СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗАРЯДА БАЛЛИСТИТНОГО ТВЕРДОГО ТОПЛИВА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2007 года по МПК C06B21/00 C06D5/00 

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при отработке и изготовлении зарядов из баллиститного твердого топлива к ракетным двигателям, артиллерийским системам, вспомогательным устройствам ракет (бортовым источникам питания, газогенераторам, устройствам разделения ступеней ракет и др.).

Известны способы изготовления зарядов из баллиститных твердых топлив по патенту RU 2220934, RU 2167137, RU 2185536, RU 2189371, RU 2203872. В соответствии с известными способами изготовление зарядов из баллиститного твердого топлива включает смешение компонентов топлива в нейтральной среде, отжим топливной смеси, вальцевание топливной массы с переработкой в топливную таблетку, сушку топливной таблетки и последующее прессование из топливной таблетки зарядов на пресс-аппарате. При этом на определенных фазах вновь изготавливаемой топливной смеси могут вводиться возвратные технологические отходы (ВТО) той же рецептуры топлива (Смирнов Л.А. "Оборудование для производства баллиститных порохов по шнековой технологии и зарядов из них", М., МГАХМ, 1997, с.51-52, 173-175).

Способ по указанному источнику принят авторами за прототип.

Недостатком прототипа является сложность прогнозирования требуемой скорости горения изготавливаемых топливных смесей.

На практике, несмотря на освоенность изготовления той или иной рецептуры топлива, в том числе в серийном производстве, иногда имеют место отклонения по предельным значениям скоростей горения топлива (до 5%) выше верхнего или ниже нижнего допустимых пределов. Наличие отклонений по скорости горения обусловлено широкими разбросами свойств как исходных полимерных материалов, так и разбросами технологических режимов процесса изготовления зарядов.

Известными способами изготовления зарядов из баллиститного твердого топлива, в том числе по способу-прототипу, не предусматривается технических мероприятий по регулированию скорости горения топлива непосредственно в процессе изготовления топливной смеси.

Технической задачей патентуемого изобретения является разработка способа, обеспечивающего повышение качества изготовления зарядов твердого баллиститного топлива в части гарантированного получения требуемой скорости горения и снижение издержек при изготовлении зарядов.

Технический результат изобретения заключается в создании способа изготовления зарядов из твердого баллиститного топлива, включающего смешение компонентов в нейтральной среде, отжим полученной топливной массы, вальцевание топливной массы с переработкой в топливные таблетки, сушку топливных таблеток с последующим прессованием из топливных таблеток зарядов на пресс-аппарате.

При этом из отжатой крошки топливной смеси отбирают пробу, изготавливают из нее посредством вальцевания и прессования образец топлива и определяют скорость его горения. При получении скорости горения топливной смеси (U_см), не удовлетворяющей заданным требованиям (U_тр), т.е. либо ниже нижнего (), либо выше верхнего () допустимых пределов, в топливную смесь водят возвратные технологические отходы (ВТО) той же рецептуры топлива. Причем при получении заниженного значения скорости горения в смесь вводят ВТО со скоростью горения ближе к верхнему пределу либо выше его. При получении завышенного значения скорости горения в смесь вводят возвратные технологические отходы со скоростью горения ближе к нижнему пределу либо ниже его. Ввод возвратных технологических отходов осуществляют либо в виде крошки путем равномерного дозирования на фазе вальцевания, либо в виде таблеток путем равномерного дозирования в общую массу топливных таблеток изготавливаемой топливной смеси на фазе сушки таблеток, а массу (ΔM) вводимых ВТО нормируют в соответствии с соотношением

к

где ΔM - масса вводимых ВТО, т;

М - масса топливной смеси до ввода ВТО, т;

U_см - скорость горения образца топлива до ввода ВТО, мм/с;

- нижний и верхний требуемые пределы скорости горения топливной смеси, мм/с;

U_ВТО - скорость горения ВТО, мм/с;

к - корректирующий коэффициент, величина которого, как показал опыт переработки топливных смесей с ВТО, может быть принята равной 1,2.

Технический результат изобретения заключается также в том, что в процессе отжима топливной смеси - в начале, середине и конце отжима, отбирают пробу топливной смеси, усредняют ее и изготовляют посредством вальцевания и прессования образец топлива, определяют скорость его горения (U_см). При скорости горения образца, не удовлетворяющей соотношению где - минимальный предел скорости горения заряда баллиститного твердого топлива, мм/с, - максимальный предел скорости горения заряда баллиститного твердого топлива, мм/с, вводят возвратные технологические отходы с обеспечением равномерного их распределения при вальцевании в виде крошки в топливную смесь либо при сушке в виде таблеток в количестве (ΔM, т), определяемом по формуле:

где М - масса топливной смеси до ввода возвратных технологических отходов, т;

U_см - скорость горения образца топлива, мм/с;

U_ВТО - скорость горения возвратных технологических отходов, мм/с;

к - корректирующий коэффициент, равный 1,2.

При этом образец топлива изготавливают при технологических параметрах, принятых для изготовления топливной смеси.

Патентуемое изобретение характеризует комплексность технического решения - одновременно решаются задачи утилизации ВТО, в т.ч. забракованных по скорости горения топливных смесей ( либо ), и исправления вновь изготавливаемых топливных смесей по ходу изготовления в части скорости горения. В целом это позволяет повысить качество изготовления зарядов из баллиститного твердого топлива и снизить издержки при их производстве.

Сущность изобретения заключается в возможности и реализации регулирования скорости горения топливной смеси с целью обеспечения ее в заданных пределах по ходу изготовления топливной смеси. В качестве "регулятора" используются ВТО той же рецептуры топлива, нормирование и равномерно вводимые в топливную смесь на фазах вальцевания либо сушки топливных таблеток.

Изобретение поясняется примерами.

Пример 1. Топливная смесь общей массой 4,8 т прошла переработку на фазах смешения и отжима в топливную крошку. От смеси был приготовлен образец (˜30 кг), переработанный на малогабаритных вальцах и отпрессованный в столбики для определения скорости горения известным методом.

Характеристики топливной смеси и вводимых ВТО:

В топливную смесь введено ВТО в виде отжатой крошки, равномерно дозируемой при вальцевании изготавливаемой топливной смеси, количество которой рассчитано по формуле [1]:

Фактическая скорость горения после исправления смеси составила 13,9 мм/с.

Пример 2. Топливная смесь общей массой 9,8 т прошла переработку на фазах смешения и отжима. От смеси был изготовлен образец (-30 кг), переработанный на малогабаритных вальцах и шнек-прессе в столбики для определения скорости горения.

Характеристики топливной смеси и вводимых ВТО:

В процессе исправления топливной смеси ВТО равномерно вводились в виде отвальцованной таблетки на фазе сушки, непосредственно перед прессованием смеси в количестве, определяемом по формуле [1]:

Фактическая скорость горения топливной смеси после исправления составила 16,1 мм/с.

Изобретение относится к области ракетной техники. Предложено два варианта способа изготовления заряда баллиститного твердого топлива. Согласно первому варианту, способ включает смешение компонентов топлива в нейтральной среде, отжим полученной топливной смеси, вальцевание топливной смеси с получением топливных таблеток, сушку топливных таблеток и прессование заряда из топливной таблетки, при этом после отжима топливной смеси от нее отбирают пробу, из которой изготавливают посредством вальцевания и прессования образец топлива и определяют скорость его горения, при получении определенной скорости горения образца вводят возвратные технологические отходы с обеспечением равномерного их распределения при вальцевании в виде крошки в топливную смесь либо при сушке в виде таблеток. Согласно второму варианту способа, пробу топливной смеси для изготовления образца отбирают при отжиме - в начале, в середине и в конце отжима. Изобретение направлено на повышение качества изготавливаемых зарядов твердого баллиститного топлива. 2 н. и 1 з.п. ф-лы.

1. Способ изготовления заряда баллиститного твердого топлива, включающий смешение компонентов топлива в нейтральной среде, отжим полученной топливной смеси, вальцевание топливной смеси с получением топливных таблеток, сушку топливных таблеток и прессование заряда из топливной таблетки, отличающийся тем, что после фазы отжима топливной смеси от нее отбирают пробу, из которой изготавливают посредством вальцевания и прессования образец топлива и определяют скорость его горения (U_см), при скорости горения образца, не удовлетворяющей соотношению где - минимальный предел скорости горения заряда баллиститного твердого топлива, мм/с, - максимальный предел скорости горения заряда баллиститного твердого топлива, мм/с, вводят возвратные технологические отходы с обеспечением равномерного их распределения при вальцевании в виде крошки в топливную смесь либо при сушке в виде таблеток в количестве (ΔМ, т), определяемом по формуле:

где М - масса топливной смеси до ввода возвратных технологических отходов, т, U_см - скорость горения образца топлива, мм/с, U_BTO - скорость горения возвратных технологических отходов, мм/с, к - корректирующий коэффициент, равный 1,2.

3. Способ изготовления заряда баллиститного твердого топлива, включающий смешение компонентов топлива в нейтральной среде, отжим полученной топливной смеси, вальцевание топливной смеси с получением топливных таблеток, сушку топливных таблеток и прессование заряда из топливной таблетки, отличающийся тем, что при отжиме - в начале, в середине и в конце отжима отбирают пробу топливной смеси, усредняют ее и изготавливают посредством вальцевания и прессования образец топлива, затем определяют скорость горения (U_см) образца топлива, при скорости горения образца, не удовлетворяющей соотношению где - минимальный предел скорости горения заряда баллиститного твердого топлива, мм/с, - максимальный предел скорости горения заряда баллиститного твердого топлива, мм/с, вводят возвратные технологические отходы с обеспечением равномерного их распределения при вальцевании в виде крошки в топливную смесь либо при сушке в виде таблеток в количестве (ΔМ, т), определяемом по формуле:

где M - масса топливной смеси до ввода возвратных технологических отходов, т, U_см - скорость горения образца топлива, мм/с, U_BTO - скорость горения возвратных технологических отходов, мм/с, к - корректирующий коэффициент, равный 1,2.