ТВЕРДОЕ РАКЕТНОЕ ТОПЛИВО БАЛЛИСТИТНОГО ТИПА
BALLISTITE TYPE SOLID ROCKET PROPELLANT

2
Изобретение относится к классу твердых ракетных топлив баллиститного типа и может быть использовано, например, в противотанковых управляемых ракетах (ПТУР). Для указанных систем требуются топлива с пониженной зависимостью скорости горения от давления, особенно в области давлений ниже 40 кгс/см для обеспечения устойчивой работы маршевого двигателя.
Обычно топлива баллиститного типа в качестве основных компонентов содержат нитроцеллюлозу (НЦ), нитраты многоатомных спиртов, динитротолуол (ДНТ), дибутилфталат - в качестве дополнительных пластификаторов, стабилизаторы химической стойкости, технологические добавки, катализаторы и модификаторы процесса горения. В качестве катализатора горения в баллиститных топливах, в основном, используются соединения свинца, меди, никеля с различными органическими лигандами (патенты RU 2247700, 2175957, US 4226792, 5252409). При этом для каждого типа топлива важное значение имеет сочетание определенных видов металлов свинец-медь, свинец-никель, свинец-кобальт и т.д., а также их физическое состояние (механическая смесь, комплексное соединение и т.д.).
2
Обеспечение катализа процесса горения при давлениях ниже 40 кгс/см является очень сложной задачей и результат может быть достигнут благодаря подбору вида катализатора горения и оптимального соотношения компонентов.
2
В качестве прототипа использовано топливо по патенту RU 2090544 С06В 25/18, С06D 5/06, заявл. 27.02.96, опубл. 20.09.97, в котором в качестве катализатора горения используется оксид свинца в сочетании со стабилизатором горения - карбонатом кальция. Данное топливо имеет показатель степени в законе скорости горения ″ν″ в пределах 0,39-0,41 в области давлений 40…100 кгс/см.
2
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание топливной композиции, обеспечивающей малую зависимость скорости горения от давления в области пониженных давлений - 20…80 кгс/см.
Технический результат данного изобретения достигается за счет использования в составе топлива комплексного катализатора горения - смеси свинцово-никелевого комплекса фталевой кислоты (ФНС) с окисью магния или карбонатом кальция, нитроцеллюлозы, пластификатора - смеси нитроглицерина (НГ) и динитротолуола, стабилизатора химической стойкости - централита или его смеси с дифениламином, технологических добавок - индустриального масла и стеарата цинка и введения дополнительного пластификатора динитродиэтиленгликоля (ДНДЭГ) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Динитродиэтиленгликоль
14,6…16,9
Пластификатор
16,4…19,1
Стабилизатор химической стойкости
1,5…3,0
Свинцово-никелевый комплекс фталевой
кислоты
1,5…3,0
Карбонат кальция или окись магния
0,5…3,0
Индустриальное масло
0,5…1,5
Стеарат цинка
0,01…0,1
Нитроцеллюлоза
Остальное
Сущность изобретения заключается в активации процесса горения при низких давлениях за счет использования в качестве катализатора скорости горения смеси свинцово-никелевого комплекса фталевой кислоты в сочетании с окисью магния или карбонатом кальция, а в качестве дополнительного пластификатора - динитродиэтиленгликоля.
Механизм смещения плато-эффекта в область низких давлений заключается в интенсификации окислительно-восстановительных процессов при малых давлениях, за счет воздействия комплексного катализатора горения, содержащего в молекуле одновременно свинец и никель в сочетании с окисью магния или карбонатом кальция. Никелевая составляющая катализатора способствует увеличению температуры пламени в области низкого давления и способствует более раннему образованию равномерно расположенного углеродистого каркаса, роль которого заключается в удерживании на своей поверхности ионов свинца, препятствуя их агломерации (С.И.Яковлев «Механизм действия свинцовых катализаторов на горение порохов». Физика горения и взрыва, №1, 1991 г., 41-43).
Введение в комплексный катализатор окиси магния или карбоната кальция обеспечивает стабильное горение предлагаемой топливной композиции в требуемом интервале давлений.
Замена части нитроглицерина на дополнительный пластификатор динитродиэтиленгликоль, который является более активным пластификатором по отношению к нитроцеллюлозе в сравнении с нитроглицерином, способствует получению более пластичной композиции и более равномерному распределению катализатора в топливной массе, что улучшает условия катализа горения.
В таблице приведены составы и характеристики образцов в сравнении с прототипом.
Таблица
Характеристики
Прототип
Опытные образцы
Обр.1
Обр.2
Обр.3
Обр.4
Компонентный состав, мас.%
Нитроглицерин
24,0-28,0
14,6
15,2
15,8
16,9
ДНДЭГ
-
14,6
15,2
15,8
16,9
Динитротолуол
8,0-12,0
1,8
1,9
2,0
2,2
Централит или его смесь с дифениламином
1,0-5,5
1,5
2,0
2,5
3,0
ФНС
-
1,5
2,4
2,8
3,0
Карбонат кальция
0,6-3,0
3,0
-
0,5
-
Окись свинца
0,6-2,0
-
-
-
-
Окись магния
-
-
0,5
-
3,0
Продолжение таблицы
Характеристики
Прототип
Опытные образцы
Обр.1
Обр.2
Обр.3
Обр.4
Индустриальное масло
0,8-1,6
1,5
0,9
1,0
0,5
Стеарат цинка
0,02-0,05
0,01
0,04
0,06
0,1
Сульфорицинат Е
0,02-0,3
-
-
-
-
Нитроцеллюлоза
54,0-62,0
61,49
61,86
59,54
54,4
Показатель степени в законе горения ″ν″ в области давлений, кгс/см<sup>2</sup>:
40-100
0,39-0,41
0,22
0,18
0,16
0,12
20-80
-
0,098
0,085
0,079
0,071
Из данных таблицы следует, что использование предложенного катализатора горения ФНС в смеси с окисью магния или карбонатом кальция и дополнительного пластификатора динитродиэтиленгликоля в сочетании с полезным соотношением компонентов позволяет обеспечить снижение показателя "ν" в области низких давлений.