Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАРЯДА СМЕСЕВОГО РАКЕТНОГО ТВЕРДОГО ТОПЛИВА

Изобретение относится к области изготовления заряда ракетного двигателя (РД) из смесевого ракетного твердого топлива (СРТТ), а именно к технологии приготовления топливной массы, содержащей порошкообразный окислитель и технологические добавки, регулирующие скорость горения заряда СРТТ и формования заряда СРТТ методом литья под давлением с применением смесительной установки непрерывного действия.

Для современных систем требуется изготовление заряда СРТТ с минимальным разбросом по времени работы РД, соответственно по скорости горения топлива. В связи с этим выдвигаются повышенные требования к способу приготовления топлива и обеспечения заданной скорости горения заряда СРТТ.

Анализом отечественной и зарубежной патентной литературы установлено, что известен способ получения твердого топлива с заданной скоростью горения, содержащего порошкообразный окислитель, путем перемешивания жидкого горючего и частичек окислителя (например, в многолопастном смесителе) до получения однородной топливной массы, описанный в книге "Ракетные двигатели", авторов М.Баррер, А.Жомот и др. (Москва, 1962 г., стр. 231). Известен также способ получения твердого топлива с заданной скоростью горения, содержащий порошкообразный окислитель в виде частиц определенного размера (патент США №4650617), взятый авторами в качестве прототипа. Способ предусматривает изготовление образца на данной партии материалов, сжиганию его и определение количества технологических добавок, регулирующих скорости горения топлива.

Общим недостатком этих способов является определение количества технологических добавок, регулирующих скорость горения топлива без учета изменения свойств порошкообразного окислителя при прохождении его по линии подачи в смеситель.

Технической задачей настоящего изобретения является разработка способа получения заряда СРТТ с заданной скоростью горения, счет определения количества технологических добавок, регулирующих скорость горения с учетом изменения характеристик порошкообразного окислителя в технологическом оборудовании здания формования.

Технический результат достигается следующим образом: сначала изготавливают первый образец заряда СРТТ с использованием технологических добавок, регулирующих скорость горения СРТТ, и порошкообразного окислителя, затем на той же партии материалов изготавливают второй образец заряда СРТТ с использованием технологических добавок, регулирующих скорость горения СРТТ, и порошкообразного окислителя, на который предварительно воздействуют нагрузками, идентичными реальным условиям изготовления заряда СРТТ, после чего сжигают первый и второй образцы заряда СРТТ, при этом определяют разницу скоростей горения этих образцов и вычисляют количество технологических добавок, регулирующих скорость горения СРТТ по формуле (%)

где И₃ - требуемая скорость горения заряда СРТТ, мм/сек,

И₁ - скорость горения первого образца заряда СРТТ, мм/сек,

ΔИ - величина поправочного коэффициента по скорости горения, определяемая по разнице скоростей горения первого и второго образцов заряда СРТТ, мм/сек, и затем получают заряд СРТТ с вычисленным количеством технологических добавок, регулирующих скорость горения СРТТ.

При изготовлении заряда СРТТ на установке непрерывного действия (патент РФ №2132837) порошкообразный окислитель транспортируется в здание формования по материалопроводу 1 (см. чертеж), дозируется весовым дозатором 2, проходит сепаратор 3 и транспортным шнеком 4 подается в предварительный смеситель 5. При этом порошкообразный окислитель подвергается значительным механическим воздействиям, что приводит к частичному измельчению его крупных частиц. За счет этого происходит отклонение скорости горения топлива от заданного значения до 2,0 мм/сек, что приводит к браку зарядов СРТТ по этому показателю.

Для определения величины изменения скорости горения топлива за счет изменения характеристик порошкообразного окислителя в линии подачи его в смеситель изготавливают второй образец заряда СРТТ на той же партии материалов. При этом порошкообразный окислитель предварительно пропускают по линии подачи его в смеситель по режимам, предусмотренным для изготовления заряда. Определяют скорость горения топлива во втором образце заряда СРТТ. По разнице скоростей горения во втором и первом образцах заряда СРТТ определяют поправочный коэффициент по скорости горения для данной технологической линии, фракционного состава порошкообразного окислителя и режимов работы технологического оборудования. После этого вычисляют количество технологических добавок, регулирующих скорость горения СРТТ.

Примеры конкретного исполнения предлагаемого способа приведены в таблице.

Заряд изготавливался в здании опытного производства. Количество технологических добавок, регулирующих скорость горения топлива первоначально определялось по результатам испытания первого образца заряда СРТТ, т.е. без учета поправочного коэффициента по скорости горения (по существующему способу). За счет измельчения порошкообразного окислителя в линии подачи его в смеситель скорость горения СРТТ увеличилась на 0,3 мм/сек (вариант №1), в результате заряды имели скорость горения выше верхнего допустимого предела.

Количество технологических добавок, регулирующих скорость горения СРТТ для следующей партии зарядов (вариант №2) определялось по результатам сжигания второго образца заряда СРТТ, изготовленного на той же партии материалов после воздействия на порошкообразный окислитель нагрузками идентичными реальным условиям изготовления заряда. Поправочный коэффициент по скорости горения за счет измельчения порошкообразного окислителя в линии подачи его в смеситель составил 0,3 мм/сек. Скорость горения заряда СРТТ получена в пределах установленных требований.

При переходе на изготовление заряда СРТТ в другом здании, что равносильно изменению конструкции узлов и режимов работы технологического оборудования (вариант №3) изменился поправочный коэффициент по скорости горения, но не был учтен. Это привело к повышению скорости горения заряда СРТТ выше верхнего допустимого предела.

Перед изготовлением следующей партии зарядов СРТТ в соответствии с предлагаемым способом был изготовлен второй образец заряда СРТТ на той же партии материалов, но с использованием порошкообразного окислителя после прохождения его по линии подачи в смеситель (вариант №4). Получена скорость горения для первого образца заряда СРТТ И₁=6,92 мм/сек, для второго образца заряда СРТТ И₂=7,32 мм/сек. Таким образом величина поправочного коэффициента по скорости горения 0,4 мм/сек. Количество технологических добавок, регулирующих скорость горения СРТТ, определенное по формуле (1), для данной партии зарядов составило 0,20%:

где Q - величина технологических добавок, регулирующих скорость горения для заряда, %;

И₃ - требуемая номинальная скорость горения заряда, И₃=7,33 мм/сек;

И₁ - скорость горения первого образца заряда СРТТ, мм/сек;

ΔИ - величина поправочного коэффициента по скорости горения, мм/сек;

1,09, 5,57 - постоянные коэффициенты.

При выбранном содержании технологических добавок, регулирующих скорость горения СРТТ с учетом сжигания второго образца заряда СРТТ, скорость горения зарядов получена в пределах установленных требований.

Предложенный способ получения заряда СРТТ проверен с положительными результатами в условиях ФГУП Пермский завод им. С.М.Кирова. Способ обеспечивает изготовление зарядов СРТТ, удовлетворяющих требованиям технической документации по скорости горения.