СПОСОБ БРОНИРОВАНИЯ КАНАЛА ЗАРЯДА ТВЕРДОГО РАКЕТНОГО ТОПЛИВА Российский патент 2008 года по МПК C06B21/00 C06D5/00 

Изобретение относится к области изготовления зарядов твердого ракетного топлива (ТРТ) и может быть использовано при проектировании, отработке и изготовлении зарядов ТРТ и ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ).

Известны способы бронирования поверхностей зарядов ТРТ методом свободной заливки бронесостава в зазор между формой и размещенной в ней шашкой ТРТ с последующей полимеризацией бронесостава; методом намотки на наружную поверхность шашки ТРТ бронеленты; экструзией на наружную поверхность шашки ТРТ разогретого до вязкотекучего состояния бронесостава; нанесения намазкой кистью определенного количества слоев бронесостава, растворимого в летучем растворителе, с удалением последнего после каждого слоя намазки, а также метод приклейки заранее подготовленных дисков бронировок к торцам шашки ТРТ (патенты: RU 2209135, RU 2179989, RU 2208005, RU 2232074, RU 2247655, RU 2259998).

Указанные способы, в основном, ориентированы на бронирование наружных поверхностей зарядов ТРТ. Однако в отдельных случаях весьма эффективно полное или частичное (по длине) бронирование поверхности канала вкладного заряда ТРТ. Это позволяет существенно расширить технические возможности и сферу применения вкладных зарядов ТРТ, например, за счет обеспечения двухрежимности работы РДТТ - стартовый и маршевый режимы (Фиг.1, Фиг.2) или обеспечения (Фиг.3, Фиг.4) нейтральной (оптимальной) зависимости "тяга-время" РДТТ при "вынужденном" наличии канала заряда (например, для размещения газовода, трубки для прокладки электрокоммуникаций между отсеками ракеты, трубки для пропуска кумулятивной струи боевой части при размещении последней позади РДТТ (пат. RU 2259495)). При этом с целью обеспечения требуемого режима работы двигателя необходимо бронирование канала заряда на полную или частичную длину.

Однако реализация бронирования заряда по каналу известными способами весьма затруднительна, особенно для зарядов большого удлинения ( где D - наружный диаметр заряда, L - длина заряда). В этом случае методы бронирования намоткой, намазкой практически неприменимы. Применение метода свободной заливки в форму весьма затруднительно в связи со сложностью качественного оформления (изготовления) технологической оснастки и ограниченным ассортиментом существующих бронесоставов по приемлемым для данного метода реологическим характеристикам. Применение метода бронирования на ТПА также ограничено допустимыми габаритами заряда по длине и объемному расходу впрыскиваемого в зазор между шашкой и матрицей пресс-формы расплава броне-массы.

Известна также конструкция РДТТ (пат. RU 2221159) с установленной в торец заряда втулкой, облицованной бронесоставом (Фиг.5). Конструкция по указанному патенту, как показал опыт ее отработки и практического применения, обеспечивает работоспособность заряда и РДТТ в целом в широком температурном диапазоне эксплуатации (±60°С) и при приемлемых (не менее 10 лет) сроках служебной пригодности. При этом реализацию скрепления облицованной втулки с каналом заряда осуществляют путем вклейки последней при ее поджатии к поверхности канала.

Указанная конструкция, помимо осуществления основной технической задачи - скрепления заряда ТРТ с передним днищем двигателя, обеспечивает за счет скрепления облицовки фактическое бронирование участка канала заряда.

Изобретение по пат. RU 2221159 от 10.01.04 г. принято авторами за прототип.

Недостатками прототипа являются:

- наличие в конструкции заряда (РДТТ) металлической втулки, увеличивающей пассивный вес РДТТ и снижающей его выходные характеристики (эффективность);

- ограниченные возможности бронирования канала зарядов больших по длине габаритов (1,0...1,5 м и более);

- весьма ограниченный участок бронирования канала заряда.

Технической задачей патентуемого изобретения является расширение технических возможностей (по режимам тяги, расходным характеристикам) вкладных зарядов ТРТ за счет разработки и практического использования высокоэффективного способа бронирования канала зарядов ТРТ, в т.ч. большого удлинения и габаритов заряда, обеспечивающего высокую технологичность и надежность скрепления бронепокрытия с каналом заряда.

Технический результат изобретения заключается в бронировании канала заряда путем вклейки в него заранее нанесенного на оправку бронепокрытия, при этом на бронируемый участок канала заряда наносят адгезионный подслой, а бронепокрытие наносят на оправку, покрытую антиадгезионным составом. Бронепокрытие с оправкой вклеивают в канал заряда. После завершения вклейки оправку извлекают из канала заряда. При больших длинах участка бронирования канала на внешней поверхности оправки, контактирующей с бронепокрытием, выполняют винтовые выступы. В качестве бронесоставов для бронепокрытия предпочтительно используют термопластичные материалы на основе ацетилцеллюлозы (АЦ), этилцеллюлозы (ЭЦ), нанесение которых на оправку осуществляют в пресс-формах литьем под давлением на ТПА. При этом в качестве адгезионного подслоя используют лаки на основе растворов ацетил- либо этилцеллюлозы. В качестве антиадгезионного материала используют, например, фторопласт или полиизобутилен и др. антиадгезивы.

Сущность патентуемого изобретения, как способа бронирования, заключается в новом технологическом приеме - вклейке в канал заряда, в т.ч. шашки большого удлинения и габаритов, заранее подготовленного бронепокрытия (бронечехла) с использованием извлекаемой, после завершения процесса вклейки, технологической оправки. Для облегчения извлечения оправки (после вклейки бронепокрытия в канал заряда) на наружную поверхность оправки наносят антиадгезионный состав. При бронировании каналов зарядов большого удлинения втулку оснащают (Фиг.5) винтовыми выступами, а выступающую оконечность втулки выступом под "ключ", что позволяет извлечь втулку из канала заряда практически с исключением отрывных напряжений на границе "бронепокрытие - шашка ТРТ".

Использование технологического приема - предварительное нанесение бронепокрытия на оправку с антиадгезионным покрытием - позволяет обеспечить гарантированный контроль толщины бронепокрытия, наносимого в канал заряда (в канале заряда толщину бронепокрытия контролировать затруднительно). При этом подготовка бронепокрытия (бронечехла) необходимой геометрии может быть реализована наиболее эффективным способом - литьем под давлением на ТПА.^* (^*Практически вполне осуществимо нанесение бронечехла длиной ˜500...700 мм на существующих моделях ТПА.)

Предложенные для бронирования по патентуемому способу броне-составы, на основе АЦ или ЭЦ, обладают достаточной термопластичностью для использования их в качестве бронепокрытия (бронечехла) как при предварительном нанесении их на металлическую оправку, так и непосредственно при скреплении с каналом заряда. Применение лаков на основе растворов АЦ и ЭЦ в качестве адгезионных подслоев известно из технической литературы, но весьма важно применительно к данному патенту.

При этом антиадгезионный подслой выполняется в рамках патентуемого изобретения предпочтительно из каучука полиизобутиленового. Безусловно, могут быть применены и другие антиадгезивы (например, силиконовые, на основе фторопластов и др.).

Изобретение поясняется чертежами.

Фиг.1. Схема ракетного двигателя

1 - корпус РД

2 - передняя крышка РД

3 - заряд (шашка) ТРТ

4 - бронепокрытие

Фиг.2. Зависимость "тяга-время" для РД фиг.1

Фиг.3. Схема ракетного двигателя

1 - корпус РД

2 - передняя крышка РД

3 - заряд ТРТ

4 - бронепокрытие

5 - трубка

Фиг.4. Зависимость "тяга-время" для РД фиг.3

Фиг.5. Схема ракетного двигателя (прототип)

1 - корпус РД

2 - передняя крышка РД

3 - заряд ТРТ

6 - облицованная бронепокрытием втулка, скрепленная с каналом заряда и передней крышкой РД

Фиг.6. Технологическая схема бронирования канала заряда по патентуемому способу

7 - нанесение на оправку антиадгезионного состава

8 - нанесение на оправку бронепокрытия

9 - нанесение на бронируемый участок канала адгезионного подслоя

10 - вклейка оправки с бронепокрытием в канал заряда

11 - извлечение оправки

Пример практической реализации способа.

Бронированию подвергался канальный заряд из баллиститного высококалорийного ТРТ.

Габариты заряда (мм):

- длина- 1500- диаметр канала- 40- наружный диаметр- 120- длина бронируемого участка канала- 300

Технологический процесс бронирования включал (Фиг.6):

- нанесение (7) на оправку антиадгезионного слоя каучука полиизобутиленового в виде 3...5%-ного раствора в нефрасе;

- нанесение бронепокрытия (8) на основе АЦ на оправку в пресс-форме на ТПА QASI 800/250;

- нанесение адгезионного подслоя (9) на бронируемый участок канала заряда в виде 10% раствора АЦ в смеси ацетона и диоксана;

- вклейку бронепокрытия на оправке в канал заряда (10);

- извлечение (11) оправки из канала заряда.

Изготовленные по патентуемому способу заряды были подвергнуты огневым стендовым испытаниям в составе РДТТ с положительным результатом.

Изобретение относится к области ракетной техники. Предложен способ бронирования канала заряда твердого ракетного топлива путем вклейки в канал бронепокрытия. На бронируемый участок канала предварительно наносят адгезионный подслой. На покрытую антиадгезионным составом оправку наносят бронепокрытие с обеспечением внешнего профиля последнего, соответствующим профилю поперечного сечения и длине бронируемого участка канала. Вклеивают оправку с бронепокрытием в канал заряда, осуществляют поджатие бронепокрытия к поверхности канала, после чего извлекают оправку. На поверхности оправки, контактирующей с бронепокрытием, могут быть выполнены винтовые выступы. Бронепокрытие может быть выполнено из бронесостава на основе ацетилцеллюлозы или этилцеллюлозы. В качестве антиадгезионного материала может быть использован каучук полиизобутиленовый, а в качестве адгезионного подслоя - лаки на основе ацетил- или этилцеллюлозы. Бронепокрытие может быть нанесено на оправку в пресс-форме на термопластавтомате. Изобретение обеспечивает надежность скрепления бронепокрытия с поверхностью канала заряда твердого ракетного топлива. 5 з.п. ф-лы. 6 ил.

1. Способ бронирования канала заряда твердого ракетного топлива путем вклейки в канал бронепокрытия, включающий предварительное нанесение на бронируемый участок канала адгезионного подслоя, отличающийся тем, что на покрытую антиадгезионным составом оправку наносят бронепокрытие с обеспечением внешнего профиля последнего, соответствующим профилю поперечного сечения и длине бронируемого участка канала, вклеивают оправку с бронепокрытием в канал заряда, осуществляют поджатие бронепокрытия к поверхности канала, после чего извлекают оправку.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на поверхности оправки, контактирующей с бронепокрытием, выполняют винтовые выступы.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что бронепокрытие заряда выполняют из термопластичных бронесоставов.4. Способ по п.1 или 3, отличающийся тем, что бронепокрытие выполняют из бронесостава на основе ацетилцеллюлозы или этилцеллюлозы.5. Способ по п.1, отличающийся тем, что бронепокрытие наносят на оправку в пресс-форме на термопластавтомате.6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве антиадгезионного материала используют каучук полиизобутиленовый, а в качестве адгезионного подслоя лаки на основе ацетил- или этилцеллюлозы.