БРОНЕСОСТАВ ДЛЯ ПОКРЫТИЯ ЗАРЯДА ТВЕРДОГО РАКЕТНОГО ТОПЛИВА
ARMOURING COMPOSITION FOR COATING SOLID PROPELLANT CHARGE

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к разработке рецептуры малодымного бронесостава и бронированию им зарядов твердого ракетного топлива (ТРТ), и может быть использовано при изготовлении маршевых ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ) управляемых ракет (УР).
Известен бронесостав для покрытия зарядов на основе ацетилцеллюлозы: пат. RU 2179989 от 27.02.2002 г., МПК С09Д 101/12 - прототип, обеспечивающий низкий уровень дымообразования, но имеющий невысокую теплостойкость, что при времени работы заряда более 10…15 с приводит к прогару бронепокрытия заряда и его аномальной работе.
Известны бронесоставы на основе акрилатных соединений, применяющиеся для бронирования зарядов методом заливки: пат. RU 2220937 от 10.01.2004 г., RU 2283295 от 10.09.2006 г., RU 2261240 от 27.09.2005 г., которые имеют высокую теплостойкость, но большое дымообразования, а также пат. RU 2316528 C1 C06B 45/28, C06D 5/00 от 10.02.2008 г., взятый за прототип.
Технической задачей патентуемого изобретения является разработка теплостойкого бронесостава с низким уровнем дымообразования для бронирования зарядов ТРТ методом заливки.
Технический результат изобретения достигается за счет разработки рецептуры теплостойкого бронесостава с низким уровнем дымообразования для покрытия зарядов ТРТ методом заливки на основе акрилатных соединений - метилметакрилата (ММА), полибутилметакрилата (ПБМА), отверждаемых перекисью бензоила (ПБ), содержащего малодымный наполнительгидразодикарбонамид и олигоэфиракрилат марки МДФ-1 в качестве сшивающего агента, представляющий собой продукт конденсации фталевого ангидрида, диэтиленгликоля и метакриловой кислоты, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
метилметакрилат
29-31
олигоэфиракрилат марки МДФ-1
9-11
полибутилметакрилат
16,5-17,5
гидразодикарбонамид
41-43
перекись бензоила
0,5-1,5
Заявляемые пределы соотношений компонентов определялись экспериментальным путем и являются оптимальными, обеспечивая удовлетворительные механические, адгезионные и технологические свойства бронесостава.
Рецептуры образцов бронесостава с различным содержанием компонентов, их свойства приведены в таблице в сравнении с прототипом.
Приготовление бронесостава осуществлялось в мешателе, снабженном вакуумной линией, следующим образом: в смеси ММА и олигоэфиракрилата марки МДФ-1 растворяли ПБМА при перемешивании, затем вводили ГДА, вновь проводили перемешивание до равномерного распределения порошкообразного ГДА во всем объеме содержимого мешателя, затем вводили раствор ПБ в части навески ММА и перемешивали до получения однородной массы, которую вакуумировали в течение 10…15 мин при остаточном давлении не более 20 мм рт.ст и температуре 20…25°С.
Покрытие зарядов осуществлялось методом заливки бронесостава в зазор между техоснасткой и установленным в нее зарядом с последующей выдержкой при температуре 80-85°С в течение 10-17 ч.
Рецептура образцов бронесостава и их свойства при температуре испытаний 20°С
Наименование компонента
Содержание компонента, мас.%
Прототип
Образец №1
Образец №2
Образец №3
Образец №4
Образец №5
ММА Олигоэфиракрилат
10
24
31
30
29
40
марки МДФ-1
-
9
9
9
11
7
ПБМА
-
22,5
16,5
18
18,5
10,5
Растворенная в бутилметакрилате механохимическая смесь ПБМА и молотой слюды
32-36
ГДА
-
41
43
42
41
41
ПБ
1,5
0,5
0,5
1
1,5
1,5
Прочность при растяжении, кгс/см<sup>2</sup>
135,6-150,1
199,5
188,0
190,3
198,1
147,6
Относительная деформация, ε, %
8,5-11,0
3,52
5,64
4,87
4,70
7,20
Прочность адгезии к ТРТ, кгс/см<sup>2</sup>
95,7-97,1
90,2
90,1
92,4
91,9
88,1
Вязкость, Пз
15,0-16,9
19
12
13
13
7
Жизнеспособность, ч
3
2,5
2,5
2
1,5
1,5
Коэффициент теплопроводности, λ, Вт/см·град
0,229
-
0,262
0,243
0,268
-
Коэффициент температуропроводности, α, м<sup>2</sup>/с
0,12·10<sup>-6</sup>
-
0,12·10<sup>-6</sup>
0,11·10<sup>-6</sup>
0,12·10<sup>-6</sup>
-
Удельная теплоемкость, с, Дж/кг·град
1670
-
1820,0
1790,0
1810,0
-
Температура начала интенсивного термического разложения, Тнир, °С
200
-
225-230
-//-
-//-
-
Мощность дымообразования при температуре 20°С, N, м<sup>2</sup>/с
2,0
-
0,34
0,38
0,35
-
Из таблицы видно, что образцы заявляемого бронесостава имеют удовлетворительные механические, адгезионные свойства и жизнеспособность, но образец бронесостава №1 имеет высокую вязкость 19 Пз, что делает его непригодным для покрытия зарядов методом заливки, применяемом при использовании бронесоставов на основе акрилатных соединений. Образец бронесостава №5 в течение времени полимеризации расслаивается вследствие седиментации ГДА (осаждения), который представляет собой порошок, нерастворимый в акрилатных соединениях.
Теплостойкость патентуемого бронесостава и прототипа находятся на одном уровне, поскольку удельная теплоемкость и температура начала интенсивного термического разложения патентуемого бронесостава выше, чем у прототипа, коэффициент теплопроводности завышен незначительно, а коэффициент температуропроводности имеет одинаковые значения. При этом, имея удовлетворительную теплостойкость, мощность дымообразования патентуемого бронесостава значительно меньше прототипа, что обусловлено содержанием ГДА, повышенной температурой начала интенсивного термического разложения и отсутствием ненасыщенной олигоуретанакрилатной смолы Д-10ТМ, которая определяет высокий уровень дымообразования прототипа.
Патентуемым бронесоставом бронировались заряды диаметром 65 мм, длиной 100 мм и подвергались огневым стендовым испытаниям в составе РДТТ. Испытания показали, что при горении заряда в течение 20…50 с бронесостав сохраняется по всей длине заряда, обеспечивая теплозащиту камеры сгорания РДТТ от воздействия горячего потока продуктов сгорания ТРТ.
Работоспособность опытных зарядов, покрытых патентуемым бронесоставом в условиях ФГУП «НИИПМ», подтверждена попеременным и длительным термостатированием.
Таким образом, заявляемый бронесостав, применяемый для бронирования зарядов ТРТ методом заливки, является термостойким и имеет низкий уровень дымообразования.