Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗАРЯДА СМЕСЕВОГО РАКЕТНОГО ТВЕРДОГО ТОПЛИВА

Изобретение относится к технологии изготовления заряда смесевого ракетного твердого топлива (СРТТ) методом свободного литья.

Аналогом изобретения является способ, описанный в изобретении [1], где формование заряда СРТТ производят в вертикальном смесителе способом, включающим дозирование компонентов и перемешивание с вакуумированием топливной массы (ТМ), при различных режимах температуры и поддавливания ТМ.

В качестве прототипа рассмотрен способ промышленного производства СРТТ методом свободного литья [2], включающий входной контроль качества и подготовку к смешению компонентов СРТТ, загрузку их в смеситель, смешение топливной массы из компонентов СРТТ, слив ее свободным литьем в пресс-форму для образования заряда СРТТ, его отверждение, разборку пресс-формы и концевые операции. Недостатком описанных выше способов является то, что при смешении ТМ и последующем сливе ее в пресс-форму на внутренних стенках и застойных зонах смесителя остается до 8 - 10% ТМ в виде невыгружаемого остатка. В результате происходит повышенный расход компонентов СРТТ и понижается точность задания рецептурного состава ТМ при изготовлении заряда СРТТ.

Техническим результатом изобретения является экономия сырья за счет уменьшения налипаемости ТМ к стенкам смесителя и снижения количества невыгружаемого остатка ТМ, а также увеличение точности задания рецептурного состава ТМ.

Эта задача решается тем, что при изготовлении заряда СРТТ методом свободного литья, включающим входной контроль качества и подготовку к смешению компонентов СРТТ, загрузку их в смеситель, смешение топливной массы из компонентов СРТТ, слив ее свободным литьем в пресс-форму для образования заряда СРТТ, его отверждение, разборку пресс-формы и концевые операции, после входного контроля загружают в смеситель такие компоненты СРТТ как, пластификатор и поверхностно-активное вещество, суммарное количество которых составляет 0,05-0,3% от массы полной загрузки смесителя, перемешивают их в течение 10-30 минут при температуре 20-60^oС, а затем дозагружают в смеситель остальные компоненты СРТТ так, чтобы их количество соответствовало заданной рецептуре СРТТ, и проводят остальные операции, необходимые для изготовления заряда СРТТ методом свободного литья.

Указанные температурные и временные диапазоны режимов смешения, а также процентное содержание пластификатора и поверхностно-активного вещества при предварительном смешивании оптимальны, т. к. были отработаны в процессе нескольких натурных заполнений пресс-форм зарядов. При предварительном смешивании пластификатора и ПАВ на внутренней поверхности смесителя образуется пленка, выполняющая роль антиадгезионного покрытия и препятствующая налипанию ТМ на металлическую стенку смесителя. Снижение налипаемости ТМ при обработке внутренней поверхности смесителя смесью ПАВ и пластификатора обусловлено снижением поверхностной энергии в результате адсорбции ПАВ на поверхности металла. Таким образом, при свободном сливе ТМ в пресс-форму за счет улучшения скольжения ТМ по поверхности смесителя на его внутренней поверхности остается намного меньше ТМ, чем в случае изготовления зарядов СРТТ по прототипу. Снижение налипаемости ТМ к стенкам смесителя и снижение количества невыгружаемого остатка ТМ увеличивают точность задания рецептурного состава ТМ, т.к. в невыгружаемом остатке нахождение различных компонентов зависит от адгезионных свойств компонентов СРТТ, что может препятствовать реализации заданной рецептуры ТМ в смесителе.

Снижение налипаемости ТМ на стенки смесителя подтверждено следующим опытом. Была изготовлена модель стенки смесителя в виде металлической полусферы с чистотой обработки наружной поверхности, соответствующей внутренней поверхности стенки смесителя. Внутрь полусферы наливалась вода с температурой 50^oС. Полусфера погружалась в емкость со свежеприготовленной ТМ. Время нахождения в массе составило 20 мин. Затем полусфера вынималась из ТМ и взвешивалась. В случае погружения в массу полусферы, необработанной смесью ПАВ с пластификатором, количество прилипшей массы равнялось 18-20 г, при погружении полусферы, обработанной смесью ПАВ с пластификатором в соотношении 1: 10, остаток прилипшей ТМ составил 10-12 г.

Примером применения данного изобретения является изготовление заряда из полибутадиенового СРТТ в смесителе, обеспечивающем полную загрузку ТМ в 2400 кг. Предварительно было подготовлено к смешению и загружено в смеситель 5 кг пластификатора и ПАВ. Перемешивание происходило в течение 13 минут при температуре 55^oС. После этого на внутренней поверхности объемного смесителя образовалась пленка антиадгезионного покрытия. Затем в смеситель загрузили остальные компоненты полимерного горючего-связующего и компоненты СРТТ так, чтобы их суммарное количество соответствовало заданной рецептуре СРТТ. Были проведены смешение ТМ, слив ее свободным литьем в пресс-форму для образования заряда СРТТ, его отверждение, разборка пресс-формы и концевые операции. После слива ТМ определялся невыгружаемый остаток ТМ. Было установлено, что при изготовления заряда СРТТ в смесителе, обеспечивающем полную загрузку ТМ в 2400 кг, в случае смешения ТМ в смесителе, обработанном смесью ПАВ и пластификатора по предлагаемому способу, невыгружаемый остаток составил от 134 до 152 кг. Оценка производилась по разности массы смесителя до и после слива. Была проведена такая же оценка при смешении в таком же смесителе, который не подвергался предварительному перемешиванию смеси ПАВ и пластификатора. В этом случае невыгружаемый остаток составил от 190 до 245 кг.

Таким образом, количество невыгружаемого остатка снизилось в среднем на 50%, а в максимуме более чем на 80%. В условиях промышленного производства изготовления СРТТ за счет снижения налипаемости ТМ к внутренней поверхности смесителя достигается сокращение потерь сырья, затрачиваемого на изготовление заряда СРТТ, на 2-4%.

Литература
1. Патент РФ 2167135 от 04.08.1999. Способ изготовления зарядов из СРТТ.

2. Энергетические конденсированные системы. Краткий энциклопедический словарь. Под ред. Жукова Б.П. - М.: Янус-К, 2000 (с. 461-465).