топлива



Способ изготовления партии многошашечных зарядов твердого ракетного топлива
Способ изготовления партии многошашечных зарядов твердого ракетного топлива

 


Владельцы патента RU 2483049:

Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" (RU)

Изобретение относится к области ракетной техники. Заявлен способ изготовления партии многошашечных зарядов твердого ракетного топлива к газогенератору (катапультного) минометного старта ракеты, включающий смешение компонентов топлива и формование прессованием партии зарядов. Перед комплектацией шашек в заряды, удовлетворяющие заданным требованиям, комплектуют образцы зарядов, обеспечивающих верхнее требуемое значение импульса давления при минимально возможной скорости горения. Затем определяют скорость горения полученных образцов зарядов в рабочем диапазоне температур и давлений газогенератора. По полученной скорости горения определяют количество шашек в образцах зарядов, при которой обеспечиваются верхнее и нижнее значения импульса давления. Изготавливают такие образцы зарядов, проводят их огневые стендовые испытания, получают зависимость «давление-время» и по ней определяют импульс давления. Если полученные значения импульсов удовлетворяют требуемым, проводят комплектацию партии зарядов. А если полученные значения не удовлетворяют требуемым, то проводят корректировку комплектации до достижения значений импульса давления при верхней и нижней границах температурного диапазона, удовлетворяющих заданным требованиям. 2 ил.

 

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к способу изготовления и испытания партии многошашечных зарядов твердого ракетного топлива (ТРТ) к газогенератору (ГГ) минометного старта (МС) ракеты. Изобретение может быть использовано при проектировании, отработке, изготовлении зарядов ТРТ к ГГ МС ракет, а также для энергоустройств с нормированными требованиями по газопроизводительности (импульсу давления продуктов сгорания (ПС) ТРТ).

Известны способы изготовления зарядов по пат. RU 2220934, RU 2259983, а также по источнику: Смирнов Л.А. «Оборудование для производства баллиститных порохов по шнековой технологии и зарядов из них». М.: МГАХМ, 1997, с.51-52, 173-175.

По известным способам изготовление зарядов включает смешение компонентов топлива, усреднение (гомогенизацию) топливной массы и формование-прессование шашек зарядов с использованием специальной формообразующей оснастки. Отформованные шашки комплектуются в партию зарядов, от которой отбирается группа зарядов (случайная выборка) для приемосдаточных испытаний партии, в т.ч. для огневых стендовых испытаний (ОСИ) в составе ГГ на соответствие заданным требованиям по внутрибаллистическим характеристикам (ВБХ).

Недостатком известных способов является то, что при изготовлении зарядов реализуется достаточно большой разброс скорости горения ТРТ, что приводит к высокому разбросу ВБХ ГГ. Указанный разброс обусловлен как исходными характеристиками сырья (компонентов), используемого для изготовления ТРТ (их собственным разбросом), так и объективными колебаниями (интервалами) технологических параметров при переработке ТРТ (температурно-временные режимы, режимы усреднения - гомогенизации, давления формования шашек зарядов и др.).

В свою очередь, наличие большого разброса по скорости горения ТРТ создает серьезные затруднения в части обеспечения требуемого расхода и уровня давления в ГГ при его отработке. Еще более существенно указанное затруднение возрастает при отработке зарядов для систем минометного старта ракет из контейнеров (пусковых труб), в которых в качестве энергоисточника используется ГГ, оснащенный зарядом ТРТ, обеспечивающим требуемый импульс давления газообразных продуктов сгорания ТРТ в подракетном объеме пусковой трубы. Для обеспечения высокой газопроизводительности как правило в течение ~0,1…0,4 с горение зарядов ТРТ в ГГ такого типа осуществляют при весьма высоких давлениях, порядка 250…700 кгс/см2, по сравнению с традиционным, присущим ГГ вспомогательных устройств ракет (30…200 кгс/см2), в 2…3 раза и более, существенно возрастает показатель «ν» в степенном законе скорости горения топлива и температурный градиент скорости горения топлива

,

где Т - начальная температура заряда ТРТ.

Это, в свою очередь, приводит к увеличению разбросов ВБХ, величина которых возрастает прямо пропорционально множителю (Соркин Р.Е. «Газодинамика ракетных двигателей на твердом топливе», М., 1967, стр.297-300), что не позволяет обеспечить в температурном диапазоне эксплуатации требования по ВБХ ГГ и минометного старта ракет при фиксированных геометрических параметрах ГГ, а именно геометрических размеров шашек зарядов ТРТ и площади расходного (критического) сечения сопла, что вынуждает максимально сглаживать (компенсировать) различными способами разбросы скорости горения ТРТ для обеспечения требуемых значений импульса давления (Jp), определяющего требуемый режим минометного старта ракеты (Фиг.1).

Фиг.1. «Трубка» требуемых импульсов давления (Jp), где

1 - верхняя граница

2 - нижняя граница

В определенной степени устраняет недостатки аналогов изобретение по патенту RU 2333190, заявлено 15.03.07, опубл. 10.09.2008, МПК С06В 21/00, C06D 5/00, сущность которого заключается в предварительном определении номинальной длины заряда Lном, исходя из скорости горения ТРТ, в выполнении на передовых образцах зарядов длины шашек Lвepx>Lном, Lниз<Lном, проведении предварительных ОСИ ГГ с этими зарядами при граничных температурах эксплуатации с регистрацией зависимости «давление-время» р(τ) с целью определения максимального и минимального импульсов давления и последующего определения длины шашек заряда путем сравнения полученных предельных значений импульса давления с требуемыми с использованием определенных зависимостей. Изобретение по патенту RU 2333190, как наиболее близкое к патентуемому, принято авторами за прототип.

Недостатками способа-прототипа являются следующие.

1. Удлиненный процесс изготовления партии зарядов, т.к. до проведения предварительных ОСИ образцов зарядов (на всех этапах) невозможно изготавливать в окончательном виде (по длине) шашки для всей партии зарядов.

2. Применительно к многошашечному заряду процесс комплектации зарядов шашками при значительном колебании их длины является весьма ненадежным.

3. Наличие разброса длины шашек в партии зарядов в значительных пределах требует специальных конструкторских решений для надежного закрепления разной длины шашек в ГГ от их продольных перемещений в камере сгорания ГГ как в процессе транспортирования-хранения (эксплуатации), так и непосредственно при боевом использовании (в течение которого на шашки воздействуют осевые и радиальные перепады давления в камере сгорания ГГ). В противном случае высока вероятность неустойчивой (аномальной) работы ГГ.

Технической задачей патентуемого изобретения является разработка способа изготовления партии многошашечных зарядов ТРТ с высокой газопроизводительностью для ГГ МС ракет, обеспечивающего компенсацию высоких разбросов скорости горения ТРТ при повышенных давлениях, обеспечение требуемых ВБХ при неизменной длине шашек заряда разных партий в широком диапазоне температур эксплуатации.

На Фиг.2 - технологическая схема изготовления партии многошашечных зарядов.

Технический результат изобретения (Фиг.2) заключается в разработке способа изготовления партии многошашечных зарядов твердого ракетного топлива к газогенератору минометного старта ракеты, включающего смешение компонентов топлива, усреднение топливной массы, формование-прессование шашек для партии зарядов с использованием формообразующей оснастки, комплектацию зарядов определенным количеством шашек (N) в партии и ОСИ зарядов в составе ГГ на соответствие требованиям по импульсу давления с регистрацией зависимости «давление-время» р(τ) в камере сгорания ГГ. На отдельно отформованных образцах зарядов из ТРТ, используемого для шашек ГГ, определяют скорость горения (UППД) ТРТ в приборе постоянного давления (ППД) в рабочем диапазоне температур и давлений ГГ, с учетом которой определяют количество шашек (Nном) для обеспечения верхнего и нижнего значений импульса давления, после чего комплектуют из отформованных шашек партии передовой образец заряда с количеством шашек (Nном), проводят огневое стендовое испытание передового образца с количеством шашек Nном при нижней границе температурного диапазона эксплуатации газогенератора с регистрацией зависимости «давление-время» в камере сгорания газогенератора, определяют фактическую скорость горения передового образца твердого ракетного топлива в газогенераторе при среднем давлении (pcp) и рассчитывают коэффициент U1 с учетом соотношения:

и вычисляют приведенную скорость горения твердого ракетного топлива по формуле:

где αТ - температурный градиент скорости горения;

Тф - фактическая начальная температура заряда при огневом стендовом испытании;

pcp - среднее давление в камере сгорания газогенератора при огневом стендовом испытании передового образца;

U1 - коэффициент в степенном законе скорости горения твердого ракетного топлива;

- фактическая скорость горения передового образца твердого ракетного топлива;

ν - показатель степени в степенном законе скорости горения твердого ракетного топлива.

Полученное значение Uф используют для уточнения количества шашек в заряде по соотношению:

, после чего проводят огневые приемосдаточные испытания партии зарядов на соответствие требованиям технической документации.

Сущность изобретения заключается в корректировке (уточнении) количества шашек в составе многошашечного заряда по результатам испытания передового образца в соответствии с настоящим патентом, что гарантирует оптимальный режим катапультирования (выброс) ракеты из пускового устройства (трубы).

Патентуемое изобретение реализовано в условиях Федерального казенного предприятия «Пермский пороховой завод».

Положительный эффект патентуемого изобретения - повышение боевой эффективности пусковых ГГ для минометного старта ракет, экономичность, снижение затрат при изготовлении партии многошашечных зарядов.

Способ изготовления партии многошашечных зарядов твердого ракетного топлива к газогенератору минометного старта ракеты, включающий смешение компонентов топлива, формование шашек для партии зарядов, отличающийся тем, что перед комплектацией отформованных шашек в заряды партии на отдельно отформованных образцах использованного твердого ракетного топлива определяют его скорость горения в рабочем диапазоне температур и давлений газогенератора, с учетом которой определяют количество шашек Nном для обеспечения верхнего и нижнего значений импульса давления, комплектуют из отформованных шашек партии в передовой образец заряда и проводят огневое стендовое испытание передового образца с количеством шашек Nном при нижней границе температурного диапазона эксплуатации газогенератора, с регистрацией зависимости «давление-время» в камере сгорания газогенератора, определяют фактическую скорость
горения передового образца твердого ракетного топлива в газогенераторе при среднем давлении (Рср) и рассчитывают коэффициент U1 с учетом соотношения:

и вычисляют приведенную скорость горения твердого ракетного топлива по формуле:

где αт - температурный градиент скорости горения;
Тф - фактическая начальная температура заряда при огневом стендовом испытании;
рср - среднее давление в камере сгорания газогенератора при огневом стендовом испытании передового образца;
U1 - коэффициент в степенном законе скорости горения твердого ракетного топлива;
- фактическая скорость горения передового образца твердого ракетного топлива;
υ - показатель степени в степенном законе скорости горения твердого ракетного топлива,
полученное значение Uф используют для уточнения количества шашек в заряде по соотношению:
после чего проводят огневые приемосдаточные испытания партии зарядов на соответствие требованиям технической документации.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к зарядам твердого ракетного топлива с воспламенителем для стартового двигателя малогабаритной ракеты. .

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при проектировании, отработке и изготовлении зарядов твердого ракетного топлива. .

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при проектировании, отработке и изготовлении зарядов твердого ракетного топлива. .

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при создании ракетного двигателя твердого топлива, имеющего большое время работы. .

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при проектировании, отработке и изготовлении зарядов ракетного двигателя твердого ракетного топлива.

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при создании корпуса ракетного двигателя твердого топлива системы аварийного спасения космического корабля и ракетного двигателя, содержащего данный корпус.

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при проектировании, отработке и изготовлении ракетных двигателей твердого топлива, газогенераторов и вкладных зарядов твердого ракетного топлива.

Изобретение относится к зарядам твердого ракетного топлива. .

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при проектировании, отработке и изготовлении зарядов ТРТ для газогенераторов и ракетных двигателей.
Изобретение относится к нетрадиционным источникам энергии, используемым с целью получения тепловой энергии для бытовых и промышленных нужд. .

Изобретение относится к способу получения брикетированного твердого топлива, который может снизить стоимость брикетирования при сохранении прочности брикетированного продукта.
Изобретение относится к способу получения оксидно-топливных брикетов, который включает приготовление смеси для брикетирования в составе, мас.%: мелочь угля - 45-64, колошниковая пыль, железная окалина - 25-50, известь - 5-6, производное сульфокислоты или меласса - 5-6, уплотнение смеси в виброформах и сушку брикетов, отличается тем, что на стадии приготовления смеси для брикетирования в нее добавляют, мас.%: поваренную соль - 20-30, а после просушивания полученных брикетов их помещают в воду для растворения соли и повторяют процесс просушки.
Изобретение относится к способу получения оксидно-топливных брикетов, который включает приготовление смеси для брикетирования в составе, мас.%: мелочь угля - 45-64, колошниковая пыль, железная окалина - 25-50, известь - 5-6, производное сульфокислоты или меласса - 5-6, уплотнение смеси в виброформах и сушку брикетов, отличается тем, что на стадии приготовления смеси для брикетирования в нее добавляют, мас.%: поваренную соль - 20-30, а после просушивания полученных брикетов их помещают в воду для растворения соли и повторяют процесс просушки.
Изобретение относится к способу получения оксидно-топливных брикетов, который включает приготовление смеси для брикетирования в составе, мас.%: мелочь угля - 45-64, колошниковая пыль, железная окалина - 25-50, известь - 5-6, производное сульфокислоты или меласса - 5-6, уплотнение смеси в виброформах и сушку брикетов, отличается тем, что на стадии приготовления смеси для брикетирования в нее добавляют, мас.%: поваренную соль - 20-30, а после просушивания полученных брикетов их помещают в воду для растворения соли и повторяют процесс просушки.
Изобретение относится к способу получения оксидно-топливных брикетов, который включает приготовление смеси для брикетирования в составе, мас.%: мелочь угля - 45-64, колошниковая пыль, железная окалина - 25-50, известь - 5-6, производное сульфокислоты или меласса - 5-6, уплотнение смеси в виброформах и сушку брикетов, отличается тем, что на стадии приготовления смеси для брикетирования в нее добавляют, мас.%: поваренную соль - 20-30, а после просушивания полученных брикетов их помещают в воду для растворения соли и повторяют процесс просушки.

Изобретение относится к способу переработки твердых бытовых отходов (ТБО) в топливо для печей высокотемпературного синтеза цементного клинкера, включающий сортировку исходных ТБО таким образом, что вначале отсеивают такие негорючие фракции, как элементы питания, камни, осколки стекла и фаянса, затем извлекают вторичные материалы, в том числе черные и цветные металлы.

Изобретение относится к способу переработки твердых бытовых отходов (ТБО) в топливо для печей высокотемпературного синтеза цементного клинкера, включающий сортировку исходных ТБО таким образом, что вначале отсеивают такие негорючие фракции, как элементы питания, камни, осколки стекла и фаянса, затем извлекают вторичные материалы, в том числе черные и цветные металлы.

Изобретение относится к области разработки эффективного брикетированного твердого топлива для бытовых отопительных печей, каминов, подогревательных устройств теплового водоснабжения, автономных электрогазогенераторов.
Наверх