RU2543019C1 - Solid fuel ammonium nitrate-based composition - Google Patents
Solid fuel ammonium nitrate-based composition Download PDFInfo
- Publication number
- RU2543019C1 RU2543019C1 RU2013153423/02A RU2013153423A RU2543019C1 RU 2543019 C1 RU2543019 C1 RU 2543019C1 RU 2013153423/02 A RU2013153423/02 A RU 2013153423/02A RU 2013153423 A RU2013153423 A RU 2013153423A RU 2543019 C1 RU2543019 C1 RU 2543019C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ammonium nitrate
- composition
- triazole
- nitro
- ethyl
- Prior art date
Links
Landscapes
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области разработки твердых топлив для ракетно-космической техники, характеризующихся низким воздействием на экологию и низкой чувствительностью к механическим воздействиям.The invention relates to the field of development of solid fuels for space rocket technology, characterized by low environmental impact and low sensitivity to mechanical stress.
Из уровня техники известны твердотопливные композиции по патентам РФ №2429282 (опубл. БИПМ №26, 20.09.2011 г.), №2415906 (опубл. БИПМ №10 10.04.2011 г.), содержащие нитрат аммония и порошок алюминия различной дисперсности.Solid fuel compositions according to the patents of the Russian Federation No. 2429282 (publ. BIPM No. 26, 09/20/2011), No. 2415906 (publ. BIPM No. 10 04/10/2011) containing ammonium nitrate and aluminum powder of various dispersion are known from the prior art.
Однако в описанных составах в качестве горючего-связующего используется полиуретан, пластифицированный нитроглицерином. Использование высокочувствительного нитроглицерина в нитратных составах, позиционирующихся как низкочувствительные и безопасные, нивелирует все преимущества нитратных композиций перед аналогами. Кроме того, применение нитроэфиров и нефазостабилизированного нитрата аммония приводит к снижению и нестабильности свойств композиции.However, in the described formulations, nitroglycerin plasticized polyurethane is used as a fuel binder. The use of highly sensitive nitroglycerin in nitrate formulations, positioned as low-sensitive and safe, eliminates all the advantages of nitrate compositions over analogues. In addition, the use of nitroesters and non-phase stabilized ammonium nitrate leads to a decrease and instability of the properties of the composition.
Известна также твердотопливная композиция на основе нитрата аммония (патент РФ №2363691, опубл. БИПМ №22, 2009 г.), включающая отвердитель ди-N-оксид-1,3-динитрил-2,4,6-триэтилбензол, смесь порошка алюминия марки АСД и ультрадисперсного алюминия марки ALEX.A solid fuel composition based on ammonium nitrate is also known (RF patent No. 2363691, publ. BIPM No. 22, 2009), including hardener di-N-oxide-1,3-dinitrile-2,4,6-triethylbenzene, a mixture of aluminum powder brand ASD and ultrafine aluminum brand ALEX.
К основным недостаткам приведенной композиции следует отнести использование углеводородного горючего-связующего СКДМ-80 или бутадиенового каучука, пластифицированного трансформаторным маслом, что приводит к росту массы шлаков, низким значениям скорости горения и удельного импульса, а также к высокому нижнему пределу по давлению устойчивого воспламенения и горения.The main disadvantages of this composition include the use of hydrocarbon-binding binder SKDM-80 or butadiene rubber, plasticized with transformer oil, which leads to an increase in slag mass, low values of the burning rate and specific impulse, as well as a high lower limit on the pressure of stable ignition and combustion .
Известен состав твердого смесевого топлива на основе нитрата аммония по патенту США №5596168 с содержанием металлизированных добавок, основным недостатком которого является использование нитрата аммония фазостабилизированного оксидом никеля, который не выдерживает циклических температурных нагрузок и полиморфных переходов в кристаллической решетке нитрата аммония, что снижает стабильность свойств топлива и нарушает структурную целостность заряда. Кроме этого, использование в качестве добавок соединений меди снижает физико-химическую стабильность топлива и может привести к образованию высокочувствительных соединений при хранении зарядов топлива в результате твердофазных реакций.The composition of solid mixed fuel based on ammonium nitrate according to US patent No. 5596168 with the content of metallized additives, the main disadvantage of which is the use of ammonium nitrate phase-stabilized with nickel oxide, which does not withstand cyclic temperature loads and polymorphic transitions in the crystal lattice of ammonium nitrate, which reduces the stability of the properties of the fuel and violates the structural integrity of the charge. In addition, the use of copper compounds as additives reduces the physicochemical stability of the fuel and can lead to the formation of highly sensitive compounds during storage of fuel charges as a result of solid-phase reactions.
Таким образом, существующие композиции на основе нитрата аммония характеризуются низкой скоростью горения, плохой воспламеняемостью, обусловленной большими временами задержки воспламенения и высоким предельным давлением устойчивого воспламенения и горения, низким значением удельного импульса, большой массой шлаков, нестабильностью свойств фазостабилизированного нитрата аммония, приводящей к нестабильности физико-химических свойств всей топливной композиции, высокой чувствительностью к удару и трению, сильной зависимостью скорости горения от давления, что существенно ограничивает их функциональные возможности и области применения.Thus, the existing compositions based on ammonium nitrate are characterized by a low burning rate, poor flammability due to long ignition delay times and high ultimate pressure of stable ignition and combustion, low specific impulse, large mass of slags, instability of the properties of phase-stabilized ammonium nitrate, leading to instability of physically -chemical properties of the entire fuel composition, high sensitivity to shock and friction, strong dependence soon ti combustion pressure, which significantly limits their functionality and applications.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является твердотопливная композиция на основе нитрата аммония (Zharkov A., Sakovich G., Vorozhtsov A. et all. Control of main characteristics of composite propellants based on ammonium nitrate by nanosized metal powders // Abstract Eighth International Symposium on Special Topics in Chemical Propulsion, Cape Town, South Africa, 2009. P.134.), включающая метилполивинилтетразол, смесь порошка алюминия марки АСД и нанодисперсного порошка алюминия ALEX, пластификатор, отвердитель и энергетическую добавку.Closest to the proposed technical solution is a solid fuel composition based on ammonium nitrate (Zharkov A., Sakovich G., Vorozhtsov A. et all. Control of main characteristics of composite propellants based on ammonium nitrate by nanosized metal powders // Abstract Eighth International Symposium on Special Topics in Chemical Propulsion, Cape Town, South Africa, 2009. P.134.), Including methylpolyvinyltetrazole, a mixture of aluminum powder grade ASD and nanodispersed aluminum powder ALEX, plasticizer, hardener and energy additive.
Описанный состав характеризуется недостаточной стабильностью физико-химических свойств ввиду наличия в его составе соединений из класса нитроэфиров, которые способны вступать в химические реакции с другими компонентами в конденсированной фазе при хранении композиции. Наличие нитроэфиров в составе композиции приводит к высокой чувствительности к удару и трению, повышая опасность производства и эксплуатации технических систем, использующих композиции такого класса. А наличие в составе горючего-связующего компонентов, способных образовывать сокристаллизаты с другими компонентами композиции, приводит к недопустимому изменению физико-механических характеристик в процессе производства и хранения таких композиций. Описанные составы характеризуются высокой зависимостью скорости горения от давления, что негативно влияет на устойчивость работы и безопасность использования таких композиций. Кроме того, описанные составы характеризуются более низкими значениями удельного импульса по сравнению с композициями на основе других окислителей.The described composition is characterized by insufficient stability of physico-chemical properties due to the presence in its composition of compounds from the class of nitroesters, which are able to enter into chemical reactions with other components in the condensed phase during storage of the composition. The presence of nitroesters in the composition of the composition leads to high sensitivity to shock and friction, increasing the risk of production and operation of technical systems using compositions of this class. And the presence in the composition of the fuel-binder components capable of forming cocrystallites with other components of the composition leads to an unacceptable change in the physico-mechanical characteristics during the production and storage of such compositions. The described compositions are characterized by a high dependence of the burning rate on pressure, which negatively affects the stability of the work and the safety of using such compositions. In addition, the described compositions are characterized by lower values of specific impulse in comparison with compositions based on other oxidizing agents.
Стабильность физико-химических свойств определяет надежность работы технических систем, использующих твердотопливные композиции. Снижение чувствительности к удару и трению позволит повысить безопасность работы с твердотопливной композицией на стадиях производства и применения. Снижение зависимости скорости горения от давления приведет к большей устойчивости горения композиции, повысит тем самым надежность работы всей технической системы и сделает ее использование менее опасным. Повышение удельного импульса позволит сократить массогабаритные показатели технической системы использующей твердотопливную металлизированную композицию, что повысит эффективность всей системы.The stability of physicochemical properties determines the reliability of technical systems using solid fuel compositions. Reducing the sensitivity to shock and friction will improve the safety of working with a solid fuel composition at the stages of production and use. Reducing the dependence of the burning rate on pressure will lead to greater stability of the combustion of the composition, thereby increasing the reliability of the entire technical system and making its use less dangerous. Increasing the specific impulse will reduce the overall dimensions of the technical system using a solid fuel metallized composition, which will increase the efficiency of the entire system.
Предлагаемое техническое решение направлено на устранение недостатков прототипа и создание твердотопливной композиции на основе нитрата аммония, способной при обеспечении отсутствия токсичных соединений хлора в продуктах сгорания, низкого предельного давления устойчивого воспламенения и горения, высокой скорости горения, низкой массе шлаков, отсутствия полиморфных переходов в кристаллической решетке нитрата аммония обеспечить более высокий уровень удельного импульса, более низкую зависимость скорости горения от давления, более высокую стабильность физико-химических свойств, меньшую чувствительность к удару и трению.The proposed technical solution is aimed at eliminating the disadvantages of the prototype and creating a solid fuel composition based on ammonium nitrate, capable of ensuring the absence of toxic chlorine compounds in the combustion products, low ultimate pressure of stable ignition and combustion, high burning rate, low slag mass, and the absence of polymorphic transitions in the crystal lattice ammonium nitrate to provide a higher level of specific impulse, a lower dependence of the burning rate on pressure, more in high stability of physico-chemical properties, less sensitivity to shock and friction.
Поставленная задача решается предлагаемым составом твердотопливной композиции на основе нитрата аммония, включающей метилполивинилтетразол, смесь порошка алюминия марки АСД и нанодисперсного порошка алюминия ALEX, отвердитель, пластификатор и энергетическую добавку, при этом композиция содержит порошок алюминия марки АСД-6, в качестве пластификатора выбрана смесь 1-этил-3-нитро-1,2,4-триазола с 2-этил-3-нитро-1,2,4-триазолом, в качестве энергетической добавки используют гексанитрогексаазаизовюрцитан, а в качестве отвердителя - ди-N-оксид-1,3-динитрил-2,4,6-триэтилбензол при следующем содержании компонентов, мас.%:The problem is solved by the proposed composition of a solid fuel composition based on ammonium nitrate, including methylpolyvinyltetrazole, a mixture of aluminum powder of the ASD brand and nanodispersed aluminum powder ALEX, a hardener, plasticizer and an energy additive, while the composition contains aluminum powder of the ASD-6 brand, as a plasticizer mixture 1 -ethyl-3-nitro-1,2,4-triazole with 2-ethyl-3-nitro-1,2,4-triazole, hexanitrohexaazaisowurtzitane is used as an energy additive, and di-N-oxide-1 is used as a hardener 3-din ytril-2,4,6-triethylbenzene in the following components, wt.%:
Особенность предлагаемой рецептуры твердотопливной композиции на основе нитрата аммония заключается в том, что композиция содержит порошок алюминия марки АСД-6, в качестве пластификатора выбрана смесь 1-этил-3-нитро-1,2,4-триазола с 2-этил-3-нитро-1,2,4-триазолом, в качестве энергетической добавки используют гексанитрогексаазаизовюрцитан, а в качестве отвердителя - ди-N-оксид-1,3-динитрил-2,4,6-триэтилбензол.A feature of the proposed formulation of a solid fuel composition based on ammonium nitrate is that the composition contains aluminum powder of the ASD-6 brand, a mixture of 1-ethyl-3-nitro-1,2,4-triazole with 2-ethyl-3- is selected as a plasticizer nitro-1,2,4-triazole, hexanitrohexaazaisowurtzitane is used as an energy additive, and di-N-oxide-1,3-dinitrile-2,4,6-triethylbenzene is used as a hardener.
Содержание компонентов в составе твердотопливной композиции выбрано из соображений обеспечения предельно низкого давления устойчивого воспламенения и горения, высокой скорости горения, низкой массе шлаков, высокого удельного импульса, низкой зависимости скорости горения от давления, высокой стабильности физико-химических свойств и низкой чувствительности к удару и трению.The content of the components in the composition of the solid fuel composition was selected in order to ensure extremely low pressure of stable ignition and combustion, high burning rate, low slag mass, high specific impulse, low dependence of the burning rate on pressure, high stability of physicochemical properties and low sensitivity to shock and friction .
Гексанитрогексазаизовюрцитан выбран в качестве энергетической добавки ввиду его высокой плотности, более высокой скорости горения и лучшей воспламеняемости, по сравнению с наиболее распространенными энергетическими добавками (например, октоген).Hexanitrohexazazaisowurtzitan was selected as an energy supplement because of its high density, higher burning rate and better flammability, compared to the most common energy additives (e.g., octogen).
Гексанитрогексаазаизовюрцитан является перспективным компонентом высокоэнергетических составов различного назначения. Фактором, сдерживающим распространение гексанитрогексаазаизовюрцитана в качестве штатного компонента, является его высокая растворимость в компонентах горючих-связующих (пластификаторах) и образование сокристаллизатов (молекулярных комплексов) гексанитрогексаазаизовюрцитан/пластификатор (полимер), что приводит к недопустимому изменению свойств высокоэнергетических составов. Рассматриваемое горючее-связующее со смесевым нитротриазольным пластификатором характеризуется отсутствием растворимости гексанитрогексаазаизовюрцитана в нем. Применяемый пластификатор не образует сокристаллизаты (молекулярные комплексы) с гексанитрогексаазаизовюрцитаном.Hexanitrohexaazaisowurtzitane is a promising component of high-energy compounds for various purposes. The factor restricting the distribution of hexanitrohexaazaisowurtzitane as a standard component is its high solubility in the components of combustible binders (plasticizers) and the formation of co-crystallizates (molecular complexes) of hexanitrohexaazaisowurtzitan / plasticizer (polymer), which leads to an unacceptable change in the properties of high-energy. The fuel binder under consideration with a mixed nitrotriazole plasticizer is characterized by the absence of solubility of hexanitrohexaazaisowurtzitane in it. The plasticizer used does not form co-crystallizates (molecular complexes) with hexanitrohexaazaisowurtzitane.
Повышение удельного импульса обусловлено введением в состав твердотопливной композиции гексанитрогексаазаизовюрцитана, который характеризуется более высокими энергомассовыми показателями по сравнению, например, с октогеном.The increase in specific impulse is due to the introduction of hexanitrohexaazaisowurtzitane into the composition of the solid fuel composition, which is characterized by higher energy-mass indices in comparison with, for example, octogen.
Более низкая зависимость скорости горения от давления, более высокая стабильность физико-химических свойств и меньшая чувствительность к удару и трению обеспечиваются применением горючего-связующего с нитротриазольным пластификатором, а именно исключением высокочувствительных и плохо химически совместимых соединений из класса нитроэфиров из состава пластификатора.A lower dependence of the burning rate on pressure, higher stability of physicochemical properties and lower sensitivity to impact and friction are ensured by the use of a combustible binder with nitrotriazole plasticizer, namely, the exception of highly sensitive and poorly chemically compatible compounds from the class of nitroesters from the plasticizer.
Нитрат аммония в заявляемой рецептуре, так же как и в прототипе, является окислителем, обеспечивающим в сочетании с другими компонентами композиции необходимый уровень физико-химических показателей. Выбор в качестве окислителя нитрата аммония марки ЖВ обусловлен стабильностью его физико-химических свойств, в частности отсутствием полиморфных переходов в кристаллической решетке в температурном интервале от -50°C до +50°C при длительных циклических температурных испытаниях. Преимуществами нитрата аммония марки ЖВ перед другими марками фазостабилизированного нитрата аммония является малое содержание фазостабилизирующей добавки и широкая производственная база на территории РФ.Ammonium nitrate in the claimed formulation, as well as in the prototype, is an oxidizing agent, which, in combination with other components of the composition, provides the necessary level of physicochemical parameters. The choice of ZhV ammonium nitrate as an oxidizing agent is due to the stability of its physicochemical properties, in particular, the absence of polymorphic transitions in the crystal lattice in the temperature range from -50 ° C to + 50 ° C during long-term cyclic temperature tests. The advantages of ZhV brand ammonium nitrate over other brands of phase-stabilized ammonium nitrate are the low content of the phase-stabilizing additive and a wide production base in the Russian Federation.
Метилполивинитетразол, как компонент связующего, выбран ввиду его низкой чувствительности к механическим воздействиям, высокого газообразования и энергоемкости. Выбор в качестве пластификатора смеси 1-этил-3-нитро-1,2,4-триазола с 2-этил-3-нитро-1,2,4-триазолом обусловлен высоким содержанием окислительных элементов, низкой чувствительностью к механическим воздействиям, приемлемой совместимостью с большинством компонентов твердотопливных композиций. Соотношение компонентов в составе связующего выбрано из соображений обеспечения необходимого уровня реологических и взрывчатых характеристик, необходимого количества окисляющих и горючих элементов.Methylpolyvinitetrazole, as a component of the binder, was selected due to its low sensitivity to mechanical stress, high gas production and energy intensity. The choice as a plasticizer of a mixture of 1-ethyl-3-nitro-1,2,4-triazole with 2-ethyl-3-nitro-1,2,4-triazole is due to the high content of oxidizing elements, low sensitivity to mechanical stress, acceptable compatibility with most components of solid fuel compositions. The ratio of the components in the binder is selected from the considerations of providing the necessary level of rheological and explosive characteristics, the required amount of oxidizing and combustible elements.
Порошок алюминия АСД-6 (ТУ 48-5-226-87) выбран ввиду его способности увеличивать тепловыделение при горении композиций, что способствует интенсификации химических реакций, особенно в конденсированной фазе. Нанодисперсный порошок алюминия ALEX (ТУ 1791-003-36280340-2008) выбран ввиду его высокой активности в процессах горения твердотопливных композиций. При выбранном соотношении микро- и нанодисперсных порошков алюминия не снижается химическая стойкость композиции в целом и обеспечивается необходимый уровень реологических характеристик.ASD-6 aluminum powder (TU 48-5-226-87) was selected because of its ability to increase heat release during combustion of compositions, which contributes to the intensification of chemical reactions, especially in the condensed phase. ALEX nanodispersed aluminum powder (TU 1791-003-36280340-2008) was selected due to its high activity in the combustion processes of solid fuel compositions. With the selected ratio of micro- and nanodispersed aluminum powders, the chemical resistance of the composition as a whole does not decrease and the necessary level of rheological characteristics is provided.
Ди-N-оксид-1,3-динитрил-2,4,6-триэтилбензол выбран в качестве отвердителя, так как позволяет проводить низкотемпературное отверждение композиций (при температурах менее 50°C) с получением требуемого уровня физико-механических характеристик.Di-N-oxide-1,3-dinitrile-2,4,6-triethylbenzene was selected as a hardener, as it allows low-temperature curing of the compositions (at temperatures less than 50 ° C) to obtain the required level of physicomechanical characteristics.
Пределы по содержанию метилполивинилтетразола в составе определяются следующими факторами. Уменьшение содержания в составе менее 3,9 приведет к снижению физико-механических показателей композиций и к термодинамической неустойчивости горючего-связующего. Увеличение показателя выше 4,1 приведет к неполной пластификации полимера и термодинамической неустойчивости горючего-связующуего.The limits on the content of methylpolyvinyltetrazole in the composition are determined by the following factors. A decrease in the content in the composition of less than 3.9 will lead to a decrease in the physico-mechanical properties of the compositions and to the thermodynamic instability of the fuel-binder. An increase above 4.1 will lead to incomplete plasticization of the polymer and the thermodynamic instability of the fuel-binder.
Количественное содержание 1-этил-3-нитро-1,2,4-триазола, 2-этил-3-нитро-1,2,4-триазола и ди-N-оксид-1,3-динитрил-2,4,6-триэтилбензола в составе определяются следующими факторами: увеличение выше 10,5 приводит к термодинамической неустойчивости, а уменьшение ниже нижнего приводит к неполной пластификации полимера.The quantitative content of 1-ethyl-3-nitro-1,2,4-triazole, 2-ethyl-3-nitro-1,2,4-triazole and di-N-oxide-1,3-dinitrile-2,4, 6-triethylbenzene in the composition is determined by the following factors: an increase above 10.5 leads to thermodynamic instability, and a decrease below the lower leads to incomplete plasticization of the polymer.
Увеличение содержания алюминия выше 10 приведет к тому, что увеличится масса шлаков (конденсированных продуктов сгорания) и снизится газопроизводительность композиции, уменьшение ниже заявляемого предела снизит удельный импульс.An increase in the aluminum content above 10 will lead to an increase in the mass of slag (condensed combustion products) and a decrease in the gas productivity of the composition, a decrease below the declared limit will reduce the specific impulse.
При снижении содержания гексанитрогексаазаизовюрцитана ниже 15 наблюдается снижение удельного импульса и скорости горения, а увеличение компонента в составе композиции выше 20 приведет к росту чувствительности к удару и трению.With a decrease in the content of hexanitrohexaazaisowurtzitane below 15, a decrease in the specific impulse and burning rate is observed, and an increase in the component in the composition of the composition above 20 will lead to an increase in sensitivity to shock and friction.
При снижении содержания отвердителя ди-N-оксид-1,3-динитрил-2,4,6-триэтилбензола ниже 0,5 наблюдается неполное отверждение композиции, при увеличении показателя выше 1 образцы получаются чрезвычайно хрупкими. И в том и в другом случае происходит недопустимое снижение физико-химических показателей.With a decrease in the content of the hardener di-N-oxide-1,3-dinitrile-2,4,6-triethylbenzene below 0.5, incomplete curing of the composition is observed, with an increase of more than 1, the samples are extremely fragile. In both cases, an unacceptable decrease in physico-chemical parameters occurs.
Таким образом, состав композиции с указанными пределами по содержанию компонентов является оптимальным и поставленная задача изобретения предлагаемым составом полностью решена.Thus, the composition with the specified limits on the content of the components is optimal and the task of the invention by the proposed composition is completely solved.
В таблице представлены физико-механические показатели прототипа и предлагаемой композиции данные по чувствительности твердотопливной композиции к механическим воздействиям (P0, H0, f) получены в соответствии с ГОСТ Р 50835-95 и ГОСТ 4545-88. Содержание хлорсодержащих соединений в продуктах сгорания (CCl), величина удельного импульса (Iуд.) соответствуют расчетным термодинамическим значениям, полученным при соотношении давлений в камере сгорания/на срезе сопла 4/0,1 МПа. Количество циклов, выдерживаемых фазостабилизированным нитратом аммония (ZHA), определено циклическими испытаниями методами дифференциальной сканирующей калориметрии и дифференциально-термического анализа при скорости нагрева 10°C/мин в интервале температур от -50°C до 50°C. Скорость горения (u) и предельное давление устойчивого воспламенения и горения (pпр) измерены методом слабовозрастающего давления в приборе постоянного давления при воспламенении образцов навеской пороха марки ДРП массой 0,3 г. Зависимость скорости горения от давления оценена значениями параметра v в степенном законе скорости горения u(p)=b*рv. Стабильность физико-химических свойств композиций оценена по уровню газовыделения (V) при помощи ампульно-хроматографического анализа (время выдержки образцов 24 часа при температуре 80°C). Масса шлаков (Mшлаков) измерена весовым методом и соответствует массе конденсированных продуктов сгорания, оставшихся на месте сгоревшего образца. Результаты по определению Mшлаков приведены в процентах от массы исходного образца.The table shows the physical and mechanical properties of the prototype and the proposed composition, data on the sensitivity of the solid fuel composition to mechanical stresses (P 0 , H 0 , f) are obtained in accordance with GOST R 50835-95 and GOST 4545-88. The content of chlorine-containing compounds in the combustion products (C Cl ), the specific impulse value (I beats ) correspond to the calculated thermodynamic values obtained at a pressure ratio in the combustion chamber / at the nozzle exit 4 / 0.1 MPa. The number of cycles maintained by phase-stabilized ammonium nitrate (Z HA ) was determined by cyclic tests using differential scanning calorimetry and differential thermal analysis at a heating rate of 10 ° C / min in the temperature range from -50 ° C to 50 ° C. The burning rate (u) and the ultimate pressure of stable ignition and combustion (p ol ) were measured by the method of weakly increasing pressure in a constant pressure device when igniting samples of a sample of gunpowder of the ДРП mass of 0.3 g. The dependence of the burning rate on pressure was estimated by the values of the parameter v in the power law of speed combustion u (p) = b * p v . The stability of the physicochemical properties of the compositions was estimated by the level of gas evolution (V) using ampoule chromatographic analysis (the exposure time of the samples was 24 hours at a temperature of 80 ° C). The mass of slag (M slag ) was measured by the gravimetric method and corresponds to the mass of condensed combustion products remaining in place of the burnt sample. The results for the determination of M slag are given as a percentage of the mass of the original sample.
Технология приготовления композиции проста, использует широко применяемые в технике способы и оборудование и включает в себя следующие основные операции: подготовку порошкообразных компонентов (нитрат аммония, порошки алюминия, гексанитрогексаазаизовюрцитан, ди-N-оксид-1,3-динитрил-2,4,6-триэтилбензол,), включающую просев, сушку в условиях термовакуумного шкафа в течение не менее 2 часов при остаточном давлении не более 0, 01 МПа, приготовление связующего (пластификация метилповинилтетразола смесью 1-этил-3-нитро-1,2,4-триазола с 2-этил-3-нитро-1,2,4-триазолом и его вакуумирование в течение как минимум 3 часов). Введение в состав связующего необходимого количества (вводится частями с промежуточным вымешиванием до однородной массы) порошка алюминия марки АСД-6, нанодисперсного порошка алюминия ALEX, гексанитрогексаазаизовюрцитана, нитрата аммония с тщательным последующим смешением массы под вакуумом, введение отвердителя, перемешивание, вакуумирование.The technology for preparing the composition is simple, uses methods and equipment widely used in engineering, and includes the following basic operations: preparation of powdered components (ammonium nitrate, aluminum powders, hexanitrohexaazaisowurtzitane, di-N-oxide-1,3-dinitrile-2,4,6 -triethylbenzene,), including sieving, drying in a thermal vacuum cabinet for at least 2 hours at a residual pressure of not more than 0,01 MPa, preparation of a binder (plasticization of methylpovinyltetrazole with a mixture of 1-ethyl-3-nitro-1,2,4-triazole with 2-ethyl-3-nitro-1,2, 4-triazole and its evacuation for at least 3 hours). Introduction of the required amount (introduced in parts with intermediate kneading to a homogeneous mass) of an ASD-6 aluminum powder, ALEX nanodispersed aluminum powder, hexanitrohexaazaisowurtzitane, ammonium nitrate with thorough subsequent mixing of the mass under vacuum, the introduction of a hardener, stirring, vacuum.
Применяемые компоненты производятся на промышленных и пилотных установках и имеют приемлемые технологические свойства. Для проверки эффективности предложенной твердотопливной композиции на основе нитрата аммония были проведены испытания образцов на базе Федерального научно-производственного центра «Алтай», подтвердившие высокую эффективность предложенного твердотопливной композиции по сравнению с прототипом и аналогами.The components used are manufactured in industrial and pilot plants and have acceptable technological properties. To test the effectiveness of the proposed solid fuel composition based on ammonium nitrate, samples were tested on the basis of the Altai Federal Research and Production Center, which confirmed the high efficiency of the proposed solid fuel composition in comparison with the prototype and analogues.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013153423/02A RU2543019C1 (en) | 2013-12-02 | 2013-12-02 | Solid fuel ammonium nitrate-based composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013153423/02A RU2543019C1 (en) | 2013-12-02 | 2013-12-02 | Solid fuel ammonium nitrate-based composition |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2543019C1 true RU2543019C1 (en) | 2015-02-27 |
Family
ID=53290032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013153423/02A RU2543019C1 (en) | 2013-12-02 | 2013-12-02 | Solid fuel ammonium nitrate-based composition |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2543019C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5596168A (en) * | 1994-10-05 | 1997-01-21 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. | Solid propellant based on phase-stabilized ammonium nitrate |
| RU2363691C1 (en) * | 2007-11-06 | 2009-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет (ТГУ) | Solid-propellant composition based on ammonia nitrate |
| RU2393140C1 (en) * | 2009-06-18 | 2010-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Solid fuel low-temperature gas-generating composition |
| RU2481319C1 (en) * | 2011-12-02 | 2013-05-10 | Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Алтай" | Solid-fuel gas-generating composition |
-
2013
- 2013-12-02 RU RU2013153423/02A patent/RU2543019C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5596168A (en) * | 1994-10-05 | 1997-01-21 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. | Solid propellant based on phase-stabilized ammonium nitrate |
| RU2363691C1 (en) * | 2007-11-06 | 2009-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет (ТГУ) | Solid-propellant composition based on ammonia nitrate |
| RU2393140C1 (en) * | 2009-06-18 | 2010-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Solid fuel low-temperature gas-generating composition |
| RU2481319C1 (en) * | 2011-12-02 | 2013-05-10 | Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Алтай" | Solid-fuel gas-generating composition |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ZARKOV A. и др., CONTROL OF MAIN CHARACTERISTICS OF COMPOSITE PROPELLANT BASED ON AMMONIUM NITRATE BY NANOSIZED METAL POWDERS, ABSTRACT EIGHTH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON SPECIAL TOPICS IN CHEMICAL PROPULSION, CAPE TOWN, SOUTH AFRICA, 2009, p.134. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yan et al. | Recent advances in thermal analysis and stability evaluation of insensitive plastic bonded explosives (PBXs) | |
| Trzciński et al. | A comparison of the sensitivity and performance characteristics of melt-pour explosives with TNT and DNAN binder | |
| Anniyappan et al. | Review on advanced energetic materials for insensitive munition formulations | |
| Dey et al. | Towards new directions in oxidizers/energetic fillers for composite propellants: an overview | |
| JP5318342B2 (en) | Highly safe nitramine propellant with nitrocellulose binder | |
| Florczak et al. | Study of the effect of nitrated hydroxyl-terminated Polybutadiene (NHTPB) on the properties of heterogeneous rocket propellants | |
| CA2034010A1 (en) | Explosive and propellant composition and method | |
| US4002514A (en) | Nitrocellulose propellant composition | |
| RU2415831C1 (en) | Explosive composition with multifunctional action | |
| Damse et al. | Nitramine-based high energy propellant compositions for tank guns | |
| Singh et al. | IMX-104 characterization for DoD Qualification | |
| RU2543019C1 (en) | Solid fuel ammonium nitrate-based composition | |
| Damse et al. | Evaluation of energetic plasticisers for solid gun propellant | |
| Judge et al. | An advanced GAP/AN/TAGN propellant. Part I: ballistic properties | |
| KR101182328B1 (en) | High density and high performance plastic bonded explosive and the fabrication method thereof | |
| CN106631642A (en) | High-energy mixed explosive containing titanium powder and preparation method of high-energy mixed explosive | |
| RU2771496C1 (en) | Heat-resistant explosive composition | |
| RU2541332C1 (en) | Metallised solid fuel composition | |
| RU2475467C2 (en) | Multifunctional action explosive composition having high stability of operational properties | |
| JP6235195B2 (en) | Propellant composition | |
| Gańczyk‐Specjalska et al. | The effect of citrate plasticizers on the properties of nitrocellulose granules | |
| US3767489A (en) | Nitrasol propellant | |
| Toan et al. | Thermal decomposition and shelf-life of PETN and PBX based on PETN using thermal methods | |
| RU2580735C2 (en) | Solid fuel metallised composition based on ammonium nitrate | |
| US6521064B1 (en) | Pyrotechnic burster composition |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181203 |