СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКОНАПОЛНЕННОГО ТВЕРДОГО РАКЕТНОГО ТОПЛИВА БАЛЛИСТИТНОГО ТИПА
METHOD OF PRODUCING HIGH-FILLED SOLID ROCKET PROPELLANT OF BALLISTIC TYPE

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к способу изготовления твердого ракетного топлива баллиститного типа (ТРТ) и может быть использовано при отработке и серийном изготовлении ТРТ и заряда из него.
Современный уровень вооружения требует создания ТРТ с высокими энергетическими и баллистическими характеристиками, обеспечение которых достигается, как правило, за счет использования значительного количества наполнителей разного функционального назначения, например модификаторов горения, мощных взрывчатых веществ, и которые отличаются увеличенным содержанием нитроэфиров как наиболее энергоемких компонентов ТРТ. В силу указанных особенностей высоконаполненные топлива отличаются повышенным уровнем пластичности, следствием которой является ухудшение реологических характеристик. При переработке таких составов на штатном технологическом оборудовании баллиститного производства возникает ряд трудностей, особенно на фазе отжима. В связи с этим практическое использование высоконаполненных ТРТ требует совершенствования существующего способа изготовления топлив баллиститного типа.
Известный способ изготовления ТРТ включает смешение компонентов топлива в водной среде, отжим полученной топливной массы, вальцевание - таблетирование топлива, сушку и прессование зарядов через формообразующий пресс-инструмент (Смирнов Л.А. "Оборудование для производства баллиститных порохов по шнековой технологии и зарядов из них", М., 1997, с.51-52, 86-92). Указанный способ принят авторами за прототип, недостатком которого является несовершенство технологического процесса отжима топливных масс различной степени наполнения и пластификации при использовании штатного технологического оборудования.
Отжим топливной массы заключается в одновременном протекании в канале винта отжимного шнек-пресса процессов механического сжатия, уплотнения массы, отфильтровывания и удаления из нее избыточной воды. Полуфабрикат, получаемый в отжимном аппарате, представляет собой отжатую массу с влажностью 6-12% в виде гранул цилиндрической формы с диаметром, равным выходному отверстию формующей кольцевой решетки, и длиной, определяемой количеством ножей и частотой вращения винта (15 - 21/0 - 5…15 мм). Техническое название указанных гранул - топливная "крошка". При переработке штатных баллиститных топлив преобладает стабильная работа отжимных аппаратов с допустимым уровнем нагрузок и производительности.
При переработке высоконаполненных топлив в ряде случаев наблюдается нарушение стабильной работы пресса, проявляющееся в падении производительности, прокручивании массы вместе с винтом и залипании фильтрующей решетки, что, как правило, сопровождается вынужденной остановкой технологического процесса для проведения чистки рабочих органов пресса. В результате подобной работы отжимного аппарата резко снижается производительность фазы отжима и возрастает степень опасности проводимого техпроцесса.
Технической задачей патентуемого изобретения является разработка способа изготовления высоконаполненного ТРТ баллиститного типа, обеспечивающего непрерывную, стабильную и безопасную работу фазы отжима с использованием штатного технологического оборудования.
Технический результат патентуемого изобретения заключается в том, что способ изготовления высоконаполненного ТРТ включает смешение компонентов топлива в водной среде, отжим топливной массы, вальцевание, сушку и прессование зарядов через формообразующий пресс-инструмент и отличается тем, что на фазе отжима получаемую топливную "крошку" в количестве 5…15% возвращают в отжимной аппарат для повторного использования. Далее техпроцесс осуществляют известным способом: вальцевание - сушка - прессование.
Сущность изобретения заключается в том, что при переработке на фазе отжима высоконаполненного ТРТ баллиститного типа для улучшения его реологических характеристик и обеспечения стабильной работы отжимного пресса получаемую в процессе отжима топливную "крошку" в количестве 5…15% возвращают в отжимной аппарат для повторного использования. Первые порции топливной "крошки" получают, как правило, при неустановившихся и не стабильных режимах работы отжимного аппарата в силу высокой пластичности исходной топливной массы. Однако после ввода уже первых порций топливной "крошки" процесс отжима нормализуется и при дальнейшей переработке отжимной пресс работает стабильно, поскольку возвращаемая топливная "крошка", имеющая более низкую влажность (6…12%) и более плотную структуру по сравнению с исходной массой, влажность которой находится на уровне 60…70%, улучшает технологические свойства перерабатываемой топливной массы за счет увеличения ее жесткости и способствует увеличению фильтрующей способности вследствие обеспечения более высокой пористости за счет разной степени плотности исходной массы и топливной "крошки". В целом, при введении топливной "крошки" обеспечивается более стабильная работа отжимного аппарата, увеличивается производительность фазы, уменьшается опасность техпроцесса и улучшается качество получаемого полуфабриката - достигается его более высокая плотность, монолитность и однородность по влажности. Количественные пределы по вводу возвратной топливной "крошки" обусловлены тем, что содержание менее 5% не обеспечивает требуемой жесткости отжимаемой системы, а свыше 15% - приводит к повышению токовых нагрузок на электропривод отжимного пресса выше требуемых норм (>125А).
Примеры реализации патентуемого способа:
Пример 1
Изготовленная топливная масса высоконаполненного ТРТ (40% наполнителя) с влажностью 60…70% в количестве 1000 кг подвергается отжиму в аппарате ПО-125.1000 при режимах:
Пусковые режимы без добавления топливной "крошки"
Работа аппарата с добавлением топливной "крошки"
Нагрузка, А
30-125
60-70
Производительность, кг/час
100-150
520,0
Количество возвращаемой топливной "крошки", %
-
10,0
Влажность получаемого полуфабриката (топливной
"крошки"), %
12-14
7-8
После получения первых порций топливной "крошки" и возвращения ее обратно в отжимной аппарат работа отжимного аппарата стабилизируется, уровень токовых нагрузок выравнивается, производительность аппарата возрастает. При последующей работе отжимного аппарата возвращаемая в заданном количестве топливная "крошка" равномерно дозируется в топливную массу, например 10 кг на каждые 100 кг отжимаемой топливной массы.
Остальные примеры приведены в таблице, показатели работы отжимного аппарата в которой показаны при выходе на стабильный режим.
Примеры реализации патентуемого способа показывают, что возвращение топливной "крошки" для повторного использования позволяет обеспечить нормальную работу фазы отжима: аппарат работает с расчетной производительностью, допустимым уровнем токовых нагрузок и обеспечением однородной влажности в требуемых пределах. Уменьшение (пример №1) или увеличение (пример №2) топливной "крошки" по отношению к отжимаемой топливной массе приводит к нестабильной работе отжимного аппарата, о чем свидетельствует низкая производительность аппарата, высокий разброс токовых нагрузок и влажности. Реализация способа проведена в условиях ФКП "Пермский пороховой завод" при переработке заводских топливных смесей.
Таблица
Примеры переработки высоконаполненных топлив на фазе отжима
Примеры, № п/п
Показатели
Примечание
Массовая доля топливной "крошки", %
Массовая доля наполнителей, %
Производительность, кг/час
Нагрузка на электродвигатель, А
Влажность, %
(прототип)
-
-
700-900
80-90
8-9
аппарат работает без вынужденных остановок
1
2,0
25
150-200
30-35
13,0
вынужденные остановки аппарата
2
18,0
25,0
300
125 -130
5,0-6,0
предельное значение нагрузок
3
5,0
30,0
500-600
60-70
7-8
аппарат работает устойчиво и непрерывно
4
15,0
40,0
700-900
80-90
6,0-7,0
то же