СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ЗАРЯДА ИЗ ТВЕРДОГО РАКЕТНОГО ТОПЛИВА Российский патент 2010 года по МПК F42B33/06 F42D5/04 C06B21/00 

Изобретение относится к области ракетной техники, утилизации корпусов ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ) с прочно скрепленным твердотопливным зарядом, обезвреживанию отходов твердого ракетного топлива (ТРТ), в том числе некондиционных и с истекшим сроком хранения.

Известен способ химического разложения взрывчатых веществ и порохов (патент США №4098627), содержащих сшитые полимеры на основе полиуретанов, полиэфиров. Способ заключается в том, что предварительно измельченное топливо помещают в жидкую смесь (температура 50-160°С), состоящую из растворителя и активатора. Активатор - вещество, содержащее активный водород, - расщепляет химические связи в полимерных цепях, растворитель вызывает разбухание полимера. К недостаткам способа следует отнести то, что он неприемлем для монолитных зарядов и предварительная разделка на куски является необходимой операцией для осуществления способа.

В патенте №2108313 РФ описан способ уничтожения твердого ракетного топлива, включающий электролиз в среде водного раствора хлористого натрия при одновременном механическом разрушении гидрофобной пленки на поверхности топлива. Электролиз ведется при концентрации хлористого натрия 0,5%, плотности анодного тока 0,005 А/см² и напряжении 6-10 В. Основным недостатком способа является необходимость механического разрушения гидрофобной пленки в процессе электролизной обработки топлива, что представляет значительную техническую сложность при осуществлении способа.

В патенте РФ №2122536, заявл. 23.04.97, опубл. 27.11.98, кл. С06В 21/00, принятом авторами за прототип, заряд топлива на основе перхлората аммония, алюминия, октогена и связующего непосредственно в корпусе двигателя подвергается обработке деструктирующей смесью, включающей активатор (минеральная кислота, в частности азотная), полярный органический сорастворитель (низшие карбоновые кислоты или спирты), ацетилацетон и растворитель, термодинамически совместимый со связующим, (например, толуол или ксилол). Технологическая схема разложения топлива включает циркуляцию деструктирующей смеси, нагретой до 70-90°С в контакте с топливом, отстаивание и фильтрацию образующейся суспензии. Данный способ позволяет проводить разрушение топливного заряда непосредственно в корпусе двигателя. К недостаткам способа следует отнести использование в деструктирующей смеси химически агрессивных и токсичных веществ, что вызывает сложности организации промышленного производства для осуществления процесса и защиты окружающей среды от вредных выделений.

Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка способа разрушения заряда из твердого ракетного топлива на основе углеводородных связующих, водорастворимого окислителя (перхлората аммония), нерастворимых в воде наполнителей (алюминия и октогена) непосредственно в корпусе ракетного двигателя с исключением использования агрессивных и токсичных веществ.

Технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что заряд из ТРТ обрабатывают деструктирующей смесью, представляющей собой водный раствор поверхностно-активных веществ (ПАВ) и минеральных солей при температуре не ниже 120°С, но не превышающей температуру термического разложения топлива, и давлении от 0,3 до 1,5 МПа. Герметичная емкость для обработки заряда представляет собой корпус с крышками, запорной, предохранительной арматурой и дополнительными устройствами, позволяющими вести процесс обработки в заданных режимах. Ракетный двигатель без крышек помещают в емкость, герметизируют ее и подают насосом водный раствор ПАВ и минеральных солей до полного погружения заряда. В емкости создают давление за счет поддавливания раствора и температуру путем подачи теплоносителя в рубашку. При повышенной температуре и давлении происходит диффузия раствора в топливо, растворение перхлората аммония, вымывание из топлива твердых нерастворимых наполнителей и низкомолекулярных компонентов и за счет этого размягчение и, в дальнейшем, полное разрушение структуры топлива.

Пример конкретного исполнения способа.

Проводили обработку образцов топлива на основе полидиенуретанэпоксидного каучука, содержащего в качестве наполнителей перхлорат аммония и алюминий. Содержание перхлората аммония колебалось от 65 до 82%, алюминия от 5 до 20%. В состав водного раствора входила смесь ПАВ (вторичный алкилсульфат натрия, моноалкиловый и алкилфениловый эфиры полиэтиленгликоля) и минеральные соли (триполифосфат натрия, хлорид натрия и сульфат натрия). Образцы топлива в виде столбиков диаметром 36 мм, высотой 65-70 мм помещали в сосуд, заливали деструктирующей смесью. Модуль ванны (соотношение по весу деструктирующей смеси к топливу) составлял от 1,7:1 до 2,5:1. Сосуд помещали в автоклав, в котором азотом создавалось давление и поддерживалась заданная температура. Через каждые сутки извлекали по одному образцу и оценивали его состояние. При выборе температурного диапазона принято во внимание, что критическая температура самовоспламенения для топлив данного типа составляет 160°С. Характеристики образцов приведены в таблице.

Из данных таблицы видно, что наибольшее влияние на процесс разрушения топлива оказывает температура. Оптимальным температурным диапазоном, приводящим к полному структурному разрушению топлива, является температура 120-150°С. Для поддержания в жидком состоянии деструктирующей смеси в выбранном температурном диапазоне уровень давления составляет от 0,3 МПа до 1,5 МПа. Дальнейшее увеличение давления не влияет на эффективность процесса разрушения. Из данных таблицы предлагаемый способ разрушения твердого топлива не уступает по эффективности прототипу.

Способ разрушения опробован в опытно-промышленных условиях с положительными результатами.

Изобретение относится к области ракетной техники, утилизации корпусов ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ) с прочно скрепленным твердотопливным зарядом, обезвреживанию отходов твердого ракетного топлива (ТРТ). В предложенном способе корпус ракетного двигателя с зарядом без крышек помещают в герметичную емкость, заполняют ее деструктирующей смесью до полного погружения заряда. Создают давление от 0,3 до 1,5 МПа и температуру не ниже 120°С, но не превышающую температуру термического разложения топлива, и выдерживают до полного структурного разрушения заряда. При этом в качестве деструктирующей смеси используют водный раствор поверхностно-активных веществ и минеральных солей. Давление в емкости создают путем поддавливания раствора поршневым насосом, а температуру - подачей теплоносителя в рубашку емкости. Обеспечивается разрушение заряда непосредственно в корпусе ракетного двигателя с исключением использования агрессивных и токсичных веществ. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ разрушения заряда из твердого ракетного топлива, включающий обработку заряда в корпусе ракетного двигателя деструктирующей смесью, отличающийся тем, что корпус ракетного двигателя с зарядом без крышек помещают в герметичную емкость, заполняют ее деструктирующей смесью, в качестве которой используют водный раствор поверхностно-активных веществ и минеральных солей, до полного погружения заряда, создают давление от 0,3 до 1,5 МПа и температуру не ниже 120°С, но не превышающую температуру термического разложения топлива, и выдерживают до полного структурного разрушения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что давление в емкости создают путем поддавливания раствора поршневым насосом, а температуру - подачей теплоносителя в рубашку емкости.