Заливочная композиция для бронирования заряда из баллиститного топлива

Изобретение относится к области ракетной техники. Предложена заливочная композиция для бронирования заряда из баллиститного топлива, включающая полибутилметакрилат, бутилметакрилат, метилметакрилат и в качестве инициатора и активатора отверждения перекись бензоила и диметиланилин, причем полибутилметакрилат растворен в смеси бутилметакрилата и метилметакрилата. Изобретение позволяет обеспечить изготовление качественных изделий с требуемым уровнем физико-механических и адгезионных характеристик, позволяет снизить дымность газов, а также снизить температуру отработанных газов с 2200 до 800°С. 2 табл.

 

Изобретение относится к области ракетной техники и касается разработки заливочной композиции с охлаждающим эффектом температуры газов и минимальным уровнем дымообразования в процессе работы двигателя для бронирования зарядов из баллиститного топлива диаметром до 300 мм, длиной до 700 мм.

Известно, что для создания рецептуры заливочной композиции в основном используются различные полимерные материалы и смолы, такие как эпоксидные смолы, тиоколы, нитрильные и полибутадиеновые каучуки, уретановые полимеры, а также производные метакриловой кислоты.

Многочисленные опыты отработки зарядов из баллиститного топлива показали, что для бронирования их наилучшие результаты дают бронесоставы, в которых в качестве исходных продуктов используются мономеры, такие как метилметакрилат (ММА) и бутилметакрилат (БМА). Заливочные композиции на основе других материалов мало пригодны из-за недостаточной адгезии к баллиститному топливу, высокой вязкости и отсутствия прозрачности.

Существует множество составов, включающих в себя ММА или БМА, полиэфирные смолы, слюду, отвержденные перекисью метилэтилкеона в сочетании с нафтенатом кобальта, перекисью бензоила с диметила-нилином и т.д. (патент 2215721 РФ, 2220937 РФ).

Несмотря на пригодность для бронирования и скрепления зарядов с камерой двигателя известными бронирующими составами, ни один из них не обладает свойством охлаждения температуры газов в процессе работы двигателя и прозрачностью, которая обеспечивает визуальный контроль при осмотре готовых зарядов.

В патентах Франции 2211491 кл. C 08 F 45/54, С 08 К 1/60 и США 3846372 кл. 260-45.75R (С 08 F 45/62), № 3825520 заявл. 12.72 г. приводятся сведения о снижении дымности поливинилхлоридных и полистирольных композиций с помощью добавок фталоцианитов переходных материалов кобальта, марганца, дициклопентандиенила железа, эфиров фосфорной кислоты и окиси ванадия. Например, полимерная композиция, не выделяющая дыма при горении, содержит полистирол, пламягаситель (октобромди-винил) и орталонианина в количестве 25,4%. Композицию перемешивают при температуре 130-150°С, затем прессуют под давлением 70-105 кг/см², при этом количество дыма, выделяемого при горении, составляет 4,7%.

Однако описанные в патентах композиции не могут быть использованы в качестве бронепокрытий в связи с недостаточной адгезией их к твердым ракетным топливам, а технология нанесения их на поверхность изделий методом прессования на термопластавтоматах не применима для зарядов диаметром до 300 мм, длиной до 700 мм.

Известно, что эфиры метакриловой кислоты хорошо совмещаются с нитроцеллюлозой, поэтому обладают хорошей адгезией к порохам на основе нитроцеллюлозы.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является заливочная композиция для бронирования по патенту РФ № 2220937 от 10.01.04 г. на основе ненасыщенной полиэтиленгликольмалеинатной смолы в сочетании с раствором в бутилметакрилате механо-химической смеси (полибутилметакрилата и молотой слюды), а также содержащего в качестве катализатора отверждения - перекись бензоила в количестве от 0,6 до 1,4%.

Данная заливочная композиция обладает высокими физико-механическими и адгезионными характеристиками и позволяет снизить полимеризационную усадку бронесостава, но не обладает охлаждающим эффектом отработанных газов и низкой дымностью. Наличие в рецептуре состава полимерных смол дает повышенную задымленность, из-за чего не обеспечивается полный комплекс требований конструкторской документацией внутрибаллистических характеристик.

Технической задачей, решаемой в рамках настоящего изобретения, является создание такой заливочной композиции, которая обладает охлаждающим эффектом отработанных газов, малой дымностыо, низкой вязкостью, а также высокими физико-механическими и адгезионными характеристиками.

Технический результат достигается за счет того, заливочная композиция для бронирования заряда из баллиститного топлива, содержит полибутилметакрилат, бутилметакрилат и дополнительно метилметакрилат, причем полибутилметакрилат растворен в смеси бутилметакрилата и метилметакрилата, а в качестве инициатора и активатора отверждения содержит перекись бензоила и дополнительно диметиланилин при следующем соотношении компонентов, мас.%:

бутилметакрилат	39,0-41,0
метилметакрилат	49,0-51,0
полибутилметакрилат	9,0-11,0
перекись бензоила	0,2-1,1
диметиланилин	0,05-0,1

Ценным техническим свойством заливочной композиции на основе мономеров метилметакрилата и бутилметакрилата является прозрачность и бесцветность, что значительно упрощает контроль качества приклея бро-непокрытия к поверхности заряда, а за счет хорошей набухаемости поверхностного слоя топлива обеспечивается хорошая адгезионная прочность.

Приготовление заливочной композиции осуществляется в обычных мешателях, снабженных вакуумной линией. В смеси мономеров растворяют перекись бензоила при перемешивании, затем вводят полибутилметакрилат и перемешивают до получения однородной сиропообразной массы.

Диметиланилин вводят перед непосредственным использованием заливочной композиции и вакуумируют в течение 10-15 мин, при остаточном давлении не более 20 мм рт.ст. при температуре 15-20°С.

Бронирование зарядов производят методом заливки в зазор между зарядом и технологической оснасткой.

Полимеризацию заливочной композиции проводят при температуре 20 - 30°С в течение 10-24 часов или при температуре 60-65°С в течение 5-7 часов.

В таблице 1 приведена рецептура заливочной композиции в сравнении с прототипом. В таблице 2 приведены свойства и время отверждения прототипа и предлагаемой заливочной композиции.

Таблица 1 Рецептура прототипа и предлагаемой заливочной композиций
Наименование компонентов	Содержание компонентов, %
Прототип	Пример 1	Пример 2	Пример 3	Пример 4
Ненасыщенная полиэтиленгликольмалеинатная смола	29,0-31,0	-	-	-	-
Бутилметакрилат	37,0-39,0	41,0	39,0	39,85	39,0
Полибутилметакрилат	14,6-15,5	9,0	11,0	9,96	9.0
Молотая слюда	16,4-17,5	-	-	-	-
Перекись бензоила	0,6-1,4	0,95	0,2	0,3	1,1
Метилметакрилат	-	49,0	49,73	49,81	50,8
Диметиланилин	-	0,05	0,07	0,08	0,1

Из таблиц 1 и 2 видно, что предлагаемый состав обладает высокими прочностными характеристиками, одинаковым временем отверждения с прототипом, низкой вязкостью, обеспечивающей заливку изделий в форму с возможностью бронирования изделий с различной толщиной бронепокрытия и удовлетворительной прочностью адгезии к топливу. Основным достоинством предлагаемой заливочной композиции является малая дымность бронепокрытия, которая составляет всего 0,9-1,2 м²/сек, и охлаждающий эффект температуры газов с 2200 до 800°С.

Заявляемые пределы соотношения компонентов определялись экспериментальным путем и являются оптимальными для обеспечения требуемых характеристик, заданных конструкторской документацией. Данной заливочной композицией бронировались заряды диаметром до 300 мм, длиной до 700 мм. Толщина бронепокрытия колеблется от 2 до 5 мм в зависимости от требований конструкторской документации. Отверждение заливочной композиции (бронесостава) производили при температуре 20-30°С в течение 10-24 часов. После отверждения заливочной композиции заряды распрессовывали и осматривали по внешнему виду. Бронепокрытие на всех типах зарядов было качественное, монолитное без отслоений и усадочных явлений, хорошо просматривалась поверхность зарядов и дефектов. Качество бронепокрытия удовлетворяло требованиям конструкторской и технической документации.

С использованием предлагаемой заливочной композиции отработан технологический процесс бронирования зарядов из баллиститного ракетного топлива различного диаметра и различной длины и опробован на ФГУП «Пермский завод им. С.М.Кирова»

Изготовление зарядов с использованием данной заливочной композиции позволяет:

- упростить осмотр забронированных изделий;

- обеспечить надежную адгезионную прочность к баллиститному топливу;

- обеспечить безопасность технологического процесса;

- обеспечить охлаждение (снижение) температуры отработанных газов в камере сгорания с 2200 до 800°С;

- обеспечить низкую дымность.

Таким образом, заявляемая заливочная композиция на основе смеси мономеров бутилметакрилата и метилметакрилата, в которой растворен полибутилметакрилат, с инициатором и активатором отверждения в виде сочетания перекиси бензоила с диметиланилином обладает прозрачностью, низкой дымностью газов и охлаждающим эффектом температуры газов в камере сгорания с 2200 до 800°С. Данная заливочная композиция позволяет изготавливать качественные заряды, обеспечивать их работоспособность, обеспечить безопасность технологического процесса при бронировании зарядов, обеспечить прозрачность и охлаждение отработанных газов.

Заливочная композиция для бронирования заряда из баллиститного топлива, включающая полибутилметакрилат, бутилметакрилат и в качестве инициатора и активатора отверждения перекись бензоила, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит метилметакрилат, причем полибутилметакрилат растворен в смеси бутилметакрилата и метилметакрилата, а инициатор и активатор отверждения дополнительно содержит диметиланилин при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Бутилметакрилат	39,0-41,0
Метилметакрилат	49,0-51,0
Полибутилметакрилат	9,0-11,0
Перекись бензоила	0,2-1,1
Диметиланилин	0,05-0,1