способ изготовления зарядов для ракетных двигателей твердого топлива

Формула изобретения

Способ изготовления заряда для ракетных двигателей твердого топлива на основе нитроцеллюлозы, включающий смешение компонентов твердого топлива, отжим полученной топливной массы и прессование заряда проходным методом, отличающийся тем, что используют нитроцеллюлозу с содержанием азота 189... 191 мл NO/г и вязкостью 2,5...3,0 Э, после отжима топливной массы проводят ее таблетирование на вальцах и сушку, на прессование подают топливную массу с влажностью не более 0,4 мас.%, а прессование заряда осуществляют при давлении не менее 180 кгс/см² на шнек-прессе через формообразующий раструбный пресс-инструмент.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области изготовления твердотопливных зарядов для ракетных двигателей, а именно к способам изготовления зарядов из баллиститных твердых ракетных топлив (БРТТ) методом проходного прессования.

Баллиститные топлива, в силу таких своих преимуществ перед смесевыми твердыми ракетными топливами (СТРТ), как более высокая технологичность и более низкая стоимость, нашли широкое применение в тактических ракетных системах крупносерийного производства: ракетных системах залпового огня (РСЗО) типа "Град", штурмовых авиационных неуправляемых ракетах, ПТУРСах и гранатометах и др.

Способы переработки топлив и изготовления зарядов для указанных систем приведены в патенте 2105747 (РФ), в источнике: Марьин В.К. и др. "Пороха, твердые топлива и взрывчатые вещества", М., 1975, стр. 94-102.

Способ по патенту 2105747 (РФ) принят авторами за прототип.

По способу-прототипу изготавливают заряды удовлетворительного качества, однако он не обеспечивает достаточного уровня физико-механических характеристик (ФМХ) топлива при высоких стартовых перегрузках при пуске ракет и высоком осевом перепаде давлений, действующем на заряд в начальный период работы двигателя.

Так, например, на канальный заряд всестороннего горения длиной ~700 мм, с наружным диаметром ~60 мм, каналом ~30 мм суммарная осевая нагрузка при пуске достигает (стартовая перегрузка плюс осевой перепад давлений) ~1,5...2 т.

Для обеспечения надежной работы заряда (в составе ракетного двигателя авиационных или тактических ракет) в этом случае необходимо обеспечить модуль упругости на сжатие при Т=+60^oС не менее 600...700 кгс/см². Топлива, изготавливаемые по способу-прототипу, не обеспечивают требуемый уровень модуля упругости. Изготовленные указанным способом заряды, подвергаясь значительным нагрузкам, деформируются или разрушаются на опорном торце, что приводит к разрывам ракетных двигателей в пусковой период.

Технической задачей изобретения является разработка способа изготовления зарядов из баллиститного топлива с высокими ФМХ, в первую очередь с высоким модулем упругости на сжатие.

Указанная задача решается в рамках патентуемого изобретения путем оптимизации технологических режимов переработки топливной массы и нормирования требований к исходному сырью - нитроцеллюлозе (НЦ).

Способ изготовления заряда для ракетных двигателей твердого топлива на основе нитроцеллюлозы включает смешение компонентов твердого топлива, отжим полученной топливной массы и прессование заряда проходным методом, при этом используют нитроцеллюлозу с содержанием азота 189...191 мл NO/г и вязкостью 2,5. ..3,0^oЭ, после отжима топливной массы проводят ее таблетирование на вальцах и сушку, на прессование подают топливную массу с влажностью не более 0,4 мас. %, а прессование заряда осуществляют при давлении не менее 180 кгс/см² на шнек-прессе через формообразующий раструбный пресс-инструмент.

Проведенными исследованиями установлено (таблица), что нормирование требований к НЦ (содержание азота 189-191 мл NO/г, вязкость 2,5-3,0^oЭ) обеспечивает существенное увеличение модуля упругости на сжатие по сравнению со штатными баллиститными топливами, а при давлении прессования (чертеж) в раструбе (6) формующего шнек-пресса не менее 180 кгс/см² с подачей на прессование топливной массы (таблетки) с влажностью не более 0,4% гарантированно обеспечивается уровень модуля не менее 600 кгс/см². Несоблюдение вышеуказанных требований ведения техпроцесса (по уровню давления, влажности полуфабриката, подаваемого на прессование, и нормированию требований к исходному сырью), как показано на образцах 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 (таблица), приводит к существенному снижению модуля упругости топлива на сжатие и невозможности его использования для изготовления зарядов к ракетным системам с высокими стартовыми нагрузками.

Технический результат изобретения - обеспечение надежной работы ракетных двигателей твердого топлива с высокими осевыми нагрузками на вкладной твердотопливный заряд.

Патентуемый способ изготовления зарядов включает в себя (чертеж) смешение компонентов (1), отжим топливной массы (2), вальцевание (таблетирование топливной массы) (3), сушку топливной таблетки (4) и формование методом проходного прессования (5) топливных зарядов через раструбный пресс-инструмент (6).

На чертеже - "Технологическая схема изготовления" - обозначено:

1 - емкость для смешения компонентов;

2 - отжимной аппарат;

3 - гомогенизирующий (вальцовочный, таблетирующий) аппарат;

4 - сушильный аппарат;

5 - формующий аппарат (шнек-пресс);

6 - раструб формующего шнек-пресса.

Пример осуществления способа. Технологической переработке в заряды подвергалась рецептура баллиститной топливной массы с содержанием 57,2% НЦ (содержание азота 189,8 (мл NО)/г, вязкость 2,7^oЭ), пластифицированная нитроглицерином и содержащая катализаторы скорости горения, стабилизаторы химической стойкости и технологические добавки.

Режимы переработки:

- вальцевание и таблетирование топливной массы - толщина полотна (таблетки) 2,65...2,75 мм;

- сушка топливной таблетки до влажности 0,4%;

- прессование зарядов через шнек-пресс при давлении 183...232 кгс/см².

Минимальное значение модуля упругости топлива на сжатие при Т=60^oС составило 714 кгс/см².

Эффективность способа проверена в производстве на баллиститных канальных зарядах всестороннего горения калибром 65 мм, длиной 730 мм к авиационным неуправляемым ракетам залпового огня.