Твердое ракетное топливо баллиститного типа

Твердое ракетное топливо баллиститного типа

Реферат

Изобретение относится к классу твердых ракетных топлив баллиститного типа и может быть использовано, например, в противотанковых управляемых ракетах (ПТУР). Для указанных систем требуются топлива с пониженной зависимостью скорости горения от давления, особенно в области давлений ниже 40 кгс/см² для обеспечения устойчивой работы маршевого двигателя.

Обычно топлива баллиститного типа в качестве основных компонентов содержат нитроцеллюлозу (НЦ), нитраты многоатомных спиртов, динитротолуол (ДНТ), дибутилфталат - в качестве дополнительных пластификаторов, стабилизаторы химической стойкости, технологические добавки, катализаторы и модификаторы процесса горения. В качестве катализатора горения в баллиститных топливах, в основном, используются соединения свинца, меди, никеля с различными органическими лигандами (патенты RU 2247700, 2175957, US 4226792, 5252409). При этом для каждого типа топлива важное значение имеет сочетание определенных видов металлов свинец-медь, свинец-никель, свинец-кобальт и т.д., а также их физическое состояние (механическая смесь, комплексное соединение и т.д.).

Обеспечение катализа процесса горения при давлениях ниже 40 кгс/см² является очень сложной задачей и результат может быть достигнут благодаря подбору вида катализатора горения и оптимального соотношения компонентов.

В качестве прототипа использовано топливо по патенту RU 2090544 С06В 25/18, С06D 5/06, заявл. 27.02.96, опубл. 20.09.97, в котором в качестве катализатора горения используется оксид свинца в сочетании со стабилизатором горения - карбонатом кальция. Данное топливо имеет показатель степени в законе скорости горения ″ν″ в пределах 0,39-0,41 в области давлений 40…100 кгс/см².

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание топливной композиции, обеспечивающей малую зависимость скорости горения от давления в области пониженных давлений - 20…80 кгс/см².

Технический результат данного изобретения достигается за счет использования в составе топлива комплексного катализатора горения - смеси свинцово-никелевого комплекса фталевой кислоты (ФНС) с окисью магния или карбонатом кальция, нитроцеллюлозы, пластификатора - смеси нитроглицерина (НГ) и динитротолуола, стабилизатора химической стойкости - централита или его смеси с дифениламином, технологических добавок - индустриального масла и стеарата цинка и введения дополнительного пластификатора динитродиэтиленгликоля (ДНДЭГ) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Динитродиэтиленгликоль	14,6…16,9
Пластификатор	16,4…19,1
Стабилизатор химической стойкости	1,5…3,0
Свинцово-никелевый комплекс фталевой
кислоты	1,5…3,0
Карбонат кальция или окись магния	0,5…3,0
Индустриальное масло	0,5…1,5
Стеарат цинка	0,01…0,1
Нитроцеллюлоза	Остальное

Сущность изобретения заключается в активации процесса горения при низких давлениях за счет использования в качестве катализатора скорости горения смеси свинцово-никелевого комплекса фталевой кислоты в сочетании с окисью магния или карбонатом кальция, а в качестве дополнительного пластификатора - динитродиэтиленгликоля.

Механизм смещения плато-эффекта в область низких давлений заключается в интенсификации окислительно-восстановительных процессов при малых давлениях, за счет воздействия комплексного катализатора горения, содержащего в молекуле одновременно свинец и никель в сочетании с окисью магния или карбонатом кальция. Никелевая составляющая катализатора способствует увеличению температуры пламени в области низкого давления и способствует более раннему образованию равномерно расположенного углеродистого каркаса, роль которого заключается в удерживании на своей поверхности ионов свинца, препятствуя их агломерации (С.И.Яковлев «Механизм действия свинцовых катализаторов на горение порохов». Физика горения и взрыва, №1, 1991 г., 41-43).

Введение в комплексный катализатор окиси магния или карбоната кальция обеспечивает стабильное горение предлагаемой топливной композиции в требуемом интервале давлений.

Замена части нитроглицерина на дополнительный пластификатор динитродиэтиленгликоль, который является более активным пластификатором по отношению к нитроцеллюлозе в сравнении с нитроглицерином, способствует получению более пластичной композиции и более равномерному распределению катализатора в топливной массе, что улучшает условия катализа горения.

В таблице приведены составы и характеристики образцов в сравнении с прототипом.

Таблица
Характеристики	Прототип	Опытные образцы
Обр.1	Обр.2	Обр.3	Обр.4
Компонентный состав, мас.%
Нитроглицерин	24,0-28,0	14,6	15,2	15,8	16,9
ДНДЭГ	-	14,6	15,2	15,8	16,9
Динитротолуол	8,0-12,0	1,8	1,9	2,0	2,2
Централит или его смесь с дифениламином	1,0-5,5	1,5	2,0	2,5	3,0
ФНС	-	1,5	2,4	2,8	3,0
Карбонат кальция	0,6-3,0	3,0	-	0,5	-
Окись свинца	0,6-2,0	-	-	-	-
Окись магния	-	-	0,5	-	3,0

Продолжение таблицы
Характеристики	Прототип	Опытные образцы
Обр.1	Обр.2	Обр.3	Обр.4
Индустриальное масло	0,8-1,6	1,5	0,9	1,0	0,5
Стеарат цинка	0,02-0,05	0,01	0,04	0,06	0,1
Сульфорицинат Е	0,02-0,3	-	-	-	-
Нитроцеллюлоза	54,0-62,0	61,49	61,86	59,54	54,4
Показатель степени в законе горения ″ν″ в области давлений, кгс/см2:
40-100	0,39-0,41	0,22	0,18	0,16	0,12
20-80	-	0,098	0,085	0,079	0,071

Из данных таблицы следует, что использование предложенного катализатора горения ФНС в смеси с окисью магния или карбонатом кальция и дополнительного пластификатора динитродиэтиленгликоля в сочетании с полезным соотношением компонентов позволяет обеспечить снижение показателя "ν" в области низких давлений.

Баллиститное твердое ракетное топливо, включающее нитроцеллюлозу, пластификатор, содержащий смесь нитроглицерина и динитротолуола, централит или его смесь с дифениламином в качестве стабилизатора химической стойкости, индустриальное масло и стеарат цинка в качестве технологических добавок, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит в качестве пластификатора динитродиэтиленгликоль, а в качестве катализатора горения - смесь свинцово-никелевого комплекса фталевой кислоты с карбонатом кальция или окисью магния при следующем содержании компонентов, мас.%:

динитродиэтиленгликоль	14,6…16,9
пластификатор	16,4…19,1
стабилизатор химической стойкости	1,5…3,0
свинцово-никелевый комплекс фталевой кислоты	1,5…3,0
карбонат кальция или окись магния	0,5…3,0
индустриальное масло	0,5…1,5
стеарат цинка	0,01…0,1
нитроцеллюлоза	остальное