RU2541332C1 - Metallised solid fuel composition - Google Patents

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: composition contains ammonium nitrate brand ZhV, dinitramide guanidinium salt, orthocarborane, di-N-oxide-1,3-dinitrile-2,4,6-triethylbenzene, mixture of microdisperse powder of aluminium brand ASD-6 and ultradisperse aluminium powder, methylpolyvinyltetrazole and mixture plasticiser of methylpolyvinyltetrazole, consisting of 1-ethyl-3-nitro-1,2,4-triazole and 2-ethyl-3-nitro-1,2,4-triazole.

EFFECT: increase of burning velocity, specific impulse and stability of physic-mechanical characteristics of composition, reduction of dependence of its burning velocity on pressure.

1 tbl

Description

Изобретение относится к высокоэнергетическим конденсированным системам, а именно к твердому топливу, которое может быть использовано в качестве источника рабочего тела в энергетических установках и газогенераторах различного назначения.The invention relates to high-energy condensed systems, namely to solid fuel, which can be used as a source of working fluid in power plants and gas generators for various purposes.

Известно твердое топливо на основе нитрата аммония (НА) [Патент US №6176950], основным недостатком которого является низкая скорость горения и плохая воспламеняемость (большое время задержки воспламенения и высокое значение предельного давления устойчивого воспламенения и горения топлива), обусловленные высоким содержанием НА (88-93 масс.%) и наличием парафина. Топливо характеризуется низкой стабильностью физико-химических свойств, связанной с использованием нефазостабилизированного НА [Бабук В.А., Глебов А.А., Долотказин И.Н. Топлива на основе нитрата аммония для ракетно-космических комплексов. Механизм горения, проблемы использования и направления совершенствования // Внутрикамерные процессы, горение и газовая динамика дисперсных систем: Тр. IV Межд. школы-семинара. - С.-Пб.: БалтГТУ, 2004. - С.17-20]. Кроме того, представленная компоновка топлива характеризуется низким значением удельного импульса, в том числе из-за отсутствия металлического горючего в ее составе.Solid fuel based on ammonium nitrate (HA) is known [US Patent No. 6176950], the main disadvantage of which is the low burning rate and poor flammability (long ignition delay time and high pressure limit value of stable ignition and fuel combustion) due to the high content of HA (88 -93 wt.%) And the presence of paraffin. Fuel is characterized by low stability of physicochemical properties associated with the use of non-gas-stabilized HA [Babuk V.A., Glebov A.A., Dolotkazin I.N. Ammonium nitrate-based fuels for space rocket systems. The combustion mechanism, problems of use and the direction of improvement // Intra-chamber processes, combustion and gas dynamics of disperse systems: Tr. IV Int. seminar schools. - S.-Pb .: BaltGTU, 2004. - P.17-20]. In addition, the presented fuel arrangement is characterized by a low specific impulse value, including due to the lack of metallic fuel in its composition.

Известна неазидная композиция на основе нитрата аммония [Патент US №6017404] на основе фазостабилизированного нитратом калия НА. Данная добавка обеспечивает фазовую стабильность (отсутствие полиморфных переходов), однако такой НА не выдерживает циклических температурных испытаний и полиморфные переходы появляются вновь [Попок В.Н. К решению задачи фазовой стабилизации нитрата аммония // Электронный журнал «Исследовано в России», 159, с.1830-1846, 2007. http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2007/159.pdf], что приводит к низкой стабильности физико-химических свойств всей композиции. Кроме того, топливо характеризуется низкой скоростью горения, плохой воспламеняемостью и низким значением удельного импульса.Known non-azide composition based on ammonium nitrate [US Patent No. 6017404] based on phase-stabilized potassium nitrate ON. This additive provides phase stability (the absence of polymorphic transitions), however, such an HA does not withstand cyclic temperature tests and polymorphic transitions reappear [Popok V.N. To the solution of the problem of phase stabilization of ammonium nitrate // Electronic Journal "Investigated in Russia", 159, p. 1830-1846, 2007. http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2007/159.pdf], which leads to low stability of the physico-chemical properties of the entire composition. In addition, the fuel is characterized by a low burning rate, poor flammability and low specific impulse.

Известна металлизированная твердотопливная композиция [Патент RU №2363691, опубл. 10.08.2009 г.], содержащая нитрат аммония, ди-N-оксид-1,3-динитрил-2,4,6-триэтилбензол, микро- и нанопорошки алюминия.Known metallized solid fuel composition [Patent RU No. 2363691, publ. August 10, 2009], containing ammonium nitrate, di-N-oxide-1,3-dinitrile-2,4,6-triethylbenzene, aluminum micro- and nanopowders.

Недостатками композиции являются большая масса шлаков, характерная для всех нитратных составов на основе инертных ГСВ, низкая скорость горения, плохая воспламеняемость, низкий удельный импульс, низкая стабильность физико-химических свойств, связанная с применением нефазостабилизированного нитрата аммония.The disadvantages of the composition are the large mass of slag, characteristic of all nitrate compositions based on inert FGPs, low burning rate, poor flammability, low specific impulse, low stability of physicochemical properties associated with the use of non-gas-stabilized ammonium nitrate.

Таким образом, существующие композиции на основе нитрата аммония характеризуются низкой скоростью горения, плохой воспламеняемостью, обусловленной большими временами задержки воспламенения и высоким предельным давлением устойчивого воспламенения и горения, низким значением удельного импульса, большой массой шлаков, наличием токсичных соединений хлора в продуктах сгорания, нестабильностью свойств нефазостабилизированного нитрата аммония, приводящей к нестабильности физико-химических свойств всей топливной композиции, что существенно ограничивает их функциональные возможности и области применения.Thus, existing compositions based on ammonium nitrate are characterized by a low burning rate, poor flammability due to long ignition delay times and high ultimate pressure of stable ignition and combustion, low specific impulse, large mass of slags, the presence of toxic chlorine compounds in the combustion products, and instability of properties non-gas-stabilized ammonium nitrate, leading to instability of the physicochemical properties of the entire fuel composition, which is essential enno limits their functionality and applications.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является принятый за прототип твердотопливный газогенерирующий состав [Патент RU №2481319, опубл. 10.05.2013 г.], содержащий нитрат аммония марки ЖВ, гуанидиниевую соль динитрамида, метилполивинилтетразол, смесевой пластификатор метилполивинилтетразола, один компонент которого представляет собой 1-этил-3-нитро-1,2,4-триазол, ортокарборан и ди-N-оксид-1,3-динитрил-2,4,6-триэтилбензол.Closest to the proposed technical solution is adopted for the prototype solid fuel gas generating composition [Patent RU No. 2481319, publ. May 10, 2013], containing ZhV ammonium nitrate, guanidinium salt of dinitramide, methylpolyvinyltetrazole, a mixed plasticizer of methylpolyvinyltetrazole, one component of which is 1-ethyl-3-nitro-1,2,4-triazole, orthocarborane and di-N- oxide-1,3-dinitrile-2,4,6-triethylbenzene.

Данный состав характеризуется низким значением удельного импульса, что приводит к увеличенным массогабаритным показателям технической системы, в которой используют состав, высокой чувствительностью скорости горения к давлению, приводящей к низкой устойчивости горения состава, обусловливающей недостаточно высокие надежность и безопасность работы всей технической системы, низкой скоростью горения, приводящей к увеличению времени срабатывания и снижающей эффективность работы всей технической системы, невысокой стабильностью физико-механических свойств, что может привести к нештатной работе технической системы вплоть до аварийной ситуации. Указанные недостатки связаны с преобладанием тепловыделения в газовой фазе над тепловыделением в конденсированной фазе, что обусловлено физико-химическими свойствами используемых компонентов, а также образованием сокристаллизатов между компонентами композиции, приводящим к переходу композиции в хрупкое состояние.This composition is characterized by a low value of specific impulse, which leads to increased mass and size characteristics of the technical system in which the composition is used, high sensitivity of the burning rate to pressure, which leads to low combustion stability of the composition, which results in insufficiently high reliability and safety of the entire technical system, low burning rate leading to an increase in response time and reducing the efficiency of the entire technical system, low physical and physical stability - mechanical properties, which can lead to abnormal operation of the technical system until the emergency. These disadvantages are associated with the predominance of heat in the gas phase over heat in the condensed phase, which is due to the physicochemical properties of the components used, as well as the formation of co-crystallites between the components of the composition, leading to the transition of the composition into a brittle state.

Задачей предлагаемого технического решения является создание твердотопливной металлизированной композиции, расширяющей ассортимент составов данного назначения, повышающей эффективность и надежность технической системы, в которой используется, за счет обеспечения повышения скорости горения, удельного импульса и стабильности физико-механических характеристик, меньшей зависимости скорости горения от давления путем оптимизации качественного и количественного содержания компонентов, создающей условия по обеспечению преобладания тепловыделения в конденсированной фазе над тепловыделением в газовой фазе и исключению образования сокристаллизатов между компонентами композиции, предотвращающее переход композиции в хрупкое состояние.The objective of the proposed technical solution is to create a solid fuel metallized composition, expanding the range of compositions for this purpose, increasing the efficiency and reliability of the technical system in which it is used, by providing an increase in the burning rate, specific impulse and stability of physical and mechanical characteristics, less dependence of the burning rate on pressure by optimization of the qualitative and quantitative content of components, creating conditions for the predominance of t plovydeleniya in the condensed phase of the heat in the gas phase and formation of the exclusion sokristallizatov between the components of the composition, preventing the passage of the composition to the brittle state.

При этом сохраняются достоинства прототипа в части отсутствия токсичных соединений хлора в продуктах сгорания, низкой чувствительности к удару и трению, отсутствия полиморфных переходов в кристаллической решетке нитрата аммония, низкого предельного давления устойчивого воспламенения и горения.At the same time, the advantages of the prototype are preserved in terms of the absence of toxic chlorine compounds in the combustion products, low sensitivity to shock and friction, the absence of polymorphic transitions in the crystal lattice of ammonium nitrate, and low ultimate pressure of stable ignition and combustion.

Поставленная задача решается предлагаемой твердотопливной металлизированной композицией, содержащей нитрат аммония марки ЖВ, гуанидиниевую соль динитрамида, ортокарборан, ди-N-оксид-1,3-динитрил-2,4,6-триэтилбензол, метилполивинилтетразол, смесевой пластификатор метилполивинилтетразола, один компонент которого представляет собой 1-этил-3-нитро-1,2,4-триазол. Особенность заключается в том, что композиция содержит 2-этил-3-нитро-1,2,4-триазол в качестве второго компонента пластификатора и дополнительно содержит смесь микродисперсного порошка алюминия марки АСД-6 и ультрадисперсного порошка алюминия марки ALEX, при следующем соотношении компонентов, масс.%:The problem is solved by the proposed solid fuel metallized composition containing ammonium nitrate brand ЖВ, guanidinium salt of dinitramide, orthocarborane, di-N-oxide-1,3-dinitrile-2,4,6-triethylbenzene, methylpolyvinyltetrazole, a mixed plasticizer of methylpolyvinyltetrazole, 1-ethyl-3-nitro-1,2,4-triazole. The peculiarity lies in the fact that the composition contains 2-ethyl-3-nitro-1,2,4-triazole as the second component of the plasticizer and additionally contains a mixture of ASD-6 microdispersed aluminum powder and ALEX ultrafine aluminum powder, in the following ratio of components mass%:

гуанидиниевая соль динитрамидаdinitramide guanidinium salt 20-3020-30 микродисперсный порошок алюминия марки АСД-6ASD-6 microdispersed aluminum powder 9-119-11 ультрадисперсный порошок алюминия марки ALEXALEX ultrafine aluminum powder 9-119-11 метилполивинилтетразолmethylpolyvinyltetrazole 3,6-4,83.6-4.8 1-этил-3-нитро-1,2,4-триазол1-ethyl-3-nitro-1,2,4-triazole 9,6-10,29.6-10.2 2-этил-3-нитро-1,2,4-триазол2-ethyl-3-nitro-1,2,4-triazole 9,6-10,29.6-10.2 ортокарборанorthocarboran 2-32-3 ди-N-оксид-1,3-динитрил-2,4,6-триэтилбензолdi-N-oxide-1,3-dinitrile-2,4,6-triethylbenzene 0,5-10.5-1 нитрат аммония марки ЖВgrade ammonium nitrate остальноеrest

Выбор в качестве окислителя нитрата аммония марки ЖВ, как и в прототипе, обусловлен стабильностью его физико-химических свойств, в частности отсутствием полиморфных переходов в кристаллической решетке в температурном интервале от минус 50°C до плюс 50°C при длительных циклических температурных испытаниях. Преимуществами нитрата аммония марки ЖВ перед другими марками фазостабилизированного нитрата аммония является малое содержание фазостабилизирующей добавки и широкая производственная база на территории РФ.The choice of ZhV ammonium nitrate as an oxidizing agent, as in the prototype, is due to the stability of its physicochemical properties, in particular, the absence of polymorphic transitions in the crystal lattice in the temperature range from minus 50 ° C to plus 50 ° C during long-term cyclic temperature tests. The advantages of ZhV brand ammonium nitrate over other brands of phase-stabilized ammonium nitrate are the low content of the phase-stabilizing additive and a wide production base in the Russian Federation.

Выбор в качестве энергоемкого горючего гуанидиниевой соли динитрамида обусловлен элементным составом (малым содержанием углерода) и физико-химическими показателями, в частности низкой чувствительностью к механическим воздействиям, отсутствием токсичных соединений хлора в продуктах сгорания и высокой скоростью горения.The choice of dinitramide as an energy-intensive combustible guanidinium salt is determined by the elemental composition (low carbon content) and physicochemical parameters, in particular, low sensitivity to mechanical stresses, the absence of toxic chlorine compounds in the combustion products, and a high burning rate.

Метилполивинитетразол, как полимер связующего, выбран ввиду его низкой чувствительности к механическим воздействиям, высокого газообразования и энергоемкости.Methyl polyvinyl nitrazole, as a binder polymer, was selected due to its low sensitivity to mechanical stress, high gas production and energy intensity.

Выбор в качестве пластификатора метилполивинитетразола смеси 1-этил-3-нитро-1,2,4-триазола и 2-этил-3-нитро-1,2,4-триазола обусловлен высоким содержанием окислительных элементов, низкой чувствительностью к механическим воздействиям, приемлемой совместимостью с большинством компонентов твердотопливных композиций [Попок В.Н., Вдовина Н.П., Бычин Н.В. Совместимость нанодисперсных порошков металлов и их оксидов с компонентами смесевых энергетических материалов // Российские нанотехнологии. - 2013. - Т.8. - №1-2. - С.87-93]. Соотношение компонентов в составе связующего выбрано из соображений обеспечения необходимого уровня реологических и взрывчатых характеристик, необходимого количества окисляющих и горючих элементов.The choice of a mixture of 1-ethyl-3-nitro-1,2,4-triazole and 2-ethyl-3-nitro-1,2,4-triazole as a plasticizer of methylpolyvinitetrazole is due to the high content of oxidizing elements, low sensitivity to mechanical stress, acceptable compatibility with most components of solid fuel compositions [Popok V.N., Vdovina N.P., Bychin N.V. Compatibility of nanodispersed powders of metals and their oxides with components of mixed energy materials // Russian Nanotechnologies. - 2013. - T.8. - No. 1-2. - S.87-93]. The ratio of the components in the binder is selected from the considerations of providing the necessary level of rheological and explosive characteristics, the required amount of oxidizing and combustible elements.

Связующее такого типа (с триазольным пластификатором, исключающим использование 2,4-динитро-2,4-диазапентана) предложено к применению в твердотопливных композициях впервые. Применение данного пластифицированного связующего в совокупности со смесевым металлическим горючим АСД-6 / ALEX позволяет повысить скорость горения и удельный импульс, снизить зависимость скорости горения от давления при одновременном обеспечении низкого уровня чувствительности к удару и трению. Такой баланс характеристик не прослеживается из известных из уровня техники решений, использующих смесевое металлическое горючее.A binder of this type (with a triazole plasticizer excluding the use of 2,4-dinitro-2,4-diazapentane) has been proposed for the first time in solid fuel compositions. The use of this plasticized binder in conjunction with the mixed metal combustible ASD-6 / ALEX can increase the burning rate and specific impulse, reduce the dependence of the burning rate on pressure while ensuring a low level of sensitivity to shock and friction. Such a balance of characteristics cannot be traced from solutions known from the prior art using mixed metal fuel.

Повышение скорости горения и снижение зависимости скорости горения от давления обусловлено введением металлического горючего, которое приводит к существенной интенсификации химических реакций в конденсированной фазе и росту температуры, что в свою очередь также способствует ускорению процессов термического разложения и взаимодействия компонентов композиции.An increase in the burning rate and a decrease in the dependence of the burning rate on pressure is caused by the introduction of metallic fuel, which leads to a significant intensification of chemical reactions in the condensed phase and an increase in temperature, which in turn also helps to accelerate the processes of thermal decomposition and interaction of the components of the composition.

Рост удельного импульса связан с введением металлического горючего в состав твердотопливной композиции. Металлическое горючее при горении окисляется, давая тем самым большое количество тепла, которое способствует ускорению химических реакций и увеличению объема газообразных продуктов сгорания.The increase in specific impulse is associated with the introduction of metallic fuel into the composition of the solid fuel composition. Metallic fuel oxidizes during combustion, thereby giving a large amount of heat, which helps to accelerate chemical reactions and increase the volume of gaseous products of combustion.

Порошок алюминия марки АСД-6 выбран ввиду его способности увеличивать тепловыделение при горении композиций, что способствует интенсификации химических реакций, особенно в конденсированной фазе, в отличие от используемой в аналоге АСД-1.Aluminum powder of the ASD-6 brand was chosen because of its ability to increase heat release during combustion of compositions, which contributes to the intensification of chemical reactions, especially in the condensed phase, in contrast to that used in the analog of ASD-1.

Ультрадисперсный порошок алюминия марки ALEX выбран ввиду его высокой активности в процессах горения твердотопливных композиций.ALEX ultrafine aluminum powder was selected due to its high activity in the combustion processes of solid fuel compositions.

При выбранном соотношении микро- и ультрадисперсных порошков алюминия сохраняется химическая стойкость композиции в целом [Попок В.Н., Вдовина Н.П., Бычин Н.В. Совместимость нанодисперсных порошков металлов и их оксидов с компонентами смесевых энергетических материалов // Российские нанотехнологии. - 2013. - Т.8. - №1-2. - С.87-93] и обеспечен необходимый уровень реологических характеристик.At the selected ratio of micro- and ultrafine aluminum powders, the chemical stability of the composition as a whole is preserved [Popok V.N., Vdovina N.P., Bychin N.V. Compatibility of nanodispersed powders of metals and their oxides with components of mixed energy materials // Russian Nanotechnologies. - 2013. - T.8. - No. 1-2. - S.87-93] and provided the necessary level of rheological characteristics.

Ортокарборан, как добавка, выбран ввиду его высокой эффективности по влиянию на интенсификацию процессов термического разложения компонентов твердотопливной композиции в конденсированной фазе при ее горении.Orthocarboran, as an additive, was selected due to its high efficiency in terms of its effect on the intensification of the processes of thermal decomposition of the components of the solid fuel composition in the condensed phase during its combustion.

Ди-N-оксид-1,3-динитрил-2,4,6-триэтилбензол выбран в качестве отвердителя, так как позволяет проводить низкотемпературное отверждение композиций (при температурах менее 50°C) с получением требуемого уровня физико-механических характеристик.Di-N-oxide-1,3-dinitrile-2,4,6-triethylbenzene was selected as a hardener, as it allows low-temperature curing of the compositions (at temperatures less than 50 ° C) to obtain the required level of physicomechanical characteristics.

Соотношение компонентов в предлагаемой композиции является оптимальным и выбрано из соображений обеспечения необходимого уровня всего комплекса рассматриваемых параметров.The ratio of the components in the proposed composition is optimal and is selected for reasons of ensuring the required level of the entire complex of the considered parameters.

Изменение содержания нитрата аммония, гуанидиниевой соли динитрамида, порошков алюминия и ортокарборана приводят к неустойчивости воспламенения и горения композиции, снижению скорости ее горения и росту зависимости скорости горения от давления.A change in the content of ammonium nitrate, guanidinium salt of dinitramide, aluminum powders and orthocarborane leads to instability of ignition and combustion of the composition, a decrease in its burning rate and an increase in the dependence of the burning rate on pressure.

Изменение содержания метилполивинилтетразола, 1-этил-3-нитро-1,2,4-триазола, 2-этил-3-нитро-1,2,4-триазола и ди-N-оксид-1,3-динитрил-2,4,6-триэтилбензола приводит к снижению физико-механических показателей композиций.The change in the content of methylpolyvinyltetrazole, 1-ethyl-3-nitro-1,2,4-triazole, 2-ethyl-3-nitro-1,2,4-triazole and di-N-oxide-1,3-dinitrile-2, 4,6-triethylbenzene leads to a decrease in the physical and mechanical properties of the compositions.

Физико-химические показатели прототипа и предлагаемой композиции приведены в таблице.Physico-chemical characteristics of the prototype and the proposed composition are shown in the table.

Представленные в т аблице данные по чувствительности твердотопливной композиции к механическим воздействиям (P₀, H₀, f) получены в соответствии с ГОСТ Р 50835-95 и ГОСТ 4545-88. Содержание хлорсодержащих соединений в продуктах сгорания (C_Cl), величина удельного импульса (I_уд.) соответствуют расчетным термодинамическим значениям, полученным при соотношении давлений в камере сгорания/на срезе сопла 4/0,1 МПа. Количество циклов, выдерживаемых фазостабилизированным нитратом аммония (Z_НА), определено циклическими испытаниями методами дифференциальной сканирующей калориметрии и дифференциально-термического анализа при скорости нагрева 10°C/мин, в интервале температур от минус 50°C до плюс 50°C. Скорость горения (u) и предельное давление устойчивого воспламенения и горения (p_пр) измерены методом слабовозрастающего давления в приборе постоянного давления при воспламенении образцов навеской пороха марки ДРП массой 0,3 г. Зависимость скорости горения от давления оценена значениями параметра v в степенном законе скорости горения u(p)=b*p^v. Значения физико-механических параметров (прочность - σ, предельная деформация - ε, модуль упругости при 10%-й деформации - E_10%) получены в соответствии с ГОСТ 270-75. Изменение физико-механических характеристик (Δσ, Δε, ΔE_10%) оценено после хранения образцов прототипа и предлагаемой композиции в течение 2 лет при нормальных условиях.The data on the sensitivity of the solid fuel composition to mechanical stresses (P ₀ , H ₀ , f) presented in this table were obtained in accordance with GOST R 50835-95 and GOST 4545-88. The content of chlorine-containing compounds in the combustion products (C _Cl ), the specific impulse value (I _beats ) correspond to the calculated thermodynamic values obtained at a pressure ratio in the combustion chamber / at the nozzle exit 4 / 0.1 MPa. The number of cycles maintained by phase-stabilized ammonium nitrate (Z _ON ) was determined by cyclic tests using differential scanning calorimetry and differential thermal analysis at a heating rate of 10 ° C / min, in the temperature range from minus 50 ° C to plus 50 ° C. The burning rate (u) and the ultimate pressure of stable ignition and combustion (p _ol ) were measured by the method of weakly increasing pressure in a constant pressure device when igniting samples of a sample of gunpowder of the ДРП mass of 0.3 g. The dependence of the burning rate on pressure was estimated by the values of the parameter v in the power law of speed combustion u (p) = b * p ^v . The values of physical and mechanical parameters (strength - σ, ultimate deformation - ε, elastic modulus at 10% deformation - E _10% ) were obtained in accordance with GOST 270-75. The change in physical and mechanical characteristics (Δσ, Δε, ΔE _10% ) was evaluated after storage of prototype samples and the proposed composition for 2 years under normal conditions.

ТаблицаTable ПоказательIndicator ПрототипPrototype Предлагаемая композицияThe proposed composition Хлорсодержащие соединения в продуктах сгорания (C_Cl), %Chlorine-containing compounds in products of combustion (C _Cl ),% 00 00 Чувствительность к трению (P₀), МПаSensitivity to friction (P ₀ ), MPa 520-530520-530 510-530510-530 Чувствительность к удару (H₀), мм (m_груза=2 кг)Sensitivity to shock (H ₀ ), mm (m _load = 2 kg) >500> 500 >500> 500 Частость взрывов (f) при H=250 мм, %The frequency of explosions (f) at H = 250 mm,% 10-1310-13 10-1210-12 Количество циклов, выдерживаемых фазостабилизированным нитратом аммония (Z_НА), циклThe number of cycles maintained phase-stabilized ammonium nitrate (Z _ON ), cycle >100> 100 >100> 100 Предельное давление устойчивого воспламенения и горения (p_пр), МПаExtreme pressure of steady ignition and burning (p _ol ), MPa 0,10.1 0,10.1 Скорость горения (u), мм/сBurning rate (u), mm / s 4-64-6 8-98-9 Удельный импульс (I_уд.), сSpecific impulse (I _beats ), s 224,9-225,8224.9-225.8 249,3-250,6249.3-250.6 Зависимость скорости горения от давления (v)Burning rate versus pressure (v) 0,8-0,90.8-0.9 0,5-0,60.5-0.6 Изменение прочности (Δσ), %Strength change (Δσ),% 30thirty 2-32-3 Изменение предельной деформации (Δε), %Change in ultimate strain (Δε),% 20twenty 1-21-2 Изменение модуля упругости (ΔE_10%), %The change in the modulus of elasticity (ΔE _10% ),% 55 1-31-3

Совокупность вышеназванных компонентов и их количественное соотношение позволяет решить поставленную задачу.The combination of the above components and their quantitative ratio allows us to solve the problem.

Вышеназванные компоненты изготавливаются на промышленных и пилотных установках и имеют приемлемые технологические свойства.The above components are manufactured in industrial and pilot plants and have acceptable technological properties.

Изготовление предлагаемой твердотопливной композиции на основе нитрата аммония производится в следующем порядке:The manufacture of the proposed solid fuel composition based on ammonium nitrate is carried out in the following order:

- подготовка порошкообразных компонентов: просев, сушка в условиях термовакуумного шкафа в течение 2 часов при остаточном давлении не более 0,01 МПа;- preparation of powder components: sieving, drying in a thermal vacuum cabinet for 2 hours at a residual pressure of not more than 0.01 MPa;

- приготовление связующего (пластификация метилповинилтетразола смесью 1-этил-3-нитро-1,2,4-триазола и 2-этил-3-нитро-1,2,4-триазола) и его вакуумирование в течение не менее 3 часов;- preparation of a binder (plasticization of methylpovinyltetrazole with a mixture of 1-ethyl-3-nitro-1,2,4-triazole and 2-ethyl-3-nitro-1,2,4-triazole) and its evacuation for at least 3 hours;

- введение в состав связующего необходимого количества (вводится частями с промежуточным вымешиванием до однородной массы) порошка алюминия марки АСД-6 (ТУ 48-5-226-87), ультрадисперсного порошка алюминия марки ALEX (ТУ 1791-003-36280340-2008), гуанидиниевой соли динитрамида, добавки ортокарборана, нитрата аммония с тщательным последующим вымешиванием массы (смешение под вакуумом);- introduction into the binder of the required amount (introduced in parts with intermediate kneading to a homogeneous mass) of aluminum powder grade ASD-6 (TU 48-5-226-87), ultrafine aluminum powder brand ALEX (TU 1791-003-36280340-2008), guanidinium salt of dinitramide, additives of orthocarborane, ammonium nitrate with thorough subsequent mixing of the mass (mixing under vacuum);

- добавление отвердителя, перемешивание, вакуумирование.- adding hardener, mixing, evacuation.

Для проверки эффективности предложенной твердотопливной металлизированной композиции на основе нитрата аммония были проведены испытания зарядов на базе Федерального научно-производственного центра «Алтай», подтвердившие высокую эффективность предложенной рецептуры по сравнению с прототипом и аналогами.To test the effectiveness of the proposed solid fuel metallized composition based on ammonium nitrate, tests of charges were carried out on the basis of the Altai Federal Research and Production Center, which confirmed the high efficiency of the proposed formulation in comparison with the prototype and analogues.

Claims (1)

Твердотопливная металлизированная композиция, содержащая нитрат аммония марки ЖВ, гуанидиниевую соль динитрамида, ортокарборан, ди-N-оксид-1,3-динитрил-2,4,6-триэтилбензол, метилполивинилтетразол, смесевой двухкомпонентный пластификатор метилполивинилтетразола, один компонент которого представляет собой 1-этил-3-нитро-1,2,4-триазол, отличающаяся тем, что в качестве второго компонента упомянутого пластификатора она содержит 2-этил-3-нитро-1,2,4-триазол и дополнительно содержит смесь микродисперсного порошка алюминия марки АСД-6 и ультрадисперсного порошка алюминия марки ALEX при следующем соотношении компонентов, мас.%:
гуанидиниевая соль динитрамида 20-30 микродисперсный порошок алюминия марки АСД-6 9-11 ультрадисперсный порошок алюминия марки ALEX 9-11 метилполивинилтетразол 3,6-4,8 1-этил-3-нитро-1,2,4-триазол 9,6-10,2 2-этил-3-нитро-1,2,4-триазол 9,6-10,2 ортокарборан 2-3 ди-N-оксид-1,3-динитрил-2,4,6-триэтилбензол 0,5-1 нитрат аммония марки ЖВ остальное Solid propellant metallized composition containing ZhV ammonium nitrate, guanidinium salt of dinitramide, orthocarborane, di-N-oxide-1,3-dinitrile-2,4,6-triethylbenzene, methylpolyvinyltetrazole, a mixed two-component plasticizer of methylpolyvinyltetrazole, 1 component ethyl-3-nitro-1,2,4-triazole, characterized in that as the second component of said plasticizer it contains 2-ethyl-3-nitro-1,2,4-triazole and additionally contains a mixture of microdispersed aluminum powder of the ASD brand -6 and ultrafine ALEX brand aluminum powder in the following ratio, wt.%:
dinitramide guanidinium salt 20-30 ASD-6 microdispersed aluminum powder 9-11 ALEX ultrafine aluminum powder 9-11 methylpolyvinyltetrazole 3.6-4.8 1-ethyl-3-nitro-1,2,4-triazole 9.6-10.2 2-ethyl-3-nitro-1,2,4-triazole 9.6-10.2 orthocarboran 2-3 di-N-oxide-1,3-dinitrile-2,4,6-triethylbenzene 0.5-1 grade ammonium nitrate rest