СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖЕСТКОГО СГОРАЮЩЕГО КАРТУЗА
METHOD FOR OBTAINING A RIGID COMBUSTIBLE BAG

Изобретение относится к области производства изделий из порошково-волокнистых композиционных энергетических материалов, в том числе профилированных.
Известен способ нанесения калиевой соли 4,6-динитро-5,7-диоксибензо-фуроксана на волокна нитратов целлюлозы в среде вода-диметилсульфоксид в присутствии 0,2-1,5 мас. % поверхностно-активного вещества по отношению к воде при температуре 60-65°C [1]. Недостатком данного способа является применение органического растворителя, что не возможно применять для изготовления жестких сгорающих картузов по технологии фильтрационного литья.
В патенте [2] предложен способ получения метательного пористого заряда, включающий приготовление водного раствора полимера, приготовление смеси компонентов, формование зарядов из полученной смеси прессованием, удаление воды сушкой, отличающийся тем, что состав изготавливают из водно-влажных непластифицированных волокон нитратов целлюлозы (НЦ), в качестве полимера применяют водорастворимый полимер синтетического или природного происхождения в количестве не более 25 мас. %, а в качестве наполнителя - бризантные взрывчатые вещества в количестве не более 70 мас. %. Недостатком данного способа является применение водорастворимого полимера, а в технологии фильтрационного литья используются водные суспензии компонентов.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является способ изготовления формованных изделий из волокнистой массы по патенту [3], включающий приготовление водной суспензии требуемой концентрации из волокнистых материалов, формование влажного изделия путем осаждения волокон на формующем основании и удаление остаточной влаги путем сушки. В приготовленную водную суспензию дозированно подают жидкие и твердые модификаторы для придания материалу требуемых физико-механических качеств, осаждение волокон осуществляют на поверхность твердотельных форм, изготовленных из пористого материала, а образование влажного изделия осуществляют на нижней поверхности формующего основания по схеме "снизу вверх" путем наращивания волокнистого материала фильтрованием воды из суспензии через поры формующего основания за счет перепада давления, создаваемого на нем, при этом одновременно с сушкой изделие подвергают подпрессовке, причем сушку изделия ведут в нагреваемой разъемной твердотельной форме с одновременным удалением паров воды за счет вакуумной откачки из верхней и нижней частей указанной разъемной формы.
Недостатком способа является то, что в пористой твердотельной форме с равномерным распределением пор в объеме невозможно получать сгорающие элементы с разной плотностью стенок изделия. Кроме того, сушка ведется в разъемной твердотельной форме, из верхней и нижней частей которой откачивается вакуум. При разъеме такой формы заготовку в сухом состоянии трудно извлечь из формующего основания,
Задачей изобретения является получение жесткого сгорающего картуза с вертикальными полосами на боковой внутренней поверхности картуза, имеющими меньшую плотность материала, что позволяет прогнозировать количество элементов распада жесткого сгорающего картуза в момент выстрела.
Задача решается за счет того, что способ получения жесткого сгорающего картуза, включающий приготовление водной суспензии волокнистых материалов, формование влажного изделия путем осаждения волокон и дисперсных компонентов на формующем основании и удаление остаточной влаги сушкой, отличается тем, что 0,8-1,1%-ная водная суспензия подается под давлением 98,1-196,2 кПа на формующую матрицу, в которую вставлена латунная сетка специальной конструкции для создания вертикальных насечек с меньшей толщиной материала на боковой внутренней поверхности картуза, для этого ячейки латунной сетки запаивают в вертикальном направлении в тех местах, где необходимо создать насечки на картузе, ширина запаянной полосы составляет 4-5 мм, количество полос 4-12.
В связи с тем, что материал жесткого сгорающего картуза (ЖСК) является энергетическим, то в процессе выстрела шестью модулями метательного заряда при его сгорании в каморе орудия дополнительно повышается давление пороховых газов ~ на 4,9 МПа (500 атм). Вертикальные полосы меньшей плотности на боковой поверхности ЖСК позволяют прогнозировать количество элементов распада жесткого сгорающего картуза в момент выстрела и тем самым изменять характер горения изделия в каморе орудия. Таким образом достигается меньший разброс по давлению пороховых газов, создаваемому в момент выстрела.
Примеры выполнения способа изготовления жесткого сгорающего картуза с вертикальными насечками с меньшей плотностью материала на боковой (периферийной) поверхности картуза приведены в таблице.
Водная суспензия с концентрацией 0,8%, состоящая из целлюлозы, размолотой до 42-48°ШР (Шопер Риглера), связующего и энергонасыщенных материалов перемешивается в смесителе, далее по трубопроводу (Фиг. 1, поз. 1) суспензия снизу вверх поступает в оснастку для формования (поз. 2) под давлением 98,1 кПа, в которой имеется отражатель (поз. 3), от которого суспензия отражается и поступает во внутреннюю полость формующей матрицы (поз. 4), которая имеет дренажные отверстия (поз. 5), для фильтрации суспензии в формующую матрицу вставлена латунная сетка (поз. 6) со средним размером ячеек 0,54 мм. Для создания насечек латунную сетку пропаивают припоем в виде вертикальных (продольных) полос по высоте формующей оснастки, ширина пропаянной полосы составляет 4-5 мм, количество вертикальных (продольных) диаметрально расположенных полос на боковой поверхности от 4 до 12.
Так, при фильтрации суспензии с концентрацией 0,8% через формующую матрицу, где имеется сплошная (пропаянная) поверхность полосы на латунной сетке, происходит наплыв суспензии на эту поверхность. Таким образом, заготовка ЖСК (Фиг. 1, поз. 7) после формования имеет разную толщину стенок. Там, где фильтрация происходит свободно, толщина заготовки составляет 7-8 мм, а там, где происходит наплыв фильтрата, толщина соответственно составляет 5-6 мм. Внешний вид отформованного изделия с насечками на внутренней боковой поверхности представлен на Фиг. 2.
Полученные отформованные заготовки жесткого сгорающего картуза сушатся до постоянной массы и прессуются в термопрессе для получения окончательной формы и плотности материала жесткого сгорающего картуза.
3
3
При окончательном прессовании толщина стенок боковой поверхности готового изделия по окружности аналогична, а плотность материала в в местах нахождения вертикальных полос меньше на 0,2-0,25 г/см. На остальной поверхности ЖСК плотность материала составляет 0,9-0,95 г/см. Толщина стенки готового ЖСК составляет 2,2-2,6 мм.
Давление формования изменяется в зависимости от концентрации волокнистой суспензии от 98,1 до 198,2 кПа. Чем выше концентрация суспензии, тем большее давление необходимо создавать для ее подачи в матрицу (примеры 1-3).
Уменьшение концентрации суспензии менее 0,8% снижает производительность установки (время формования увеличивается до 70-80 с вместо 40-50 с), а увеличение более 1,1% приводит к неравномерной толщине заготовки после формования.
Увеличение количества сплошных полос более 12 может привести к неравномерному распаду жесткого сгорающего картуза в момент выстрела. При увеличении ширины полосы более 5 мм могут образовываться сквозные отверстия в материале ЖСК из-за низкой плотности. Тогда ЖСК не будет гарантированно предохранять основной метательный заряд от внешних воздействий. При уменьшении ширины полосы менее 4 мм разноплотность будет несущественной, что также может привести к неравномерному распаду жесткого сгорающего картуза в момент выстрела.
Из таблицы видно, что за счет наличия сплошных вертикальных полос на латунной сетке можно регулировать характер изменения плотности материала боковой поверхности ЖСК, а варьированием количества вертикальных полос - число элементов распада корпуса в момент выстрела.
Полученный по разработанному способу жесткий сгорающий картуз с различной плотностью материала боковой поверхности позволяет прогнозировать количество элементов распада жесткого сгорающего картуза в момент выстрела, то есть характер горения ЖСК в каморе орудия.
Литература
1. Патент РФ №2473566. МПК С08В 15/00, С06В 21/00. Способ получения наполненных нитратов целлюлозы / Т.А. Енейкина, Л.М. Юсупова, Р.Ф. Гатина, А.И. Хацринов и д.р. - заявл. 05.04.2011, опубл. 27.01.2013.
2. Патент РФ №2382019. МПК С06В 21/00, С06В 25/00. Блочный метательный пористый заряд (варианты) и способ его изготовления/ В.В. Наместников, И.В. Кривенко, Ю.М. Филиппов. - заявл. 30.05.2008, опубл. 20.02.2010.
3. Патент РФ №2270895 от 27.02.2006 г. МПК D21J. Способ изготовления формованных изделий из волокнистой массы/ Мартынов В.Н., Ланьков А.Э., Мартынов С.Н. - Заявка №2004117922 от 15.06.2004.