СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВКЛАДНОГО БРОНИРОВАННОГО ЗАРЯДА СМЕСЕВОГО РАКЕТНОГО ТВЕРДОГО ТОПЛИВА Российский патент 2008 года по МПК C06B21/00 B29C39/00 

Описание патента на изобретение RU2315741C1

Изобретение относится к области разработки технологий переработки смесевых ракетных твердых топлив во вкладные бронированные заряды.

Среди большого количества ракетных зарядов из СРТТ важное место занимают так называемые вкладные заряды, при изготовлении которых жидковязкая топливная масса формуется в пресс-форму, отверждается, отвержденная шашка распрессовывается, затем, при необходимости, путем механической обработки топливной шашке придается нужная геометрическая форма, то есть формуется заряд. Такой заряд вкладывается в ракетный двигатель для целевого использования или же, если предусмотрено конструкцией, поступает на бронирование. Для получения заданного закона газообразования при горении с целью обеспечения требуемой траектории полета ракеты топливная шашка бронируется, то есть часть ее поверхности покрывается негорючим материалом, например термостойким наполненным полимером, чтобы по этой поверхности заряд не горел.

Среди вкладных зарядов СРТТ важное место занимают заряды, предназначенные для выброса баллистических ракет из укрытий (подземная шахта, погреб подводной лодки и т.д.), к топливам и конструкции которых предъявляется ряд специальных требований, основное из которых - создание в течение короткого времени (нескольких секунд) тяги, способной поднять ракету из укрытия на безопасную для места запуска высоту. Чтобы обеспечить требуемый закон газообразования, такие заряды, как правило, имеют специальную конструкцию и обязательно бронируются по тем или иным поверхностям. Одним из вариантов смесевого ракетного твердого топлива для таких зарядов, наиболее полно выполняющего названные требования, является топливо, связующее которого изготавливается на основе бутадиеннитрильного каучука, пластифицированного трансформаторным маслом.

В таком топливе содержится окислитель, порошкообразные минеральные и металлические наполнители; отвердители, например, класса тиурамов и оксидов металлов; добавки, регулирующие (чаще повышающие) скорость горения, и другие компоненты (например, технологические добавки).

Отверждение топлива проводится, как правило, при температуре 60...80°С в течение 6...12 суток.

Изготовление зарядов из таких топлив проводится по способу, описанному в книге Жукова Б.П. «Энергетические конденсированные системы». Краткий энциклопедический словарь (стр.241-242, 263, 69-70) Москва, «Янус-К», 1999, взятому нами в качестве прототипа.

Одной из актуальных проблем совершенствования способа изготовления вкладных бронированных зарядов при применении указанного топлива является обеспечение высокой адгезионной прочности топлива с бронепокрытием, надежной термозащитной способности, монолитности бронепокрытия по поверхности и толщине.

Технической задачей изобретения является разработка усовершенствованного технологического процесса изготовления вкладных бронированных зарядов, позволяющих повысить, наряду с обеспечением высокой адгезионной прочности бронепокрытия к топливу, термозащитную способность, монолитность бронепокрытия по поверхности и толщине без пор, раковин воздушных включений, микропористости.

Указанная техническая задача решена использованием способа изготовления вкладного бронированного заряда смесевого ракетного твердого топлива, включающего смешение компонентов смесевого ракетного твердого топлива с получением жидковязкой топливной массы, формование заряда путем заполнения полученной топливной массой металлической пресс-формы, отверждение, распрессовку заряда из пресс-формы, механическую обработку заряда и бронирование заряда путем установки его в форму для бронирования и заливки жидкого бронесостава в зазор между зарядом и формой, отличающегося тем, что в качестве компонентов смесевого ракетного твердого топлива используют связующее на основе бутадиеннитрильного каучука, трансформаторное масло, эпоксидную смолу, технологические добавки с отвердителями класса тиурамов и оксидов металлов и порошкообразные минеральные и металлические наполнители, заряд формуют в виде одно- или многоканальной шашки, отверждение заряда проводят при температуре 60...80°С в течение 6...12 суток, шашку бронируют по поверхности, кроме поверхностей каналов, для чего до начала бронирования отверстия каналов на верхнем и нижнем торцах шашки на период бронирования герметично закрывают, а заливку ведут дозированной отвакуумированной навеской жидкого бронесостава, начиная с нижнего торца шашки, при этом используют бронесостав, содержащий эпоксиднодиановую смолу ЭД-20 в качестве связующего, эпоксидную алифатическую смолу ДЭГ-1 в качестве модификатора, полиэфир ПДЭМ-5 в качестве пластификатора, аддукт ПЭА-3 в качестве наполнителя, каолин в качестве наполнителя, резорцин в качестве ускорителя отверждения и полиметил-силоксановую жидкость ПМС-400 в качестве деаэрирующей и пеногасящей добавки при следующем содержании компонентов (мас.%):

- эпоксиднодиановая смола ЭД-20 - 20...28;

- эпоксидная алифатическая смола ДЭГ-1 - 18...24;

- полиэфир ПДЭМ-5 - 12...18;

- аддукт ПЭА-3 - 15...19;

- каолин - 15...23;

- резорцин - 1...7;

- полиметилсилоксановая жидкость ПМС-400 (сверх 100%) - 0,1...0,5,

после заливки проводят отверждение бронесостава на шашке при температуре 55...65°С в течение 3...4 часов, охлаждение до 15...35°С и распрессовку заряда из формы.

Компоненты бронесостава выпускаются промышленностью по технической документации:

1) эпоксидная смола ЭД-20 ГОСТ10587-84;

2) эпоксидная алифатическая смола ДЭГ-1 ТУ 2225-027-00203306-97 или ТУ 2225-527-00203521-98;

3) полиэфир ПДЭМ-5 ОСТ В 6-06-5042-91;

4) аддукт ПЭА-3 ОСТ 6-06-190-99;

5) резорцин технический, сорт высший ГОСТ 9970-74;

6) каолин, обогащенный для резинотехнической и других отраслей промышленности ГОСТ 19608-84, ГОСТ 21285-75, ГОСТ 21288-75;

7) жидкость полиметилсилоксановая, марка ПМС-400 ГОСТ 13032-77.

Использование в бронесоставе:

- эпоксиднодиановой смолы ЭД-20 позволяет обеспечить высокую (на уровне прочности топлива) адгезионную прочность к топливу и требуемые механические характеристики;

- эпоксидная алифатическая смола ДЭГ-1 дополнительно повышает адгезионную прочность и снижает вязкость бронесостава, улучшает его технологичность, что для заливочного бронесостава является важным свойством;

- полиэфир ПДЭМ-5-пластификатор, обеспечивающий требуемую технологическую вязкость бронесостава и необходимые литьевые свойства;

- аддукт ПЭА-3 является активным аминным отвердителем, который химически взаимодействует с эпоксидными смолами при умеренных температурах (40...70°С) в течение короткого времени, образуя полимерный материал - бронепокрытие;

- каолин обеспечивает высокую термозащитную способность бронепокрытия на заряде;

- резорцин ускоряет процесс отверждения в 2,5-3 раза, что позволяет вести отверждение бронепокрытия при требуемой температуре (55...65°С) в течение 3-4 часов;

- полиметилсилоксановая жидкость ПМС-400 обеспечивает монолитность бронепокрытия по толщине, устраняет поры на его поверхности, то есть является добавкой, обеспечивающей деаэрацию, пеногашение, удаление захваченных при заливке воздушных включений из бронесостава.

В результате образуется бронепокрытие с адгезионной прочностью к топливу, превышающей прочность топлива при разрыве, а это обеспечивает надежность заряда при применении по назначению.

В производстве сокращается длительность технологического процесса, улучшаются экономические показатели при использовании в бронесоставе ускорителя отверждения резорцина за счет сокращения времени отверждения в 2,5-3 раза, ликвидации операций доработки дефектов специальной заделочной пастой за счет использования жидкости ПМС-400, улучшаются условия труда и техника безопасности при бронировании в целом.

Использование предлагаемого способа изготовления вкладного заряда СРТТ из топлива на основе связующего из бутадиеннитрильного каучука СКН-10 КТР и других компонентов, забронированного заливочным составом, состоящим из эпоксидных смол ЭД-20, ДЭГ-1, аминного отвердителя ПЭА-3, пластификатора-полиэфира ПДЭМ-5, повышающего термозащитную способность наполнителя-каолина, ускорителя отверждения - резорцина и полиметилсилоксановой жидкости ПМС-400 для деаэрации, удаления захваченных при заливке воздушных включений и пеногашения с заливкой бронесостава в зазор между топливной шашкой и формой с отверждением бронесостава на топливной шашке при Т=55...65°С в течение 3...4 часов приводит к получению бронированных ракетных зарядов с плотным бездефектным бронепокрытием, имеющим надежное скрепление с СРТТ, что обеспечивает высокую работоспособность ракетных систем, где эти заряды применяются.

Выполнение способа иллюстрируется следующим примером.

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

- каучук бутадиеннитрильный СКВ-10КТР - 5...12;

- пластификаторы - 9...25;

- наполнитель - 50...70;

- отвердители - 0,4...1,2;

- добавки технологические и специальные - 0,1...2,6.

На первой стадии бутадиеннитрильный каучук СКН-10КТР смешивают с пластификаторами, 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 заливают в металлическую пресс-форму, внутренняя поверхность которой покрыта антиадгезионным покрытием.

Пресс-форму с топливом термостатируют при температуре 60...80°С в течение 6...12 суток, после чего изготовленную шашку распрессовывают из пресс-формы.

Распрессованная шашка для придания ей нужной конфигурации и геометрических размеров подвергается механической обработке, затем устанавливается в форму для бронирования заливкой жидким бронесоставом.

При этом в одно- или многоканальной топливной шашке, у которой, кроме поверхностей каналов, другие поверхности бронируются, до начала бронирования отверстия каналов на верхнем и нижнем торце шашки на период бронирования герметично закрываются, а заливку дозированной отвакуумированной навески жидкого бронесостава в зазор между топливной шашкой и формой ведут, начиная с нижнего торца, с использованием бронесостава, состоящего из:

1) эпоксиднодиановая смола ЭД-20 - 24%;

2) эпоксидная алифатическая смола ДЭГ-1 - 21%;

3) аддукт ПЭА-3 - 17%;

4) полиэфир ПДЭМ-5 - 15%;

5) резорцин - 4%;

6) каолин - 19%;

7) полиметилсилоксановая жидкость ПМС-400 - 0,2 (сверх 100%).

Отверждение бронесостава на топливной шашке вели при температуре 60°С в течение 4 часов, с последующим охлаждением до 20...25°С и распрессовкой готового бронированного заряда из заливочной формы.

Полученный по вышеописанному способу твердотопливный бронированный заряд имеет следующие механические и адгезионные характеристики (табл.2).

Таблица 2
Механические характеристики топлива и бронепокрытия и прочность скрепления между ними.
ХарактеристикаЗначение1. Механические свойства топлива (по ОСТ В 84-2227-85), Т=20°С- прочность при разрыве, МПа1,4- деформация, %9- модуль упругости, МПа16,02. Механические свойства бронепокрытия (по ОСТ В 84-1021-74), Т=20°С- прочность при разрыве, МПа9,2- деформация, %85- модуль упругости, МПа233. Прочность скрепления топлива с бронепокрытием (поОСТ В 84-2227-85), МПаТ=20°С1,49Т=50°С0,98Т=-20°С3,09Качество бронепокрытия на зарядемонолитное,соответствуетдокументации

Из данных табл.2 следует, что при температуре 20°С:

- прочность топлива при разрыве составляет - 1,4 МПа, а бронепокрытия 9,2 МПа;

- деформация топлива - 9%, а бронепокрытия 85%;

- модуль упругости топлива при 2%-ном удлинении - 16 МПа, а бронепокрытия - 23 МПа;

- прочность скрепления топлива с бронепокрытием - 1,49 МПа (разрушение образцов по топливу).

Литература

Ю.М.Милехин, А.Ю.Берсон, В.К.Кавицкая, Э.И.Еренбург. Надежность ракетных двигателей на твердом топливе, стр.14-15, Москва, ООО «Эврика», 2005 г. - 878.

Похожие патенты RU2315741C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВКЛАДНОГО БРОНИРОВАННОГО ЗАРЯДА БАЛЛИСТИТНОГО РАКЕТНОГО ТОПЛИВА 2007
  • Самойленко Александр Федорович
  • Метелёв Александр Иванович
  • Евменов Олег Владимирович
  • Бубра Анатолий Михайлович
RU2345977C1
БРОНИРОВАННЫЙ ВКЛАДНОЙ ЗАРЯД ТВЕРДОГО РАКЕТНОГО ТОПЛИВА 2009
  • Калашников Владимир Иванович
  • Ключников Александр Николаевич
  • Кононов Борис Владимирович
  • Милёхин Юрий Михайлович
  • Самойленко Александр Федорович
RU2395480C1
Способ бронирования твердотопливных зарядов 2015
  • Глазырин Андрей Александрович
  • Енейкина Татьяна Александровна
  • Зинатуллина Диана Борисовна
  • Волянюк Сергей Георгиевич
  • Иванов Александр Николаевич
  • Баймлер Виталий Альбертович
  • Гатина Роза Фатыховна
RU2606612C1
СПОСОБ БРОНИРОВАНИЯ ВКЛАДНОГО ЗАРЯДА ТВЕРДОГО РАКЕТНОГО ТОПЛИВА 2001
  • Албутова Р.Е.
  • Степанов Е.С.
  • Красильников Ф.С.
  • Артемова О.В.
  • Дейнека Э.Я.
  • Летов Б.П.
  • Талалаев А.П.
  • Кузьмицкий Г.Э.
  • Закирова О.В.
  • Пупин Н.А.
RU2215721C2
ВКЛАДНОЙ ЗАРЯД МЕДЛЕННОГОРЯЩЕГО ТВЕРДОГО ТОПЛИВА 2002
  • Степанов Е.С.
  • Красильников Ф.С.
  • Летов Б.П.
  • Куценко Г.Н.
  • Филимонова Е.Ю.
  • Балахнина Е.В.
  • Андрейчук В.А.
  • Амарантова С.А.
  • Молчанов В.Ф.
  • Пупин Н.А.
  • Талалаев А.П.
  • Кузьмицкий Г.Э.
  • Винокуров Ю.А.
RU2215722C2
СПОСОБ БРОНИРОВАНИЯ ШАШКИ ТВЕРДОТОПЛИВНОГО ЗАРЯДА РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ 2003
  • Талалаев А.П.
  • Иванов Ю.М.
  • Шеврикуко И.Д.
  • Зорин В.А.
  • Энкин Э.А.
  • Огнев В.В.
RU2261237C1
СПОСОБ БРОНИРОВАНИЯ ТВЕРДОТОПЛИВНЫХ ЗАРЯДОВ 2001
  • Куценко Г.В.
  • Козьяков А.В.
  • Летов Б.П.
  • Степанов Е.С.
  • Пупин Н.А.
  • Молчанов В.Ф.
  • Кузьмицкий Г.Э.
  • Вронский Н.М.
  • Федоров С.Т.
  • Красильников Ф.С.
  • Васильева И.А.
RU2209135C2
БРОНИРУЮЩИЙ СОСТАВ ДЛЯ ЗАРЯДОВ ИЗ БАЛЛИСТИТНОГО ТВЕРДОГО РАКЕТНОГО ТОПЛИВА 2003
  • Красильников Ф.С.
  • Летов Б.П.
  • Закирова О.В.
  • Елесина С.Д.
  • Талалаев А.П.
  • Энкин Э.А.
  • Зорин В.А.
  • Молчанов В.Ф.
  • Прибыльский Р.Е.
  • Куценко Г.В.
RU2261239C2
ОГНЕЭРОЗИОННОСТОЙКИЙ БРОНИРУЮЩИЙ СОСТАВ ДЛЯ ЗАРЯДА ИЗ БАЛЛИСТИТНОГО ТВЕРДОГО РАКЕТНОГО ТОПЛИВА 2006
  • Красильников Федор Сергеевич
  • Закирова Ольга Викторовна
  • Елесина Светлана Дмитриевна
  • Летов Борис Павлович
  • Куценко Геннадий Васильевич
  • Охрименко Эдуард Федорович
  • Зорин Владимир Алексеевич
  • Энкин Эдуард Абрамович
  • Талалаев Анатолий Петрович
RU2316528C1
СПОСОБ БРОНИРОВАНИЯ ЗАРЯДОВ ТВЕРДОГО РАКЕТНОГО ТОПЛИВА ТЕРМОПЛАСТИЧНЫМИ БРОНЕСОСТАВАМИ 2004
  • Летов Борис Павлович
  • Козьяков Алексей Васильевич
  • Красильников Федор Сергеевич
  • Никитин Василий Тихонович
  • Молчанов Владимир Федорович
  • Пупин Николай Афанасьевич
RU2274550C2

Реферат патента 2008 года СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВКЛАДНОГО БРОНИРОВАННОГО ЗАРЯДА СМЕСЕВОГО РАКЕТНОГО ТВЕРДОГО ТОПЛИВА

Изобретение относится к смесевым ракетным твердым топливам. Предложен способ изготовления вкладного бронированного заряда смесевого ракетного твердого топлива, включающий смешение компонентов смесевого ракетного твердого топлива с получением жидковязкой топливной массы, формование заряда путем заполнения полученной топливной массой металлической пресс-формы, отверждение заряда, распрессовку заряда из пресс-формы, механическую обработку заряда и бронирование заряда путем установки его в форму для бронирования и заливки жидкого бронесостава в зазор между зарядом и формой, отверждение бронесостава, охлаждение и распрессовку. Заряд формуют в виде одно- или многоканальной шашки. Шашку бронируют по поверхности, кроме поверхности каналов. Заливку ведут, начиная с нижнего торца шашки. Используют бронесостав, содержащий эпоксиднодиановую смолу в качестве связующего, эпоксидную алифатическую смолу в качестве модификатора, полиэфир в качестве пластификатора, аддукт в качестве отвердителя, каолин в качестве наполнителя, резорцин в качестве ускорителя отверждения и полиметилсилоксановую жидкость в качестве деаэрирующей и пеногасящей добавки. Изобретение обеспечивает высокую адгезионную прочность бронепокрытия к топливу, термозащитную способность и монолитность бронепокрытия. 2 табл.

Формула изобретения RU 2 315 741 C1

Способ изготовления вкладного бронированного заряда смесевого ракетного твердого топлива, включающий смешение компонентов смесевого ракетного твердого топлива с получением жидковязкой топливной массы, формование заряда путем заполнения полученной топливной массой металлической пресс-формы, отверждение, распрессовку заряда из пресс-формы, механическую обработку заряда и бронирование заряда путем установки его в форму для бронирования и заливки жидкого бронесостава в зазор между зарядом и формой, отличающийся тем, что в качестве компонентов смесевого ракетного твердого топлива используют связующее на основе бутадиеннитрильного каучука, трансформаторное масло, эпоксидную смолу, технологические добавки с отвердителями класса тиурамов и оксидов металлов и порошкообразные минеральные и металлические наполнители, заряд формуют в виде одно- или многоканальной шашки, отверждение заряда проводят при температуре 60...80°С в течение 6...12 сут, шашку бронируют по поверхности, кроме поверхности каналов, для чего до начала бронирования отверстия каналов на верхнем и нижнем торцах шашки на период бронирования герметично закрывают, а заливку ведут дозированной отвакуумированной навеской жидкого бронесостава, начиная с нижнего торца шашки, при этом используют бронесостав, содержащий эпоксиднодиановую смолу ЭД-20 в качестве связующего, эпоксидную алифатическую смолу ДЭГ-1 в качестве модификатора, полиэфир ПДЭМ-5 в качестве пластификатора, аддукт ПЭА-3 в качестве отвердителя, каолин в качестве наполнителя, резорцин в качестве ускорителя отверждения и полиметилсилоксановую жидкость ПМС-400 в качестве деаэрирующей и пеногасящей добавки при следующем содержании компонентов, мас.%:

эпоксиднодиановая смола ЭД-2020...28эпоксидная алифатическая смола ДЭГ-118...24полиэфир ПДЭМ-512...18аддукт ПЭА-315...19каолин15...23резорцин1...7полиметилсилоксановая жидкость ПМС-400 (сверх 100%)0,1...0,5,

после заливки проводят отверждение бронесостава на шашке при температуре 55...65°С в течение 3...4 ч, охлаждение до 15...35°С и распрессовку заряда из формы.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2008 года RU2315741C1

Краткий энциклопедический словарь Энергетические конденсированные системы
/Под ред
Б.П.Жукова
- М.: Янус-К, 2000, с.69-70, 241-242, 263, 461
СПОСОБ БРОНИРОВАНИЯ ВКЛАДНОГО ЗАРЯДА ТВЕРДОГО РАКЕТНОГО ТОПЛИВА 2001
  • Албутова Р.Е.
  • Степанов Е.С.
  • Красильников Ф.С.
  • Артемова О.В.
  • Дейнека Э.Я.
  • Летов Б.П.
  • Талалаев А.П.
  • Кузьмицкий Г.Э.
  • Закирова О.В.
  • Пупин Н.А.
RU2215721C2
СПОСОБ БРОНИРОВАНИЯ ЗАРЯДОВ ТВЕРДОГО РАКЕТНОГО ТОПЛИВА ТЕРМОПЛАСТИЧНЫМИ БРОНЕСОСТАВАМИ 2004
  • Летов Борис Павлович
  • Козьяков Алексей Васильевич
  • Красильников Федор Сергеевич
  • Никитин Василий Тихонович
  • Молчанов Владимир Федорович
  • Пупин Николай Афанасьевич
RU2274550C2
ЗАРЯД БАЛЛИСТИТНОГО ТВЕРДОГО РАКЕТНОГО ТОПЛИВА 2004
  • Козлов Владимир Алексеевич
  • Сидорова Нина Ивановна
  • Волков Валерий Федорович
  • Лапицкая Татьяна Валентиновна
  • Лапицкий Валентин Александрович
  • Милехин Юрий Михайлович
RU2275521C1
СПОСОБ БРОНИРОВАНИЯ ТВЕРДОТОПЛИВНЫХ ЗАРЯДОВ 2001
  • Куценко Г.В.
  • Козьяков А.В.
  • Летов Б.П.
  • Степанов Е.С.
  • Пупин Н.А.
  • Молчанов В.Ф.
  • Кузьмицкий Г.Э.
  • Вронский Н.М.
  • Федоров С.Т.
  • Красильников Ф.С.
  • Васильева И.А.
RU2209135C2
US 3642961 А, 15.02.1972
US 4021514 A, 03.05.1977
US 5042385 A, 27.08.1991.

RU 2 315 741 C1

Авторы

Самойленко Александр Федорович

Метелёв Александр Иванович

Шуляпов Анатолий Константинович

Майков Валерий Александрович

Даты

2008-01-27Публикация

2006-07-18Подача