Способ изготовления зарядов смесевого ракетного твердого топлива


 


Владельцы патента RU 2534101:

Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Алтай" (RU)

Изобретение относится к способам изготовления зарядов смесевого ракетного твердого топлива. Способ включает приготовление смеси связующего с металлическим горючим и технологическими добавками, приготовление топливной массы, порционный слив массы в корпус, при этом приготовление смеси связующего с металлическим горючим проводят при температуре на 5-25°С выше температуры смешения топливной массы, вакуумирование образующейся смеси проводят в течение 1-6 часов при давлении 5-50 мм рт.ст. Каждая порция сливаемой в корпус топливной массы составляет 10-12% от веса заряда. Предлагаемый способ позволяет обеспечить заданные механические характеристики и стабильность топлива, уменьшение потерь топлива при изготовлении заряда и способствует повышению безопасности процесса. 1 табл.

 

Изобретение относится к способам изготовления зарядов смесевого ракетного твердого топлива (СРТТ).

В состав современных высокоэнергетических СРТТ входят компоненты на основе нитроэфиров. Обеспечение механических характеристик и гарантийных сроков хранения таких топлив осложняется процессами повышенного газовыделения, обусловленными взаимодействием нитроэфиров с металлическим горючим (например, алюминием). Поэтому разработка способов изготовления зарядов СРТТ, направленных на улучшение их механических характеристик, является актуальной задачей.

Известен способ производства заряда смесевого твердого ракетного топлива по патенту РФ №2194687 (дата публикации 20.12.2002 г.), включающий смешение компонентов СРТТ с горючим связующим для получения топливной массы в смесителе, порционный слив топливной массы в корпус.

Недостатками описанного способа являются нестабильность топлива и повышенная взрывоопасность процесса при изготовлении заряда.

Наиболее близким к предлагаемому и поэтому принятым за прототип является способ изготовления зарядов смесевого твердого топлива по патенту РФ №2230052 (дата публикации 10.06.2004 г.), включающий приготовление смеси связующего с металлическим горючим и технологическими добавками, приготовление топливной массы, порционный слив топливной массы в корпус.

К недостатками описанного способа следует отнести невозможность гарантированного получения заданных механических характеристик, снижение стабильности топлива за счет большого газовыделения, высокие расходные коэффициенты сырья, определяемые величиной безвозвратных потерь при больших загрузках смесителей, высокая загрузка оборудования и зданий подготовки топливной смеси по тротиловому эквиваленту.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа изготовления заряда, обеспечивающего заданные механические характеристики и стабильность топлива, уменьшение потерь топлива при изготовлении заряда, повышение безопасности процесса.

Поставленная задача решается предлагаемым способом изготовления заряда, который включает приготовление смеси связующего с металлическим горючим и технологическими добавками, приготовление топливной массы, порционный слив топливной массы в корпус, при этом приготовление смеси связующего с металлическим горючим проводят при температуре на 5-25°С выше температуры смешения топливной массы, вакуумирование образующейся смеси проводят в течение 1-6 часов при давлении 5-50 мм рт.ст., а каждая порция сливаемой в корпус топливной массы составляет 10-12% от веса заряда.

Предложенный способ отличается от прототипа тем, что приготовление смеси связующего с металлическим горючим проводят при температуре на 5-25°С выше температуры смешения топливной массы, вакуумирование образующейся смеси проводят в течение 1-6 часов при давлении 5-50 мм рт.ст., при этом каждая порция сливаемой в корпус топливной массы составляет 10-12% от веса заряда.

Предварительное перемешивание компонентов смеси при повышенной температуре ускоряет хемосорбционные взаимодействия компонентов, содержащих нитроэфиры с алюминием, и позволяет им быстрее выйти в топливную массу, а вакуумирование позволяет удалить из пасты газообразные продукты их взаимодействия, которые вызывают автокаталитические процессы разложения до начала смешения смеси с порошкообразными компонентами. В результате уменьшается газовыделение топлива, улучшаются его механические характеристики и стабильность.

Сравнительные исследования показали устойчивое улучшение механических характеристик и стабильности топлива, изготовленного по предлагаемому способу по сравнению с прототипом.

В таблице 1 приведены результаты исследований механических характеристик и стабильности лабораторных образцов и топлива от натурных изделий.

Таблица 1
Образец Прочность, кг/см2 Деформация, % Газовыделение. см2
Лабораторный по прототипу 2,8-3,0 18-20 0,10-0,11
Лабораторный по предлагаемому способу 3,1-3,3 20-24 0,07-0,09
От изделия по прототипу 2,9-3,1 19-21 0,10-0,11
От изделия по предлагаемому способу 3,0-3,3 22-24 0,08-0,09

Смешение горюче-связующего при температуре, превышающей температуру смешения топливной смеси на 5-25°С, приводит к предварительному взаимодействию компонентов и выделению газов.

Снижение давления меньше 5 мм рт.ст. при смешении пасты технически трудноосуществимо, а смешивание компонентов пасты при остаточном давлении более 50 мм рт.ст. не обеспечивает достаточной дегазации пасты, что отрицательно сказывается на механических характеристиках и стабильности топлива.

Смешение компонентов смеси менее 2 часов даже при очень хорошем вакууме не обеспечивает должной ее дегазации. А смешение смеси более 6 часов при обеспечении вакуума в указанном диапазоне остаточных давлений не приводит к значительному изменению механических характеристик топлива.

Формование заряда порциями по 10-12% за один слив позволяет уменьшить вероятность отбраковки заряда по механическим характеристикам топлива. Для обеспечения требований по механическим характеристикам достаточно, чтобы прочность топлива в первых двух-трех сливах, заполняющих зону замка передней манжеты, соответствовала предъявляемым требованиям. В остальных зонах заряда прочность может быть на 10-15% меньше.

За счет уменьшение загрузки смесителей с 6-7 тонн в С-5 или С-7 в до 1,5-1,8 т в СПР-1000 в предлагаемом способе снизить безвозвратные потери топливной массы с 1,2 т до 0,4-0,5 т в предлагаемом способе за счет уменьшения ее остатков в смесителе при обеспечении толщины слоя, необходимой для исключения проскока воздуха в корпус после последнего слива в процессе сброса вакуума при открывании сливных затворов; уменьшить загрузку оборудования и зданий подготовки топливной смеси по тротиловому эквиваленту и тем самым повысить безопасность технологического процесса.

Примеры конкретного выполнения

Пример 1.

Предлагаемый способ был опробован при изготовлении крупногабаритного заряда СРТТ массой около 20 т. В состав СРТТ входит горюче-связующее на основе нитроглицерина. Изготовление топливной массы проводили в смесителях СПР-1000 с загрузкой 1,7-1,8 т.

Смешение связующего с алюминием проводят в течение 3 часов в лопастном смесителе при температуре 40-45°C и остаточном давлении 10 мм рт.ст., смесь готовят заранее сразу на 5 смесителях СПР-1000. Навеску смеси сливают в смеситель СПР-1000, затем в среде инертного газа добавляют остальные компоненты и перемешивают в течение 3 часов при температуре 30-35°C и остаточном давлении не более 5 мм рт.ст. Остаток топливной массы в последнем смесителе после окончания формования составил 410 кг, что в три раза меньше, чем в способе-аналоге.

Пример 2.

Предлагаемый способ был так же опробован при изготовления зарядов СРТТ, в составе которых в качестве металлического горючего использованы соединения бора, например AlB2. Топливную массу готовят в лопастном смесителе со шнековой выгрузкой СНД-5 в течение 2,5 часов при остаточном давлении 25 мм.рт.ст. Топливную массу готовят при температуре 45°C, а пластифицированный трансформаторным маслом каучук СКИ-НЛ предварительно в течение 5 часов смешивают с соединением бора AlB2 в лопастном смесителе при температуре 58°C при остаточном давлении 8 мм рт.ст., вести порционный слив топливной массы. С помощью шнека литьем давлением из полученной таким образом топливной массы формуют модельные образцы заданной массы и объема для исследования баллистических характеристик и их газификации в высокотемпературном и высокоскоростном потоке воздуха.

Пример 3.

Предлагаемый способ был также опробован при изготовлении зарядов СРТТ, в состав которого в качестве связующего входит пластифицированный динитратом диэтиленгликолем нитратный каучук СКВИ, а в качестве металлического горючего использован цирконий. Предварительно в лопастном смесителе готовят массу, содержащую каучук СКВИ и цирконий. Смешение проводят в течение 4 часов при температуре 55°C с вакуумированием до остаточного давления 10 мм рт.ст. Приготовление топливной массы проводят в смесителе «пьяная бочка» в течение 3,5 часов при температуре 35°C при остаточном давлении 10 мм рт.ст. Из полученной массы формуются натурные и модельные изделия.

Изготовленные заряды полностью соответствуют приемным нормам по механическим характеристикам и монолитности. Огневые стендовые испытания подтвердили их работоспособность.

В настоящее время предлагаемый способ внедряется в серийное производство.

Способ изготовления заряда смесевого ракетного твердого топлива (СРТТ), включающий приготовление смеси связующего с металлическим горючим и технологическими добавками, приготовление топливной массы, порционный слив топливной массы в корпус, отличающийся тем, что приготовление смеси связующего с металлическим горючим проводят при температуре на 5-25°C выше температуры смешения топливной массы, вакуумирование образующейся смеси проводят в течение 1-6 часов при давлении 5-50 мм рт.ст., при этом каждая порция сливаемой в корпус топливной массы составляет 10-12% от веса заряда.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к области создания газогенерирующих составов для пороховых зарядов генераторов давления, сжигаемых в процессе обработки продуктивного пласта, и может быть использовано для интенсификации добычи нефти и газа, вызванной механическим, тепловым и физико-химическим воздействием на нефтегазоносные пласты продуктов сгорания твердого топлива.
Изобретение относится к газогенерирующим составам, содержащим неорганические соли кислородсодержащих кислот галогенов, а именно к пиротехническим низкотемпературным быстрогорящим газогенерирующим составам для газогенераторов, применяемых в устройствах, использующих механическую энергию генерируемых газов, например, в устройствах раскрутки ротора турбореактивных двигателей, системах управления ракет и торпед, амортизаторах, домкратах-подушках и т.п.
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.

Изобретение относится к брикетированному твердому топливу, которое включает отсевы активного древесного угля и технологические отходы баллиститных порохов, не содержащие в своем составе солей тяжелых металлов и других экологически опасных компонентов, измельченные до дисперсности 0,5-1,0 мм, а в качестве связующего - полиакриламид, при следующем соотношении компонентов, мас.%: отсевы активного древесного угля - 75…86, технологические отходы баллиститных порохов - 10…20, полиакриламид - 4…5.

Изобретение относится к брикетированному твердому топливу, которое включает отсевы активного древесного угля и измельченные до дисперсности 0,5-1,0 мм, баллиститные пороха с истекшими гарантийными сроками хранения, а в качестве связующего - полиакриламид, при следующем соотношении компонентов, мас.%: отсевы активного древесного угля - 75…86, баллиститные пороха с истекшими гарантийными сроками хранения - 10…20, полиакриламид - 4…5.
Изобретение относится к составам твердых топлив на основе нитрата аммония и может быть использовано для очистки нефтяных скважин от асфальтено-смолисто-парафинистых отложений, проведения гидроразрыва пласта при добыче нефти, а также в качестве источника энергии твердотопливных ракетных двигателей.
Изобретение относится к области получения газа реакцией двух твердых веществ, а именно к способу изготовления из смеси порошков бинарных пиротехнических зарядов, содержащих азид натрия, при горении которых образуется чистый газообразный азот.
Изобретение относится к высокоэнергетическим конденсированным системам, а именно к твердотопливным газогенерирующим составам, и может быть использовано в различных газогенераторах систем пожаротушения, автономных системах поднятия затонувших объектов, подушках безопасности автомобилей, системах интенсификации добычи нефти, установках по получению различных соединений в волне горения.

Изобретение относится к области разработки смесевых металлизированных твердых топлив. .
Изобретение относится к способам изготовления зарядов твердого ракетного топлива баллиститного типа. .

Группа изобретений относится к способу получения твердого композитного топлива для твердотопливных двигателей космических ракет, топливу с полиуретановым связующим, заполненным перхлоратом аммония и алюминием, полученным этим способом, заряду топлива и окисляющему заряду для него и соответствующему ракетному двигателю. Способ получения твердого композитного топлива включает получение пасты путем смешения в миксере смеси, содержащей полиольный полимер, окисляющий заряд перхлората аммония и восстанавливающий заряд алюминия, по меньшей мере, один агент для сшивания жидкого полиольного полимера, по меньшей мере, один пластификатор и, по меньшей мере, одну добавку; заливку полученной пасты в пресс-форму с последующим термическим сшиванием. При этом окисляющий заряд перхлората аммония получают предварительным приготовлением смеси из, по меньшей мере, двух зарядов, каждый из которых имеет конкретное мономодальное распределение частиц по размерам, что позволяет уменьшить колебания тяги и отложение окиси алюминия в задней части двигателя. 5 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.
Изобретение относится к пиротехническим составам и может быть использовано для получения газообразного азота в источниках давления. Предложен пиротехнический состав для получения азота, содержащий азид натрия, фторид алюминия (III) и порошок фторопласта при соотношении компонентов (мас.%) 55-85/7-43/2-8 соответственно. Состав обеспечивает высокое удельное массовое и объемное газовыделение, высокую надежность горения, слабую зависимость скорости горения состава от внешнего давления и начальной температуры, генерацию чистого азота с незначительным количеством примесных газов. Шлаки состава представляют собой спекшийся пористый блок с геометрическими размерами исходного заряда, обладающий фильтрующей способностью. 1 табл., 10 прим.
Изобретение относится к газогенерирующей технике. Газогенерирующий сокристаллизат на основе нитрата аммония включает окислитель - нитрат аммония, энергоемкое горючее, причем в качестве энергоемкого горючего используется метилполивинилтетразол, в качестве добавки - гамма-модификация оксида алюминия. Все компоненты взяты при определенном соотношении. Изобретение позволяет уменьшить время задержки воспламенения, существенно повысить скорость горения и уменьшить предельное давление устойчивого воспламенения и горения газогенерирующего сокристаллизата. 1 табл.
Изобретение относится к смесевым твердым топливам. Окислитель в виде нитрата аммония растворяют в смеси воды и ацетонитрила с применением магнитной мешалки при температуре 55-65°С в течение не менее 30 минут. В полученном растворе растворяют горючее-связующее при той же температуре в течение не менее 60 минут, осуществляют отгон растворителя в течение не менее 3 часов с перемешиванием при температуре 55-65°С и давлении не более 0,03 МПа. В качестве горючего-связующего используют метилполивинилтетразол, пластифицированный нитраминно-нитротриазольным пластификатором. В полученную смесь окислителя и горючего-связующего механически вмешивают металлическое горючее в виде смеси микро- и нанопорошков алюминия, гуанилмочевинную соль динитрамида и отвердитель в виде ди-N-оксид-1,3-динитрил-2,4,6-триэтилбензола. Полученную смесь вакуумируют, формуют и полимеризуют при комнатной температуре с получением высокоэнергетического композита. Обеспечивается повышение стабильности физико-химических свойств, скорости горения, улучшение воспламеняемости, снижение чувствительности к механическим воздействиям и снижение зависимости скорости горения композита от изменения давления. Мелкокристаллический нитрат аммония может быть использован с размером частиц 2-10 мкм. 2 табл.
Изобретение относится к твердым топливам, которые могут быть использованы в энергетических установках и газогенераторах различного назначения. Композиция содержит нитрат аммония марки ЖВ, гуанидиниевую соль динитрамида, ортокарборан, ди-N-оксид-1,3-динитрил-2,4,6-триэтилбензол, смесь микродисперсного порошка алюминия марки АСД-6 и ультрадисперсного порошка алюминия, метилполивинилтетразол и смесевой пластификатор метилполивинилтетразола, состоящий из 1-этил-3-нитро-1,2,4-триазола и 2-этил-3-нитро-1,2,4-триазола. Обеспечивается повышение скорости горения, удельного импульса и стабильности физико-механических характеристик композиции, а также снижение зависимости скорости ее горения от давления. 1 табл.
Изобретение относится к области пиротехники, в частности к пиротехническим составам, предназначенным для получения низкотемпературного газообразного азота в емкостях давления, и может быть использовано в системах автоматики, предохранительных устройствах, для передавливания агрессивных жидкостей, тушения пожаров, приготовления дыхательных смесей и т.д. Азотгенерирующий пиротехнический состав содержит, мас.%: азид натрия - 85-91, в качестве окислителя - сополимер тетрафторэтилена с винилиденфторидом - 1-3, а в качестве каркасообразующего вещества - углерод технический размером частиц 0,15-0,23 мкм - 8-12. Технический результат заключается в повышении объема выхода чистого холодного азота за счет полного связывания металлического натрия и оптимизации соотношения компонентов термической основы окислитель/горючее, при смещении в сторону избытка горючего, что расширяет технологические возможности использования состава. 2 табл., 5 пр.
Изобретение относится к твердым ракетным топливам. Топливо содержит метилполивинилтетразол, смесь микродисперсного порошка алюминия марки АСД-6 и нанодисперсного порошка алюминия марки ALEX, отвердитель, пластификатор и энергетическую добавку. В качестве пластификатора топливо содержит смесь 1-этил-3-нитро-1,2,4-триазола с 2-этил-3-нитро-1,2,4-триазолом, в качестве энергетической добавки - гексанитрогексаазаизовюрцитан, а в качестве отвердителя - ди-N-оксид-1,3-динитрил-2,4,6-триэтилбензол. Обеспечивается высокий уровень удельного импульса, низкая зависимость скорости горения от давления, снижение чувствительности к удару и трению и высокая стабильность физико-химических свойств. 1 табл.

Изобретение относится к пиротехническим аэрозолеобразующим составам для активного воздействия на переохлажденные облака и туманы. Пиротехнический состав содержит перхлорат аммония, горючее-связующее, пламегаситель и регулятор скорости горения, Ag3CuJ4 в качестве льдообразующего реагента, йодирующую добавку в виде йодистого калия или йодистого аммония и технологическую добавку. В качестве горючего-связующего состав содержит полибутадиеновый каучук с изоцианатной системой отверждения, в качестве пламегасителя - (NH4)2C2O4, а в качестве регулятора скорости горения - CuO. Обеспечивается повышение стабильности, увеличение гарантийного срока пиротехнического состава при сохранении порога кристаллизирующего действия и выхода активных ядер кристаллизации при температурах от минус 2°C и ниже. 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к ракетному топливу, выделяющему водород при горении, и его вариантам. Ракетное топливо содержит боргидрид кремния и одно из следующих соединений: нитрат аммония безводный, динитрамид аммония, пятиокись азота, нитрат бора, нитрат бериллия, азотная кислота или шестиокись азота. Для балансировки реакции может быть добавлен третий компонент - дисилан. Компоненты приведены в определенном соотношении. Все варианты ракетного топлива обеспечивают высокую скорость реактивной струи за счет повышенной энергетики реакций и получения выделяющихся газов с малым средним молекулярным весом - водорода и воды. За счет варьирования компонентов состава и их соотношений возможно регулирование скорости реакции. 8 н.п.ф-лы.

Изобретение относится к смесевым метательным взрывчатым веществам, то есть к смесевым порохам. Метательное взрывчатое вещество основано на том, что бор или бериллий экзотермически реагируют с азотом и увеличивает энергетику реакции. При этом реализуются тройные (три компонента) и двойные двуэнергетические реакции (азот-бор, металл-кислород) реакции, где первый компонент - боргидрид металла, второй - окислитель, содержащий связанный азот, и третий - металл или бор, где соотношение первых двух компонентов берется исходя из баланса «бор-азот», а затем количество третьего компонента берется исходя из баланса «кислород-металл и, если он есть в третьем компоненте, бор», а водород не окисляется и выделяется в результате реакции. Изобретение обеспечивает повышение начальной скорости снарядов и пуль путем выделения преимущественно водорода за счет применения двух энергетических реакций - окисление углерода, бора или металлов, и образование нитрида бора, и обеспечивает повышенное по сравнению с другими реакциями тепловыделение. Также достигается регулирование скорости горения заряда. 31 н. и 1 з.п.ф-лы.
Наверх