RU2229462C2

RU2229462C2 - Method of manufacture of a granular pyrotechnic inflammable compound

Info

Publication number: RU2229462C2
Application number: RU2002121217/02A
Authority: RU
Inventors: А.П. Талалаев (RU); А.П. Талалаев; М.В. Мельниченко (RU); М.В. Мельниченко; Т.П. Бусыгина (RU); Т.П. Бусыгина; Т.В. Ткачева (RU); Т.В. Ткачева
Priority date: 2002-08-05
Filing date: 2002-08-05
Publication date: 2004-05-27
Also published as: RU2002121217A

Abstract

FIELD: manufacture of a granular pyrotechnic inflammable compound. SUBSTANCE: the invention presents a method of manufacture of a granular pyrotechnic inflammable compound. The offered method provides for mixture of polytetrafluoroethylene with a metal powder. At that polytetrafluoroethylene is first heated up to the temperature of 365-385^o' for 1.5-3.5 hours, maintained at this temperature for 4-5 hours, then cooled down to the temperature of 50^o' within 4-6 hours, comminuted, dispersed into two factions. Then two factions are mixed. The purpose of the invention is development of a method to produce a pyrotechnic inflammable compound, ensuring manufacture a loose non- caked at a storage and operation and providing stable ballistic characteristics of igniters. EFFECT: the method allows to manufacture a granular pyrotechnic inflammable compound of good quality. 2 cl, 2 tbl

Description

Патентуемое изобретение относится к способам изготовления пиротехнических составов, предназначенных для снаряжения передаточных зарядов воспламенителей РДТТ.The patented invention relates to methods for the manufacture of pyrotechnic compositions designed to equip the transfer charges of solid propellant rocket igniters.

Воспламенители для РДТТ, как правило, состоят из основного заряда (прессованных пиротехнических элементов), передаточного заряда (усилителя), представляющего собой насыпанный в корпус порошкообразный воспламенительный состав, помещенный в корпус воспламенителя, и средства инициирования (пиропатрона). После срабатывания пиропатрона срабатывает усилитель, тепловой поток которого воспламеняет основной заряд воспламенителя (ж. "Вопросы ракетной техники", №9, 1973, с. 57).The igniters for solid propellant rocket motors, as a rule, consist of a main charge (pressed pyrotechnic elements), a transfer charge (amplifier), which is a powder igniter composition poured into the housing placed in the igniter housing, and initiating means (pyro cartridge). After the ignition is triggered, an amplifier is triggered, the heat flux of which ignites the main charge of the igniter (J. "Questions of rocket technology", No. 9, 1973, p. 57).

Пиротехнический воспламенительный состав, являющийся определяющим фактором работоспособности воспламенителя в целом, должен обладать комплексом свойств, обеспечивающих надежную работу, безопасность в обращении при снаряжении и эксплуатации, стабильные и воспроизводимые баллистические характеристики воспламенителей. Эти требования прежде всего относятся к воспламенительным составам, предназначенным для снаряжения передаточных зарядов (усилителей) воспламенителей.The pyrotechnic igniter composition, which is the determining factor in the performance of the ignitor as a whole, should have a set of properties that ensure reliable operation, safe handling during equipment and operation, stable and reproducible ballistic characteristics of igniters. These requirements primarily relate to igniters designed to equip the transfer charges (amplifiers) of igniters.

Из известных составов, описанных в литературе, являются составы, приведенные в патентах США 3753811, 3745077, патенте Франции 2151496, патенте Великобритании 1277191.Of the known formulations described in the literature are those disclosed in US patents 3,753,811, 3,750,077, French patent 2,151,496, British patent 1,277,191.

В ряде случаев при применении трудновоспламеняемых основных зарядов воспламенителей для зажжения передаточного заряда воспламенителя необходимы составы, обеспечивающие высокие энергетические характеристики при их сгорании. Таким требованиям отвечают составы на основе фторсодержащего окислителя.In some cases, when using hardly combustible main charges of igniters, ignition compounds are required to ignite the transfer charge of the igniter, which provide high energy characteristics during their combustion. Compounds based on a fluorine-containing oxidizing agent meet these requirements.

Из книги "Вспомогательные системы ракетно-космической техники" (М., 1970, с. 41-42) известен воспламенительный состав на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ) и магниевого порошка. Изготовление этого состава производится путем механического смешения двух компонентов без их предварительной обработки. При снаряжении таким составом передаточных зарядов воспламенителей наблюдается слеживаемость состава в процессе хранения и эксплуатации, а также подпрессовка его при срабатывании пиропатрона, приводящая к различным условиям зажжения основного заряда воспламенителя, в результате чего имеет место нестабильная работа воспламенителя, а в отдельных случаях и отказ в его срабатывании.From the book "Auxiliary systems of rocket and space technology" (Moscow, 1970, pp. 41-42), an igniter composition based on polytetrafluoroethylene (PTFE) and magnesium powder is known. The manufacture of this composition is carried out by mechanical mixing of the two components without their preliminary processing. When such a composition is equipped with transfer charges of igniters, caking is observed during storage and operation, as well as prepressing it when the igniter is triggered, leading to various conditions for ignition of the main igniter charge, resulting in unstable operation of the igniter and, in some cases, failure of the igniter triggered.

Слеживаемость и подпрессовка состава происходит потому, что ПТФЭ представляет собой рыхлый, легко комкующийся несыпучий порошок с частицами волокнистой структуры. Кроме того, этот состав имеет высокую чувствительность к механическим воздействиям (трению).Caking and prepressing of the composition occurs because PTFE is a loose, easily clumping, free-flowing powder with fibrous particles. In addition, this composition has a high sensitivity to mechanical stress (friction).

Технической задачей данного изобретения является создание пиротехнического воспламенительного состава для передаточных зарядов (усилителей) с улучшенными характеристиками, а именно: получение сыпучего пиротехнического воспламенительного состава с низкой чувствительность к трению, который не слеживается при хранении и эксплуатации, не подпрессовывается при срабатывании пиропатрона и обеспечивает стабильные и воспроизводимые баллистические характеристики воспламенителей.The technical task of this invention is the creation of a pyrotechnic igniter composition for transfer charges (amplifiers) with improved characteristics, namely: obtaining a loose pyrotechnic igniter composition with low friction sensitivity, which does not cake during storage and operation, is not pressed during operation of the igniter and provides stable and reproducible ballistic characteristics of igniters.

Технический результат достигается за счет того, что при смешении политетрафторэтилена и металлического порошка политетрафторэтилен вводится в состав после его предварительной термообработки по следующим режимам: нагрев до температуры 365-385°С в течение 1,5-3,5 чв, выдержка при этой температуре в течение 4-5 ч, затем охлаждение до температуры 50°С в течение 4-6 ч, после чего его измельчают до нужной крупности частиц и рассеивают на две фракции в следующем соотношении: 0-315 мкм - 55-45 мас.% и 315-500 мкм - 45-55 мас.%, затем эти фракции смешивают между собой.The technical result is achieved due to the fact that when polytetrafluoroethylene and a metal powder are mixed, polytetrafluoroethylene is introduced into the composition after preliminary heat treatment in the following modes: heating to a temperature of 365-385 ° C for 1.5-3.5 hours, holding at this temperature in for 4-5 hours, then cooling to a temperature of 50 ° C for 4-6 hours, after which it is crushed to the desired particle size and dispersed into two fractions in the following ratio: 0-315 microns - 55-45 wt.% and 315 -500 μm - 45-55 wt.%, Then these fractions are mixed with each other.

Применение термообработки позволило изменить физическое состояние ПТФЭ и получить легко сыпучий, кристаллический, несминающийся порошок, частицы которого обладают высокой прочностью, что позволило уменьшить чувствительность к трению воспламенительного состава.The use of heat treatment made it possible to change the physical state of PTFE and to obtain an easily loose, crystalline, crumple-free powder, the particles of which have high strength, which made it possible to reduce the sensitivity to friction of the igniter composition.

Получить сыпучий, не слеживающийся состав на основе ПТФЭ и металлического порошка невозможно без операции термообработки ПТФЭ. Эта операция является элементом технологии изготовления состава и ее нельзя рассматривать как самостоятельную операцию, не связанную с изготовлением состава. В то же время операция термообработки ПТФЭ не является очевидной для получения таких свойств состава.It is impossible to obtain a loose, non-caking composition based on PTFE and metal powder without the operation of heat treatment of PTFE. This operation is an element of the manufacturing technology of the composition and cannot be considered as an independent operation, not related to the manufacture of the composition. At the same time, the PTFE heat treatment operation is not obvious to obtain such composition properties.

С целью обеспечения воспроизводимости характеристик состава термообработанный ПТФЭ вводится в состав в виде двух фракций в следующем соотношении: 0-315 мкм - 55-45 мас.% и 315-500 мкм - 45-55 мас.%, которые смешиваются между собой. Операция разделения термообработанного ПТФЭ на фракции не является автономной при изготовлении состава, а является частью технологического процесса при его изготовлении.In order to ensure reproducibility of the composition characteristics, heat-treated PTFE is introduced into the composition in the form of two fractions in the following ratio: 0-315 μm - 55-45 wt.% And 315-500 μm - 45-55 wt.%, Which are mixed together. The operation of separating heat-treated PTFE into fractions is not autonomous in the manufacture of the composition, but is part of the technological process in its manufacture.

Приготовление состава осуществляется следующим образом.Preparation of the composition is as follows.

ПТФЭ после его термообработки по приведенному выше режиму измельчается до нужной крупности частиц и рассеивается на две приведенные выше фракции. Обе фракции смешиваются между собой в следующем соотношении: 0-315 мкм - 55-45 мас.% и 315-500 мкм - 45-55 мас.%After its heat treatment according to the above regime, PTFE is crushed to the desired particle size and dispersed into the two above fractions. Both fractions are mixed together in the following ratio: 0-315 microns - 55-45 wt.% And 315-500 microns - 45-55 wt.%

Затем ПТФЭ, прошедший термообработку, измельчение, рассев на приведенные выше фракции и смешение этих фракций между собой, смешивается с металлическим порошком в смесителе типа "пьяная бочка" в течение одного часа, а массовое содержание компонентов составит: ПТФЭ 48-52 мас.%, металлический порошок 52-48 мас.%.Then, PTFE, heat-treated, milled, sieved into the above fractions and mixed between these fractions, is mixed with metal powder in a drunk barrel mixer for one hour, and the mass content of the components will be: PTFE 48-52 wt.%, metal powder 52-48 wt.%.

Приготовленный состав представляет собой легко сыпучий порошок, не слеживающийся при хранении и эксплуатации и не поддающийся прессованию.The prepared composition is an easily loose powder, not caking during storage and operation and not amenable to pressing.

Изготовление и испытание состава проведено на предприятии ФГУП "НИИПМ". Чувствительность состава к трению с использованием термообработанного и нетермообработанного ПТФЭ приведена в табл.1.The manufacture and testing of the composition was carried out at the enterprise FSUE NIIPM. The sensitivity of the composition to friction using heat-treated and non-heat-treated PTFE is given in table 1.

Как видно из табл.1, чувствительность состава к трению при использовании термообработанного ПТФЭ снижается в 2,5 раза.As can be seen from table 1, the sensitivity of the composition to friction when using heat-treated PTFE is reduced by 2.5 times.

В табл.2 приведены баллистические характеристики воспламенителей в двигателе-имитаторе с использованием термообработанного и нетермообработанного ПТФЭ в воспламенительных составах при снаряжении ими передаточных зарядов воспламенителей.Table 2 shows the ballistic characteristics of igniters in an engine simulator using heat-treated and non-heat-treated PTFE in igniter compositions when they are equipped with transfer charges of igniters.

Из табл.2 видно, что уровень максимального давления, развиваемого воспламенителем с использованием термообработанного ПТФЭ в 2 раза выше уровня максимального давления с использованием нетермообработанного ПТФЭ. Это объясняется тем, что воспламенительный состав с термообработанным ПТФЭ не спрессовывается от продуктов сгорания пиропатрона, а сгорает полностью, одновременно, создавая при этом больший тепловой поток в единицу времени, а воспламенительный состав с нетермообработанным ПТФЭ подпрессовывается от воздействия продуктов сгорания пиропатрона и создает меньший тепловой поток в единицу времени из-за неодновременного сгорания его.From table 2 it is seen that the maximum pressure level developed by the igniter using heat-treated PTFE is 2 times higher than the maximum pressure using non-heat-treated PTFE. This is because the igniter composition with heat-treated PTFE is not compressed from the combustion products of the igniter, but burns completely, at the same time, creating a larger heat flux per unit time, and the igniter composition with non-heat-treated PTFE is pressed from the effects of the combustion products of the igniter and creates a smaller heat flow per unit time due to its non-simultaneous combustion.

Таким образом, использование термообработанного ПТФЭ в воспламенительных составах уменьшает чувствительность состава к трению в 2,5 раза, что обеспечивает более безопасную работу при изготовлении состава и при снаряжении передаточных зарядов воспламенителей; исключает слеживаемость состава при хранении и подпрессовку состава продуктами сгорания пиропатрона, что обеспечивает одновременное сгорание его и повышает в 2 раза уровень максимального давления, развиваемого воспламенителем в целом. Предложенный способ испытан в опытном производстве ФГУП "НИИПМ" и ФГУП "Завода им. С.М.Кирова" с положительным результатом.Thus, the use of heat-treated PTFE in igniter compositions reduces the sensitivity of the composition to friction by 2.5 times, which ensures safer operation in the manufacture of the composition and when gearing gears of igniters; excludes caking during storage and prepressing of the composition with the combustion products of the pyro cartridge, which ensures its simultaneous combustion and doubles the level of maximum pressure developed by the igniter as a whole. The proposed method was tested in the pilot production of FSUE "NIIPM" and FSUE "Plant named after S.M. Kirov" with a positive result.

Claims

1. A method of manufacturing a granular igniter composition, comprising mixing polytetrafluoroethylene and metal powder, characterized in that the polytetrafluoroethylene is preheated to 365-385 ° C for 1.5-3.5 hours, kept at this temperature for 4-5 hours, and then cooled to 50 ° C for 4-6 hours, crushed, dispersed into two fractions in the following ratio: from 0 to 315 microns - 55-45 wt.% and from 315 to 500 microns - 45-55 wt.%, then these fractions are mixed together.

2. The method according to claim 1, characterized in that the components are used in the following ratio, wt.%: Polytetrafluoroethylene 48-52 and metal powder 52-48.