RU2230052C2 - Method of production of the mixed solid propellant charges - Google Patents
Method of production of the mixed solid propellant charges Download PDFInfo
- Publication number
- RU2230052C2 RU2230052C2 RU2002117201/02A RU2002117201A RU2230052C2 RU 2230052 C2 RU2230052 C2 RU 2230052C2 RU 2002117201/02 A RU2002117201/02 A RU 2002117201/02A RU 2002117201 A RU2002117201 A RU 2002117201A RU 2230052 C2 RU2230052 C2 RU 2230052C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- preparation
- mass
- fuel
- mixture
- production
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области производства ракетной техники, а именно к изготовлению зарядов смесевого твердого топлива (СТТ), которыми могут оснащаться ракетные двигатели, например, систем залпового огня.The invention relates to the field of production of rocket technology, namely the manufacture of mixed solid fuel (CTT) charges, which can be equipped with rocket engines, for example, multiple launch rocket systems.
Известен способ изготовления зарядов СТТ [1, с.96-98], [2], включающий стадии (фазы):A known method of manufacturing charges CTT [1, p.96-98], [2], including the stage (phase):
- измельчение окислителя и металлического горючего;- grinding of oxidizing agent and metal fuel;
- приготовление горючего-связующего в виде жидко-вязкой системы;- preparation of a fuel binder in the form of a liquid-viscous system;
- смешение всех компонентов в смесителе с последующей деаэрацией (вакуумированием) топливной массы;- mixing of all components in the mixer with subsequent deaeration (evacuation) of the fuel mass;
- подготовка корпусов с нанесением защитно-крепящего (бронирующего) состава, установкой формующей канал оснастки, с нанесенным антиадгезионным покрытием;- preparation of buildings with the application of a protective-fixing (armoring) composition, installation of a channel forming tooling, with a release coating;
- формование (отливка) заряда;- molding (casting) of the charge;
- полимеризация;- polymerization;
- распрессовка (извлечение формующей канал оснастки);- pressing out (extracting the channel forming tooling);
- дефектоскопия.- flaw detection.
Недостатком этого способа является невозможность достичь равномерного распределения металлического горючего по объему топлива, что может приводить к неоднородности баллистических, физико-механических и других характеристик различных частей заряда.The disadvantage of this method is the inability to achieve a uniform distribution of metal fuel in the fuel volume, which can lead to heterogeneity of ballistic, physico-mechanical and other characteristics of different parts of the charge.
Известен также “Способ изготовления зарядов смесевого твердого топлива” [3], принятый авторами за прототип, в котором вышеназванный недостаток устранен введением операции предварительного смешения металлического горючего (как правило, алюминия) с полимерным связующим. Данный способ включает следующие стадии (фазы):Also known is “A method of manufacturing mixed solid fuel charges” [3], adopted by the authors as a prototype, in which the aforementioned drawback is eliminated by introducing the operation of preliminary mixing of metallic fuel (usually aluminum) with a polymer binder. This method includes the following stages (phases):
- подготовка окислителя;- preparation of an oxidizing agent;
- приготовление смеси компонентов связующего с металлическим горючим алюминием и другими добавками;- preparation of a mixture of binder components with metallic combustible aluminum and other additives;
- приготовление смеси компонентов отвердителя;- preparation of a mixture of hardener components;
- подготовка корпусов двигателей;- preparation of engine housings;
- приготовление топливной массы;- cooking fuel mass;
- формование заряда;- charge shaping;
- полимеризация;- polymerization;
- распрессовка;- extrusion;
- дефектоскопия.- flaw detection.
К недостаткам данного способа можно отнести невозможность гарантированного получения требуемых реологических свойств топливной массы, обеспечивающих качественное изготовление заряда.The disadvantages of this method include the impossibility of guaranteed obtaining the required rheological properties of the fuel mass, providing high-quality charge production.
Задачей настоящего изобретения является разработка способа изготовления зарядов СТТ, обеспечивающего минимальный уровень вязкости топливной массы при изготовлении заряда.The present invention is to develop a method of manufacturing charges CTT, providing a minimum level of viscosity of the fuel mass in the manufacture of the charge.
Поставленная задача решается следующим образом. В известном способе изготовления зарядов смесевого твердого топлива, включающем подготовку окислителя с измельчением, фракционированием и смешиванием в определенном соотношении различных фракций, приготовление смеси связующего с металлическим горючим и технологическими добавками, а также смеси компонентов, отвердителя, приготовление топливной массы, подготовку корпусов двигателей с дальнейшим формованием, полимеризацией, распрессовкой и дефектоскопией, при этом при измельчении и фракционировании окислителя готовят мелкую фракцию со среднемассовым размером частиц, который выбирают из интервала 0,5-15 мкм, обеспечивающим достижение минимального свободного объема дисперсных компонентов топлива, при массовой доле мелких фракций в составе окислителя, обеспечивающей требуемую скорость горения топлива.The problem is solved as follows. In the known method for the manufacture of mixed solid fuel charges, including the preparation of an oxidizing agent with grinding, fractionation and mixing in a certain ratio of various fractions, preparation of a binder mixture with metallic fuel and technological additives, as well as a mixture of components, hardener, preparation of fuel mass, preparation of engine bodies with further molding, polymerization, extrusion, and flaw detection, while a fine fraction is prepared during grinding and fractionation of the oxidizing agent a weight average particle size of which is selected from the range of 0.5-15 microns, reaching the minimum providing the free volume of dispersed fuel components at a weight fraction of fines in the composition of the oxidant, fuel which provides the desired combustion rate.
Итак, существенным отличием предлагаемого способа изготовления зарядов СТТ является то, что на стадии подготовки окислителя перед измельчением определяют необходимый среднемассовый размер частиц мелкой фракции окислителя. При этом он должен быть таким, чтобы при массовой доле мелкой фракции в составе окислителя, обеспечивающей требуемую скорость горения заряда, “свободный объем” (суммарный объем, незанятый частицами) смеси всех дисперсных компонентов топлива (окислителя, металлического горючего и добавок) был минимальным. Поскольку именно при минимальном “свободном объеме” смеси дисперсных компонентов достигается минимальная вязкость топливной массы.So, a significant difference of the proposed method for the manufacture of CTT charges is that at the stage of preparation of the oxidizing agent before grinding, the required mass average particle size of the fine fraction of the oxidizing agent is determined. Moreover, it should be such that with a mass fraction of a fine fraction in the composition of the oxidizing agent that provides the required rate of charge burning, the “free volume” (total volume unoccupied by particles) of the mixture of all dispersed fuel components (oxidizing agent, metallic fuel and additives) is minimal. Since it is precisely with the minimum “free volume” of the mixture of dispersed components that the minimum viscosity of the fuel mass is achieved.
Среднемассовый размер частиц мелкой фракции целесообразно назначать из интервала 0,5-15,0 мкм. При размере частиц менее 0,5 мкм резко возрастает стоимость изготовления, а также снижается стабильность характеристик топлива, в частности скорости горения. При размере частиц мелкой фракции окислителя более 15 мкм становится проблематично обеспечить минимальный “свободный объем” смеси дисперсных компонентов.The mass average particle size of the fine fraction is advisable to assign from the interval of 0.5-15.0 microns. When the particle size is less than 0.5 microns, the manufacturing cost sharply increases, and the stability of the fuel characteristics, in particular, the burning rate, also decreases. When the particle size of the fine fraction of the oxidizing agent is more than 15 μm, it becomes problematic to ensure a minimum “free volume" of the mixture of dispersed components.
Для обеспечения вышеприведенных требований следует приготовить (измельчить и отфракционировать) ряд образцов мелкой фракции окислителя со среднемассовыми размерами частиц из интервала 0,5-15,0 мкм. Измельчение производят, например, на помольно-ваккумной установке. После этого готовят образцы смесей дисперсных компонентов топлива с такой долей мелкой фракции в составе окислителя, при которой обеспечивается требуемая скорость горения топлива. Далее определяют “свободный объем” этих смесей. “Свободный объем” может определяться, например, замером объема жидкости, заполняющей свободное пространство между частицами смеси дисперсных компонентов после ее уплотнения. Среднемассовый размер частиц мелкой фракции окислителя образца, на котором получено минимальное значение “свободного объема” смеси дисперсных компонентов, принимают как оптимальный для изготовления мелкой фракции окислителя топлива самого заряда.To ensure the above requirements, it is necessary to prepare (grind and fractionate) a number of samples of a fine fraction of an oxidizing agent with mass-average particle sizes from the interval 0.5-15.0 μm. Grinding is performed, for example, in a grinding-vacuum plant. After that, samples of mixtures of dispersed fuel components with such a fraction of the fine fraction in the oxidizer composition are prepared at which the required fuel burning rate is ensured. Next, determine the “free volume" of these mixtures. The “free volume" can be determined, for example, by measuring the volume of liquid filling the free space between the particles of the mixture of dispersed components after its compaction. The mass-average particle size of the fine fraction of the oxidizer of the sample, on which the minimum value of the “free volume” of the mixture of dispersed components is obtained, is taken as optimal for the manufacture of the fine fraction of the oxidizing agent of the fuel itself.
Таким образом, предлагаемый способ изготовления заряда СТТ включает следующие стадии:Thus, the proposed method of manufacturing a charge of CTT includes the following stages:
- подготовка окислителя, включающая операции сушки, измельчения, фракционирования и смешения в определенном соотношении фракции; при этом мелкую фракцию окислителя готовят со среднемассовым размером частиц, выбираемым из интервала 0,5-15 мкм таким, чтобы при нем достигался минимальный “свободный объем” смеси дисперсных компонентов топлива при заданной массовой доле мелкой фракции в смеси окислителя, определяемой требуемой скоростью горения топлива заряда;- preparation of an oxidizing agent, including the operations of drying, grinding, fractionation and mixing in a certain ratio of the fraction; the fine fraction of the oxidizer is prepared with a mass-average particle size selected from the interval of 0.5-15 microns so that it achieves the minimum "free volume" of the mixture of dispersed fuel components for a given mass fraction of the fine fraction in the mixture of oxidizer, determined by the required fuel burning rate charge;
- приготовление смеси связующего с металлическим горючим алюминием и добавками;- preparation of a binder mixture with metallic combustible aluminum and additives;
- приготовление смеси компонентов отвердителя;- preparation of a mixture of hardener components;
- подготовка корпусов двигателей, включающая нанесение на его внутренние стенки защитно-крепящего состава и установку формующей канал технологической оснастки;- preparation of engine housings, including the application of a protective and fixing composition to its internal walls and the installation of technological equipment for forming the channel;
- приготовление топливной массы, включающей операции дозирования, смешения всех компонентов в смесителе, с последующим вакуумированием;- preparation of the fuel mass, including dosing, mixing all the components in the mixer, followed by evacuation;
- формование (заливка в корпус двигателя);- molding (pouring into the engine housing);
- полимеризация;- polymerization;
- распрессовка (извлечение технологической оснастки для формования каналов и заряда);- Pressing (extraction of technological equipment for forming channels and charge);
- дефектоскопия;- flaw detection;
В некоторых случаях, с целью обеспечения точности выдерживания фракционного состава окислителя (исключения расфракционирования при загрузках-выгрузках), целесообразно полученные на фазе подготовки окислителя фракции предварительно не смешивать, а вводить их в состав топлива на фазе приготовления топливной массы, по-фракционно загружая в смеситель.In some cases, in order to ensure the accuracy of maintaining the fractional composition of the oxidizing agent (exclusion of refraction during loading and unloading), it is advisable not to pre-mix the fractions obtained in the preparation phase of the oxidizing agent, but to introduce them into the fuel composition at the fuel mass preparation phase, loading fractionally into the mixer .
По предлагаемому способу изготовлены и испытаны образцы зарядов СТТ. Ставилась задача создать заряд СТТ, где топливо имеет скорость горения (25,0±0,2) мм/с при 20°С и давлении 100 кгс/см2 (10 МПа), при минимально достигаемой вязкости топливной массы. Топливо образцов зарядов включало 65% окислителя-перхлората аммония, 9% полимерного связующего, 18% металлического горючего-алюминия, 8% катализатора и технологических добавок. В качестве мелкой фракции готовились фракции перхлората аммония со среднемассовым размером частиц 0,5; 4 и 15 мкм.According to the proposed method, samples of CTT charges were manufactured and tested. The task was to create a CTT charge, where the fuel has a burning rate of (25.0 ± 0.2) mm / s at 20 ° C and a pressure of 100 kgf / cm 2 (10 MPa), with a minimum viscosity of the fuel mass. The fuel of the charge samples included 65% of an oxidizing agent, ammonium perchlorate, 9% of a polymeric binder, 18% of metallic fuel-aluminum, 8% of a catalyst and processing aids. Ammonium perchlorate fractions with a weight average particle size of 0.5 were prepared as a fine fraction; 4 and 15 microns.
Результаты изготовления и испытания пробных образцов представлены в табл. 1-3. "Свободный объем" смесей дисперсных компонентов определялся замером объема инертной жидкости, остающейся между частицами после уплотнения смеси путем центрифугирования. Величина “свободного объема” приводится в относительных единицах (отношение суммарного объема, незанятого частицами, т.е. “пустот”, к объему, занимаемому смесью дисперсных компонентов).The results of the manufacture and testing of test samples are presented in table. 1-3. The "free volume" of mixtures of dispersed components was determined by measuring the volume of inert liquid remaining between the particles after compaction of the mixture by centrifugation. The value of “free volume” is given in relative units (the ratio of the total volume unoccupied by particles, ie, “voids”, to the volume occupied by the mixture of dispersed components).
Как следует из данных табл.1, достигнуть требуемую скорость горения топлива заряда с использованием мелкой фракции окислителя со среднемассовым размером частиц 15 мкм не удалось не при какой ее массовой доле в смеси окислителя. Данные табл.2 и 3 показывают, что задача обеспечения скорости горения (25,0±0,2) мм/с решается использованием мелких фракций окислителя: со средним размером частиц 4 мкм, при ее массовой доле в составе окислителя 20%, а также со среднемассовым размером 15 мкм при ее массовой доле в составе окислителя 35%. При этом в первом случае (табл.2, образец 3) смесь дисперсных компонентов топлива имеет "свободный объем", равный 0,125 единицам, а вязкость топливной массы равна 160 Па·с. Во втором случае (табл.3, образец 6) “свободный объем” равен 0,209 единицам, а вязкость топливной массы - 600 Па·с. В результате для изготовления заряда предлагается использовать первый вариант (табл.1, образец 3): мелкую фракцию готовят со среднемассовым размером 4 мкм, а ее массовую долю в составе окислителя берут равной 20%.As follows from the data in Table 1, it was not possible to achieve the required rate of charge fuel combustion using a fine fraction of an oxidizer with a mass-average particle size of 15 μm at any of its mass fraction in the oxidizer mixture. The data in Tables 2 and 3 show that the task of ensuring a burning rate of (25.0 ± 0.2) mm / s is solved using small fractions of the oxidizing agent: with an average particle size of 4 μm, with its mass fraction in the composition of the oxidizing
Таким образом, в описываемом примере изготовление заряда по предложенному способу позволило понизить вязкость топливной массы с 600 до 160 Па·с, что способствует более качественному изготовлению зарядов.Thus, in the described example, the manufacture of a charge according to the proposed method allowed to lower the viscosity of the fuel mass from 600 to 160 Pa · s, which contributes to a better manufacture of charges.
Источники информацииSources of information
1. Григорьев А.И. Твердые ракетные топлива. М.: Химия, 1969, 116 с.1. Grigoriev A.I. Solid rocket fuels. M .: Chemistry, 1969, 116 p.
2. Фахрутдинов И.Х., Котельников А.В. Конструкция и проектирование ракетных двигателей твердого топлива. М.: Машиностроение, 1987. с.43-45.2. Fakhrutdinov I.Kh., Kotelnikov A.V. Design and engineering of solid propellant rocket engines. M.: Mechanical Engineering, 1987.p. 43-45.
3. Патент РФ №2170721.3. RF patent No. 2170721.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002117201/02A RU2230052C2 (en) | 2002-06-27 | 2002-06-27 | Method of production of the mixed solid propellant charges |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002117201/02A RU2230052C2 (en) | 2002-06-27 | 2002-06-27 | Method of production of the mixed solid propellant charges |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002117201A RU2002117201A (en) | 2004-02-20 |
RU2230052C2 true RU2230052C2 (en) | 2004-06-10 |
Family
ID=32845778
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002117201/02A RU2230052C2 (en) | 2002-06-27 | 2002-06-27 | Method of production of the mixed solid propellant charges |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2230052C2 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2466118C2 (en) * | 2010-09-28 | 2012-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет | Method of producing finely dispersed ammonium perchlorate |
RU2473528C2 (en) * | 2011-02-02 | 2013-01-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики" (ФГУП "ЦНИИХМ") | Method of making compact composite solid propellant charge and production line to this end |
RU2534101C1 (en) * | 2013-04-03 | 2014-11-27 | Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Алтай" | Method of manufacturing charges of mixed solid rocket fuel |
RU2592599C1 (en) * | 2015-06-02 | 2016-07-27 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Алтай" | Method for making composite solid propellant charges |
RU2621789C1 (en) * | 2016-03-02 | 2017-06-07 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Алтай" | Method for producing mixed firm rocket fuel |
-
2002
- 2002-06-27 RU RU2002117201/02A patent/RU2230052C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
СМИРНОВ Л.А. и др. Создание смесевых твердых топлив. - М.: МГАХМ, 1997, ч.1, с.104-106. * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2466118C2 (en) * | 2010-09-28 | 2012-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет | Method of producing finely dispersed ammonium perchlorate |
RU2473528C2 (en) * | 2011-02-02 | 2013-01-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики" (ФГУП "ЦНИИХМ") | Method of making compact composite solid propellant charge and production line to this end |
RU2534101C1 (en) * | 2013-04-03 | 2014-11-27 | Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Алтай" | Method of manufacturing charges of mixed solid rocket fuel |
RU2592599C1 (en) * | 2015-06-02 | 2016-07-27 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Алтай" | Method for making composite solid propellant charges |
RU2621789C1 (en) * | 2016-03-02 | 2017-06-07 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Алтай" | Method for producing mixed firm rocket fuel |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2002117201A (en) | 2004-02-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Vorozhtsov et al. | Effects of HTPB-coating on nano-sized aluminum in solid rocket propellant performance | |
JP6429948B2 (en) | Use of solid materials to produce propellants | |
Wu et al. | Properties and application of a novel type of glycidyl azide polymer (GAP)‐modified nitrocellulose powders | |
Pang et al. | Application of Amorphous Boron Granulated With Hydroxyl‐Terminated Polybutadiene in Fuel‐Rich Solid Propellant | |
RU2230052C2 (en) | Method of production of the mixed solid propellant charges | |
Pang et al. | Effects of Different Metal Fuels on the Characteristics for HTPB‐based Fuel Rich Solid Propellants | |
Abd elall et al. | Synthesis of long chain bonding agent of CSRP and its effect on propellant mechanical properties | |
CN108530239B (en) | High-solid-content NEPE solid propellant slurry, propellant and preparation method | |
Zebregs et al. | Comparison of propellant processing by cast‐cure and resonant acoustic mixing | |
US4092189A (en) | High rate propellant | |
Gong et al. | Combustion properties of composite propellants based on two kinds of polyether binders and different oxidizers | |
Zhu et al. | Rheological Behavior of DNAN/HMX Melt‐Cast Explosives | |
RU2170721C1 (en) | Method for production of mixed solid fuel charges | |
US4412874A (en) | Silane ballistic modifier containing propellant | |
Wang et al. | Rheological Behavior of Concentrated GAP/AP Propellant Suspensions Plasticized by Diglycerol Tetranitrate | |
Hocaoğlu et al. | Fine‐tuning the mechanical properties of hydroxyl‐terminated polybutadiene/ammonium perchlorate‐based composite solid propellants by varying the NCO/OH and triol/diol ratios | |
RU2395479C1 (en) | Method of making mixed solid fuel charge | |
Ishitha et al. | Enhancing Composite Solid Propellant Burning Rates with Potassium Doped Ammonium Perchlorate—Part 2 | |
RU2007115013A (en) | METHOD FOR PRODUCING FIRMWARE ELEMENTS FOR FIREWORKS AND SIGNAL CHARGES | |
Chauhan et al. | Studies on the processing of HTPB‐based fast‐burning propellant with trimodal oxidiser distribution and its rheological behaviour | |
Xu et al. | Study on Improving Low‐Temperature Mechanical Properties of Nitroguanidine Propellant by Triethanolamine | |
Hartaya | PENYEMPURNAAN PROSES PEMBUATAN PROPELAN KOMPOSIT LAPAN BERDASAR HASIL PENELITIAN DARI INDIA (PROCESS IMPROVEMENT OF LAPAN’ S COMPOSITE PROPELLANT PREPARATION BASED ON RESEARCH RESULT FROM INDIA) | |
Simić et al. | Influence of composition on the processability of thermobaric explosives | |
RU2534101C1 (en) | Method of manufacturing charges of mixed solid rocket fuel | |
RU2621789C1 (en) | Method for producing mixed firm rocket fuel |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160628 |