RU2723873C1 - Способ изготовления заряда твёрдого топлива - Google Patents

Способ изготовления заряда твёрдого топлива Download PDF

Info

Publication number
RU2723873C1
RU2723873C1 RU2019132456A RU2019132456A RU2723873C1 RU 2723873 C1 RU2723873 C1 RU 2723873C1 RU 2019132456 A RU2019132456 A RU 2019132456A RU 2019132456 A RU2019132456 A RU 2019132456A RU 2723873 C1 RU2723873 C1 RU 2723873C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel
charge
mass
portions
mixer
Prior art date
Application number
RU2019132456A
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Борисович Бобович
Сергей Евгеньевич Губин
Геннадий Павлович Коваленко
Наталья Макаровна Макарова
Альберт Алексеевич Шишков
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации
Priority to RU2019132456A priority Critical patent/RU2723873C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2723873C1 publication Critical patent/RU2723873C1/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C06EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06BEXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B21/00Apparatus or methods for working-up explosives, e.g. forming, cutting, drying
    • C06B21/0033Shaping the mixture
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C06EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06BEXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B21/00Apparatus or methods for working-up explosives, e.g. forming, cutting, drying
    • C06B21/0033Shaping the mixture
    • C06B21/0058Shaping the mixture by casting a curable composition, e.g. of the plastisol type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K9/00Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/08Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using solid propellants
    • F02K9/24Charging rocket engines with solid propellants; Methods or apparatus specially adapted for working solid propellant charges

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу изготовления зарядов твердотопливных ракетных двигателей (РДТТ) методом свободного литья. Изготовление заряда твердого топлива проводится литьем в корпус с защитно-крепящим слоем, нанесенным на его внутреннюю поверхность и скрепляющим заряд с корпусом. Топливо заполняется в вертикально расположенную и отвакуумированную пресс-форму, образованную корпусом и формующей цилиндрической иглой, порциями. Масса каждой порции равна суммарной массе, разделенной на количество порций. Время подготовки всех порций и их заполнения в корпус меньше времени живучести топлива первой порции. Все порции имеют одинаковую номинальную скорость горения. Такое формирование заряда обеспечивает уменьшение пассивной массы двигателя за счет уменьшения случайных отклонений давления в камере сгорания, а следовательно, повышает энергобаллистическую эффективность ракет с РДТТ. 2 ил.

Description

В настоящее время существует проблема повышения энергобаллистической эффективности ракет с РДТТ. Существует два направления достижения нового качества - повышение энергетики и плотности топлива и снижение пассивной массы РДТТ.
Для снижения пассивной массы РДТТ его заряд выполняется прочноскрепленным с корпусом (см., например, кн. «Нестационарные процессы и методы проектирования узлов РДТТ», авторы В.В. Калинин, Ю.Н. Ковалев, A.M. Липанов, М. Машиностроение, 1986 г., рис. 3.21, стр. 178).
Изготовление такого заряда производится способом свободного литья («Энергетические конденсированные системы. Краткий энциклопедический словарь под редакцией Б.П. Жукова» - Янус К, 2000 г., стр. 462) топлива в корпус с предварительно нанесенным на его внутреннюю поверхность защитно-крепящим слоем. Такое изготовление заряда позволяет уменьшить массу заряда по сравнению с вкладной конструкцией как за счет оптимизации конструкции корпуса исполнением в виде кокона, так и уменьшением толщин теплозащитного покрытия.
Недостатком такого способа являются технологические потери, связанные с неиспользованием топливной массы, остающейся в смесителях, и необходимостью мойки смесителей. Данный недостаток устранен в способе, принятом авторами за прототип, позволяющем использовать остатки топливной массы от предыдущего смешения, снизить количество отходов и уменьшить количество моек смесителей, что в свою очередь обеспечивается заполнением в пресс-форму топливной массы несколькими порциями (патент РФ 2194687, дата публикации 20.12.2002 г).
В данном способе свободное литье осуществляется с помощью объемных гравитационных смесителей барабанного типа (так называемых «пьяных бочек»). При этом предварительно проводятся следующие операции:
- сборка корпуса заряда вместе с формующей оснасткой в единую пресс-форму;
- мойка смесителя;
- загрузка компонентов топлива в смеситель;
- смешение компонентов в «пьяной бочке» и получение однородной топливной массы;
- пристыковка смесителя к пресс-форме;
- вакуумирование сборки.
Собственно изготовление заряда состоит из следующих операций:
- слив топлива в пресс-форму;
- отбор топлива от каждого смесителя для изготовления образцов-свидетелей;
- отстыковка смесителя и отправка его на повторное заполнение компонентов для очередной порции;
- пристыковка сменного смесителя к пресс-форме;
- дополнительное вакуумирование сборки;
- слив очередной порции топлива в пресс-форму.
После заполнения пресс-формы смеситель отстыковывается и все смесители, участвовавшие в заполнении, отправляются на мойку для удаления остатков топлива, а сама пресс-форма вместе с образцами-свидетелями отправляется на участок полимеризации.
В процессе полимеризации испытываются, так называемые «кинетические» образцы-свидетели, для определения момента завершения процесса полимеризации и выхода характеристик заряда на установившийся уровень.
После завершения процесса полимеризации пресс-форма разбирается - отстыковывается формующая оснастка (операция «распрессовка») и заряд проходит операции дефектоскопии.
Недостатком этого способа является неопределенная ориентированность поверхностей горения заряда по отношению к слоям топлива, образованным сливами из разных смесителей. В результате случайные отклонения характеристик топлива (в первую очередь скорости горения) соответствуют случайным отклонениям для всей массы топлива, что приводит к большим случайным отклонениям давления в камере сгорания в процессе работы, приводящим к повышению максимального давления в камере и, соответственно, увеличению пассивной массы двигателя.
Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение пассивной массы двигателя за счет уменьшения случайных отклонений давления в камере сгорания.
Суть предлагаемого способа состоит в том, что порционное заполнение топливной массы производят в вертикально расположенную предварительно отвакуумированную пресс-форму, образованную корпусом и цилиндрической иглой формующей оснастки. Масса каждой порции должна равняться суммарной массе топлива заряда, разделенной на количество порций (обеспечивается соответствующим сливом массы из взвешиваемого в процессе заполнения смесителя) и составляет ~ 0,9 массы топлива в смесителе. Количество порций выбирается из условия непревышения временем подготовки и заполнения всех порций времени живучести топливной массы первой порции. После слива каждой порции из остатков топлива каждого смесителя отбирается часть массы для изготовления образцов-свидетелей и последующего определения характеристик топлива данной порции.
Принципиальная схема способа изготовления заряда твердого топлива иллюстрируется фиг. 1, 2:
- фиг. 1 Схемное решение способа с основными элементами;
- фиг. 2 Пресс-форма заполненная.
Изготовление заряда твердого топлива производится следующим образом. Внутренняя поверхность корпуса заряда покрывается крепящим составом и подготовленный таким образом корпус собирается вместе с пресс-оснасткой в пресс-форму 1 (фиг. 1). Установленная вертикально с помощью транспортно-погрузочного устройства 2 пресс-форма 1 перед подачей каждой порции топливной массы стыкуется со смесителем 3 с приготовленной в нем топливной массой, сборка вакуумируется и открывается отсечной клапан. После подачи каждой порции топливной массы отсечной клапан закрывается, смеситель с остатками топлива отстыковывается и на его место устанавливается следующий смеситель с очередной порцией топливной массы, свободный объем пресс-формы дополнительно вакуумируется, из отстыкованного смесителя отбирается масса для изготовления образцов-свидетелей, а сам смеситель с законсервированными остатками топливной массы подается на подготовку следующей порции. Так как время слива всех порций меньше времени живучести топлива (время, в течение которого реологические характеристики таковы, что не приводят к полимеризации топлива), топливная масса во всем объеме заряда остается однородной. При этом номинальный состав топлива каждой порции соответствует составу, установленному регламентом, а скорость горения и может отличаться случайными отклонениями.
Полученный таким способом заряд (фиг. 2) содержит в себе формующую оснастку 4 (показана условно), а порции топлива расположены, в основном, параллельными друг другу слоями 5.
В вертикальном состоянии заряд совместно с образцами-свидетелями проходит полимеризацию, после чего отправляется на распрессовку и концевые операции, в процессе которых при дефектоскопии контролируется рентгенографическим способом сплошность топлива. Образцы-свидетели проходят аттестацию на определение характеристик топлива каждой порции.
В процессе работы после срабатывания воспламенителя происходит возгорание топлива и его горение. Так как топливо горит параллельными начальной образованной цилиндрической формующей иглой поверхности горения заряда слоями, то в каждой порции 5 скорость горения этих слоев соответствует фактической скорости горения топлива в этой порции, а горение проходит по поверхности заряда этой порции примерно равной суммарной поверхности горения разделенной на число порций. При этом газоприход от каждой порции равен
Figure 00000001
, где u - скорость горения каждой порции, SΣ - суммарная поверхность горения, n - количество порций.
Так как разброс скорости горения является основной составляющей в вариации давления и его предельном отклонении (см. «Рабочие процессы в ракетных двигателях твердого топлива», авторы А.А. Шишков, С.Д. Панин, Б.В. Румянцев, М. Машиностроение, 1989 г., стр. 87÷88), уменьшение его влияния на разбросы внутрибаллистических параметров является определяющим.
Вариация газоприхода в случае заполнения заряда несколькими равными по поверхности и массе порциями оценивается формулой:
Figure 00000002
Принимая, что случайный разброс скорости горения в каждом слое ui не превышает разброса скорости горения топлива и в целом и является случайной независимой величиной для каждой порции, а сумма поверхностей горения всех слоев Si равна суммарной поверхности горения SΣ, получим, что предельное отклонение давления составит
Figure 00000003
где
Figure 00000004
- предельные отклонения формулярной скорости горения, плотности топлива и площади критического сечения.
Таким образом, влияние случайного разброса скорости горения на предельное отклонение давления в случае послойного изготовления заряда уменьшается в
Figure 00000005
раз по сравнению с изготовлением заряда из одного смесителя.
Такой способ изготовления заряда позволяет уменьшить предельное отклонение давления для случая 9 слоев с 8,9 до 6,6%, что соответствует уменьшению пассивной массы корпуса на ~1,1%.

Claims (1)

  1. Способ изготовления заряда твердого топлива, включающий приготовление топливной массы и порционный слив ее в корпус заряда с нанесенным на его внутреннюю поверхность защитно-крепящим слоем, отличающийся тем, что топливо заполняют в вертикально установленную и отвакуумированную пресс-форму, образованную корпусом и формующей цилиндрической иглой пресс-оснастки, масса каждой порции равна суммарной массе, разделенной на количество порций, при этом количество порций выбирается из условия непревышения временем подготовки и заполнения всех порций времени живучести топлива первой порции.
RU2019132456A 2019-10-14 2019-10-14 Способ изготовления заряда твёрдого топлива RU2723873C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019132456A RU2723873C1 (ru) 2019-10-14 2019-10-14 Способ изготовления заряда твёрдого топлива

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019132456A RU2723873C1 (ru) 2019-10-14 2019-10-14 Способ изготовления заряда твёрдого топлива

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2723873C1 true RU2723873C1 (ru) 2020-06-17

Family

ID=71096220

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019132456A RU2723873C1 (ru) 2019-10-14 2019-10-14 Способ изготовления заряда твёрдого топлива

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2723873C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2817427C2 (ru) * 2023-01-27 2024-04-16 Валентин Павлович Рылов Способ заправки бака ракеты гелеобразным горючим с порошкообразной металлической добавкой

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4836961A (en) * 1987-01-02 1989-06-06 Morton Thiokol, Inc. Method of and apparatus for casting solid propellant rocket motors
RU2194687C1 (ru) * 2001-09-04 2002-12-20 Федеральный центр двойных технологий "Союз" Способ промышленного производства заряда смесевого ракетного твердого топлива
RU2534101C1 (ru) * 2013-04-03 2014-11-27 Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Алтай" Способ изготовления зарядов смесевого ракетного твердого топлива
KR101657404B1 (ko) * 2015-03-31 2016-09-13 주식회사 한화 고체 추진제의 충전 장치 및 이를 이용한 고체 추진제의 충전 방법
RU2621800C1 (ru) * 2016-06-28 2017-06-07 Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Алтай" Способ изготовления зарядов смесевого ракетного твердого топлива
RU2683081C1 (ru) * 2018-01-10 2019-03-26 Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Алтай" Способ изготовления зарядов смесевого ракетного твердого топлива

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4836961A (en) * 1987-01-02 1989-06-06 Morton Thiokol, Inc. Method of and apparatus for casting solid propellant rocket motors
RU2194687C1 (ru) * 2001-09-04 2002-12-20 Федеральный центр двойных технологий "Союз" Способ промышленного производства заряда смесевого ракетного твердого топлива
RU2534101C1 (ru) * 2013-04-03 2014-11-27 Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Алтай" Способ изготовления зарядов смесевого ракетного твердого топлива
KR101657404B1 (ko) * 2015-03-31 2016-09-13 주식회사 한화 고체 추진제의 충전 장치 및 이를 이용한 고체 추진제의 충전 방법
RU2621800C1 (ru) * 2016-06-28 2017-06-07 Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Алтай" Способ изготовления зарядов смесевого ракетного твердого топлива
RU2683081C1 (ru) * 2018-01-10 2019-03-26 Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Алтай" Способ изготовления зарядов смесевого ракетного твердого топлива

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2817427C2 (ru) * 2023-01-27 2024-04-16 Валентин Павлович Рылов Способ заправки бака ракеты гелеобразным горючим с порошкообразной металлической добавкой

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2723873C1 (ru) Способ изготовления заряда твёрдого топлива
CN112504029B (zh) 一种固体双基推进剂小火箭加速贮存寿命评估方法
Nouguez et al. Cast PBX related technologies for IM shells and warheads
Elshenawy et al. Experimental and numerical studies of fragmentation shells filled with advanced HMX-plastic explosive compared to various explosive charges
CN112694372A (zh) 一种环氧基复合推进剂、制备方法及其应用
RU2673917C1 (ru) Способ изготовления скрепленного с корпусом канального заряда смесевого ракетного твердого топлива
RU2483049C2 (ru) Способ изготовления партии многошашечных зарядов твердого ракетного топлива
RU2725118C1 (ru) Скрепленный с корпусом канальный заряд смесевого ракетного твердого топлива
US20230358519A1 (en) Warhead
Xiao et al. Interior ballistic prediction of gun propellants based on experimental pressure-apparent burning rate model in closed vessel
CN110765407B (zh) 一种片状多层发射装药内弹道特性参数的计算方法
RU2487852C1 (ru) Бронечехол для вкладного заряда из смесевого твердого топлива к ракетному двигателю
Shan et al. Influence of overdriven detonation on the energy release of aluminized explosives in underwater explosion
Elshenawy et al. High penetration performance of powder metallurgy copper-tungsten shaped charge liners
RU2767242C1 (ru) Вкладыш соплового блока РДТТ из углестеклопластика с регулируемой эрозионной стойкостью
MENG et al. Effect of Forming Process on Casting Quality of 24-Dinitroanisole-based Casting Explosive
Dang et al. INTERNAL BALLISTICS CALCULATIONS OF THE SOLID PROPELLANT ROCKET ENGINE WITH TWO COMBUSTION CHAMBERS
Li et al. Method of evaluating energy released by a warhead charge based on average fragment quality
Ermolaev et al. Low-velocity detonation modes of grained pyroxylin powder
Peng et al. Performance Investigation of a Copper Azide Micro Detonator Using Experiments and Simulations
RU2776087C1 (ru) Ракетный двигатель на твердом топливе пассивного регулирования
Baker Laboratory Setback Activators and Explosive Suitability for Gun Launch
Czyżewska et al. Ballistic analysis of Polish low-vulnerability gun propellants
Elshenawy et al. Influence of Liner Wall Thickness on the Penetration Performance of PETN-HTPB PBX-based Shaped Charges into Steel Targets
Arnold et al. What influences the shock sensitivity of high explosives?