способ бронирования твердотопливных зарядов для ракетных двигателей

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области бронирования зарядов твердого топлива для ракетных двигателей и других устройств (газогенераторов, устройств поддува нефтяных скважин и сейсморазведочных работ) и может быть использовано при отработке и изготовлении зарядов твердого ракетного топлива.

Среди известных методов бронирования твердотопливных зарядов наиболее экономичным и производительным является способ бронирования литьем под давлением на термопластавтоматах: US 3642961 А, СН 685118 А5, RU 2173603 C2, RU 2464616 C1.

Наиболее близким к патентуемому является способ по заявке RU 2001128322 (решение о выдаче патента от 04.03.2003 г.), принятый авторами за прототип.

Недостатком способа являются ограниченные возможности обеспечения высокого качества бронирования зарядов - в отдельных случаях при бронировании по способу-прототипу имеет место неудовлетворительная адгезия бронесостава к топливу, а иногда и аварийные ситуации (загорание твердотопливной шашки в процессе бронирования), связанные с неоптимальными технологическими режимами способа.

Технической задачей патентуемого изобретения является разработка способа бронирования твердотопливных шашек с обеспечением высокого качества бронирования (удовлетворительная адгезия бронесостава к топливу) и исключение аварийных ситуаций (загораний) при бронировании.

Указанная техническая задача решается в рамках патентуемого изобретения за счет оптимизации технологических режимов бронирования.

Сущность изобретения заключается в оптимальном подборе величины объемной скорости впрыска (W) расплава бронематериала с учетом подлежащего заполнению объема щелевого зазора (V) “твердотопливная шашка - матрица пресс-формы”.

Опыт практического использования способа по заявке RU 2001128322 и дополнительно проведенные исследования по оценке оптимального соотношения (V/W) показали, что для обеспечения качественного безаварийного бронирования соотношение (V/W) должно находиться в ограниченных пределах (пределы соответствуют времени заполнения зазора расплавом бронемассы). При этом нижним пределом ограничивается скорость движения потока расплава бронемассы в щелевом зазоре “шашка-матрица” и, соответственно, ограничивается уровень сил трения, воздействующих на поверхность шашки с целью предотвращения смыва адгезионного подслоя. Требование по этому пределу обеспечивает и удовлетворительное “смыкание” потоков расплава из многолитниковой форсунки на боковой поверхности заряда с исключением “захлопывания” воздуха в пресс-форме над поверхностью твердотопливной шашки.

Верхний предел обусловлен необходимостью максимального сокращения времени заполнения. При длительности заполнения зазора более 1,0...1,5 с (V/W > 1,5) известные термопластичные бронесоставы теряют текучесть, расплав становится “жестким”, что ведет не только к смыву антиадгезионного подслоя, но и приводит, в отдельных случаях, к аварийным ситуациям (трение “жесткого” бронематериала по поверхности твердотопливной шашки приводит к разогреву топлива, его воспламенению).

При выполнении указанного соотношения расплав бронемассы сохраняет текучесть в процессе заполнения зазора “матрица-изделие” и обеспечивает безопасность и качество бронирования, что проверено при практическом бронировании изделий.

Проведенными экспериментальными исследованиями при бронировании зарядов из баллиститных топлив термопластичным бронесоставом на основе ацетилцеллюлозы установлено, что для качественного и безопасного ведения процесса бронирования на термопластавтомате необходимо выполнение соотношения:

0,5 < (V/W) < 1,5,

где V - объем щелевого зазора между топливной шашкой и матрицей пресс-формы, см³;

W - объемная скорость впрыска, см³/с.

Реализация патентуемого способа осуществляется аналогично способу по заявке RU 2001128322 и включает операции нанесения адгезионного подслоя на топливную шашку, установку ее в пресс-форму с многолитниковой форсункой для впрыска расплава бронемассы, впрыск бронемассы в зазор между камерой пресс-формы и топливной шашкой с осуществлением соотношения (V/W) в пределах 0,5...1,5.

Опыт практической проверки способа показал, что для партий бронематериала с большой вязкостью (низким показателем текучести расплава 1,5...5,0) предпочтительно соблюдение соотношения: 0,5 < (V/W) < 1,0, а для бронематериалов с малой вязкостью (показатель текучести расплава более 5,0) -1,0 < (V/W) < 1,5.

Показатель текучести расплава термопластов по ГОСТ 11645-73 характеризуется массой материала в граммах экструдированного из прибора в течение 10 мин при заданных условиях температуры и давления.

Способ отработан при бронировании зарядов из баллиститных топлив с размерами, мм:

Наружный диаметр 100...150

Длина 200...300

Толщина бронепокрытия 1,5...4

В нашем случае величины показателя текучести соответствуют: диаметру капилляра 1,18 мм, массе груза - 3,8 кг, температуре испытания - 175С.