СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАРЯДА СМЕСЕВОГО ТВЕРДОГО РАКЕТНОГО ТОПЛИВА Российский патент 2006 года по МПК C06B21/00 C06D5/00 

Изобретение относится к способу изготовления зарядов из смесевого твердого ракетного топлива (СТРТ). Каждая ракетная система выполняет определенные тактико-технические задачи. При этом ракетный двигатель с зарядом из СТРТ должен обеспечивать жесткие требования по дальности, скорости полета и точности попадания в цель. Для выполнения этих требований СТРТ, используемое для изготовления заряда, должно обладать заданными в определенных рамках баллистическими и физико-механическими характеристиками. Заряд СТРТ, состоящего из множества компонентов, формируется путем дозирования последних, перемешивания, заполнения топливной массой в пресс-форму и отверждения. Каждый компонент имеет определенные допуски по своим физико-химическим показателям, влияющим в той или иной степени на характеристики СТРТ. С учетом влияния их в состав СТРТ вводят специальные добавки (отвердитель, регулятор), позволяющие регулировать баллистические и физико-механические свойства с тем, чтобы компенсировать влияние сырьевых факторов и обеспечить указанные показатели на заданном уровне, т.е. изготавливать заряды с заранее прогнозируемыми характеристиками. Отвердитель служит для формирования физико-механических характеристик, а регулятор - для баллистических свойств СТРТ.

Известен способ получения зарядов смесевого твердого ракетного топлива с прогнозируемыми характеристиками по патенту RU №2203871 С1, 10.05.2003, МПК 7 С 06 В 21/00, С 06 D 5/00, который принят авторами в качестве прототипа. По этому способу производят смешение компонентов без отвердителя и катализатора в основном смесителе, затем отбирают от этой смеси небольшие порции в малые смесители, добавляют в них разные количества отвердителя и катализатора, смешивают, изготавливают образцы зарядов, по полученным результатам испытаний в основной смеситель добавляют отвердитель и катализатор, смешивают топливную массу, которую сливают в пресс-форму.

Указанный способ изготовления зарядов из СТРТ имеет следующие недостатки:

- Основной смеситель, в котором в последующем производится изготовление топливной массы после ввода катализатора и отвердителя с заливкой в пресс-форму, в период изготовления образцов зарядов в течение нескольких суток простаивает. Это приведет к снижению технико-экономических показателей техпроцесса и коэффициента использования оборудования;

- Способ применим только в техпроцессе изготовления зарядов с использованием смесителей периодического действия.

Кроме того, применение этого способа при изготовлении зарядов с использованием смесителей непрерывного действия неприемлемо из-за невозможности осуществления операций дозагрузки и распределения компонентов, регулирующих характеристики СТРТ (отвердителя и катализатора) в топливной массе с приготовлением заранее в основном смесителе непрерывного действия.

Технической задачей заявляемого изобретения является разработка способа, обеспечивающего получение зарядов СТРТ по технологии литья под давлением с применением смесителей непрерывного действия.

Технический результат достигается за счет того, что предварительно изготавливают смесь порошкообразных компонентов, включающих порошкообразный окислитель, отбирают порции от полученной смеси и от жидковязких компонентов, смешивают их в смесителях периодического действия с дозированием разного количества отвердителя и регулятора, при этом в смеситель сначала дозируют жидковязкие компоненты и регулятор, перемешивают в течение 5-35 минут, затем дозируют смесь порошкообразных компонентов 2-4 порциями, причем отвердитель дозируют с последней порцией смеси порошкообразных компонентов, перемешивают каждую порцию смеси порошкообразных компонентов с жидковязкими компонентами в течение 5-15 минут, а после дозирования последней порции смеси порошкообразных компонентов перемешивают под вакуумом при остаточном давлении не более 20 мм рт.ст. в течение 60...120 минут, после чего изготавливают образцы зарядов, по полученным результатам испытания их изготавливают с выбранном содержанием отвердителя и регулятора, смесь жидковязких компонентов с регулятором, смесь жидковязких компонентов с отвердителем и непрерывно дозируют эти смеси и смесь порошкообразных компонентов для получения топливной массы в смеситель непрерывного действия, смешивают и из полученной топливной массы формуют под давлением заряды в пресс-форму.

Важным фактором для получения зарядов СТРТ является создание условий смешения компонентов, при которых выходные характеристики топливной массы (однородность распределения топливной массы), используемой для формования образцов и самих натурных зарядов были одинаковыми, а также обеспечение их монолитности (без воздушных включений).

В предлагаемом способе это достигается использованием для изготовления образцов зарядов топливной массы, приготовленной в смесителях периодического действия с дозированием разного количества отвердителя и регулятора в следующей последовательности: сначала в смеситель дозируют жидковязкие компоненты, регулятор и перемешивают в течение 5-35 минут, затем в полученную смесь дозируют заранее подготовленную смесь порошкообразных компонентов 2-4 порциями, причем отвердитель дозируют в смеситель с последней порцией порошкообразных компонентов, перемешивают каждую порцию с жидковязкими компонентами в течение 5-15 минут без вакуума, а после дозирования последней порции смеси порошкообразных компонентов перемешивают под вакуумом при остаточном давлении не более 20 мм рт.ст. в течение 60...120 минут. Порядок дозирования, режимы перемешивания компонентов в смесителях периодического действия выбраны таким образом, чтобы исключить преждевременный контакт отвердителя с полимерным связующим и обеспечить однородное распределение их в топливной массе. Предельные значения продолжительности перемешивания назначены: минимальное время для легкосмачивающихся, а максимальное - для трудносмачивающихся композиций. Глубокий вакуум (остаточное давление не более 20 мм рт.ст.) создается для полного удаления газовоздушных включений, чтобы обеспечить монолитность образцов зарядов.

Для ускорения процесса перемешивания в смесителях непрерывного действия и обеспечения одинаковой однородности распределения компонентов с образцом зарядов и тем самым для получения зарядов с прогнозируемыми характеристиками, ряд компонентов в составе СТРТ требуют предварительного смешения в отдельные смеси. Для чего после получения результатов испытаний образцов зарядов производится изготовление смеси жидковязких компонентов с выбранным содержанием регулятора и смеси жидковязких компонентов с выбранным содержанием отвердителя. Заранее подготовленные смеси порошкообразных компонентов, смеси жидковязких компонентов с регулятором и смеси жидковязких компонентов с отвердителем по самостоятельным линиям дозируют непрерывно в смеситель непрерывного действия, смешивают их в непрерывном режиме и формуют под давлением заряды в пресс-форму. В результате получают заряды СТРТ с прогнозируемыми характеристиками. Приготовление смеси отвердителя с жидковязкими компонентами необходимо для обеспечения точности дозирования и равномерного распределения отвердителя в топливной массе.

Сравнительная оценка признаков предлагаемого изобретения и прототипа дана в таблице

Таблица.
Сравнительная оценка признаков предлагаемого изобретения и прототипа.Предлагаемое изобретениеПрототипПризнакиПриготовление смеси порошкообразных компонентов и отбор порций их.ОтсутствуетОтличительныеОтбор порций от жидковязких компонентов.ОтсутствуетОтличительныеОтсутствуетПриготовление топливной массы в основном смесителе без отвердителя и катализатора и отбор части от нее. Загрузка в смесители периодического действия смеси порошкообразных компонентов, жидковязких компонентов, порций отвердителя и регулятора, смешивание и изготовление образцов зарядов.Загрузка в малые смесители, добавление в них порций отвердителя и катализатора, смешивание и изготовление образцов зарядов.СовпадающиеОтсутствуетДозагрузка отвердителя, катализатора в смеситель, смешение и слив полученной топливной массы в пресс-форму. 

Продолжение таблицы.Предлагаемое изобретениеПрототипПризнакиПриготовление при выбранном содержании отвердителя и регулятора смеси: смеси жидковязких компонентов с регулятором, смеси жидковязких компонентов с отвердителем. Непрерывное и от дельное дозирование их и смеси порошкообразных компонентов в смеситель непрерывного действия, смешение и формование из полученной топливной массы под давлением зарядов в пресс-форму.ОтсутствуетОтличительные

Предлагаемый способ получения зарядов смесевого твердого ракетного топлива проверен при изготовлении ряда зарядов с положительным результатом.

Изобретение относится к зарядам смесевого твердого ракетного топлива (СТРТ). Предложен способ получения заряда СТРТ, согласно которому изготавливают образцы зарядов с разным количеством отвердителя и регулятора, для чего предварительно изготавливают смесь порошкообразных компонентов, включающих порошкообразный окислитель, отбирают порции от полученной смеси и от жидковязких компонентов, в смеситель периодического действия дозируют жидковязкие компоненты и регулятор, перемешивают, затем дозируют смесь порошкообразных компонентов 2-4 порциями, причем вместе с последней порцией порошкообразных компонентов дозируют отвердитель, перемешивают каждую порцию с жидковязкими компонентами без вакуума, а после дозирования последней порции перемешивают под вакуумом, формуют заряды в пресс-форму. По результатам испытаний образцов зарядов изготавливают заряд СТРТ с выбранным содержанием компонентов. Изобретение направлено на изготовление монолитных (без воздушных включений) зарядов СТРТ с прогнозируемыми характеристиками. 1 табл.

Способ получения заряда смесевого твердого ракетного топлива, включающий изготовление образцов зарядов, изготовление заряда по результатам испытаний образцов зарядов с выбранным содержанием компонентов, отличающийся тем, что образцы зарядов изготавливают с разным количеством отвердителя и регулятора, для изготовления образца предварительно изготавливают смесь порошкообразных компонентов, включающих порошкообразный окислитель, отбирают порции от полученной смеси и от жидковязких компонентов, в смеситель периодического действия дозируют жидковязкие компоненты и регулятор, перемешивают в течение 5-35 мин, затем дозируют смесь порошкообразных компонентов 2-4 порциями, причем вместе с последней порцией порошкообразных компонентов дозируют отвердитель, перемешивают каждую порцию с жидковязкими компонентами в течение 5-15 мин без вакуума, а после дозирования последней порции перемешивают под вакуумом при остаточном давлении не более 20 мм рт.ст. в течение 60-120 мин, формуют заряды в пресс-форму, а для изготовления заряда по результатам испытаний образцов зарядов с выбранным содержанием компонентов изготавливают отдельно смесь жидковязких компонентов с выбранным содержанием регулятора и смесь жидковязких компонентов с выбранным содержанием отвердителя, дозируют отдельно эти смеси и смесь порошкообразных компонентов в основной смеситель непрерывного действия, смешивают для получения топливной массы и формуют под давлением заряды в пресс-форму.