Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ БРОНИРОВАНИЯ ТВЕРДОТОПЛИВНЫХ ЗАРЯДОВ

Изобретение относится к области изготовления вкладных бронированных твердотопливных зарядов (ТРТ), преимущественно используемых в ракетных системах различного назначения.

В настоящее время известны различные способы бронирования твердотопливных зарядов: намоткой бронеленты (нити) на боковую поверхность заряда, приклейкой бронематериала к торцам заряда, свободной заливкой бронесостава в формообразующую оснастку с последующей полимеризацией и др.

Для любого из указанных способов необходимо предусмотреть и обеспечить технические решения как по подготовке к бронированию твердотопливного блока (нанесение адгезионного подслоя и др.), так и подготовку технологической оснастки (центрирование бронируемого заряда, нанесение антиадгезионного подслоя на формообразующую оснастку при свободной заливке и т.п.).

Кроме этого, известные способы бронирования характеризуются, как правило, высокой трудоемкостью и длительностью технологического цикла бронирования.

Наиболее близким к заявленному способу является способ бронирования твердотопливных зарядов термопластичными бронематериалами литьем под давлением на литьевой машине, включающий расплавление бронематериала под высоким давлением и его впрыск в зазор между бронируемой шашкой и пресс-формой и после кратковременной выдержки под давлением на поверхности шашки формирование требуемого слоя бронепокрытия (US 3642961 А, 15.02.1972).

Недостатками данного способа является ограниченная величина давления впрыска (-300 кгс/см²), что не позволяет в определенных случаях достигать необходимого качества бронирования; ограниченное время выдержки под давлением бронесостава после впрыска, что существенно влияет на плотность (сплошность) наносимого бронепокрытия; недостаточное обеспечение равномерного по периметру фронта течения впрыскиваемой бронемассы по щелевому зазору, что в свою очередь приводит к захлопыванию воздуха внутри бронепокрытия (некачественное бронирование) или к адиабатическому сжатию пузырька воздуха над поверхностью топливной шашки, создающие возможность загорания топлива и возникновения аварийной ситуации; отсутствие обогрева пресс-формы, а также ограниченные технологические возможности способа в части температуры впрыскиваемого бронесостава.

Задачей предлагаемого технического решения является разработка высокопроизводительного способа бронирования твердотопливных зарядов с применением промышленных термопластавтоматов.

Технический результат, достигаемый при реализации данного способа, заключается в обеспечении технологичности, безопасности и высокого качества изготовленных зарядов.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе бронирования твердотопливных зарядов термопластичными бронесоставами, включающем нанесение адгезионного подслоя на топливную шашку, сушку подслоя, установку и центрирование ее в пресс-форме, разогрев порошкообразного или гранулированного бронематериала до текучего состояния и впрыск его под давлением в зазор между камерой пресс-формы и топливной шашкой, согласно изобретению, бронирование осуществляют на термопластавтоматах при давлении впрыска 500-1500 кгс/см² и температуре расплава бронемассы до 200^oС, преимущественно выше температуры термического разложения твердого топлива, при этом пресс-форму оснащают рубашкой, через которую пропускают теплоноситель с температурой 30-60^oС, соблюдая отношение между температурой камеры пресс-формы и температурой бронируемой шашки в пределах 1,5-4,0, а подачу бронемассы в зазор осуществляют через многолитниковую форсунку равномерно по периметру бронируемой шашки с последующей выдержкой при давлении впрыска в течение 10-40 с.

Топливную шашку перед установкой в пресс-форму охлаждают до температуры 15-30^oС. На шашку перед бронированием наносят подслой на основе синтетического клея, при этом подслой может быть выполнен из клея "Лейконат". За счет установки перед опорным торцом шашки втулки из пористого материала удаляют воздух из зазора между бронируемой шашкой и пресс-формой.

Сущность способа бронирования поясняется чертежом, где изображена схема бронирования по предлагаемому способу (курсивом отмечены отличительные признаки способа по сравнению с ближайшим аналогом).

Для исключения захлопывания (закапсюлирования) воздуха при заполнении щелевого зазора подачу расплава бронемассы в пресс-форму осуществляют через многолитниковую форсунку с 3-6 и более отверстиями, равномерно распределенными по периметру бронируемого заряда.

Для обеспечения высокого уровня адгезии и сплошности бронепокрытия бронируемую заготовку, как показали эксперименты, в зависимости от конкретных свойств используемого бронематериала необходимо выдерживать в течение 10-40 с под давлением впрыска (500-1500 кгс/см²). Это позволяет не только обеспечить тщательное удаление воздуха из зоны бронирования, но и существенно повысить, в том числе механическим путем, уровень адгезии бронематериала к топливу.

Однако, как показал опыт технологической отработки зарядов, указанных мероприятий недостаточно для гарантированного обеспечения качества и в первую очередь адгезии бронематериала к топливу бронируемых зарядов. В процессе исследований установлено, что большое значение имеет соотношение температуры камеры пресс-формы и бронируемой шашки ТРТ. Для обеспечения необходимой адгезии и технологичности процесса бронирования (удовлетворительной распрессовки из пресс-формы) температура пресс-формы должна существенно превышать температуру топливной шашки. В табл. 1 приведены результаты по оценке адгезии и технологичности (распрессовки) при бронировании на ТПА шашек из баллиститного твердого топлива термопластичным бронепокрытием на основе ацетилцеллюлозы.

Полученные результаты позволяют рекомендовать выдерживать соотношение температур Т_камеры/ Т_шашки в пределах 1,5...4,0. Механизм получения повышенной адгезии и облегченной распрессовки в данном случае обеспечивается за счет направленной усадки бронематериала при остывании в сторону бронируемой поверхности шашки.

Таким образом, для обеспечения качественного бронирования камеру пресс-формы необходимо оснащать рубашкой обогрева, через которую пропускается теплоноситель с температурой приблизительно 30-60^oС. С этой же целью в связи с трудностями обеспечения при бронировании оптимального соотношения Т_камеры/Т_шашки при высокой начальной температуре топливных шашек в летнее время (30-35^oС и более) перед помещением в пресс-форму предлагается их охладить до 15-30^oС.

По патентуемому изобретению бронирование зарядов осуществляется, как правило, при температурах выше температуры воспламенения (активного терморазложения) твердого ракетного топлива. Безопасность и качество бронирования обеспечиваются принятыми по настоящему способу технологическими параметрами процесса и оптимальным выбором подслоя, например, на основе клея "Лейконат" (20%-ный раствор 4,4',4"-трифенилметантриизоционата в дихлорэтане), наносимого на шашку перед бронированием.

При этом необходимо отметить, что при условиях нанесения бронепокрытий малой толщиной 1-1,5 мм известные термопластичные бронематериалы не обладают достаточной текучестью для заполнения указанных щелевых зазоров при температуре меньше 175-180^oС.

Фактические оптимальные температурные режимы бронирования применительно к различным типам ТРТ, обеспечивающие адгезионную прочность, сплошность бронепокрытия, удовлетворительную распрессовку, приведены в табл. 2.

Как следует из табл. 2, бронирование твердотопливных шашек в основном осуществлялось при температурах выше температуры воспламенения (активного терморазложения). При этом было обеспечено необходимое качество бронирования, отсутствие загораний. Разрезкой в продольном и поперечном направлениях забронированных зарядов установлена удовлетворительная сплошность бронепокрытия и отсутствие начальных стадий терморазложения на поверхности топливных шашек.

Надежное исключение захлопывания воздуха в процессе заполнения пресс-формы бронемассой по патентуемому изобретению обеспечивается не только равномерным фронтом заполнения щелевого зазора, но и его удалением через втулку, выполненную из пористого материала, установленную за опорным торцом заряда.

Защищаемые режимы бронирования и мероприятия по оснащению пресс-форм: обогревом, устройством удаления воздуха из зоны бронирования, с учетом нанесения на шашки подслоя на основе клея "Лейканат" позволяют получить следующие технические результаты:
1. Высокую производительность бронирования.

2. Достаточный уровень адгезии бронематериала к топливу.

3. Сплошность (плотность) бронепокрытия.

4. Исключение аварийных ситуаций (загорания) при соблюдении требований настоящего патента.

Данный способ бронирования отработан на твердотопливных зарядах торцового и канального горения с размерами: наружный диаметр до 200 мм; длина до 300 мм; толщина бронепокрытия 1-4 мм.