СПОСООБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗАРЯДА СМЕСЕВОГО РАКЕТНОГО ТВЁРДОГО ТОПЛИВА Российский патент 2004 года по МПК C06D5/00 C06B21/00 

Изобретение относится к области разработки технологии переработки смесевых ракетных твердых топлив (СРТТ) в заряды.

Среди большого количества ракетных зарядов из СРТТ важное место занимают заряды для баллистических ракет и двигателей глубокого регулирования тяги, к топливам которых предъявляется ряд специальных требований, таких как отсутствие конденсированной фазы в продуктах сгорания, высокое и изменяемое значение показателя “ν” в законе скорости горения и другие.

Одним из вариантов смесевого ракетного твердого топлива для таких зарядов, наиболее полно выполняющим указанные требования, является топливо, связующее которого изготавливается на основе уретанового каучука, пластифицированного нитроэфирами.

В таком топливе содержится окислитель, пластификаторы, в том числе нитроэфиры, отвердитель, добавки, регулирующие скорость горения, и другие компоненты.

Отверждение топлива проводится, как правило, при температуре 20...40°С в течение 10...40 суток.

Изготовление зарядов из таких топлив проводится по способу, описанному в патенте №2155789 С1, 10.09.2000, МПК 7 C 09 J 175/14.

Одной из актуальных проблем совершенствования способа изготовления зарядов при применении указанного топлива является повышение прочности скрепления топливного заряда с корпусом, уменьшение диффузионных процессов между топливом, защитно-крепящим слоем и теплозащитным покрытием, обеспечивающих увеличение надежности при эксплуатации ракетных двигателей. Эта задача является сложной и актуальной, так как, например, в двигателях глубокого регулирования тяги горение топлива происходит при различных значениях “ν” в законе скорости горения, а это предъявляет высокое требование к равномерности скорости горения по своду заряда. Вследствие диффузии пластификаторов из топлива в ТЗП корпуса РД скорости горения в граничных слоях топлива больше, чем в глубинных слоях заряда.

Равномерность скорости горения обычно достигается использованием диффузионностойких крепящих составов и теплозащитных покрытий.

Технической задачей настоящего изобретения является разработка усовершенствованного технологического процесса изготовления прочно скрепленных с корпусом зарядов СРТТ, позволяющего повысить прочность скрепления топлива с корпусом и уменьшить разброс по скорости горения вследствие диффузии пластификаторов из топлива в защитно-крепящий слой и теплозащитное покрытие.

Указанная техническая задача была решена использованием при изготовлении зарядов СРТТ на основе связующего из полиуретанового каучука ТУ 38.303. 04.1-09-94 или ТУ 2294-009-13175942-2002, содержащего нитроэфирный пластификатор, отвердитель, окислитель, регуляторы скорости горения и другие добавки за счет комплекса операций, включающих подготовку и смешение компонентов, формование полученной массы в корпус, в котором в качестве теплозащитного покрытия используется резина на основе сополимера этилена, пропилена и диенового соединения ТУ 2512-013-05766882-97, для дублирования - капроновая эластичная ткань арт. 56151 ТУ 17РСФСР2-5969-78 или арт. 56383 ТУ 17-040812-458-94, на которую перед формованием топливной массы наносится крепящий состав, состоящий из (мас.%):

- низкомолекулярного с непредельными связями эпоксидированного каучука с содержанием эпоксидных групп 2,8...4,2% - 40...60

- продукта конденсации дифенилолпропана с формальдегидом, модифицированного канифолью - 2,5...5,5

- отвердитель класса динитрилоксидов, в частности ди-N-оксид-1,3-динитрил-2,4,6-триэтилбензол - 1,5...6,0

- этилацетат 40...60,

а после сушки крепящего состава дополнительно наносят отвердитель класса динитрилоксидов, в частности ди-N-оксид-1,3-динитрил-2,4,6 триэтилбензол в количестве от 5 до 60 г/м² в виде 5...20%-ного раствора в этилацетате; при этом отверждение заряда проводят при температуре 20...40°С в течение 10...40 суток.

Отвердитель класса динитрилоксидов, например ди-N-оксид-1,3 динитрил-2,4,6-триэтилбензол имеет техническое название ТОН-2, выпускается промышленностью по ТУ 2471-307-05121441-98.

Использование резины на основе тройного сополимера синтетических каучуков этиленпропиленовых (СКЭПТ) в качестве теплозащитного покрытия позволяет существенно сократить диффузию нитроэфирных пластификаторов из топлива в теплозащитное покрытие, так как максимальное набухание резины и крепящего состава составляет 5...8% при температуре 40°С.

В результате этого химический состав и структура топлива граничных и глубинных слоев заряда будут близки, следовательно, близки будут скорость горения и физико-механические свойства, то есть будут соответствовать требованиям технического задания.

Дублирование резиновой поверхности капроновой эластичной тканью обеспечивает равномерное распределение крепящего состава по поверхности корпуса РД и сплошность приклейки топлива. Вулканизующая добавка в виде 20%-ного раствора ди-N-оксид-1,3-динитрил-2,4,6-триэтилбензола в этилацетате необходима для взаимодействия с избытком связующего на основе уретанового каучука, которое обычно наблюдается в пристенных слоях РД вследствие некоторого перераспределения компонентов в топливной массе при заполнении в ракетный двигатель.

Использование корпуса РД с теплозащитным покрытием из резины на основе сополимера этилена, пропилена и диенового соединения, дублированного капроновой эластичной тканью с нанесенным на нее крепящим составом на основе низкомолекулярного с содержанием непредельных связей эпоксидированного каучука и эпоксидных групп в количестве 2,8...4,2%, а после сушки крепящего состава - ВД в виде 20%-ного раствора ТОН-2 в этилацетате приводит к наиболее полной вулканизации уретанового каучука топлива с формованием стабильного прочного адгезионного шва между теплозащитным покрытием, защитно-крепящим слоем и топливом.

Выполнение способа иллюстрируется следующим примером. Пример: СРТТ готовится по технологии свободного литья на существующем оборудовании, исходя из содержания следующих составляющих (мас.%):

- каучук уретановый СУРЭЛ-9 - 5...12

- пластификаторы - 9...25

- наполнитель - 50...70

- отвердители - 0,4...1,2

- добавки специальные - 0,1...2,6

На первой стадии уретановый каучук СУРЭЛ растворяют в пластификаторах, затем в полученную смесь дозируют минеральные и металлические (порошки металла) наполнители и другие добавки. После каждой загрузки смесь перемешивают, а окончательное смешение ведут под вакуумом. Готовую топливную массу формуют в корпус РД с резиновым теплозащитным покрытием, дублированным капроновой эластичной тканью, на который нанесен крепящий состав и вулканизующие добавки. Корпус с топливом термостатируют при температуре 20...40°С в течение 10...40 суток.

Полученный по вышеописанному способу твердотопливный заряд имеет следующий уровень характеристик адгезионной прочности топлива с корпусом РД (табл. 2).

Таблица 2

Зависимость прочности скрепления топлива с корпусом РД, на который нанесено теплозащитное покрытие из резины на основе сополимера этилена, пропилена и диенового соединения, дублированного капроновой эластичной тканью и нанесенным на нее крепящим составом на основе низкомолекулярного с непредельными связями эпоксидированного каучука с содержанием эпоксидных групп 2,8…4,2 от количества и концентрации раствора вулканизующих добавок ди-N-оксид-1,3-динтрил-2,4,6-триэтилбензола в этилацетате(ВД), нанесенным после сушки КС. Расход крепящего состава на 1 м² поверхности – 400 г.

ДБ

Из данной табл. 2 следует, что оптимальным по адгезионной прочности является нанесение 5...20%-ного раствора для ди-N-оксид-1,3-динитрил-2,4,6 триэтилбензола в этилацетате, что равноценно количеству 20...60 г/м² по сухому остатку.

Изобретение относится к области разработки технологии изготовления зарядов смесевого ракетного твердого топлива (СРТТ). Согласно изобретению способ изготовления заряда СРТТ включает смешение компонентов СРТТ с использованием связующего на основе полиуретанового каучука, пластифицированного нитроэфирами для получения топливной массы, нанесение на корпус ракетного двигателя резинового теплозащитного покрытия, нанесение капроновой эластичной ткани, нанесение крепящего состава, сушку крепящего состава, нанесение на него отвердителя класса динитрилоксидов в виде раствора в этилацетате, формование топливной массы в корпус и отверждение заряда. Крепящий состав содержит низкомолекулярный с непредельными связями эпоксидированный каучук с содержанием эпоксидных групп 2,8...4,2%, продукт конденсации дифенилолпропана с формальдегидом, модифицированный канифолью, отвердитель класса динитрилоксидов и этилацетат. Изобретение направлено на создание способа изготовления прочноскрепленного с корпусом ракетного двигателя зарядов из топлив на основе связующего из полиуретанового каучука, пластифицированного нитроэфирами. 2 табл.

Способ изготовления заряда смесевого ракетного твердого топлива, включающий смешение компонентов смесевого ракетного твердого топлива с использованием связующего на основе полиуретанового каучука, пластифицированного нитроэфирами, для получения топливной массы, нанесение на корпус ракетного двигателя резинового теплозащитного покрытия, несение капроновой эластичной ткани, нанесение крепящего состава, при этом используют следующий крепящий состав, мас.%:

Низкомолекулярный эпоксидированный

каучук с содержанием эпоксидных групп 2,8...4,2% 40...60

Продукт конденсации дифенилолпропана с

формальдегидом, модифицированный канифолью 2,5...5,5

Отвердитель класса динитрилоксидов 1,5...6,0

Этилацетат 40...60

сушку крепящего состава, нанесение на него отвердителя класса динитрилоксидов в виде раствора в этилацетате, формование топливной массы в корпус и отверждение заряда при температуре 20...40°С, отличающийся тем, что в качестве резинового теплозащитного покрытия используют резину на основе сополимера этилена, пропилена и диенового соединения, а в качестве низкомолекулярного эпоксидированного каучука - низкомолекулярный с непредельными связями эпоксидированный каучук, отвердитель класса динитрилоксидов наносят в количестве от 5 до 60 г/м² в виде 5...20% раствора в этилацетате, отверждение заряда проводят в течение 10...40 суток.