Фахрутдинов И.Х., Котельников А.В. - Конструкция и проектирование ракетных двигателей твёрдого топлива, страница 10

В нитроцеллюлозном топливе нитроклетчатка подвержена медленному разложению. Причем, продукты разложения, накапливаясь, стимулируют процесс разложения. Полностью этот процесс исключить невозможно, ио значительно снизить можно путем введения веществ — стабилизаторов химической стойкости (диффениламин и централит).

Эти вещества замедляют процесс разложения нитроклетчатки, а выделившиеся вещества связывают. Механические свойства. Прочность при растяжении, сжатии и сдвиге, ударная вязкость и относительное удлинение и другие свойства могут заметно изменяться с изменением температуры. Так, например, понижение температуры до 223 К ( — 50 'С) влечет 40 Таблица 2.4 Механические свойства ТРТ Предел прочности прп растаПеннн, ! го* па Модуль уп р у госта . !.!О Па' Относнгельаос удлннеане, % Температура, К Тнп топлнаа 294 233 249 298 2!6 41,2 1,5 28 24 2,3 На основе бутадиена и акрнловой кислоты Полнбутадиеновое 85 720 47 5! 598 16,6 98 7,9 8,2 40 за собой повышение хрупкости и уменьшение ударной вязкости. Для иитроцеллюлозиых топлив хрупкость увеличивается в 4 ...

5 раз, в таких же пределах повышается прочность на сжатие и растяжение. При повышенных температурах (до +50 'С) нитроцеллюлозные топлива размягчаются и их механические свойства ухудшаются: предел прочности на растяжение и сжатие понижается в 4 ... 5 раз, относительное удлинение увеличивается на 50 'га, ударная вязкость увеличивается в два раза. Некоторые механические свойства ТРТ приведены в табл.

2.4 113). Твердые ракетные топлива относятся к классу полимерных материалов. В зависимости от природы исходных продуктов и последующего технологического процесса они могут быть жесткими и хрупкими или мягкими и пластичными. Как правило, жесткие топлива применяются в двигателях с вкладным зарядом, эластичные — в двигателях со скрепленным зарядом. Как все полимерные материалы, ТРТ имеют ярко выраженную зависимость механических свойств от начальной температуры и скорости нарастания приложенной нагрузки. Исследования показывают, что при постепенном понижении температуры топливо в некотором узком интервале меняет свои механические свойства: из мягкого и эластичного становится твердым и хрупким.

Повышение температуры возвращает свойства топлива в исходное состояние. Аналогичное явление наблюдается при изменении скорости приложения нагрузки даже без изменения начальной температуры. Чем больше эта скорость, тем при более высокой температуре наступает охрупчиваиие. Границу, при которой происходит качественное изменение свойств полимерного материала, называют твмаературой стекло.

ванин. Для смесевых топлив эта граница соответствует примерно минус 20 ... 50 'С. Нитроцеллюлозные топлива имеют эту границу в области положительных температур. 41 2.2. НЕКОТОРЫЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОПЛИВНЫХ ЗАРЯДОВ Топливный заряд является неотъемлемым элементом двигателя. В процессе эксплуатации он воспринимает разные виды нагрузок. Технология изготовления заряда и способ его закрепления в камере двигателя оказывают существенное влияние на схему нагруження.

Далее приведены некоторые сведения о существующих способах изготовления топливных зарядов. 2.2.1а Технология изготовления зарядов нз нитроцеллюлозиых топлив Схема изготовления зарядов из нитроцеллюлозного топлива представлена на рис. 2.1 (27 !. Исходные компоненты: нитроклетчатка, нитроглицерин н ряд добавок помещают в лопастной смеситель 1, где они перемеши. ваются в водной среде. При перемешивании не происходит никаких химических процессов. Идет пропнтка нитратов целлюлозы растворителями-пластнфикаторами и частичное их растворение. После перемешивания масса освобождается от воды на центрифуге 2.

Далее она поступаетнацилиндрическиевальцы (коландры) 3, через которые пропускается несколько раз. Под действием повышенного давления и температуры между зальцами ускоренно протекает процесс желатинизацип нитроклетчатки и испарение остат- ков воды. Проколандрованная и пп„',," и пп, масса выходит после вальцов ~ Г~~~~ в виде полотна, которое сверты- ваедт вается в рулоны и передается -в на пресс 4. Формирование за- 2 ряда в виде шашек илн заготовок различной формы производится на гидравлическом прессе через соответствующую фильеру 7 с помощью плунжера 5 и матрицы б (рис.

2.2). После Ни~ Л прессования отрезаются шашки 7 Л Ф заданной длины и, если это необходимо, обрабатываются на станке 8. На некоторые поверхности (например, торцевые) В .~ и может наноситься бронирующее покрытие, После контроля 9 от изготовленной партии отбирается часть зарядов, которые Рнс. 2.1. Схема изготовлении зарядов подвергаются испытаниям на нз нитроцеллюлозного топлива соответствие требованиям тех- 42 Рнс. 2.2.

Формирование заряда на прессе: à — гидравлический пресс; à — топ. лиепаи шашка; 3 — фильера нических условий. Соатцетствие требованиям ТУ фиксируется в паспорте на изготовленную партию. Таким образом, топливный заряд из нитроцеллюлозного топлива представляет собой самостоятельное изделие, помещаемое впоследствии в камеру РДТТ. 2.2.2. Технология изготовления зарядов из смесевого топлива Схема технологического процесса изготовления заряда из смесевого топлива показана на рис. 2.3 (27!.

Компоненты топлива (окислитель и металлические добавки в виде тонкаизмельченного порошка, горючее-связующее в виде жидко-вязкой системы) помещаются в лопастной смеситель 1. Между топливными компонентами в процессе перемешиваиня и в дальнейшем не происходит химических взаимодействий. Горючее-связующее, первоначально представляющее собой мономер, под действием каталитических добавок полимеризуется. Прн этом происходит разогрев массы.

Для замедления процесса полнмеризации через двойные стенки смесителя пропускается холодная вода. Горючее-связующее в процессе перемешивания обволакивает и связывает частицы окислителя и металлического порошка. После перемешнвания топливная масса загружается в контейнер 2. Затем масса передается на операцию отливки заряда. Формирование заряда может производиться непосредственно в корпусе двигателя 3, либо р специальном каркасе, являющимся армирующим элементом заряда, либо отдельно — в изложнице. Существует несколько способов изготовления топливного заряда, скрепленного с корпусом двигателя; непосредственной заливкой топливной массы в подготовленный корпус двигателя; вклеиванием готового заряда ТРТ в разъемный корпус двигателя; обмоткой готового заряда ТРТ стеклолентой, пропитанной смолой, с последующей полимернзацией.

Наиболее распространенным способом изготовления, особенно крупногабаритных двигателей, является заливка топливной массы в корпус. Этот способ позволяет вести заливку в разъемные н неразъемные металлические корпуса двигателей, а также неметаллические корпуса типа кокона. Внутреннюю поверхность металлн- 43 ПП //ггрдние Рис. 2.3.

Схема изготовления зарядов из ПП дещегнтда смесевого топлива циклическим способом 1 ческого корпуса подготавливают под заливку путем освобождения ее от окалины, загрязнений и обезжиривают. На подготовленную . поверхность наносится защитно-крепящий слой (ЗКС), затем устанавливается стержень, формирующий внутренний канал будущего заряда. Стержень илн пресс-инструмент должен отвечать определенным требованиям. Для более легкого извлечения стерж+ ня из готового (отвержденного) за— ряда необходимо поверхность его покрыть слоем антиадгезионного материала, например тефлоном.

ию . — ° Кроме того, наружная цилиндричет ская поверхность стержня должна иметь конусность для более легкого извлечения. Топливная масса готовится в смесителях циклического (см. рис. 2.3) или непрерывного действия (рнс. 2.4). Готовая топливная масса в зависимости от ее вязкости может заливаться в корпус свободно или под давлением по специальным трубопроводам. Для улучшения качества заряда заливку производят с вакуумированием полостей и вибрацией. После заливки корпус выдерживается в термостате 4 при повышенной температуре и избыточном давлении. Время полимеризацни определяется технологическим регламентом и длится от нескольких часов до нескольких суток.

Скорость полимеризации заряда оказывает существенное влияние на качество изделия. При больших скоростях охлаждения возможно растрескиванне заряда. После окончания процесса полнмернзации Исходные Рис. 2.4. Схема изготовления топливного заряда непрерывным способам: ! — смесителе; 3 — анализатор качества смеси; 3 — коитеаиер; е — термостат; а — Аеффектоскои производится извлечение формирующего стержня.

В случае необходимости возможна механическая обработка торца заряда 5. После этого производится контроль качества визуально и различными методами дефектоскопии (рентген, ультразвук, гаммадефектоскопня и др.). Пригодный для эксплуатации заряд поступает на окончательную сборку РДТТ. Такой способ изготовления менее трудоемок, но имеет некоторые недостатки, связанные с контролем целости заряда вместе с корпусом двигателя. Второй способ состоит в изготовлении заряда отдельно от корпуса двигателя. Топливная масса заливается в изложницу с установленным в нее пресс-инструментом. Внутренние обводы изложницы повторяют внутреннюю конфигурацию корпуса двигателя, но несколько меньших размеров.