БАЛЛИСТИТНОЕ ТОПЛИВО Российский патент 2006 года по МПК C06B25/24 C06D5/06 

Изобретение относится к области разработки баллиститных топлив с высокими детонационными характеристиками для использования в качестве источника накачки во взрывных узлах фотодиссоционных лазеров.

Баллиститные топлива с высокими детонационными характеристиками широко используются в качестве взрывчатых веществ в народном хозяйстве: для резки крупногабаритных металлоконструкций, дробления негабаритов при добыче полезных ископаемых, получения и измельчения алмазного порошка и др.

Развитие лазерной техники открыло широкие возможности применения лазеров в промышленности, науке, технике и для военных целей. Одним из направлений является создание взрывного фотодиссоционного лазера с использованием источника энергии заряда твердого топлива во взрывном узле накачки.

Основными требованиями, предъявляемыми к зарядам взрывного узла накачки, являются высокая скорость детонации, повышенные газодинамические характеристики ударной волны, съем выходной энергии с 1 г топлива, высокие физико-механические характеристики, обеспечивающие возможность крепления заряда в горизонтальном положении; совместимость заряда с рабочим газом, повышенная плотность. Топливо должно быть безопасным при изготовлении, хранении и эксплуатации.

За рубежом проводятся исследования по созданию лазера за счет возбуждения люминесцентного газа ударной волной, используемой при взрыве. В качестве взрывчатого вещества исследуется возможность использования ракетных топлив.

Полигонные испытания, проведенные в США фирмой «Aerojet», показали высокую эффективность ракетного топлива РЕХМ с присадкой RДХ (гексогена) в качестве взрывчатого вещества.

Однако анализ патентной зарубежной литературы показал практическое отсутствие сведений о составах топлив, используемых в качестве источника накачки во взрывных фотодиссоционных лазерах. Хотя известно, что за рубежом в качестве высокоэнергетического компонента используется 45-47 мас.% октогена в составе модифицированного двухосновного топлива.

Известны баллиститные топлива, используемые в качестве источника энергии взрыва, по патентам РФ №2086524 (БИ №22, 1997), №2082703 (БИ №18, 1997), №2087455 (БИ №23, 1997), №1821466, каждое из которых выполняет специфические требования эксплуатации и не является универсальным топливом.

Баллиститное топливо по патенту РФ №2082703, содержащее нитроцеллюлозу, нитроглицерин, нитрамин-гексоген, стабилизатор химической стойкости - централит и технологические добавки, которое авторами выбрано в качестве ближайшего аналога.

Однако использовать это топливо как источник энергии во взрывных узлах накачки фотодиссоционных лазеров невозможно, так как топливо, несмотря на высокие детонационные характеристики, имеет пониженную плотность и недостаточные газодинамические параметры ударной волны. Структурно-механические характеристики топлива - аналога не обеспечивают возможность крепления заряда в горизонтальном положении.

Технической задачей изобретения является разработка баллиститного топлива с высокой скоростью детонации, улучшенными газодинамическими характеристиками ударной волны, повышенной плотностью и улучшенными структурно-механическими характеристиками.

Задача решается созданием баллиститного ракетного твердого топлива, включающего нитроцеллюлозу, нитрамин, нитроглицерин и дифениламин, технологические добавки - вазелиновое или индустриальное масло в расплаве с 0,02-0,08 мас.% стеариновокислого цинка в смеси с сульфорицинатом Е и дополнительно углерод технический при следующем соотношении компонентов, мас.%:

нитроглицерин27,0-33,0нитрамин28,0-32,0стабилизатор хим. стойкости: централит0,3-0,7дифениламин0,8-1,2технологические добавки0,6-1,2углерод технический0,1-0,3нитроцеллюлозаостальное

В качестве нитрамина предлагаемое топливо содержит октоген. Октоген в отличие от гексогена имеет более высокую плотность (1,950 вместо 1,816 г/см³) и скорость детонации (9124 вместо 8850 м/с). Вид нитрамина и его содержание в составе топлива обеспечивают необходимые газодинамические параметры ударной волны, детонационные характеристики, высокую скорость детонации и высокую плотность.

Предлагаемое содержание нитроцеллюлозы и нитроглицерина в топливе обеспечивает необходимый уровень структурно-механических характеристик.

Необходимые показатели реологических и технологических характеристик предлагаемого топлива обеспечиваются использованием технологических добавок вазелинового или индустриального масла в расплаве с 0,02-0,08 мас.% стеариновокислого цинка в смеси с сульфорицинатом Е, позволяющими безопасно изготавливать и эксплуатировать заряды во взрывных узлах накачки фотодиссоционных лазеров.

Сульфорицинат Е улучшает адгезионную прочность связи октоген-пороховая матрица, улучшает фильтрационные свойства массы.

Сульфорицинат Е, концентрируясь на поверхности раздела фаз, снижает поверхностное натяжение системы с 35,2 дин/см до 30,5 дин/см, удельное сопротивление осадка с 3,8·10⁵ см^-1 до 16·10⁵ см^-1, тем самым обеспечивается возможность отжима пороховой массы на существующих водоотжимных аппаратах без повышения энергозатрат.

Технический углерод обеспечивает за счет структурирующего эффекта жесткость состава и соответственно заряда, который обладает стабильными геометрическими размерами: отклонение от прямолинейности на длину 900 мм составляет менее 1,5 мм.

Используемые стабилизаторы химической стойкости - дифениламин и централит - обеспечивают последующее длительное хранение и эксплуатацию зарядов из предлагаемого топлива в интервале температур от 223 К до 323 К.

Уровень реологических и термомеханических характеристик предлагаемого топлива обеспечивает возможность промышленного способа производства зарядов из него принятым для отечественных двухосновных топлив высокопроизводительным непрерывным способом.

Конкретные примеры композиции топлива и основные его характеристики представлены в таблице и на чертеже.

Разновременность фронта ударной волны у зарядов предлагаемого топлива несколько ниже, чем у зарядов из топлива - аналога.

Градиент падения скорости ударной волны (замедление темпов падения скорости ударной волны) лучше, чем у топлива - аналога.

За счет улучшения газодинамических параметров ударной волны достигается повышение эффективности заряда, увеличивается выходная энергия излучения, примерно, на 20%, что позволяет уменьшить массу заряда вдвое при сохранении выходной энергии на уровне топлива - аналога.

Уменьшение массы заряда приводит к уменьшению динамических нагрузок на основание изделия и позволяет увеличить сроки годности взрывного узла накачки фотодиссоционного лазера.

Значительное уменьшение динамических нагрузок на основание изделия за счет снижения (вдвое) веса заряда по сравнению с зарядами из топлива - аналога позволит в перспективе создать мобильный комплекс для применения в военной технике.

Данные таблицы 1 свидетельствуют, что поставленная задача полностью решается благодаря введенным компонентам и их оптимальному соотношению.

Предлагаемый состав топлива обеспечивает работоспособность взрывного фотодиссоционного лазера и выполнение требований по газодинамическим и комплексу эксплуатационных характеристик.

Таблица 2
Газодинамические параметры предлагаемого состава в сравнении с аналогомНаименование показателейЗначение показателейСкорость детонации, м/с81007900Разновременность фронта ударной волны (УВ) на определенных расстояниях от поверхности заряда, мкс:  - у поверхности заряда≤0,30≤0,32- на расстоянии 120 мм≤0,40≤0,44- на расстоянии 200 мм≤0,50≤0,53Линейный размер неровностей фронта ударной волны, мм:  - у поверхности заряда≤2,5≤3,0- на расстоянии 120 мм≤3,0≤3,5- на расстоянии 200 мм≤3,0≤4,0

Изобретение относится к баллиститным топливам. Предложено баллиститное твердое ракетное топливо для фотодиссоционного лазера, содержащее нитроцеллюлозу, нитроглицерин, октоген, углерод технический, централит и дифениламин в качестве стабилизатора химической стойкости и технологические добавки - вазелиновое или индустриальное масло в расплаве с 0,02-0,08 мас.% стеариновокислого цинка в смеси с сульфорицинатом Е. Изобретение направлено на создание баллиститного топлива с высокой скоростью детонации (8080-8250 м/с), улучшенными газодинамическими характеристиками ударной волны и улучшенными структурно-механическими характеристиками. Предлагаемый состав баллиститного топлива имеет высокую плотность - 1,69-1,72 г/см³. Структурно-механические характеристики топлива позволяют обеспечить крепление заряда в горизонтальном положении в узле накачки фотодиссоционного лазера. 1 ил., 2 табл.

Баллиститное твердое ракетное топливо для фотодиссоционного лазера, включающее нитроцеллюлозу, нитроглицерин, нитрамин, стабилизатор химической стойкости и технологические добавки, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит углерод технический, в качестве нитрамина - октоген, в качестве стабилизатора химической стойкости - централит и дифениламин, а в качестве технологических добавок - вазелиновое или индустриальное масло в расплаве с 0,02-0,08 мас.% стеариново-кислого цинка в смеси с сульфорицинатом Е при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Нитроглицерин27,0-33,0Октоген28,0-32,0Централит0,3-0,7Дифениламин0,8-1,2Вазелиновое или индустриальное масло в расплаве с 0,02-0,08 мас.%  стеариново-кислого цинка в смеси с Сульфорицинатом Е0,6-1,2Углерод технический0,1-0,3НитроцеллюлозаОстальное