Твердое горючее


 


Владельцы патента RU 2601760:

Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Алтай" (RU)

Изобретение относится к прикладной химии, а именно к твердым горючим (ТГ) для прямоточных воздушно-реактивных двигателей (ПВРД) активно-реактивных снарядов (АРС). Твердое горючее содержит органическое горючее-связующее, ультрадисперсный порошок высокоэнергетического металла и карборан и/или фенилкарборан. В качестве горючего-связующего ТГ содержит смесь эпоксидной смолы, дибутилфталата, отвердителя и диаминдиолеата при определенном соотношении компонентов. Состав ТГ обеспечивает сохранение целостности изготовленных из него газогенерирующих элементов в условиях больших перегрузок АРС при выстреле из орудия и его работе путем улучшения механических характеристик ТГ при одновременно высоких энергетических и других характеристиках. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к прикладной химии, а именно к твердым горючим (ТГ) для прямоточных воздушно-реактивных двигателей (ПВРД) активно-реактивных снарядов (АРС).

Особенность твердых горючих для таких устройств заключается в том, что помимо высокого уровня энергетических характеристик (объемной и массовой удельных теплот сгорания) они должны обладать высоким уровнем прочности и низкой деформативностью, обеспечивающими целостность изготовленных из него газогенерирующих элементов (ГГЭ) в условиях больших перегрузок, действующих на АРС при выстреле из орудия и его работе.

Известен ряд ТГ для ПВРД: патент США №6736912, патент США №3986909, каждое из которых содержит органическое горючее-связующее и ультрадисперсный порошок высокоэнергетического металла.

Основным недостатком указанных аналогов являются относительно низкий уровень энергетических характеристик. Это ведет к низким величинам скорости и дальности полета активно-реактивных снарядов с использованием таких ТГ и в конечном итоге к отсутствию или низкой эффективности таких снарядов при поражении заданной цели.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является ТГ по патенту РФ №2288207 (опубл. 27.11.2006 г), принятое за прототип, содержащее органическое горючее-связующее, ультрадисперсный порошок высокоэнергетического металла и карборан или фенилкарборан.

Данное ТГ по сравнению с другими аналогами имеет преимущество: более высокий уровень энергетических характеристик. Однако оно имеет низкую прочность и высокую деформативность. При таких механических характеристиках ТГ в условиях указанных выше перегрузок АРС могут разрушаться изготовленные из твердого горючего ГГЭ, что приводит к аномальности работы ПВРД активно-реактивных снарядов или их разрыву.

Задачей предлагаемого изобретения является создание ТГ, обеспечивающего сохранение целостности изготовленных из него ГГЭ в условиях больших перегрузок АРС при выстреле из орудия и его работе путем улучшения механических характеристик ТГ при одновременном сохранении достоинств в части энергетических и других характеристик на уровне прототипа.

Поставленная задача решается предлагаемым твердым горючим, которое содержит органическое горючее-связующее, ультрадисперсный порошок высокоэнергетического металла, карборан и/или фенилкарборан. Особенность заключается в том, что в качестве горючего-связующего оно содержит смесь эпоксидной смолы, дибутилфталата, отвердителя и диаминдиолеата при следующем соотношении компонентов, мас. %:

эпоксидная смола 14-39
дибутилфталат 0,5-5
отвердитель 1,4-4
диаминдиолеат 0,1-0,7
карборан и/или фенилкарборан 0,1-20
ультрадисперсный порошок
высокоэнергетического металла остальное

В частности, твердое горючее в качестве отвердителя содержит полиэтиленполиамин или триэтаноламин.

В частности, твердое горючее в качестве ультрадисперсного порошка высокоэнергетического металла содержит порошок бора, алюминия, магния, или высокодисперсный порошок лигатуры бора, или их смесь в любом сочетании.

В частности, ультрадисперсный порошок высокоэнергетического металла дополнительно содержит порошок циркония.

Эпоксидная смола в смеси с пластификатором - дибутилфталатом (ДБФ), отвердителем (полиэтиленполиамином или триэтаноламином) и поверхностно-активным веществом (ПАВ) - диаминдиолеатом (имеющим техническое название "катионат-7") в составе ТГ является горючим-связующим. Эти компоненты обеспечивают, в основном, уровень технологических и механических характеристик ТГ и в сравнительно меньшей мере определяют его энергетические характеристики. Карборан или фенилкарборан и ультрадисперсные порошки высокоэнергетических металлов: бора, алюминия, магния, лигатур бора, циркония и их смеси в основном обеспечивают уровень энергетических характеристик ТГ.

Технология приготовления заявляемого ТГ и изготовления из него ГГЭ использует применяемые в технике способы и оборудование. Она включает следующие основные операции: смешение смеси эпоксидной смолы, пластификатора, ПАВ и отвердителя, порционное последовательное введение в смесь ультрадисперсного порошка высокоэнергетического металла и карборана или фенилкарборана со смешением каждой порции вводимых порошков с предыдущей смесью, формование изделия из смешанной и отвакуумированной массы в технологическую оснастку или корпус АРС методом литья под небольшим давлением или методом свободного литья, отверждение изделия в технологической оснастке или корпусе при температуре не более температуры начала разложения состава ТГ и выпрессовку изделия из оснастки.

Оптимальные температура и время смешения массы и температурно-временные режимы отверждения зависят от качества компонентов, объема смешиваемой массы и вида смесителя, массы и размера изделия и подбираются опытным путем для каждого вида изделия.

В Таблице приведены характеристики заявляемой композиции ТГ для различного процентного содержания компонентов в сравнении с прототипом.

Составы ТГ №2-7 показали оптимальные результаты. Эти составы при использовании всех рассмотренных компонентов и при всех соотношениях между ними имеют энергетические характеристики не ниже уровня этих характеристик прототипа (Таблица). При этом они по сравнению с прототипом имеют существенно более высокий уровень прочности (в 5-6 раз по сравнению с максимальной прочностью прототипа) и значительно меньший верхний предел относительной деформации (примерно в 6-12 раз).

Уменьшение содержания эпоксидной смолы в составе ТГ менее 14%, несмотря на одновременное максимальное увеличение содержаний пластификатора смолы - ДБФ (более 5%) и поверхностно-активного вещества - диаминдиолеата (более 0,7%), при максимальном снижении содержания отвердителя (менее 1,4%) ведет к существенному ухудшению технологических свойств (прежде всего к значительному повышению вязкости) смешиваемой массы ТГ и невозможности изготовления из нее изделий по указанным технологиям.

Повышение содержания смолы более 39% даже при одновременном максимальном увеличении содержания отвердителя (более 4%) и предельном уменьшении содержаний поверхностно-активного вещества - диаминдиолеата (менее 0,1%) и пластификатора ДБФ (менее 0,5%) нецелесообразно ввиду того, что при этом механические характеристики практически не улучшаются (то есть происходит насыщение рецептуры отвердителем), но при этом значительно снижаются энергетические характеристики ТГ.

Сравнение заявляемого ТГ с прототипом показывает, что они содержат три одинаковых компонента: горючее-связующее, карборан или фенилкарборан и ультрадисперсный порошок высокоэнергетического металла.

Но заявляемое ТГ в качестве горючего-связующего включает новые вещества -эпоксидную смолу, отвердитель (триэтаноламин или полиэтилен-полиамин), пластификатор - дибутилфталат, поверхностно-активное вещество - диаминдиолеат. В качестве ультрадисперсного высокоэнергетического порошка металла оно может включать новые вещества: высокодисперсные порошкообразные лигатуры бора (бор-алюминий, бор-магний, бор-никель или их смеси) и может содержать высокодисперсный порошок циркония. При этом соотношения между компонентами заявляемого ТГ и прототипа также отличаются.

Преимуществом заявляемого ТГ по сравнению с прототипом является существенно более высокий уровень прочности и значительно меньшая деформативность при сохранении энергетических характеристик на том же уровне.

Также как и прототип, заявляемое ТГ не способно к детонации и стабильно при хранении.

Сравнение заявляемого ТГ с прототипом и известными аналогами показывает, что в технике отсутствует твердое горючее, в составе которого используются эпоксидная смола, отвердитель (в качестве которого используется (полиэтиленполиамин, или триэтаноламин, или их смесь), диаминдиолеат, дибутилфталат, высокодисперсная порошкообразная лигатура бора (бор-алюминий, бор-магний, бор-титан или их смеси) и высокодисперсный порошок циркония, а также предложенное сочетании компонентов.

Но именно использование указанных компонентов и такое их сочетание обусловило решение поставленной задачи по созданию состава ТГ, обеспечивающего существенное улучшение механических характеристик при одновременном сохранении достоинств ТГ на уровне прототипа.

Модельные образцы ГГЭ массой 50 г из предлагаемого ТГ и прототипа прошли испытания в специальной установке при выстреле с перегрузкой до 25000g. При этом образцы из предлагаемого ТГ сохранили целостность в этом испытании, а образцы из прототипа разрушились.

Заявляемое ТГ не вызывает принципиальных затруднений при изготовлении из него малогабаритных изделий по известным технологиям. Используемые в нем компоненты производятся промышленностью.

Таким образом, предлагаемое техническое решение практически реализуемо и позволяет удовлетворить существующую потребность в твердом горючем для ПВРД АРС с повышенным уровнем механических характеристик.

1. Твердое горючее для прямоточных воздушно-реактивных двигателей, содержащее органическое горючее-связующее, ультрадисперсный порошок высокоэнергетического металла и карборан и/или фенилкарборан, отличающееся тем, что в качестве горючего-связующего оно содержит смесь эпоксидной смолы, дибутилфталата, отвердителя и диаминдиолеата при следующем соотношении компонентов, мас.%:

эпоксидная смола 14-39
дибутилфталат 0,5-5
отвердитель 1,4-4
диаминдиолеат 0,1-0,7
карборан и/или фенилкарборан 0,1-20
ультрадисперсный порошок
высокоэнергетического металла остальное

2. Твердое горючее по п.1, отличающееся тем, что в качестве отвердителя содержит полиэтиленполиамин или триэтаноламин.

3. Твердое горючее по п.1, отличающееся тем, что в качестве ультрадисперсного порошка высокоэнергетического металла содержит порошок бора, алюминия, магния, или высокодисперсный порошок лигатуры бора, или их смесь в любом сочетании.

4. Твердое горючее по п.3, отличающееся тем, что ультрадисперсный порошок высокоэнергетического металла дополнительно содержит порошок циркония.



 

Похожие патенты:

Изобретение раскрывает способ получения брикетов, включающий обезвоживание шлама и последующее его прессование при давлении 30-35 МПа, характеризующийся тем, что используют высушенный замазученный карбонатный шлам химводоочистки тепловых электрических станций с влажностью не более 4%, зольностью не более 31,5% и низшей теплотой сгорания не менее 5480,4 ккал/кг.

Изобретение раскрывает способ переработки помета птиц в топливные брикеты, предусматривающий предварительную подготовку компонентов исходного сырья, дозирование каждого компонента, измельчение исходного сырья, смешивание в смесителе принудительного типа с получением однородной массы, подготовленную массу подают в загрузочную воронку брикетера, в котором происходит уплотнение массы и формование формы и длины брикета, последующую сушку брикетов, при этом измельчение исходного сырья осуществляют после его перемешивания в смесителе, перед подачей на брикетирование, измеряют влажность полученной после измельчения массы и в зависимости от ее величины выбирают величину давления формования брикетов из диапазона 0, 2-1,0 МПа, сушку брикетов осуществляют в диапазоне температур 50-100°С в три этапа с различной выдержкой времени на каждом этапе, причем на первом этапе при температуре 50-60°С в течение 20-40 минут, на втором этапе при температуре 75-85°С в течение 3-4 часов, а на третьем этапе при температуре 80-100°С в течение 50-70 минут, затем брикеты охлаждают до температуры 40-30°С естественным или принудительным путем.

Изобретение раскрывает аппарат (10; 110; 210; 310) для производства твердого топлива, включающий в себя: средство (10А; 210A; 310A) для изготовления смеси, выполненное чтобы изготавливать смесь (3) путем перемешивания горючих отходов (1), содержащих влагу, и дегидрирующего агента (2), служащего для ускорения удаления влаги из горючих отходов; средство (30; 130; 230) для хранения смеси, выполненное в виде цилиндра и с возможностью его вращения, и с возможностью хранения смеси (3) во внутреннем пространстве (30S; 130S, 230S); средство (33) для забора воздуха, выполненное с возможностью подачи атмосферного воздуха в средство для хранения смеси; средство (41; 241) отвода воздуха, выполненное с возможностью выпуска отработавшего воздуха из средства для хранения смеси; приводное устройство (51; 151; 251), выполненное с возможностью вращения средства для хранения смеси; средство (60; 160; 260) управления, выполненное с возможностью управления работой приводного устройства; и средство (72; 272) для измельчения, выполненное с возможностью измельчения смеси (3), содержащейся в средстве для хранения смеси, при этом дегидрирующий агент представляет собой вещество для обработки, изготовленное из эмульсии, содержащей синтетическую смолу; и средство для измельчения размещено вдоль внутренней периферийной стены (31; 231) средства для хранения смеси и выполнено с возможностью перемещения смеси (3) вверх во внутреннем пространстве и с обеспечением смеси (3) возможности свободного падения сверху во внутреннем пространстве с помощью вращения средства для хранения смеси.

Изобретение направлено на повышение качества угля, а именно к созданию устройства и системы для изготовления высококачественных угольных продуктов. Устройство для изготовления высококачественных угольных продуктов содержит кожух, расположенный внутри него теплопроводящий механизм, снабженный впуском теплопроводящей среды вблизи от конца для выгрузки материала и выпуском теплопроводящей среды вблизи от конца для загрузки материала.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для переработки органосодержащего сырья, а также в лесопромышленном комплексе. Влажное исходное сырье 14 подают в трубу 9 и перемещают поршнем 3 в камеру сушки 4, далее в камеры пиролиза 5 и конденсации 6 газообразных продуктов.

Изобретение описывает состав для производства твердотопливных изделий, включающий углеродсодержащие отходы, связующее, при этом в качестве углеродсодержащих отходов он содержит лигноцеллюлозные отходы, состоящие из древесных биомасс, опилок, измельченной древесной коры, травяных биомасс, плодовых биомасс, отходов целлюлозно-бумажного производства, отходы гидролизного производства и/или торфа, древесного угля или их смесь, а в качестве связующего - наноорганоминеральную или наноорганическую композицию.

Изобретение описывает способ изготовления топливных брикетов из твердых бытовых отходов (ТБО) и других органических отходов, включающий сортировку ТБО с выделением горючей массы, измельчение выделенной из ТБО горючей массы, сушку, подогрев измельченного материала, формирование из измельченного материала гранул, при этом сортировка исходных ТБО с выделением горючей массы осуществляется гидромеханическим способом, измельчению подвергается масса с влажностью 40…55%, подогрев массы осуществляется в интервале температур 550…1000°С, энергообеспечение производства топливных брикетов производится полностью за счет скрытой внутренней энергии горючей массы ТБО, в качестве связующего при формировании брикетов используется смолистый конденсат, выделенный из газообразных продуктов термического распада горючей массы, нагретой до температуры 550…1000°C.

Изобретение описывает пылеугольное топливо для доменной плавки из углеродсодержащего материала, при этом углеродсодержащий материал включает 50-55 мас.% низкозольного и низкосернистого тонкоразмолотого угля с низким выходом летучих веществ, 40-45 мас.% мелкодисперсного полукокса, полученного при температуре 600-650°C из низкозольных и низкосернистых бурых углей, и 5-10 мас.% пылевидных отходов процесса сухого тушения металлургического кокса.

Изобретение описывает топливный брикет, включающий углеродсодержащий компонент и связующее, при этом в качестве углеродсодержащего компонента используется коксовая пыль с размерами частиц менее 1 мм, а в качестве связующего - смесь фусов коксования с карбамидом при следующем соотношении компонентов, мас.%: связующее (смесь фусов коксования и карбамида в соотношении 1:1) 8-10, коксовая пыль - остальное.
Изобретение относится к способу глубокой переработки древесных опилок и листьев без использования химических скрепляющих компонентов, характеризующийся тем, что их пропускают через сито для удаления крупноразмерных элементов, загружают в сушилку для снижения влажности до 10%, измельчают до получения смеси из частиц менее 15 мм и объемом отдельных частиц не более 0,5-1,0 см3, формуют, прессуют под давлением при 120-140 кг/см2 и температуре 250-350°С без доступа воздуха.

Изобретение относится к эпоксидным связующим для создания конструкционных полимерных композиционных материалов на основе волокнистых наполнителей и может быть использовано в строительной индустрии, авиационной, космической, автомобиле-, судостроительной промышленности и других областях техники.

Изобретение относится к теплозащитным материалам на основе этиленпропилендиеновых каучуков, которые могут использоваться в авиа- и ракетостроении. Теплозащитный материал на основе СКЭПТ-50 содержит серу, дитиодиморфолин, тиурам Д, 2-меркаптобензотиазол, оксид цинка, стеарин, белую сажу БС-120, технологическую добавку-технический углерод П-324 и модифицирующую добавку.
Группа изобретений относится к негорючим композитным материалам для изготовления негорючих листов, в том числе ламинированных, негорючим конструкционным материалам, в том числе в виде профилей, негорючих формованных изделий и пр., которые могут быть использованы в авиа-, судо- и автомобилестроении, строительстве, в инфраструктурных проектах, а также к связующему для получения негорючего композитного материала.

Изобретение относится к лакокрасочным композициям, предназначенным для поглощения (и/или уменьшения уровня отражения) СВЧ электромагнитного излучения. Лакокрасочная радиопоглощающая композиция представляет полимерное связующее на основе эпоксидной смолы с электропроводящим радиопоглощающим наполнителем.

Изобретение относится к области высокопрочных эпоксидных клеев повышенной теплостойкости конструкционного назначения. Эпоксидная клеевая композиция для соединения металлов и/или ПКМ включает эпоксидную основу и отвердитель.
Настоящее изобретение относится к покрытию, образованному с помощью компонентов на основе как кислоты Льюиса, так и основания Льюиса. Описана композиция зернистого покрытия, включающая смесь двух компонентов: 1) экструдированного первого компонента, включающего по меньшей мере одно содержащее эпоксидную группу соединение, по меньшей мере один поликарбоксильный полимер и по меньшей мере одно органическое основание Льюиса, и 2) отдельно экструдированного второго компонента, включающего по меньшей мере одно содержащее эпоксидную группу соединение, по меньшей мере один поликарбоксильный полимер и по меньшей мере одну органическую кислоту Льюиса, где указанный поликарбоксильный полимер представляет собой функционализированный карбоксильной группой сложный полиэфир; указанная кислота Льюиса представляет собой органическое фосфониевое соединение; указанное основание Льюиса представляет собой N-гетероциклическое соединение.

Изобретение относится к полимерным композициям для получения препрегов и изделий из композиционного материала. Предложена полимерная композиция, включающая в состав эпоксидную смолу с вязкостью 100-10000 Па·с, защищенный изоцианат, полибутадиен с концевыми гидроксильными группами, содержащий гидроксильные группы в количестве 0,65-0,95 миллиэкв/г, причем отношение эквивалентного количества изоцианатных групп к эквивалентному количеству ОН-групп полимера находится в диапазоне 0,60-1,1, и латентный сшивающий реагент, выбранный из дицианамида и диаминофенилсульфона.
Изобретение относится к композиции, которая может быть применена в качестве покрытия. Композиция содержит (мас.%): полисульфид или смесь полисульфидов 10-25, эпоксидную смолу или смесь эпоксидных смол 2-20, соединение, выбранное из соединений, имеющих вторичную и/или третичную аминогруппу, и соединений, имеющих амидную группу, 2-20, полисилоксан или смесь полисилоксанов 1-10 и волокна или смесь волокон 0,5-10.

Изобретение относится к связующим материалам на основе эпоксидных смол для электролюминесцентных источников света. Связующее включает эпоксидную смолу, модифицированную следующими добавками в расчете на 100 грамм эпоксидной смолы: 13,2-13,6 г себациновой кислоты, 0,3-0,6 г диметилбензиламина, 41-48 г триэтиленгликольдиметакрилата, 0,08-0,12 г гидрохинона и 9,0-9,4 г акриловой кислоты.
Изобретение относится к армированной волокнами пластмассовой структуре (композиционным материалам), изделиям, изготовленным из армированной волокнами пластмассовой структуры, описанной в данном изобретении, и использованию таких изделий.

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к композиции на основе жидкого низкомолекулярного силоксанового каучука для покрытия огнестойкого защитного материала.
Наверх