Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ БРОНИРОВАНИЯ ЗАРЯДА ТВЕРДОГО РАКЕТНОГО ТОПЛИВА

Патентуемое изобретение относится к области изготовления вкладных зарядов твердого ракетного топлива для РДТТ (ракетные двигатели твердого топлива), ГГ (газогенераторов), артиллерийских и других систем, а именно к способам бронирования зарядов твердого топлива.

Известны различные способы бронирования ракетных зарядов твердого топлива:

- свободной заливкой в подготовленную формообразующую оснастку с последующей полимеризацией;

- обмоткой ленточными или нитяными бронематериалами с использованием полимерных смол (пат. RU 2215721, 2215723);

- литьем под давлением на термопластавтоматах (ТПА) (пат. RU 2209135).

Способы бронирования свободной заливкой в формообразующую оснастку и обмоткой отличает низкая производительность: подготовка формообразующей оснастки с нанесением на нее антиадгезионного покрытия, продолжительная полимеризация с существенным потреблением энергоресурсов, очистка формообразующей оснастки после бронирования; сложность и громоздкость оснастки для намотки, длительность технологического цикла как непосредственно процесса бронирования, так и последующей полимеризации намоточных бронематериалов.

Наиболее близким к патентуемому способу является способ бронирования по пат. RU 2209135, С2, 27.07.2003, МПК 7 В 29 С 39/10, В 29 С 41/00, принятый авторами за прототип. Способ предусматривает заполнение зазора между бронируемой шашкой-заготовкой и обогреваемой пресс-формой расплавленным бронематериалом при помощи нагнетательного шнека термопластавтомата.

Указанный способ отличает высокая технологичность и производительность, но и ему присущ ряд недостатков, а именно:

- ограниченные возможности по длине бронируемых шашек-заготовок (не более 600... 700 мм), обусловленные конструкцией ТПА;

- ограничения по толщине боковой поверхности бронепокрытия (при длине 350...500 мм не менее 3...4 мм, иначе расплав бронесостава "застывает" - теряет текучесть в зазоре);

- высокие механические нагрузки на шашку-заготовку в пресс-форме в процессе бронирования, что ограничивает использование термопластичных бронематериалов для бронирования широкого класса зарядов из низкомодульных твердых топлив;

- необходимость обеспечения жестких допусков на геометрические размеры шашки-заготовки, несоблюдение которых приводит либо к некачественному бронированию (недопокрытие, брак по сплошности бронепокрытия) при максимальном зазоре "шашка-пресс-форма", либо к превышению требуемых размеров забронированного заряда при минимальном зазоре, обусловленном объемным сжатием шашки-заготовки под давлением впрыскиваемой бронемассы и последующей релаксацией забронированного заряда после распрессовки.

Технической задачей патентуемого изобретения является расширение технических (технологических) возможностей бронирования зарядов твердого топлива большого удлинения практически без ограничений по длине и толщине наносимого на боковую поверхность заряда бронепокрытия.

Технический результат изобретения достигается за счет того, что для бронирования зарядов твердого топлива используют термоэластопласт (ТЭП), модифицированный инденкумароновой смолой, при этом нанесение ТЭП на боковую поверхность шашки-заготовки твердого ракетного топлива осуществляют с помощью формующей матрицы, оснащенной мундштуком-наконечником и калибрующей втулкой для проходного бронирования, а непосредственное экструдирование разогретого бронематериала - ТЭП - на боковую поверхность шашки-заготовки осуществляют с помощью шнек-пресса при температуре обогрева последнего 70...80°С, температуре мундштука-наконечника и калибрующей втулки 125...150°С, расхода бронематериала 0,10...0,12 кг/мин. До установки шашек-заготовок в формующую матрицу на боковую поверхность шашки-заготовки наносят адгезионный подслой на основе клея Лейконат; сушат его не менее 0,5 часа при Т=15...35°С, но не более 24 часов до начала бронирования, а непосредственно перед нанесением на боковую поверхность шашки-заготовки в состав адгезионного подслоя вводят стабилизатор, равномерно перемешивают его в течение не менее 3-х минут, после чего используют приготовленный подслой для бронирования в течение не более 6 часов при температуре 15...35°С. Для обеспечения нормируемой толщины (5) бронепокрытия в готовом заряде толщина наносимого разогретого бронематериала на боковую поверхность шашки-заготовки превышает толщину бронепокрытия в готовом заряде в 1,5...2,0 раза.

Сущность способа поясняется чертежом, где изображена

схема бронирования:

1 - гранулированный термоэластопласт (ТЭП);

2 - бункер;

3 - шнек;

4 - формующая матрица;

5 - шашка-заготовка;

6 - направляющая втулка;

7 - мундштук-наконечник;

8 - калибрующая втулка.

Заявляемый способ бронирования включает загрузку гранулированного бронематериала (1) на основе ТЭП модифицированного инден/кумароновой смолой в бункер (2) шнек-пресса с разогревом его до вязкотекучего состояния при температуре 70...80°С, перемещение шнеком (3) разогретого бронематериала в формующую матрицу (4) с предварительно установленной в ней шашкой-заготовкой (5) заряда твердого топлива, которая подается на бронирование через направляющую втулку (6) с температурой обогрева матрицы 125...150°С, и нанесение разогретого бронематериала на основе термоэластопласта на боковую поверхность шашки-заготовки экструдированием при помощи шнек-пресса, используя мундштук-наконечник (7) и калибрующую втулку (8). Диапазоны температурных режимов переработки бронематериала ограничены температурой терморазложения термоэластопласта (верхний предел) и реологическими характеристиками расплава бронематериала (нижний предел). В процессе бронирования шашка-заготовка твердого топлива перемещается через калибрующую втулку шнек-пресса под действием сил трения (скрепления) с экструдируемым бронематериалом (такой способ бронирования называется экструзионным). Как правило, перед нанесением бронематериала на боковую поверхность шашки-заготовки наносят адгезионный подслой. В патентуемом способе для обеспечения надежного скрепления (высокой адгезии) с твердым топливом на боковую поверхность шашки-заготовки перед установкой в матрицу шнек-пресса наносят миграционностойкий (предотвращающий взаимную диффузию пластификаторов топлива и бронематериала) подслой на основе клея Лейконат. Подслой сушат при температуре 15...35°С в течение не менее 0,5 часа, но не более 24 часов до начала бронирования шашек-заготовок. Непосредственно перед нанесением подслоя на боковую поверхность шашки-заготовки в состав адгезионного подслоя вводят стабилизатор, равномерно перемешивают его в течение не менее 3^х минут, после чего используют подслой для бронирования в течение не более 6 часов при температуре 15...35°С.

Помимо вышеуказанных температурных режимов переработки бронематериала и режимов нанесения подслоя достижение качественного бронирования патентуемым способом предусматривается регулированием линейной скорости движения бронируемой шашки-заготовки за счет напорности шнека при соответствующем числе оборотов. При практическом изготовлении зарядов скорость бронирования (линейного перемещения шашки-заготовки) определяется расходом бронематериала на боковую поверхность и, как показали исследования, он должен находиться в пределах от 0,10 до 0,12 кг/мин. Нижний предел обусловлен минимально необходимой текучестью расплавленного бронематериала, а верхний, наоборот, ограничен его высокой "растекаемостью" и низкой "схватываемостью" экструдированного бронечехла с боковой поверхностью шашки-заготовки.

Для обеспечения требуемой толщины (δ) бронепокрытия в готовом заряде толщина наносимого разогретого бронематериала составляет: (1,5...2,0)δ. Указанный интервал обусловлен усадкой бронематериала при остывании, а также механическими характеристиками шашек-заготовок и температурными и временными режимами бронирования.

Фактические режимы экструзионного бронирования канальных шашек-заготовок из баллиститного твердого топлива бронематериалом на основе ТЭП, модифицированного инденкумароновой смолой с нанесением на боковую поверхность шашки-заготовки адгезионным подслоем на основе клея Лейконат, и результаты контроля качества бронепокрытия приведены в таблице.

Как видно из таблицы, качественное бронирование зарядов (удовлетворительная адгезионная прочность, сплошность бронепокрытия, нормативная толщина бронепокрытия) обеспечивается при патентуемых температурных режимах и производительности шнек-пресса, принятом адгезионном подслое на основе клея Лейконат и указанными в настоящей заявке особенностями его нанесения.

Примечание. Режимы и результаты контроля, приведенные в таблице, получены при бронировании шашек из баллиститного топлива с размерами:

- наружный диаметр 34...36 мм;

- диаметр канала 10... 12 мм;

- нормативная толщина бронепокрытия 1,2±0,2 мм.

Подслой - на основе клея Лейконат.

Положительный эффект патентуемого изобретения - расширение технологических возможностей способов бронирования (заряды большого удлинения и габаритных размеров по длине, обеспечение минимальной толщины бронирования 1 мм и менее, простота и высокая производительность способа).

Способ отработан применительно к бронированию зарядов твердого ракетного топлива с размерами шашек-заготовок:

- длина 300...400 мм;

- наружный диаметр 34...36 мм;

- диаметр канала 10... 12 мм;

- толщина бокового бронепокрытия 1...2 мм.