КОМПОЗИЦИЯ ФЛЕГМАТИЗИРУЮЩЕГО ХЛАДАГЕНТА ДЛЯ РЕГУЛИРУЕМОГО ЗАМЕДЛЕННОГО ВЫЖИГАНИЯ ЗАРЯДОВ ТВЕРДОГО РАКЕТНОГО ТОПЛИВА, ОТХОДОВ ТВЕРДОГО РАКЕТНОГО ТОПЛИВА И ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ Российский патент 2000 года по МПК C08L33/26 C08K13/00 C09J11/00 C08K13/00 C08K3/16 C08K3/24 

Изобретение относятся к производству композиций, используемых в качестве флегматизатора и хладагента в способах ликвидации зарядов твердого ракетного топлива (ТРТ), отходов производства ТРТ и ВВ методом сжигания, преимущественно к способам сжигания канальных зарядов ТРТ непосредственно в корпусах или контейнерах с отходами на специальных стендах, оборудованных системами газоочистки.

Использование: композиция флегматизирующего хладагента для регулируемого замедленного выжигания зарядов ТРТ и отходов его производства.

Сущность изобретения: центральный канал заряда ТРТ в корпусе или контейнер с отходами переработки ТРТ и ВВ заполняют композицией на основе жидкого флегматизирующего хладагента до уровня, отсекающего основную часть поверхности горения. Композицию отверждают при обычной или повышенной температуре, а последующее сжигание зарядов ТРТ или контейнера с отходами проводят в любом удобном положении. Для усиления флегматизации поверхности ТРТ в состав композиции могут быть дополнительно введены карбонат натрия или суспензия карбоната кальция, а в качестве хладагента используют воду. Для снижения интенсивности испарения хладагента, седиментации нейтрализующей суспензии и сохранения физической формы композиция содержит структурообразователь - полиакриламид, отверждаемый добавками.

Известен экологически чистый способ уничтожения кусков ТРТ (патент США N 3778320, 1973 г.), заключающийся во взаимодействии топлива с горячим расплавом солей, включающим реагирующий карбонат щелочного металла или его гидроксид. При температурах взаимодействия менее 200^oC используют смесь при 400-800^oC - смесь карбонато. Для повышения температуры реакции дополнительно вводят до 25% сульфатов щелочных металлов. В состав расплава может входить в качестве разбавителя хлорид калия. Ликвидацию ТРТ проводят в кусках в специальных контейнерах под поверхностью расплава.

Недостатками композиции для уничтожения ТРТ является необходимость разделки зарядов ТРТ на куски массой не более 5 кг и сложное аппаратурное оформление для осуществления безопасного течения процесса, невозможность использования композиции солей для уничтожения канальных зарядов в корпусах ракетных двигателей.

Известен способ сжигания отходов производства ТРТ и ВВ /патент США 3848548, 1974 г. /, где первоначальной стадией является смешение твердых отходов с водой с образованием суспензии, которая направляется во вращающуюся печь, куда также подается обычное топливо и воздух. Во вращающейся печи вода испаряется, а отходы с контролируемой скоростью сгорают почти полностью.

Недостатком воды как флегматизирующего хладагента в этом способе сжигания отходов ТРТ является необходимость привлечения сложного оборудования для организации процесса регулируемого замедленного сжигания и ограниченный размер фрагментов зарядов ТРТ, допускаемых для уничтожения во вращающейся печи.

Прототип изобретения представлен в известном способе /патент РФ 2021560, C1 кл. F 02 K 9/08, 15.10.94/ регулируемого сжигания зарядов ТРТ, позволяющем использовать стенды небольшой мощности, оборудованные установками очистки газов для безопасного сжигания крупногабаритных зарядов, в том числе и дефектных, в качестве хладагента используют воду или водные растворы солей, подаваемые в свободный объем корпуса заряда.

Недостатком воды и водных растворов солей как хладагента является необходимость обеспечения вертикального положения заряда ТРТ /специальные стенды/ и непрерывная подача хладагента в процессе сжигания для компенсации быстрого его испарения и необходимость привлечения сложного оборудования для обработки поверхности зарядов ультразвуком с целью усиления флегматизирующей способности хладагента.

Основной целью изобретения является разработка композиции хладагента в основе водных растворов солей для регулируемого замедленного выжигания зарядов ТРТ на стендах небольшой мощности, оборудованных установками очистки газовых выбросов, в особенности при горизонтальном положении крупногабаритных двигателей с дефектными зарядами ТРТ, обладающей повышенной флегматизирующей способностью и не имеющей перечисленных недостатков.

Эту цель достигают введением в состав композиции флегматизирующего хладагента на основе водных растворов солей в качестве структурообразователя полиакриламида /ПАА/ со степенью гидролиза 10-25 мол.%, молекулярной массы не ниже 1-10⁶, отвердителей и дробленого студня ПАА, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Полиакриламид - 0,8-7
Бихромат калия - 0,06-2,7
Тиосульфат натрия - 0,02-1,15
Соль аммония - 0,2-10
Вода - Остальное
Студень ПАА - 0,1-50.

Таким образом, по сравнению с известным прототипом /патент PФ 2021560, C1 кл. F 02 K 9/08, 15.10.94/ в состав композиции флегматизирующего хладагента дополнительно введены структурообразователь - полиакриламид, отвердители и дробленый студень ПАА. Композиция получила новые положительные свойства: легко растекается по поверхности зарядов ТРТ, изготовленных на различных типах связующих, и легко затекает в зазоры, а после отверждения прочность адгезии к ТРТ превышает когезионную прочность композиции, может быть приготовлена на любом простом смесительном оборудовании, любым известным способом заполнена в свободный объем ракетного двигателя или контейнера с отходами ТРТ и ВВ. Отверждение композиции флегматизирующего хладагента проводят при температуре 18-20^oC или при 60-80^oC с соответствующим сокращением времени отверждения. Живучесть и скорость отверждения композиции регулируют изменением содержания отвердителей и солей аммония с сильными кислотами: серной, соляной или азотной. На скорость отверждения композиции оказывает влияние состав ТРТ, отходов ТРТ и ВВ.

Механические свойства флегматизирующего хладагента являются сложной функцией от концентрации ПАА, электролитов, отвердителей, молекулярной массы и степени гидролиза ПАА.

Приготовленные композиции флегматизирующего хладагента, в соответствии с таблицей, залиты в центральные каналы скрепленных с корпусом ракетного двигателя зарядов ТРТ диаметром 36 и 150 мм, диаметры каналов 10 и 44 мм, отверждены в течение 24 часов, при 25^oC. Опыты по регулируемому замедленному выжиганию зарядов ТРТ проводили в вертикальном и горизонтальном положении корпусов ракетных двигателей с записью кривой давление в камере - время. Испытания проводили на трех зарядах в каждом опыте с использованием зарядов ТРТ на основе полибутадиен-перхлорат аммония и нитроцеллюлоза-нитроглицерина. Во всех случаях получен положительный результат. Режимы горения зарядов в различных положениях двигателя соответствуют расчетным баллистическим характеристикам ТРТ для зарядов торцевого горения. После испытания из камеры двигателя извлекли 40-70% от исходной массы композиции флегматизированного хладагента в виде неправильного конуса, который представляет собой студень ПАА. Остаток студня дробили до размера частиц 2-5 мм и использовали повторно в качестве наполнителя композиции флегматизирующего хладагента в количестве до 50% массы.

Предлагаемая композиция в отличие от прототипа позволяет проводить процесс замедленного сжигания зарядов твердого ракетного топлива и взрывчатых веществ, не требуя дополнительного пополнения раствора хладагента в процессе сжигания, что значительно упрощает аппаратурное оформление способа реализации. Студнеобразное состояние хладагента делает возможным проводить процесс сжигания ТРТ и ВВ при любом удобном расположении корпуса двигателя или контейнера (вертикальное, горизонтальное либо под углом к горизонту). Дробление остатков студнеобразного хладагента после сжигания ТРТ или ВВ и введение его в состав свежей порции композиции позволяет снизить расходы на процесс сжигания.

Изобретение относится к производству зарядов ТРТ и ВВ, в частности к уничтожению зарядов ТРТ в корпусах ракетных двигателей и технологическим отходам ТРТ и ВВ. Описывается композиция флегматизирующего хладагента для регулируемого замедленного выжигания зарядов твердого ракетного топлива, отходов ТРТ и ВВ на основе воды и неорганических солей, отличающаяся тем, что она содержит в качестве неорганических солей смесь соли аммония, бихромата калия и тиосульфата натрия и дополнительно содержит гидролизованный полиакриламид со степенью гидролиза 10-25 мол.% с молекулярной массой не ниже 1-10⁶ в качестве структурообразователя, дробленый студень ПАА и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: гидролизованный полиакриламид 0,8-7, соль аммония 0,2-10, бихромат калия 0,06-2,7, тиосульфат натрия 0,02-1,15, студень ПАА 0,1-50, вода остальное. Технический результат - создание композиций отвержденного студня на основе полиакриламида, отличающегося простотой изготовления, управляемой скоростью отверждения для регулируемого замедленного выжигания зарядов ТРТ. 1 табл.

Композиция флегматизирующего хладагента для регулируемого замедленного выжигания зарядов твердого ракетного топлива, отходов твердого ракетного топлива и взрывчатых веществ на основе воды и неорганических солей, отличающаяся тем, что она содержит в качестве неорганических солей смесь соли аммония, бихромата калия и тиосульфата натрия и дополнительно содержит гидролизованный полиакриламид со степенью гидролиза 10 - 25 мол.% с молекулярной массой не ниже 1 - 10⁶ в качестве структурообразователя, дробленый студень полиакриламида и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Гидролизованный полиакриламид - 0,8 - 7
Бихромат калия - 0,06 - 2,7
Тиосульфат натрия - 0,02 - 1,15
Соль аммония - 0,2 - 10
Студень полиакриламида - 0,1 - 50
Вода - Остальное