ТВЕРДОЕ РАКЕТНОЕ ТОПЛИВО БАЛЛИСТИТНОГО ТИПА Российский патент 2002 года по МПК C06D5/00 C06D5/06 C06B25/24 

Изобретение относится к классу твердых ракетных топлив баллиститного типа для использования в системах различного назначения, например в неуправляемых авиационных ракетных системах (НАР) или в системах аварийного спасения летного состава (САС).

Для указанных систем требуются топлива с повышенной скоростью горения, с пониженной температурной зависимостью скорости горения, не имеющие вторичного пламени за соплом двигателя (для систем НАР).

Обычно топлива баллиститного типа (2-основные по терминологии зарубежных авторов) в качестве основных компонентов содержат нитроцеллюлозу (НЦ), нитраты многоатомных спиртов, динитротолуол и дибутилфталат - в качестве дополнительных пластификаторов, стабилизаторы химической стойкости, технологические добавки, катализаторы скорости горения и модификаторы процесса горения.

В качестве катализаторов скорости горения, в основном, используются соединения свинца и меди с различными лигандами, в качестве модификаторов процесса горения - различные виды присадок, обеспечивающих специальные требования в зависимости от назначения топлива (беспламенность, бездымность, охлаждающие добавки и др.).

Анализ литературно-патентного материала в области создания беспламенных топлив баллиститного типа показал, что беспламенность достигается за счет использования специальных добавок, содержащих калий в своем составе, обладающих способностью предотвратить прохождение вторичных реакций доокисления продуктов сгорания за соплом двигателя.

В зарубежной практике из соединений калия, в основном, используются сернокислый калий, барбитурат калия, криолит калия и т.д., которые являются хорошо растворимыми в воде соединениями и не могут быть использованы в отечественной промышленности из-за особенности технологии смешивания компонентов в водной среде.

Так, для авиационной ракеты тактического назначения США, используется 2-основное твердое ракетное топливо марки NOSJH-AAZ. Для подавления догорания факела и устранения нестабильности горения в канал изделия вставляется резонансный стержень, покрытый составом, состоящим из сернокислого калия и этилцеллюлозы (р. ж. "Авиационные и ракетные двигатели", 1985 г., 4.3.4. 159Х, АУАА Paper, 1984 г., 1419, 8р.р.).

Фирмой SOC NATIONAL (Франция) в качестве пламегасящей добавки используются соединения калия - ортофталат, стеарат, сорбат (патент Франции 2335474, кл. С 06 В 23/00).

В разработках Великобритании используется органический полимер, содержащий связанные ионы щелочного металла, например ионообменную смолу, содержащую калий (патент Великобритании 1500999, заяв. 4775 г, опубл. 15.02.1978 г.).

Однако указанные компоненты или недостаточно эффективны, или связаны с технологическими трудностями при изготовлении топлива.

В качестве прототипа использовано топливо производства России (патент 2090545, заяв. 951122321/02 от 17.07.1995 г.), в котором в качестве модификатора горения, выполняющего роль пламегасящей добавки и катализатора горения, использована комплексная соль калия - гексанитрокобальтат калия или нитрат калия.

Однако указанное топливо имеет пониженное значение скорости горения, повышенную зависимость скорости горения от температуры.

Техническим результатом данного изобретения является создание твердого ракетного топлива, отвечающего по выходным характеристикам требованиям к топливам для авиационных систем и систем катапультирования с улучшенной зависимостью скорости горения от температуры, повышенной скоростью горения и не образующего вторичного пламени за соплом двигателя.

Технический результат достигается за счет использования в составе топлива водонерастворимого модификатора горения, выполняющего роль пламегасящей добавки и катализатора горения - двухосновной стеарат свинца, или свинец (II) - никель (II) фталат по отдельности или каждый в смеси с гидроокисью свинца или гексанитрокобальтатом калия и технический углерод, при следующем полезном соотношении компонентов, вес.%:
Нитроглицерин - 18,0 - 26,0
Динитротолуол или его смесь с дибутилфталатом - 6,5 - 19,0
Централит или смесь с дифениламином - 1,5 - 3,0
Стабилизатор горения:
Окись магния или хром (III) - медь (II)окись - 1,5 - 3,0
Модификатор горения:
двухосновной стеарат свинца или свинец (II) - никель (II) фталат по отдельности или каждый в смеси с гидроокисью свинца или гексанитрокобальтатом калия и технический углерод - 2,0 - 8,0
Технологические добавки:
Стеарата цинка с индустриальным маслом или сульфорицинатом или их смесь - 0,15 - 1,2
Нитроцеллюлоза - Остальное
В таблице приведены составы и основные характеристики опытных образцов в сравнении с прототипом.

Изобретение относится к классу твердых ракетных топлив баллиститного типа и может быть использовано, например, в неуправляемых авиационных ракетных системах или в системах аварийного спасания летного состава. Предложенное топливо содержит следующие компоненты при следующем соотношении, вес. %: нитроглицерин 18,0-26,0; динитролуол или его смесь с дибутилфталатом 6,5-19,0; централит или его смесь с дифениламином 1,5-3,0; стабилизатор горения: окись магния или хром(III) - медь(II) окись 1,5-3,0; модификатор горения: двухосновной стеарат свинца или свинец(II) - никель(II) фталат по отдельности или каждый в смеси с гидроокисью свинца или гексанитрокобальтатом калия и технический углерод 2,0-8,0; технологические добавки: стеарат цинка с индустриальным маслом или сульфорицинатом или их смесь 0,15-1,2; нитроцеллюлоза - остальное, обеспечивается получение топлива с улучшенной зависимостью скорости горения от температуры, повышенной скоростью горения и не образующего вторичного пламени за соплом двигателя. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Твердое ракетное топливо баллиститного типа, содержащее нитроцеллюлозу, нитроглицерин, стабилизатор химической стойкости централит или его смесь с дифениламином, пластификаторы, стабилизаторы и модификаторы горения и технологические добавки, отличающееся тем, что в качестве пластификатора оно содержит динитротолуол или его смесь с дибутилфталатом, в качестве стабилизатора горения окись магния или хром(III) - медь(II) окись, в качестве модификатора горения двухосновной стеарат свинца или свинец(II) - никель(II) фталат по отдельности или каждый в смеси с гидроокисью свинца или гексанитрокобальтатом калия и технический углерод, в качестве технологических добавок стеарат цинка с индустриальным маслом или сульфорицинатом или их смесь при следующем соотношении компонентов, вес. %:
Нитроглицерин - 18,0-26,0
Динитролуол или его смесь с дибутилфталатом - 6,5-19,0
Централит или его смесь с дифениламином - 1,5-3,0
Стабилизатор горения:
окись магния или хром(III) - медь(II) окись - 1,5-3,0
Модификатор горения:
двухосновной стеарат свинца или свинец(II) - никель(II) фталат по отдельности или каждый в смеси с гидроокисью свинца или гексанитрокобальтатом калия и технический углерод - 2,0-8,0
Технологические добавки:
стеарат цинка с индустриальным маслом или сульфорицинатом или их смесь - 0,15-1,2
Нитроцеллюлоза - Остальное
2. Твердое ракетное топливо по п. 1, отличающееся тем, что оно содержит дополнительный пластификатор 2,4-динитразапентан в количестве до 10% за счет изменения содержания нитроглицерина и динитротолуола.