Способ получения флегматизирующего состава для ликвидации зарядов из стрт

Способ получения флегматизирующего состава для ликвидации зарядов из стрт

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к способу получения флегматизирующего состава для ликвидации методом сжигания заряда из смесевого твердого ракетного топлива (СТРТ) непосредственно в корпусе ракетного двигателя. Закрытие расчетной поверхности заряда флегматизирующим составом обеспечивает замедленное регулируемое выжигание топлива и таким образом снижает секундные расходы продуктов сгорания. В известном способе ликвидации зарядов твердого ракетного топлива, патент № 2133410 РФ, флегматизирующий состав получается путем приготовления водного геля в реакторе объемного типа и смешивания его с отвердителями. В способе ликвидации зарядов твердого ракетного топлива, патент № 2123991 РФ, готовятся водные растворы гелеобразователя, в которые могут быть также введены специальные добавки, нейтрализующие вредные компоненты продуктов сгорания. Наиболее близким по технической сущности и принятым за прототип является способ по патенту № 2245511 РФ ликвидации заряда ТРТ с флегматизацией поверхности заряда гелеобразующим составом, сохраняющим структурные характеристики в процессе горения. Эффект достигается тем, что водногелевый состав отверждают при температуре 5-25°С и значениях рН-среды 5,3-7,5. В качестве гелеобразователя используется полиакриламид (ПАА) с молекулярной массой не ниже 1·10⁶ и степенью гидролиза 10-40 мол.%. Компонентами окислительно-восстановительной системы отверждения выступают бихромат калия (БХК) и тиосульфат натрия (ТСН). Приготовление флегматизирующего состава заключается в разбавлении раствора ПАА до нужной концентрации с одновременным проведением гидролиза, нейтрализации гидролизованного ПАА до значения рН-среды 6,5-7,0; разделении раствора ПАА на два равных объема; раздельном введении в каждый из объемов компонента системы отверждения в виде водного раствора; получении гелеобразующего состава путем синхронного смешивания полученных объемов растворов. Для приготовления гелеобразующего состава используется 8%-ный водный раствор ПАА по ТУ 6-02-00209912-32, представляющий собой гелеобразную вязкую массу со степенью гидролиза (молярная доля карбоксильных групп) 3-8%. Этот раствор разбавляется водой до заданной концентрации и обрабатывается гидроксидом натрия для получения необходимой степени гидролиза, затем добавлением серной кислоты выводится рН-среды до требуемого значения. Процесс нейтрализации проводится осторожно в 3-5 стадий, не допуская избытка кислоты. Наиболее трудоемкими и длительными, что является недостатком процесса по прототипу, стадиями являются гидролиз (от 24 до 36 час) и нейтрализация гидролизованного ПАА (от 48 до 72 час) в общем цикле приготовления флегматизирующего состава (84-120 час).

Технической задачей изобретения является упрощение технологического процесса приготовления флегматизирующего состава при сохранении уровня технологических и механических характеристик.

Технический результат достигается тем, что в качестве гелеобразователя используют порошкообразный анионоактивный ПАА, имеющий степень гидролиза 10-25 мол.%, с размером частиц 750-1500 мкм. В этом случае процесс приготовления флегматизирующего состава заключается в приготовлении суспензии порошкообразного анионоактивного ПАА в воде, получении раствора, разделении раствора на два равных объема, смешивании объемов с водными растворами компонентов окислительно-восстановительной системы отверждения, приготовлении флегматизирующего состава путем смешивания полученных объемов. Таким образом, из процесса приготовления флегматизирующего состава исключаются операции гидролиза и нейтрализации и существенно сокращается продолжительность приготовления состава. Стадия приготовления водной суспензии ПАА введена с целью обеспечения смачивания и предотвращения слипания частиц порошка. Для получения суспензии порошкообразного анионоактивного ПАА в воде используется мешалка, обеспечивающая значение критерия Рейнольдса 70·10³-120·10³ с целью образования развитой воронки в водной среде. Интенсивность перемешивания при значении критерия Рейнольдса ниже 70·10³ не позволяет получить устойчивую воронку в водной среде; выше 120·10³ приводит к бурлению воды по всему объему воды, тем самым ухудшая смачивание частиц порошка. Дозирование ПАА должно быть непрерывным и равномерным в основании конуса воронки, при этом скорость дозирования порошка (U, г/сек), максимально-допустимая, исключающая образования агрегатов, определяется по формуле:

,

где V - объем приготавливаемого раствора, л.

Перемешивание суспензии в выбранных режимах осуществляется в течение 5-10 минут, затем производится перемешивание до получения однородного раствора мешалкой любого типа с частотой вращения 100-160 об/мин (значение критерия Рейнольдса 20·10³-40·10³).

Необходимость и эффективность стадии приготовления суспензии показана в сравнительных примерах.

Пример 1. В реактор объемом 10 литров, снабженный турбинной мешалкой диаметром 120 мм, отдозировано 320 г порошкообразного анионоактивного ПАА с размером частиц 750 мкм. При циклическом перемешивании (30 минут каждый час) с частотой вращения мешалки 300 об/мин (критерий Рейнольдса 70000) продолжительность получения однородного раствора составила более 48 часов.

Пример 2. В условиях опыта, аналогичных примеру №1, была приготовлена суспензия порошкообразного анионоактивного ПАА, для чего в навеску воды при непрерывно работающей мешалке в основание конуса образовавшейся воронки была равномерно и непрерывно отдозирована навеска порошкообразного анионоактивного ПАА. После 5-минутного перемешивания частота вращения мешалки была снижена до 100 об/мин и производилось перемешивание суспензии до полного растворения ПАА в воде. В результате 30-минутного перемешивания был получен однородный раствор.

Характеристики отвержденного флегматизирующего состава, изготовленного по предлагаемому изобретению, в сравнении с прототипом представлены в таблице. Определение рН-среды проводилось с использованием универсальной индикаторной бумаги, живучесть состава определялась по изменению во времени вязкости, замеряемой на реовискозиметре "Гепплера". Коэффициент растекаемости состава (Кр) определялся по изменению формы образца под действием собственной массы как величина отношения разности конечного и начального диаметров столбика геля к начальному диаметру столбика. Механические свойства отвержденного геля: прочность при сжатии (σ), деформация (ε), модуль сжатия (Е) определялись при сжатии образца под постоянной нагрузкой. Характеристики образца по предлагаемому изобретению не уступают прототипу.

Способ получения флегматизирующего состава для ликвидации методом сжигания заряда из смесевого твердого ракетного топлива, включающий приготовление водного раствора гелеобразователя, в качестве которого используют полиакриламид, разделение раствора на два равных объема, введение в каждый из объемов компонента системы отверждения, состоящей из водного раствора бихромата калия и водного раствора тиосульфата натрия, смешивание полученных объемов растворов синхронной подачей, отличающийся тем, что для приготовления водного раствора полиакриламида предварительно готовят водную суспензию полиакриламида путем равномерного и непрерывного дозирования порошкообразного анионоактивного полиакриламида, имеющего степень гидролиза 10-25% и размер частиц 750-1500 мкм, в основание конуса водной воронки, образуемой при работе мешалки, обеспечивающей режим перемешивания со значением критерия Рейнольдса 70·10³-120·10³, при этом скорость дозирования порошкообразного полиакриламида (U, г/с) определяют по формуле: где V - объем приготавливаемого раствора полиакриламида, л, после завершения дозирования порошкообразного полиакриламида режим перемешивания поддерживают в течение 5-10 мин и осуществляют домешивание до полного растворения полиакриламида мешалкой при значении критерия Рейнольдса 20·10³÷40·10³.