СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗАРЯДОВ СМЕСЕВОГО РАКЕТНОГО ТВЕРДОГО ТОПЛИВА
METHOD FOR PRODUCING MIXED FIRM ROCKET FUEL

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к способам изготовления крупногабаритных зарядов смесевого ракетного твердого топлива (СРТТ) методом свободного литья.
Из уровня техники известны способы изготовления крупногабаритных зарядов СРТТ патент США №3311678 (дата публикации 28.03.1967 г.), патенты РФ №№2194687 (дата публикации 20.12. 2002 г.), 2508464 (дата публикации 26.04. 2012 г.) методом свободного литья топливной смеси из смесителя через сливную систему в собранный с каналообразующей оснасткой корпус.
К недостаткам описанных способов следует отнести следующее: в процессе формования крупногабаритных зарядов СРТТ методом свободного литья топливной смеси в собранный с каналообразующей оснасткой корпус из-за конструктивных особенностей каналообразующей оснастки единственным местом размещения сливного отверстия является его расположение на оснастке ниже верхней горловины корпуса. При этом над сливным отверстием размещается значительный свободный объем корпуса, который в процессе формования необходимо заполнить топливной смесью. В качестве прототипа к предлагаемому техническому решению рассмотрен патент РФ №2534109 (дата публикации 27.11.2014 г.) способ изготовления зарядов СРТТ методом свободного литья топливной смеси из смесителя через сливную систему в собранный с каналообразующей оснасткой корпус.
Недостатком известных способов и прототипа является большое количество топливной смеси, остающейся в смесителе в конце формования, необходимое для гарантированного заполнения объема корпуса, расположенного выше сливного отверстия в каналообразующей оснастке. Оставшаяся в смесителе топливная смесь не может быть использована в дальнейшем и относится к безвозвратным потерям.
Задачей настоящего изобретения является создание способа изготовления зарядов методом свободного литья, обеспечивающего уменьшение потерь топливной смеси при условии гарантированного заполнения топливной смесью объема корпуса, расположенного выше сливного отверстия в каналообразующей оснастке.
Поставленная задача решается предлагаемым способом изготовления зарядов СРТТ методом свободного литья топливной смеси из смесителя через сливную систему в собранный с каналообразующей оснасткой корпус, в котором в процессе формования топливной смесью заполняют дополнительную емкость, пристыкованную к сливной системе посредством переходника с клапаном и выполненную в виде цилиндра с поршнем, из которой топливную смесь вытесняют в корпус после завершения слива топливной смеси из смесителя.
Предложенный способ отличается от прототипа тем, что в процессе формования заполняют топливной смесью дополнительную емкость, пристыкованную к сливной системе посредством переходника с клапаном и выполненную в виде цилиндра с поршнем, из которой топливную смесь вытесняют в корпус после завершения слива топливной смеси из смесителя. Наличие дополнительной емкости позволяет слить в корпус из смесителя всю приготовленную для формования топливную смесь, а заполнение объема корпуса выше сливного отверстия в каналообразующей оснастке осуществляется вытеснением топливной смеси из емкости посредством поршня, установленного в цилиндре.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет слить в корпус из смесителя всю приготовленную для формования топливную смесь, а заполнение объема корпуса, расположенного выше сливного отверстия в каналообразующей оснастке, осуществить вытеснением топливной смеси из емкости.
В известных способах для гарантированного заполнения указанного объема корпуса приходится оставлять в смесителе значительный объем топливной смеси, который обеспечивает высокий уровень последней. За счет этого высокого уровня или путем ступенчатой подачи инертного газа (например, азота) в смеситель происходит передавливание топливной смеси в корпус. При этом неизрасходованный, неиспользуемый остаток топливной смеси в корпусе в конце формования составляет около 400 кг.
Предлагаемый способ поясняется чертежом.
На чертеже представлена схема установки формования для реализации предлагаемого способа.
Собранный с каналообразующей оснасткой 1 корпус 2 заряда СРТТ 3 установлен в барокамере 4. Каналообразующая оснастка 1 снабжена сливной горловиной 5, которая заканчивается сливным отверстием 6 на коническом участке каналообразующей оснастки 1. К сливной горловине 5 подстыкована сливная система 7, снабженная нижним клапаном 8, а выгрузочный люк 9 смесителя 10 снабжен верхним клапаном 11. К системе 7 пристыкована емкость 12, снабженная поршнем 13 и клапаном 14. В смесителе 10 размещена топливная смесь 15.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Перед началом слива топливной смеси 15 из смесителя 10 закрывают клапан 8 и открывают клапаны 11, 14 и заполняют топливной смесью емкость 12. Затем открывают клапан 8 и сливают топливную смесь 15 в корпус 2. После завершения слива топливной смеси из смесителя 10, что определяют по показаниям весоизмерительной системы, закрывают верхний клапан 11 и перемещением поршня 13 вытесняют топливную смесь из емкости 12 в корпус 2.
Пример конкретного выполнения
Крупногабаритный заряд массой 17 т изготавливают из высоковязкой топливной смеси методом свободного литья (см.чертеж).
Собранный с каналообразующей оснасткой корпус размещают в барокамере. Сливную горловину стыкуют со сливной системой, на которой имеется нижний клапан. К сливной системе через переходник с клапаном пристыкована дополнительная емкость, выполненная в виде цилиндра с поршнем. Сливная система и сливное отверстие размещают на конической части каналообразующей оснастки.
Опыт изготовления изделия показал, что свободное истечение топливной смеси в корпус прекращается, когда остается заполнить в корпус 300-320 кг.
Таким образом, объем дополнительной емкости составляет
eмк
т
3
V=320/ρ=320/1, 8=180 дм,
где
eмк
3
V - размер дополнительной емкости, дм;
т
3
ρ - плотность топлива = 1,8 кг/дм.
При внутреннем диаметре емкости (диаметр поршня) 600 мм ее длина составляет 640 мм. Такие размеры емкости и диаметр поршня вполне реальны для изготовления и применения.
По существующему способу для предотвращения проскока газа в корпус в смесителе остается 400 кг топливной смеси.
Работает предлагаемый способ следующим образом.
В начале последнего слива закрывают нижний клапан на системе слива и открывают клапан на переходнике дополнительной емкости. Вакуумируют систему слива и дополнительную емкость. Открывают клапан на смесителе и заполняют дополнительную емкость. Закрывают клапан на переходнике и открывают нижний клапан. Начинается истечение топливной смеси в корпус из смесителя.
2
После полного истечения топливной смеси из смесителя закрывают его (верхний) клапан. Открывают клапан на переходнике дополнительной емкости и передавливают топливную смесь из емкости в корпус. При этом избыточное давление топливной смеси в емкости составляет 1,0-1,5 кгс/см. Соответственно и скорость перемещения поршня может быть невысокой. Потребная скорость перемещения поршня определяется экспериментально. Завершение формования происходит согласно способу, используемому при изготовлении крупногабаритных зарядов.
Достоинствами предложенного способа является то, что его использование позволяет на 6-8 часов сократить длительность формования изделия и уменьшить потери дорогостоящей топливной смеси на 350-400 кг. Кроме того, исключается рискованная операция подачи газа в смеситель в конце формования, в процессе которой существует вероятность проскока газа в корпус при сливе, что неминуемо приведет к браку при изготовлении заряда. Необходимое избыточное давление на топливную смесь при заполнении объема корпуса выше сливного отверстия вместо газа создается поршнем.
Предлагаемый способ изготовления зарядов СРТТ реализуем практически, составные элементы не являются дефицитными.