Топливо для противоградовых ракет
Владельцы патента RU 2507187:
Открытое акционерное общество "Чебоксарское производственное объединение имени В.И. Чапаева" (RU)
Изобретение относится к области разработки топлива, а именно экологически безопасного твердого ракетного топлива, используемого в противоградовых ракетах, предназначенных для воздействия на облака с целью защиты сельскохозяйственных культур от градобитий. Твердое ракетное топливо для противоградовых ракет на основе нитроцеллюлозы содержит нитроглицерин, динитротолуол, дибутилфталат, стабилизатор химической стойкости - централит или 1,2-дибутоксибензол или их смесь, технологические добавки стеарат цинка и индустриальное масло, модификаторы горения - карбонат кальция и оксид меди, предварительно обработанный раствором полиакриламида. Изобретение направлено на создание экологически безопасного твердого ракетного топлива для противоградовых ракет, имеющего длительный гарантийный срок хранения и обеспечивающего стабильность работы ракетного двигателя. 2 табл., 3 пр.
Изобретение относится к области разработки топлива, а именно экологически безопасного твердого ракетного топлива, используемого в противоградовых ракетах, предназначенных для воздействия на облака с целью защиты сельскохозяйственных культур от градобитий и вызывания осадков. В указанные противоградовые ракеты требуются топлива, не содержащие в составе продуктов сгорания компонентов, загрязняющих окружающую среду и относящихся к первой группе опасности по степени воздействия на организм человека. Для этой цели наиболее пригодны топлива баллистического типа, не содержащие соединений хлора в качестве окислителя.
Известно топливо для противоградовых ракет, содержащее, масс.ч.: нитроцеллюлозу 44-60, нитроглицерин 27-47, неактивный пластификатор (адипонитрил) 3-15, стабилизатор химстойкости 1-5, баллистический модификатор (салицилат, ацетилсалицилат, 2,4-дигидроксибензоат свинца) 2-5 (Патент US №3104190, кл.149-98, опубл. 17.09.63).
Существенным недостатком известного топлива является использование в качестве баллистического модификатора соединений свинца, относящихся к 1 группе опасности.
Известно твердое ракетное топливо для изделий народно-хозяйственного назначения, включающее, масс.ч.: нитроглицерин 25-29, динитротолуол 6-9, дибутилфталат 2-4, централит 1,5-2,5, железоокисный желтый пигмент 0,5-1,5, углерод технический К 163 0,3-1,2, карбонат кальция 1,5-2,5, расплав стеарата цинка с полиметилсилоксановой жидкостью в соотношении 1:25 0,6-1,2, нитроцеллюлозу - остальное (Патент RU №2311400 2006 г.).
Недостатком данного топлива является повышенный показатель "v" ("v" - 0,8 вместо не >0,6) в зависимости скорости горения от давления.
Известно твердое топливо, включающее, масс.ч.: нитроглицерин 24-26, динитротолуол 6,5-8,5, дибутилфталат 2-3, централит, или дифениламин, или симметричная диэтилдифенилмочевина, или их смесь 1,4-2,5, оксид магния, или диоксид титана, или карбонат кальция, или алюминиево-магниевый сплав 1,5-2,5, оксид железа 0,3-1,0, углерод 0,3-1,0, нитрат или гексанитрокобальтат калия 3,0-6,0, расплав стеарата цинка или натрия с маслом в соотношении 1:20 0,8-1,2, сульфорицинат Е 0,1-0,2, нитроцеллюлоза - остальное, описанное в патенте на изобретение RU №2090545 1995 г., которое по числу совпадающих признаков и технической сущности выбрано в качестве наиболее близкого аналога - прототипа предложенного топлива.
Недостатком данного топлива является содержание агрессивных компонентов, загрязняющих окружающую среду.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков.
Задача настоящего изобретения направлена на создание экологически безопасного твердого ракетного топлива для противоградовых ракет, имеющего длительный гарантийный срок хранения и обеспечивающего стабильность работы ракетного двигателя без дополнительных трудозатрат при подготовке компонентов в производство.
Поставленная задача достигается путем подбора определенных компонентов в оптимальном соотношении. Твердое ракетное топливо для противоградовых ракет на основе нитроцеллюлозы содержит нитроглицерин, динитротолуол, дибутилфталат, стабилизатор химической стойкости - централит, или 1,2-дибутоксибензол, или их смесь, технологические добавки стеарат цинка и индустриальное масло, модификаторы горения - карбонат кальция и оксид меди, предварительно обработанный раствором полиакриламида, которые взяты в следующем соотношении, масс.ч.:
| Нитроглицерин | 27,0-29,0 |
| Динитротолуол | 6,5-7,5 |
| Дибутилфталат | 2,5-3,5 |
| Централит, или 1,2-дибутоксибензол, или их смесь | 0,6-1,8 |
| Карбонат кальция | 1,8-2,5 |
| Стеарат цинка | 0.01-0,1 |
| Индустриальное масло | 0,6-1,2 |
| Оксид меди | 2,8-3,5 |
| Полиакриламид | 0,02-0,05 |
| Нитроцеллюлоза | остальное. |
Введение компонентов выше или ниже предельных значений приводит к ухудшению выходных характеристик топлив.
Новым является сочетание известных компонентов, используемых в производстве твердотопливных составов, и их определенное количественное соотношение, что позволяет получить технический результат: получение экологически безопасного твердого ракетного топлива с длительным сроком хранения.
По мнению заявителя, данное топливо для противоградовых ракет неизвестно и можно сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности «новизна».
Так как заявленная совокупность существенных признаков проявляет новые свойства, позволяющие получить изменение количественной меры результата, а именно улучшение физико-механических показателей по сравнению с известным топливом, то можно сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности "изобретательский уровень". Технология получения твердого ракетного топлива включает фазы смешения компонентов в водной среде, отжим топливной массы, вальцевание, таблетирование, сушку топливной таблетки и прессование проходным методом. Твердые добавки дозируют на смешение компонентов топлива в виде предварительно приготовленной водной суспензии.
Основу твердого ракетного топлива составляет нитроцеллюлоза (горючее-связующее), пластифицированная тройной смесью: нитроглицерин (ОСТ 84-2386-88), динитротолуол (ОСТ 84-1461-77), дибутилфталат (ГОСТ 8728-88), в качестве стабилизатора химической стойкости вводится централит (ГОСТ 2154-77) или 1,2-дибутоксибензол (ТУ 84-07509103.585-2009), в качестве технологической добавки - стеарат цинка (ТУ 2432-006-48602470-99) и индустриальное масло (ГОСТ 20799-88), в качестве модификатора горения - оксид меди (ГОСТ 1639-79) и карбонат кальция (ГОСТ 8253-79), а также дополнительно содержит раствор полиакриламида (ТУ 2216-001-40910172-98).
Техническая сущность предлагаемого изобретения подтверждается нижеприведенными экспериментальными данными.
В таблице 1 приведены рецептуры твердотопливных составов по примерам конкретного выполнения.
| Таблица 1 | ||||
| Компоненты состава | Содержание компонентов, масс.ч. | |||
| Прототип патент RU №2090545 | Примеры конкретного выполнения | |||
| 1 | 2 | 3 | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Нитроглицерин | 24,0-26,0 | 27,0 | 28,0 | 29,0 |
| Динитротолуол | 6,8-8,5 | 7,5 | 7,0 | 6,5 |
| Дибутилфталат | 2,0-3,0 | 2,5 | 3,0 | 3,5 |
| Централит, или дифениламин, или симметричная диэтилдифенил-мочевина, или их смесь | 1,4-2,5 | - | ||
| Централит | 1,4-2,5 | - | 0,9 | 1,2 |
| 1,2-дибутоксибензол | - | 1,8 | 0,6 | - |
| Оксид магния, или диоксид титана, или карбонат кальция, или алюминиево-магниевый сплав | 1,5-2,5 | - | - | - |
| Карбонат кальция | - | 2,5 | 2,0 | 1,8 |
| Оксид железа | 0,3-1,0 | - | - | - |
| Углерод | 0,3-1,0 | - | - | - |
| Нитрат или гексанитрокобальтат калия | 3,0-6,0 | - | - | - |
| Расплав стеарата цинка или натрия с маслом в соотношении 1:20 | 0,8-1,2 | - | - | - |
| Индустриальное масло | - | 0,6 | 0,8 | 1,2 |
| Стеарат цинка | - | 0,01 | 0,05 | 0,1 |
| Сульфорицинат Е | 0,1-0,2 | - | - | - |
| Оксид меди | - | 2,8 | 3,0 | 3,5 |
| Полиакриламид | - | 0,02 | 0,04 | 0,05 |
| Нитроцеллюлоза | остальное | 55,27 | 54,61 | 53,15 |
В таблице 2 приведены характеристики и свойства твердотопливных составов в сравнении с прототипом
| Таблица 2 | ||||
| Характеристики и свойства составов | Прототип патент RU №2090545 | Примеры конкретного выполнения | ||
| 1 | 2 | 3 | ||
| Скорость горения при t=20° и Р=40 кгс/см2 | 5,5-7,5 | 5,9 | 6,12 | 7,0 |
| Показатель "v" в законе скорости горения | - | 0,57 | 0,56 | 0,54 |
| Гарантийный срок хранения, лет | 6,0 | Более 20 | ||
| Содержание конденсированных веществ в продуктах сгорания, % (на срезе сопла) | Калий углекислый 0,02849 Оксид магния 0,02 Железо 0,00233 | Медь 0,024 Окись кальция 0,0112 |
||
| Единичный импульс J1, кг-с/кг | 203,3 | 206,0 | 206,5 | 207,0 |
Как видно из примеров, предлагаемый состав превосходит прототип по единичному импульсу за счет исключения инертных компонентов - нитрата или гексанитрокобальтата калия, а в продуктах сгорания отсутствуют элементы, относящиеся к первой группе опасности.
Гарантийный срок хранения изделий повышается с 6 лет до 20 за счет содержания в топливе инертных компонентов - оксида меди и карбоната кальция, при этом снижен показатель "v" в законе скорости горения до допустимого уровня - не более 0,6.
Учитывая вышеизложенное, по мнению заявителя, изобретение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».
Топливо для противоградовых ракет на основе нитроцеллюлозы, включающее нитроглицерин, динитротолуол, дибутилфталат, централит, карбонат кальция, стеарат цинка, индустриальное масло, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит в качестве стабилизатора химической стойкости - 1,2-дибутоксибензол или смесь с централитом, а в качестве модификатора горения - оксид меди, покрытый полиакриламидом, при следующем соотношении компонентов, масс.ч.:
| Нитроглицерин | 27,0-29,0 |
| Динитротолуол | 6,5-7,5 |
| Дибутилфталат | 2,5-3,5 |
| Централит или 1,2-дибутоксибензол или их смесь | 0,6-1,8 |
| Карбонат кальция | 1,8-2,5 |
| Стеарат цинка | 0.01-0,1 |
| Индустриальное масло | 0,6-1,2 |
| Оксид меди | 2,8-3,5 |
| Полиакриламид | 0,02-0,05 |
| Нитроцеллюлоза | остальное. |
