Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ БРОНИРОВАНИЯ ЗАРЯДА ТЕРМОПЛАСТИЧНОГО ТОПЛИВА

Изобретение относится к области ракетной техники, в частности к разработке способов бронирования зарядов твердого ракетного топлива.

В настоящее время для изготовления ракетных зарядов нашло широкое применение термопластичное медленногорящее топливо на основе окислителя - аммиачной селитры и связующего - ацетилцеллюлозы.

В качестве пластификатора ацетилцеллюлозы - топливо содержит триэтилацетилцитрат и β-2,4-динитрофеноксиэтанол (ДНФЭ). Соотношение ацетилцеллюлозы и ДНФЭ в топливе составляет 1:1, что превышает предел термодинамической совместимости ДНФЭ и ацетилцеллюлозы. Поэтому в процессе хранения шашек ДНФЭ выделяется на поверхность, образуя плотный слой, который препятствует приклеиванию бронесостава к топливу.

Для обеспечения надежной прочности склеивания (адгезии) бронесостава к топливу такие шашки непосредственно перед бронированием необходимо подвергать механической обработке с целью удаления слоя ДНФЭ с поверхности шашки, что усложняет технологический процесс бронирования.

Известен способ бронирования зарядов из топлива, содержащего нитрат аммония и динитрофеноксиэтанол: патент США 3157127 за 1964 г. Этот патент взят за прототип.

В патенте предлагается на поверхность шашки нанести пластификатор ацетилцеллюлозы, например, обмакивая шашку в жидкий ацетилтриэтилцитрат при комнатной температуре. После этого напылить тонко измельченную ацетилцеллюлозу (пудру) на мокрую поверхность. Затем шашку поместить в печь и выдержать при температуре 90-120^oС в течение часа для спекания ацетилцеллюлозы.

Непористое покрытие, полученное таким образом, имеет толщину 0,3-0,4 мм. Обычно используется более толстое покрытие толщиной 1-5 мм. Для этого необходимо наносить покрытие в несколько слоев и подвергать топливную шашку многократному нагреву.

Обработанная таким образом шашка бронируется методом заливки основным бронирующим покрытием - полиуретановым, полиамидным или эпоксидным составом. Для этого шашка с нанесенным слоем ацетилцеллюлозы помещается в стальной корпус, промежуток между стенкой корпуса и шашкой заливается основным бронирующим составом. Подробно технология бронирования описана в патенте США 3012507 от 12.12.1961.

Описанный в прототипе способ бронирования зарядов из термопластичного медленногорящего топлива на основе ацетилцеллюлозы, содержащего аммиачную селитру, динитрофеноксиэтанол, ацетилтриэтилцитрат, имеет ряд недостатков:
1. Выдержка шашек при температуре 90-120^oС не устраняет, а наоборот, ускоряет выделение динитрофеноксиэтанола.

2. Шашки из термопластичного топлива, особенно крупногабаритные, не выдерживают многократного воздействия высоких температур, предлагаемых в прототипе для спекания ацетилцеллюлозы: топливо размягчается, теряет форму.

3. Трудно обеспечить равномерную толщину слоя ацетилцеллюлозы на изделиях длиной более 100 мм.

4. При недостаточной степени спекания возможно образование трудно контролируемых пор и трещин, приводящих к прогарам бронепокрытия.

5. Предлагаемый способ трудоемок и сложен.

Технической задачей данного изобретения является разработка способа бронирования зарядов из термопластичного медленногорящего топлива на основе аммиачной селитры и ацетилцеллюлозы, содержащего β-2,4-динитрофеноксиэтанол, не требующего механической обработки.

Для упрощения технологии бронирования, сокращения затрат труда на бронирование, увеличения производительности, улучшения качества бронированных зарядов разработан способ бронирования медленногорящего топлива, содержащего аммиачную селитру, который не требует механической обработки зарядов непосредственно перед бронированием.

Предлагаемый способ заключается в следующем: непосредственно перед бронированием с поверхности шашки тщательно смывают β-2,4-динитрофеноксиэтанол легколетучим растворителем, например ацетоном, этиловым спиртом, диоксаном, в котором ДНФЭ хорошо растворяется, после чего на подготовленную поверхность наносят 2 слоя 10% раствора ацетилцеллюлозного состава (АЦ-2), состоящего из ацетилцеллюлозы-56%, ацетилтриэтилцитрата-40%, β-2,4-динитрофеноксиэтанола-4%, в легколетучем растворителе, растворяющем ацетилцеллюлозу и динитрофеноксиэтанол, например, смесь ацетона с диоксаном в соотношении 70: 30 ( мас.%) и выдерживают после нанесения каждого слоя лака 1-2 минуты. Затем на поверхность шашки с помощью обмоточного механизма наносят ацетилцеллюлозное покрытие АЦ-2, состав которого указан выше, в виде калиброванной ленты методом намотки по спирали кромками встык: ленту смачивают в легколетучем растворителе, например в смеси ацетона с диоксаном в соотношении 70: 30. Обмотанную лентой шашку сушат для удаления растворителей. Производительность процесса бронирования 10 изделий в час.

Такой способ бронирования пороховых шашек из термопластичного топлива на основе ацетилцеллюлозы, содержащей аммиачную селитру и динитрофеноксиэтанол, обеспечивает надежную адгезию бронепокрытия к топливу: прочность адгезионного соединения топливо - бронепокрытие выше когезионной прочности топлива.

Результаты определения адгезионной прочности соединения топливо - бронепокрытие при различных способах обработки топливной шашки перед бронированием приведены в таблице.

Технологический процесс бронирования зарядов предлагаемым способом заключается в следующем: шашки для бронирования устанавливаются на токарном станке с помощью оправок между патроном и задней бабкой. Для удаления слоя β-2,4-динитрофеноксиэтанола поверхность шашки, предназначенная для бронирования, 2-3-кратно обрабатывается ацетоном или этиловым спиртом, или диоксаном путем тщательной протирки поверхности шашки марлевым тампоном, обильно смоченным в применяемом растворителе. На обработанную поверхность при вращении шашки наносятся 2 слоя лака АЦ-2Д, состоящего, мас.%:
Бронесостав АЦ-2 - 10
Ацетон - 63
Диоксан - 27
Время выдержки после нанесения каждого слоя лака составляет 1-2 минуты.

Затем шашки бронируются методом обмотки составом АЦ-2 в виде термопластичной ленты шириной 19,9±0,1 мм, толщиной 0,4±0,05 мм с помощью обмоточного механизма, смонтированного на суппорте токарного станка. Обмоточный механизм позволяет одновременно наносить 4 слоя ленты. Обмотанные шашки подвергаются сушке при температуре 20-35^oС.

Механические характеристики покрытия, полученного описанным способом, следующие:
Предел прочности при растяжении:
при температуре 20^oС - 160 кгс/см²; 60^oС - 60 кгс/см².

Относительное удлинение:
при температуре 20^oС - 75%; 60^oС - 115%.

Модуль упругости при 5%:
деформации при 20^oС - 1900 кгс/см²; 60^oС - 400 кгс/см².

Прочность адгезионного соединения:
топливо - бронепокрытие при 20^oС - 60-70 кгс/см².

Разрыв когезионный по топливу.

Предлагаемый способ бронирования проверен на большом числе различных зарядов диаметром от 30 до 250 мм, длиной от 50 до 400 мм. Забронированные заряды прошли широкий комплекс испытаний, включающих в том числе попеременное и длительное термостатирование в диапазоне температур ±60^oС с положительными результатами.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить качественное покрытие на поверхности зарядов с надежной адгезией бронепокрытия к топливу в условиях интенсивного выделения порошкообразных компонентов и не требует осуществления механической обработки изделий с целью удаления β-2,4-динитрофеноксиэтанола.