CN101323806B - 固体燃料棒 - Google Patents

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Abstract

固体燃料棒，它包括固体燃料和保护套管，固体燃料能够通过炙热固体或明火直接引燃，保护套管起到限燃，保证固体燃料棒平行燃烧的作用；其中，固体燃料的组分及质量百分比含量如下：氧化剂：25％～60％；粘合剂和固化剂：12～20％；燃料：25％～60％。本发明固体燃料棒燃烧温度低、低压燃烧稳定、低残渣、低燃速、低污染，满足珠峰环境下使用。

Description

固体燃料棒
技术领域
本发明涉及一种用于外界环境为低温(-40℃)、低压(0.3个大气压左右)、强风(＞25m/s)、大雨等环境条件下可稳定燃烧，火焰明亮的固体燃料棒，同时具有无烟、少残渣和低污染的特点。
使用背景
在北京29届奥运会火炬传递活动中，根据火炬传递路线，要经过世界的最高峰——珠穆朗玛峰。珠峰峰顶的环境条件十分恶劣，温度低(-40℃)、压力低(0.3大气压)、强风(＞25m/s)，还可能出现大雪(雨)天气等，这种环境能够可靠燃烧、有明火的固体燃料还未见有公开报道。而且要求固体燃料棒的直径不能太大，在珠峰环境下稳定燃烧，火焰明亮。另外，固体燃烧棒与人近距离接触，还需要少烟、污染小，操作简便，安全可靠。
发明内容
本发明解决的技术问题：克服现有技术的不足，提供一种燃烧温度低、低压燃烧稳定、低残渣、低燃速、低污染等满足珠峰环境下使用的固体燃料棒。
本发明的技术解决方案：固体燃料棒，其特征在于：它包括固体燃料和保护套管，固体燃料能够通过炙热固体或明火直接引燃，保护套管起到限燃，保证固体燃料棒平行燃烧的作用；其中，固体燃料的组分及质量百分比含量如下：
氧化剂：25％～60％；
粘合剂和固化剂：12～20％；
燃料：25％～60％。
所述的固体燃料的组分还包括火焰调色剂，所述的火焰调色剂为碳酸锶或碳酸钙或硝酸锶或硝酸钙，质量百分比不超过10％。
所述的氧化剂为高氯酸铵AP或硝酸铵AN中的一种或两种成分的混合。
所述的粘合剂为环氧丙烷-四氢呋喃的共聚醚PET、或端羟基叠氮缩水甘油醚GAP中的一种或两种成分的混合。
所述的燃料为二羟基乙二肟DHG、或环三次甲基三硝胺RDX、或环四次甲基四硝胺HMX中的一种或一种以上的混合。
所述的固化剂优选改性六次甲基多异氰酸酯LM-100、或甲苯二异氰酸酯TDI中的一种或混合使用。
所述的保护套管的材料为聚乙烯PE或固体石蜡。
所述的固体燃料棒为圆柱形，直径最小为8mm。
本发明与现有技术相比的优点：
1、本发明的固体燃料棒的结构和固体燃料的组分及质量百分比含量可以达到的性能：
低压(≤0.3atm)  稳定燃烧
低温(＜-40℃)   稳定燃烧
强风(＞25m/s)   不熄火
无烟
燃速(0.3atm)：0.5～1.5mm/s
密度：1.6～1.75g/cm3
最小可靠燃烧截面：≥8mm
燃烧产物HCL含量：≤2.55mol/kg
而现有的含金属粉的固体推进剂燃烧温度高、危险性大，同时会产生大量的金属氧化物渣和烟雾而不符合奥运珠峰用固体燃料的要求。燃气发生剂类固体燃料一般存在低压可燃极限无法满足0.3大气压下稳定燃烧且有火焰的要求。本发明通过调节固体燃料棒低压可燃极限，固体燃料燃烧产生大量炙热可燃气体与空气中的氧二次燃烧形成明亮火焰。
2、本发明是在大量试验的基础上研制成功的，为保证低压可燃极限以及尽量降低残渣和火焰的烟雾，在氧化剂的选取上应尽可能多的选取无氯氧化剂，如硝酸铵，粘合剂应以氧含量高的聚醚或聚酯类粘合剂为优选。
3、本发明经过试验测试，固体燃料棒为圆柱形，直径最小可达8mm，满足使用需求。
具体实施方式
本发明的固体燃料棒包括固体燃料和保护套管，固体燃料能够通过炙热固体或明火直接引燃，保护套管起到限燃，保证固体燃料棒平行燃烧的作用；保护套管的材料为聚乙烯PE或固体石蜡均可。固体燃料棒为圆柱形，直径最小可为8mm。其中，固体燃料棒的加工工艺，可以采用以下两种方法中的一种：
第一种：先将各组分按比例秤量后在混合机中混合均匀，然后在成形好的φ8mm～φ30mm的PE塑料管中加压注入混合好的料浆，在烘箱中高温(50℃～70℃)固化成型，固化时间为3～5天。
第二种：先将各组分按比例秤量后在混合机中混合均匀，真空浇注到φ8mm～φ30mm的模具中，在烘箱中高温(50℃～70℃)固化成型。将固化好的固体燃料从模具中脱出后，在固体燃料外表面浸涂融融的固体石蜡或PE塑料(融融温度在80℃～120℃)。
下面根据固体燃料的组分及质量百分比含量的不同列举实施例进一步说明本发明：
实施例1
(1)固体燃料配方组成
Figure S2008101171948D00031
(2)固体燃料棒性能
Figure S2008101171948D00041
实施例2
(1)固体燃料配方组成
(2)固体燃料棒性能
Figure S2008101171948D00043
Figure S2008101171948D00051
实施例3
(1)固体燃料配方组成
(2)固体燃料棒性能
Figure S2008101171948D00053
实施例4
(1)固体燃料配方组成
(2)固体燃料棒性能
实施例5
(1)固体燃料配方组成
Figure S2008101171948D00063
Figure S2008101171948D00071
(2)固体燃料棒性能
Figure S2008101171948D00072
实施例6
(1)固体燃料配方组成
Figure S2008101171948D00073
(2)固体燃料棒性能
Figure S2008101171948D00081
实施例7
(1)固体燃料配方组成
Figure S2008101171948D00082
(2)固体燃料棒性能
Figure S2008101171948D00091

Claims (4)

1.固体燃料棒，其特征在于：它包括固体燃料和保护套管，固体燃料能够通过炙热固体或明火直接引燃，保护套管起到限燃，保证固体燃料棒平行燃烧的作用；其中，固体燃料的组分及质量百分比含量如下：
氧化剂：25％～60％，所述的氧化剂为高氯酸铵AP或硝酸铵AN中的一种或两种成分的混合；
粘合剂和固化剂：12～20％，所述的粘合剂为环氧丙烷-四氢呋喃的共聚醚PET、或端羟基叠氮缩水甘油醚GAP中的一种或两种成分的混合，所述的固化剂优选改性六次甲基多异氰酸酯LM-100、或甲苯二异氰酸酯TDI中的一种或混合使用；
燃料：25％～60％，所述的燃料为二羟基乙二肟DHG、或环三次甲基三硝胺RDX、或环四次甲基四硝胺HMX中的一种或两种以上的混合。
2.根据权利要求1所述的固体燃料棒，其特征在于：所述的固体燃料的组分还包括火焰调色剂，所述的火焰调色剂为碳酸锶或碳酸钙或硝酸锶或硝酸钙，质量百分比不超过10％。
3.根据权利要求1或2所述的固体燃料棒，其特征在于：所述的保护套管的材料为聚乙烯PE或固体石蜡。
4.根据权利要求1所述的固体燃料棒，其特征在于：所述的固体燃料棒为圆柱形，直径最小为8mm。
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