БАЛЛИСТИТНОЕ ТОПЛИВО Российский патент 2001 года по МПК C06B25/24 C06D5/06 

Изобретение относится к классу твердых топлив баллиститного типа, предназначенных для использования в системах различного назначения с малым временем работы и обладающих улучшенными характеристиками горения: высокой скоростью и низкой зависимостью от давления и температуры.

Известны топлива с улучшенными характеристиками горения: патенты N 3989776, МКИ C 06 B 21/00 от 2.11.76 г. N 3954553, МКИ C 06 B 25/26 от 4.05.76 г. N 4025370, МКИ C 06 B 25/25 от 5.07.77 г. N 3813458, МКИ C 06 B 21/02 от 28.05.74 г. - США; N 1605437, МКИ C 06 B от 25.11.75 г. - Франция; N 2754855, МКИ C 06 D 5/00 от 4.09.80 г. - ФРГ; N 2121470, МКИ C 06 B 25/22 от 10.11.98 г. - РФ. Обеспечение высоких баллистических характеристик в указанных топливах достигается различными рецептурными и технологическими приемами, например, совместным использованием свинцово-медных солей органических одноосновных кислот ( N 3989776, 3954533 США), вводом в состав топлива газогенерирующих добавок (N 4025370 США), использованием теплопроводящих элементов из серебра и меди (N 3813458 США), путем регулирования содержания азота в нитроцеллюлозе (п. N 1605437 Франция), модификацией используемого катализатора методом химического или физического осаждения (N 2754855 ФРГ), а также за счет введения N,N'- динитропиперазина и модификаторов скорости горения оксидов свинца, кобальта и титана (N 2121470 РФ).

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения по совокупности существенных признаков является состав топлива по патенту РФ N 2121470, выбранный в качестве прототипа. Недостатком топлива по указанному патенту является низкий уровень скорости горения 6,5-7,5 мм/с при P=40 кгс/см². Общими признаками заявляемого изобретения с прототипом является наличие основных компонентов: нитроцеллюлозы, нитроглицерина, стабилизатора химической стойкости, циклических нитраминов, технологической добавки и стабилизаторов горения.

Задачей изобретения является создание топлива с улучшенными характеристиками горения, высоким уровнем и низкой зависимостью скорости горения от температуры и давлений (скорость горения при P=100 кгс/см² и T=20^oC - 28-30 мм/с, область давления 40 - 600 кгс/см²).

Поставленная задача решается путем создания топлива, включающего нитроцеллюлозу, нитроглицерин, циклические нитрамины, например, октоген или гексоген, стабилизатор химической стойкости - централит N 2, дифениламин, технологические добавки - индустриальное масло, стеарат цинка, фторопласт, стабилизатор горения, диоксид титана или карбонат кальция, отличающегося от прототипа тем, что содержит один или несколько компонентов, выбранных из группы линейных нитраминов, таких как 2,4-динитразапептан, 2,4-динитразагексан, 2,5-динитразагептан, а также модификаторы горения, в качестве которых используются оксиды свинца и меди и технический углерод, при следующем cooтношении компонентов, мас.%:
Нитроглицерин - 20,0-33,1
Стабилизатор химической стойкости - 1,0-2,0
Один или несколько компонентов, выбранных из группы линейных нитраминов, таких как 2,4-динитразапентан, 2,4-динитразагексан, 2,5-динитразагептан - 3,0-10,0
Циклические нитрамины - 10,0-17,0
Технический углерод - 0,8-2,5
Технологические добавки - 0,4-3,0
Оксид меди - 0,5-5,0
Оксид свинца (II, IV) - 0,5-5,0
Стабилизатор горения - 0,5-2,5
Нитроцеллюлоза - Остальное
В таблице приведены примеры патентуемого топлива обр. 1- 3 (обр. 4-5 выходят за пределы заявляемого объекта.).

На фиг. 1-2 представлены характеристики горения в виде кривых U(P) в координатах: скорость горения, U, мм/с - давление; P, кгс/см², в области давлений до 600 кгс/см² и в диапазоне температур ±50^oC.

Введение в состав топлива линейных нитраминов, применяемых отдельно или в смеси, являющихся активными пластификаторами нитроцеллюлозы, обеспечивает улучшение характеристик горения, во-первых, за счет высокой гомогенности структуры топлива, и, во- вторых, за счет дополнительного образования развитого углеродистого каркаса, препятствующего агломерации катализатора горения. В качестве последнего в предлагаемом изобретении используются оксиды свинца и меди, высокая эффективность которых достигается их модификацией путем химического осаждения на волокна нитроцеллюлозы.

Получение оксидов свинца и меди заключается в использовании различных химических соединений, содержащих искомый металл, с осуществлением химической реакции, целевым продуктом которой является требуемый оксид. Реакция осуществляется в среде водной взвеси нитроцеллюлозы, на волокна которой происходит равномерное осаждение синтезируемого оксида металла в виде высокодисперсного порошка.

Пример 1. Получение оксида меди.

Осаждение оксида меди на волокна нитроцеллюлозы (НЦ) осуществляется следующим образом: в водную взвесь НЦ, взятую в соотношении НЦ: вода не менее 1:18 (вес.ч.), нагретую до T=80-105^oC, при интенсивном перемешивании добавляется ацетат меди, в результате гидролитического распада которого поучается оксид меди.

Пример 2. Получение оксидов свинца.

Получение оксидов свинца осуществляется путем проведения реакции окисления ацетата или нитрата свинца в водной взвеси НЦ при перемешивании и температуре 60-80^oC. В качестве окислителя используется, например, гипохлорит кальция или натрия.

Полученный продукт (НЦ с осажденным оксидом металла) далее используется для приготовления топливных композиций, изготовление и переработка которых осуществляется по принятой технологии баллиститных топлив.

Введение в состав топлива технического углерода приводит к увеличению эффективности действия катализаторов горения: резко возрастает скорость горения топлива и достигается уменьшение зависимости U(P) в широкой области давлений.

Энергоемкость топлива обеспечивается использованием циклических нитраминов, таких как октоген или гексоген.

Предлагаемое топливо благодаря указанному сочетанию компонентов и модификации катализатора горения обладает улучшенными характеристиками горения. Скорость горения топлива составляет 28-35 мм/с при низкой зависимости U(P) как от давления, как и от температуры в широком диапазоне давлений (до 600 кгс/см²) и температур (±50^oC).

Изобретение относится к твердым топливам баллиститного типа, предназначенным для использования в системах различного назначения с малым временем работы и обладающим улучшенными характеристиками горения: высокой скоростью и низкой зависимостью скорости горения от давления и температуры (скорость горения при Р = 100 кгс/см² и T = 20°C - 28 - 30 мм/с, область давления от 40 до 600 кгс/см²). Согласно изобретению топливо включает нитроцеллюлозу, нитроглицерин, циклические нитрамины, например октоген или гексоген, стабилизатор химической стойкости - централит 2, дифениламин, технологические добавки - индустриальное масло, стеарат цинка, фторопласт, стабилизатор горения - диоксид титана или карбонат кальция, один или несколько компонентов, выбранных из группы линейных нитраминов, таких как 2,4 - динитразапентан, 2,4-динитразагексан, 2,5-динитразагептан, а также модификаторы горения, в качестве которых используются оксиды свинца и меди и технический углерод. 2 з.п.ф-лы, 1 табл., 2 ил.

1. Баллиститное топливо, включающее нитроцеллюлозу, нитроглицерин, циклические нитрамины, стабилизатор химической стойкости, технологические добавки, стабилизатор горения, отличающееся тем, что содержит один или несколько компонентов, выбранных из группы линейных нитраминов, таких, как 2,4-динитразапентан, 2,4-динитразагексан, 2,5-динитразагептан, модификаторы горения - оксиды свинца и меди и технический углерод, при следующем соотношении, мас. %:
Нитроглицерин - 20,0 - 33,1
Стабилизатор химической стойкости - 1,0 - 2,0
Один или несколько компонентов, выбранных из группы линейных нитраминов, таких как: 2,4-динитразапентан, 2,4-динитразагексан, 2,5-динитразагептан - 3,0 - 10,0
Циклические нитрамины - 10,0 - 17,0
Технический углерод - 0,8 - 2,5
Технологические добавки - 0,4 - 3,0
Оксид меди - 0,5 - 5,0
Оксид свинца (II, IV) - 0,5 - 5,0
Стабилизатор горения - 0,5 - 2,5
Нитроцеллюлоза - Остальное
2. Топливо по п.1, отличающееся тем, что оксиды свинца и меди получают методом химического осаждения на волокна нитроцеллюлозы. 3. Топливо по п.1, отличающееся тем, что в качестве циклических нитраминов содержит гексоген или октоген, в качестве стабилизатора химической стойкости - централит 2, дифениламин, в качестве технологических добавок - индустриальное масло, стеарат, цинка, фторопласт, а в качестве стабилизатора горения - диоксид титана или карбонат кальция.