СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЯ СМЕСЕВОГО РАКЕТНОГО ТВЕРДОГО ТОПЛИВА
METHOD OF PRODUCING COMPOSITE SOLID PROPELLANT

Изобретение относится к способу изготовления изделия смесевого ракетного твердого топлива (СРТТ) с применением смесительной установки непрерывного действия, состоящей из предварительного, верхнего и нижнего смесителей.
Известен способ смешения компонентов взрывчатых составов, включающий перемешивание жидковязких и сыпучих компонентов в трех последовательно расположенных смесителях, вакуумирование и формование в непрерывном режиме, (патент РФ №2164221, Кл. С06В 21/00); способ изготовления зарядов СРТТ, (патент США №3296043, Кл. 149-19), предусматривающий непрерывное дозирование полуфабрикатов в смеситель, их смешение и формование зарядов методом литья под давлением. Общим недостатком этих способов является необходимость наличия блока непрерывно действующих дозаторов, при которых даже незначительные сбои в работе одного из них приводит к нарушению соотношения доз компонентов и браку по химсоставу.
Известен также способ изготовления изделия СРТТ по патенту РФ №2219150, МПК С06В 21/00 заявлено 26.02.2002 г., опубликовано 20.12.2003 г, взятый авторами в качестве прототипа. Согласно этому способу порошкообразные и жидковязкие компоненты топлива дозируют непрерывно действующими дозаторами с контролем соотношения подаваемых доз и перемешивают последовательно в смесителе предварительного смешения, в верхнем и нижнем смесителях смесительной машины. В случае нарушения соотношения доз компонентов производят исправление состава путем дозирования недостающего количества доз компонентов и перемешивания в верхнем смесителе и подают топливную смесь на формование изделия из нижнего смесителя литьем под давлением.
Недостатком прототипа является то, что он не содержит технологических параметров, ограничивающих количество доз компонентов, единовременно дозируемых для исправления состава топлива в верхнем смесителе. В случае исправления состава топлива за счет дозирования жидковязких компонентов величина единовременно дозируемого количества доз жидковязких компонентов не оказывает влияния на качество изделия и безопасность технологического процесса, а в случае исправления за счет дозирования недостающего количества доз порошкообразных компонентов превышение единовременно дозируемого количества доз порошкообразных компонентов от некоторой величины приводит к образованию застойных зон ("подушки") на поверхности перемешивания, ухудшает однородность распределения компонентов и может привести к возникновению опасной ситуации в результате попадания несмоченных порошкообразных компонентов в зону работы шнека верхнего смесителя.
Технической задачей настоящего изобретения является обеспечение однородности распределения компонентов в верхнем смесителе при исправлении состава СРТТ недостающим количеством порошкообразных компонентов, исключение попадания несмоченных порошкообразных компонентов в зону работы шнека верхнего смесителя и получение качественных изделий.
Технический результат достигается тем, что в способе изготовления изделия смесевого ракетного твердого топлива, включающем дозирование порошкообразных и жидковязких компонентов непрерывно действующими дозаторами с контролем соотношения подаваемых доз, перемешивание компонентов последовательно в смесителе предварительного смешения, в верхнем и нижнем смесителях смесительной машины, исправление состава топлива в верхнем смесителе в случае нарушения соотношения доз компонентов путем дозирования недостающего количества доз компонентов и перемешивания в верхнем смесителе и подачу топливной смеси на формование изделия из нижнего смесителя литьем под давлением, для исправления состава топлива дозирование недостающего количества доз порошкообразных компонентов проводят порциями, не превышающими 3% от загрузки верхнего смесителя топливной смесью на начало исправления состава и перемешивают после дозирования каждой порции порошкообразных компонентов в верхнем смесителе в течение 3-10 минут.
Наличие в описываемом способе изготовления изделия СРТТ совокупности действий, порядка их выполнения во времени обеспечивает достижение указанного технического результата и позволяет, в частности, за счет:
- дозирования недостающего количества доз порошкообразных компонентов для исправления состава порциями, не превышающими 3% от загрузки верхнего смесителя топливной смесью на начало исправления состава - ограничить верхний предел по величине массы порошкообразных компонентов, единовременно дозируемых в верхний смеситель, исключить тем самым образование застойных зон ("подушки") на поверхности перемешивания и попадание непромешанных порошкообразных компонентов в зону работы шнека верхнего смесителя, исключить возникновение аврийных ситуаций. Нижний предел по величине массы порошкообразных компонентов не требует ограничения и в каждом конкретном случае он определяется тем количеством доз порошкообразных компонентов, которые необходимы для исправления состава;
- перемешивания после дозирования каждой порции порошкообразных компонентов в верхнем смесителе в течение 3-10 минут - обеспечить однородность распределения компонентов после перемешивания каждой сдозированной порции порошкообразных компонентов в верхнем смесителе. Время перемешивания менее 3 минут недостаточно для получения однородного распределения компонентов, более 10 минут - неоправданно удлиняет производственный цикл.
На чертеже изображена схема изготовления изделия смесевого ракетного твердого топлива по предлагаемому способу. На схеме: 1 - дозатор порошкообразных компонентов; 2 - дозатор жидковязких компонентов; 3 - смеситель предварительного смешения; 4 - верхний смеситель; 5 - нижний смеситель; 6, 7 - выгрузочный шнек; 8 - изделие.
Изготовление изделия СРТТ по предлагаемому способу осуществляется следующим образом. Порошкообразные и жидковязкие компоненты СРТТ непрерывно действующими дозаторами 1, 2 по автономным линиям дозируют в смесительную машину, состоящую из смесителя предварительного смешения 3, верхнего и нижнего смесителей 4, 5, контролируя при этом соотношение подаваемых доз компонентов. Потоки компонентов перемешивают последовательно в смесителе предварительного смешения 3, верхнем и нижнем смесителях 4, 5. В случае нарушения соотношения доз компонентов отключают дозаторы 1, 2, смеситель предварительного смешения 3, подачу топливной смеси из верхнего смесителя 4 в нижний смеситель 5, из нижнего смесителя 5 в изделие 8. Перемешивают топливную смесь в верхнем смесителе 4 в течение 5-15 минут. Для исправления состава топлива в верхний смеситель 4 дозируют недостающее количество доз порошкообразных или жидковязких компонентов. В случае исправления состава за счет дозирования недостающего порошкообразных компонентов дозирование порошкообразных компонентов проводят порциями. При этом масса порции порошкообразных компонентов не должна превышать 3% от загрузки верхнего смесителя 4 топливной смесью на начало исправления состава. После дозирования каждой порции порошкообразных компонентов проводят перемешивание в верхнем смесителе в течение 3-10 минут. По окончании исправления состава дозируют в верхний смеситель 4-9 полных доз компонентов, дополнительно перемешивают топливную смесь в верхнем смесителе 5-15 минут и возобновляют дозирование компонентов, их перемешивание в смесительной машине и формование изделия 8.
Примеры конкретного исполнения способа приведены в таблице. Испытания проводились на топливной смеси с нормой по содержанию порошкообразного компонента 67,4±0,5%. В результате нарушения соотношения доз содержание порошкообразного компонента в топливной смеси стало 62,9%. Масса одной дозы, выдаваемой дозатором порошкообразных компонентов 4,5 кг. Загрузка верхнего смесителя топливной смесью на начало исправления состава 450 кг. Для исправления состава до установленной нормы по содержанию порошкообразного компонента необходимо сдозировать 22,5 кг, т.е. 5 доз порошкообразного компонента. В таблице приведены результаты экспериментов при дозировании недостающего количества порошкообразных компонентов порциями, состоящими из разного количества доз. В таблице приняты следующие обозначения:
2
Х - содержание порошкообразного компонента в топливной смеси после исправления;
доз
n - количество доз порошкообразных компонентов в порции;
К - соотношение массы порции порошкообразных компонентов к загрузке верхнего смесителя топливной смесью, %;
τ - время перемешивания после дозирования порции порошкообразных компонентов, мин.
Из анализа данных таблицы следует, что предлагаемые авторами режимы исполнения способа (пример №1) позволяют достичь поставленной технической задачи - обеспечить качество топлива по однородности распределения компонентов и безопасность процесса исправления состава. Выход параметров способа за пределы предлагаемых приводит к ухудшению качества (однородности) распределения порошкообразного компонента из-за образования застойной зоны ("подушки") на поверхности перемешивания (примеры №2 и №3) и из-за недостаточного времени перемешивания (пример №4). Перемешивание в верхнем смесителе после дозирования каждой порции порошкообразных компонентов более 10 минут (пример №5) неоправданно удлиняет производственный цикл.
Предлагаемый способ изготовления изделия смесевого ракетного твердого топлива проверен с положительными результатами на ФКП "Пермский пороховой завод".
Таблица 1
Примеры конкретного исполнения способа
Примеры №№
n<sub>доз</sub>
К, %
τ, мин
Х<sub>2</sub>, %
Результат эксперимента
I порция
II порция
I порция
II порция
1
3
2
3,0
2,0
3
67,6±0,3
Обеспечивается качество топлива по однородности и безопасность процесса исправления состава
2
5
-
5,0
-
10
66,3±0,9
Ухудшается качество
3
4
1
4,0
1,0
5
66,5±0,7
(однородность) распределения порошкообразного компонента: - из-за образования застойной зоны на поверхности перемешивания
4
3
2
3,0
2,0
2
66,8±0,6
- из-за недостаточного времени перемешивания
5
3
2
3,0
2,0
11
67,5±0,3
Удлиняется производственный цикл