Способ бронирования твердотопливных зарядов
METHOD OF SOLID-PROPELLANT CHARGES ARMORING

Изобретение относится к изготовлению бронированных твердотопливных зарядов, покрытие которых исключает горение забронированных поверхностей.
Известны различные методы бронирования зарядов топлива [1-3]:
- заливка в зазор жидких композиций с последующим их отверждением [1];
- инжекционное формование;
- экструзия;
- приклейка листовых полимерных материалов [2].
Недостатками способов являются невозможность бронирования зарядов с небольшим диаметром (до 20 мм), значительные затраты на изготовление пресс-формы, большие энергозатраты на размягчение бронесостава.
Аналогом предлагаемого изобретения является способ бронирования вкладного заряда эпоксидным бронесоставом, включающий выполнение конических углублений (глубина - 1,0-2,0 мм, площадь - 0,5-3,0 мм, расстояние между углублениями не менее 3 мм) на боковой поверхности шашки, обезжиривание поверхности конических углублений, заполнение их эпоксидным бронесоставом с помощью шприца, пипетки или малоразмерного «копья» и полимеризацию при температуре 15-35°C [4]. Этот способ является трудоемким и включает, в основном, использование ручного труда.
Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению, принятым за прототип, является способ бронирования твердотопливных зарядов, включающий нанесение адгезионного подслоя на основе клея «Лейконат» (20%-ный раствор 4,4'',4''-трифенилметантриизоционата в дихлорэтане) на топливную шашку, сушку подслоя, установку и центрирование ее в пресс-форме, разогрев порошкообразного или гранулированного бронематериала до текучего состояния (до 200°C) и впрыск его под давлением 49,05-147,15 МПа в зазор между камерой пресс-формы и топливной шашкой [5]. Недостатки прототипа:
- применимость технологии покрытия только для крупногабаритных изделий;
- впрыск бронепокрытия под высоким давлением (49,05-147,15 МПа);
- нагрев бронемассы до 200°C, что требует применения специального оборудования;
3
- использование токсичных хлорсодержащих углеводородов при нанесении клея на поверхность шашки (дихлорэтан: класс опасности - 2, ПДК - 10 мг/м);
- выделение газообразных продуктов в процессе сушки (пары дихлорэтана), которые могут нарушить целостность покрытия.
Технической задачей изобретения является разработка простого и безопасного способа нанесения бронепокрытия на малогабаритные твердотопливные заряды.
Решение поставленной задачи осуществляется за счет того, что способ бронирования твердотопливных зарядов, состоящий из двух стадий и включающий нанесение адгезионного подслоя на топливную шашку, сушку подслоя, установку и центрирование ее в пресс-форме и залив бронематериала в зазор между камерой пресс-формы и топливной шашкой, отличается тем, что на первой стадии на поверхность шашки в качестве адгезионного подслоя кистью наносят клей ЭЛ-20 на основе эпоксидиановой смолы марки ЭД-20 и низкомолекулярного полиамида Л20, на который сверху в два слоя накладывают стеклоткань или бязь, пропитанную клеем ЭЛ-20, сушка протекает с одновременной полимеризацией при температуре 20-25°C в течение 24-25 часов или при 50-70°C в течение 3-5 часов, затем на второй стадии шашку устанавливают в пресс-форму в виде металлического стакана и в зазор между стаканом и шашкой заливают клей ЭЛ-20, полимеризацию которого осуществляют аналогично первой стадии.
Исследование технологических факторов, связанных с нанесением бронепокрытия на поверхность шашки, позволило установить, что для получения надежного крепления заряда необходимо соблюдать следующие условия:
- использование эпоксидного клея ЭЛ-20. Он способен отверждаться при комнатной температуре, что не требует применения специального сушильного оборудования. При отверждении не выделяются газообразные продукты, которые нарушали бы прочность пленки, обладает высокой прочностью, ударо- и вибростойкостью. Замедленный характер нарастания вязкости в начальный момент полимеризации обеспечивает сохранение хороших литьевых качеств на определенный промежуток времени.
- для обеспечения прочности системы шашка-покрытие необходимо применение армирующего наполнителя в виде бязи или стеклоткани, пропитанных клеем ЭЛ-20. Клей проникает в свободные межволоконные пространства и заполняет их.
- после проведения полимеризации (сушки) клея при комнатной температуре в течение 24-25 часов или при 50-70°C в течение 3-5 часов полотно наполнителя оказывается под тонким полимерным покрытием, которое выполняет функцию протектора, закрывающего поверхностные дефекты. Таким образом, на первой стадии обеспечивается адгезионное взаимодействие между материалом шашки и покрытием.
- на второй стадии после установки шашки в пресс-форму и залива в зазор клея ЭЛ-20 обеспечивается адгезионное взаимодействие между поверхностью металлического корпуса стакана и бронированной шашкой.
Внешний вид твердотопливного заряда после первой и второй стадии бронирования приведен на фиг. 1 и 2.
Бронирование заряда осуществлялось следующим образом.
Первая стадия. На внешнюю поверхность заряда топлива поз. 1 кистью наносят клей ЭЛ-20, на который сверху накладывают два слоя стеклоткани или бязи, пропитанной клеем ЭЛ-20 поз. 2. Таким же образом покрывают торцы заряда. Сушку с одновременной полимеризацией клея проводят при температуре 20-25°C в течение 24-25 часов или при 50-70°C в течение 3-5 часов.
Вторая стадия. Заряд топлива, прошедший первую фазу поз. 3, устанавливают в металлический стакан поз. 4 и свободное пространство между зарядом топлива и стенкой стакана заливают клеем ЭЛ-20 поз. 5. Полимеризацию клея ЭЛ-20 осуществляют также при температуре 20-25°C в течение 24-25 часов или при 50-70°C в течение 3-5 часов.
Примеры выполнения способа бронирования приведены в таблице, а технологическая блок-схема - на фиг. 3.
Из таблицы видно, что применение клея ЭЛ-20 обеспечивает требуемое качество покрытия (Пр. №1-3). Использование клея К-300 на основе кремний-органики и исключение армированного наполнителя не обеспечивает надежную адгезию покрытия к материалу шашки и корпусу стакана (Пр. №4, 5). Вязкость клея ЭЛ-20 позволяет осуществлять заливку без применения хлорсодержащих органических растворителей и создания давления, как в случае прототипа (вязкость клея регулируется соотношением компонентов: смолы ЭД-20 и полиамида Л20).
Источники информации
1. Патент RU 2274550, «Способ бронирования зарядов твердого ракетного топлива термопластичными бронесоставами», В29С 39/00, В29С 41/00, опубл. 20.04.2006.
2. Патент RU 2395480, «Бронированный вкладной заряд твердого ракетного топлива», С06В, C06D, опубл. 04.03.2009.
3. А.В. Косточко, Б.М. Казбан. Пороха и ракетные твердые топлива. Основные понятия, определения, классификация, исторические сведения. Казань: Изд-во Казань, гос. технол. ун-та, 2007. 180 с.
4. Патент RU 2458243, «Способ бронирования вкладного заряда твердого ракетного топлива эпоксидным бронесоставом по боковой поверхности и способ определения вязкости эпоксидного бронесостава», F02K 9/10, G01N 11/00, опубл. 28.02.2011.
5. Патент RU 2209135, «Способ бронирования твердотопливных зарядов», В29С 39/00, В29С 41/00, опубл. 27.07.2003.