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

Рис. 119а. Схема установки определения уделыюго внешнего трсиия и на­ пряжения среза влажных масс:

1 матрица; 2 — стакан; 3 — ложное дно; 4 — стержень; 5 — поршень; 6 - рычаг; 7 - тяги; 8 - датчик ДЦ-10

на на базе датчика ДЦ-10, усилителя ИД-2И с КСУ-4. Давле­ ние в образце задается рычажной системой нагружения.

Порядок работы: пороховая масса с влажностью, соответст­ вующей концу зоны фильтровальной решетки отжимного пресса, загружается в кольцевую полость между стержнем и цилиндром. Набором грузов задается требуемый уровень давления. Перемещая стержень относительно образца, датчи­ ком фиксируют усилие, которое в пересчете на поверхность контакта имеет значение тр и тср на гладком и рифленом стержнях соответственно. Относительная погрешность при из­

мерении тц — 8...12%, тср — 10...15%.

На рис. 1196 представлены результаты экспериментальных исследований реологических характеристик тр, тср влажных масс некоторых составов баллиститных топлив. Надо отме­ тить, что корректное определение функций тр, тср = АЩ при повышенных давлениях представляет исключительную труд-

241

ность в силу отжима воды и изменения влажности в процессе

в исследованном диапазоне давлений оно аппроксимируется линейной функцией;

— напряжение среза с увеличением давления также воз­ растает линейно.

С точки зрения качественной оценки технологичности раз­ личных составов топлив может быть определено отношение тср/тц Так, для топлива БП-10 и инертного состава ИМ-98 эти отношения имеют значения 3,8 и 1,9, что хорошо согласу­ ется с поведением указанных составов в процессе отжима.

С использованием полученных экспериментальных данных по реологии влажных масс и их фильтрационным свойствам выражение (4.51) с определенной погрешностью может быть представлено как функция осевой координаты. Надо сразу оговориться, что, по-видимому, не может быть получено еди-

zc dQv

242

dQv/dZ - J[Z), тм, tcp = J[Z), r0 = J{Z) как функции существен­ но отличаются и изменяют конечный вид вышеуказанных вы­ ражений.

Впроцессе инженерной проработки конструкции отжим­ ной зоны пресса использовано несколько составов, наиболее представительных по диапазону изменения исследуемых свойств: типа БП-10 (наполнение около 50%), ИМ-98 (наибо­ лее трудноотжимаемый) и ВИК-2Д (штатный).

Ввыражении (4.51) применительно к этим топливам изме­ няющиеся по оси канала винта параметры могут быть пред­ ставлены:

dQy/dZ = AP„7C„-Z (так как тми тср — линейные функции),

где ДР„ и S„ — градиент давления и площадь сечения канала винта в начальной зоне отжима; к,„ 1/ксж — коэффициенты пропорциональности в линейных зависимостях (ксж — коэф­ фициент сжатия — конструктивный параметр пресса).

Удельное сопротивление массы фильтрованию воды в кана­ ле винта имеет нелинейную зависимость от давления. Доста­ точно корректно оно может быть представлено степенной функцией. Тогда:

где к0 — коэффициент в выражении r0 (Z) = K0-roll-Z"\ г ои — начальное удельное сопротивление массы (вход в отжимную зону).

Интегрируя (4.55) по оси пресса Z, получаем производи­ тельность по отжимной воде:

Экспериментальные исследования показали, что удельное сопротивление массы как функция давления во всем диапазо­ не давлений не может корректно характеризоваться одним по-

243

казателем степени. На начальном участке 0,1...1,0 МПа эта за­ висимость менее ярко выражена. Так, для состава ВИК-2Д в этом диапазоне п ~ 0,5, а при давлениях более 1 МПа п ~ 2,5.

Выражение 4.56 можно записать в следующем виде:

в следующем. В начальный период отжима вследствие значи­ тельного количества воды, находящейся в массе, во всем слое массы имеются сообщающиеся каналы, по которым вода под действием градиента давления отжимается в зону фильтрова­ ния. При снижении влаги ниже определенного значения (при­ мерно при P ~ 1 МПа) сквозные каналы начинают исчезать, перегораживаются пленкой слипающейся массы. Для этого участка характерно и более высокое удельное сопротивление, ибо воде приходится преодолевать за счет направленной диф­ фузии слои топливной массы. Очевидно, что давление для различных составов и условий фильтрования различно.

Итак, выявленные закономерности фильтрования и отжима позволяют обосновать требования к конструкции пресса. По первой зоне (фильтрование) задача достаточно ясная: для обеспечения гарантированной производительности необходимо исключить замазывание щелей фильтровальной решетки. Что же касается зоны отжима, решение поставленной задачи ус­ ложняется.

На основании полученных экспериментальных данных сле­ дует два важных с конструктивной точки зрения вывода:

—учитывая низкую эффективность удаления влаги в ка­ нале вследствие высокого удельного сопротивления массы, це­ лесообразно ввести зону вакуумной сушки сразу же за зоной отжима. В этом случае диссипативная энергия может быть ис­ пользована с максимальным КПД;

—поскольку наибольшая эффективность отжима имеет место на начальном участке (до момента исчезновения сквоз­ ных каналов), в конструкции пресса за вакуумной зоной суш­ ки предусмотреть вторую напорную зону, которая бы выпол­ няла две функции: отжим в начальной зоне и пластификацию на всей длине в условиях сравнительно низкой влажности.

244