Материал: Химия и технология баллиститных порохов, твердых ракетных и специальных топлив. Т. 2 Технология

термометров (ртутного и сопротивления), труба для подачи сжатого воздуха, труба для подачи суспензий металлического порошка, сыпучих компонентов.

В крышке второго мешателя расположены: смотровой люк, воздушник, гнезда для ртутного термометра и термометра со­ противления, труба для подачи содержимого первого мешате­ ля, гнездо для шланга смеси растворителей, инжектор для по­ дачи смеси ДНТ, ДБФ, Mg(OH)2 и стеарата цинка.

Промежуточный смеситель предназначен для приема и пе­ редачи пороховой массы в смесители общих партий.

Аппарат из нержавеющей стали, емкость — 15 м3, имеет три механических мешалки с частотой вращения 180 об/мин с пропеллерным винтом и в нижней части — турбинкой от­ крытого типа.

Смеситель общих партий предназначен для формирования пороховой смеси. Представляет собой цилиндрический сталь­ ной (или из нержавеющей стали) аппарат, имеющий нижнюю часть в виде усеченной) конуса. Аппарат имеет емкость 100 м3, снабжен пятью механическими мешалками с пропел­ лерным винтом в середине и турбинкой в нижней части. Час­ тота вращения — 180 об/мин.

ва горячей водой, внутри — паровой змеевик для ускорения плавки ДНТ.

Расходный бак (вертикальный) предназначен для приготов­ ления раствора ДФА в ДНТ и расхода раствора. Вертикально расположенный-цилиндрический аппарат емкостью 1 м3, снаб­ жен турбинной мешалкой. Внутри имеется змеевик для обог­ рева паром, снаружи — рубашка для обогрева горячей водой. Люк для загрузки ДФА находится в крышке бака.

Бак-гидрофобизатор окиси магния состоит из двух емкостей: бачка предварительного смешения ДНТ, ДБФ, Mg(OH)2, стеа­ рата цинка и основного мешателя. Емкость первого — 38 лит­ ров, второго — 72 литра. В крышке бачка предварительного смешения имеются трубы для подачи ДБФ, Mg(QH)2, стеарата цинка, в днище — спускной кран. В верхней части — пере­ ливная труба в основной мешатель. Последний по высоте раз­ делен на три части дисками с отверстиями. Перемешивание осуществляется тремя турбинными мешалками, расположен­ ными на общем валу (в каждой части по мешалке).

126

В днище имеется спускной кран, в крышке — переливная труба от первого бачка.

Гидрофобизатор имеет паровую рубашку для обогрева и терморегулятор для автоматического поддержания заданной температуры.

Аппарат пассивации и гидрофобизации алюминиево-магниевого порошка. Аппарат представляет собой цилиндрическую из не­ ржавеющей стали емкость со сферическим дном, имеющую рубашку для обогрева и лопастную мешалку с частотой вра­ щения не более 500 об/мин.

В крышке имеется люк с воронкой для загрузки компо­ нентов, в донной части — сливной штуцер со шлангом. Как

ниевого порошка от раствора КСг04. Центрифуга периодиче­ ская с единовременной загрузкой 400 кг. Частота вращения корзины — 500 об/мин.

Рассматривая вышеописанную технологическую схему не­ прерывного процесса «варки» с позиций современного уровня технологии, следует акцентировать внимание на некоторых не­ достатках данной технологии:

— использование повышенных температур «варки» для ус­ корения процесса совмещения НЦ с нитроэфирами необосно­ ванно и не учитывает ускорение диффузии и набухания НЦ с «заплыванием» капилляров и торможением капиллярной сорбции и в целом интегрального процесса пластификации НЦ [46];

— использование, по сути дела, примитивных перемеши­ вающих устройств не обеспечивает необходимого уровня энер­ гии при эмульгировании, суспензировании компонентов и их перемешивании в «варочных» котлах. Как следствие, длитель­ ность процесса, требующего дополнительного времени на пе­ рераспределение пластификаторов и «созревание» (пластифи­ кации) массы, весьма велика;

— непрерывным данный технологический процесс «варки» по отношению к БРТТ второго поколения, то есть, ме­ талл-ВВ-содержащих, может быть назван чисто условно, так как все процессы подготовки данных компонентов — метал­ лов и ВВ — являются периодическими и требующими боль­ ших трудозатрат;

127

— основной процесс «варки» — пластификация — по ско­ рости и глубине не соответствует современным возможностям техники: практически не используются физические методы стимулирования процессов — механоактивации компонентов для улучшения их функциональных свойств в составе компо­ зиции и др.;

— уровень автоматизации как отдельных операций, так и производства в целом недостаточен, что приводит к необхо­ димости значительных затрат ручного труда.

3.2.4 Современная технология изготовления («варки») пороховой (топливной) массы баллиститного типа

В 70 — 80 гг. был выполнен большой объем НИОКР по совершенствованию устаревшего непрерывного варианта тех­ нологической схемы «варки». Выше были названы основные недостатки этого производства, которые интегрально своди­ лись к следующему:

— используемые лопастные и турбинные мешалки (число оборотов — 250...500 мин-1) не обеспечивали получение высо­ кодисперсных эмульсий и суспензий, а также высокоэффек­ тивного смешения компонентов в варочных котлах;

— технологические режимы производства, включая темпе­ ратурные, порядок смешения и т. д., неоптимальны с точки зрения основного процесса пластификации.

Как отмечалось выше, данная технология существенно от­ ставала от потребностей в части возможности изготовления современных высоконаполненных составов топлив, а также необходимой автоматизации производства.

Ниже приводится характеристика основных технологиче­ ских процессов и оборудования современного производства «варки».

В приложении 2 приведены результаты исследований по интенсификации процесса пластификации.

Высокоэффективные малогабаритные смесители для эмуль­ гирования, суспензирования компонентов и смешения пороховой массы

При выборе наиболее эффективного оборудования в плане НИОКР в первую очередь решалась задача ускорения и углуб­ ления основного процесса — пластификации. При этом исхо­ дили из необходимости ускорения каждой из составляющих стадий этого процесса: смачивания, капиллярной пропитки (сорбции) и диффузии (включая набухание). Исследования ре-

128

альных производственных процессов показали, что существую­ щие способы подготовки компонентов не могут быть исполь­ зованы для поставленных целей, так как не обеспечивают не­ обходимой степени диспергирования эмульсий и суспензий, не ускоряют ни капиллярной пропитки, ни диффузии. Это очевидно, поскольку используемые мешатели с низкой часто­ той вращения мешалок обеспечивают лишь малоинтенсивные сдвиговые деформации в водной среде, не способные генери­ ровать сколь-нибудь заметный кавитационный режим.

При разработке новой аппаратуры были положены в осно­ ву несколько рабочих гипотез ускорения той или иной стадии процесса пластификации (см. приложение 2):

—для получения тонкодисперсных эмульсий и суспензий необходимы аппараты, обеспечивающие высокий уровень сдвиговых скоростей в водной среде;

—ускорение капиллярной пропитки может быть достигну­ то при перемешивании компонентов с обеспечением кавита­ ционного режима, создающего при схлопывании пузырьков эффект «заталкивания» капель пластификаторов в капилляры;

—ускорение диффузий молекул пластификатора в межмакромолекулярном объеме НЦ, особенно в ее кристалличе­ ских (упорядоченных) участках, может быть достигнуто за счет излучения волновой энергии, резонансной по частоте межмакромолекулярным связям в полимере. Применительно к НЦ та­ кими связями, определяющими, в основном, энергию когезии

вкристаллических участках, являются водородные связи, имеющие частоту колебаний около 1012 Гц.

Впроцессе исследований были испытаны аппараты четы­ рех различных типов:

—гидродинамические роторного типа (ГАРТ) с высокой энергией смешения и кавитационным эффектом;

—электромагнитные вихревые смесители (ЭВС) с пере­ менным электромагнитным полем, высокими механической энергией смешения и уровнем кавитации;

—ультразвуковые генераторы;

—высокочастотные излучатели (СВЧ-генераторы). Гидродинамические и электромагнитные аппараты прошли

широкие производственные испытания и допущены к про­ мышленному использованию. На рис. 51 показана принципи­ альная схема рабочих органов обоих типов аппаратов.

Основным узлом электромагнитного вихревого смесителя является индуктор вращающегося магнитного поля (ИВМП),

129