pdf.php@id=6178

---------- ----- _________

Рис. 61. Влияние влажности на чувствительность гексогена (а) и дазина

(б) к удару при различных температурах:

I 20 С; 2 0 С; 3 — минус 10°С; 4 — минус 20°С; 5 — минус 30°С; 6 — минус 40°С

Рис. 62. Влияние влажности на чувствительность гексогена (а) и дазина

(б) к трению при различных температурах:

1—20°С; 2—0°С; 3 — минус 10вС; 4 — минус 20°С; 5 — минус 30°С; 6 — минус 40°С

141

о существенном повышении безопасности работ с влажным ВВ, обосновывают необходимость их увлажнения на первом же этапе до момента начала работ с ними.

Выгрузку ВВ проводят в отдельно стоящем обвалованном здании дистанционно с помощью устройства для гидроразмы­ ва, представляющего собой поворотный стол, на который гру­ зоподъемным механизмом устанавливают специальный кон­ тейнер с предварительно уложенными в нем четырьмя мешка­ ми ВВ. В мешки вставляют расширители, форсунки для размыва. Стол переводят в наклонное положение, водой из форсунок ВВ смывается в приемный суспензатор. По истече­ нии определенного времени, необходимого для полного раз­ мыва продукта, подачу воды прекращают, стол переводят в го­ ризонтальное положение, контейнер заменяют на следующий и операцию повторяют и т. д. Общее время размыва одного контейнера — 30 с, расход воды (на 4 мешка) — 200 л. При­ готовленная в расходных суспензаторах суспензия ВВ с сульфорицинатом непрерывно транспортируется и дозируется на­ сосом-дозатором, представляющим собой агрегат из двух спа­ ренных вертикальных винтовых насосов.

Для обеспечения требуемой производительности осуществ­ ляется дистанционное регулирование числа оборотов двигателя насоса-дозатора с помощью тиристорного преобразователя.

Непрерывные высокоэффективные смесители пороховой мас­

сы

Ранее при разработке первого варианта непрерывного тех­ нологического процесса «варки» пороховой массы попытки предварительного смешения всех компонентов в потоке (в стальной трубе) завершались неудачно вследствие налипа­ ния массы на стенках трубы и уменьшения проходного сече­ ния в процессе работы практически до нуля.

Причиной налипания являлось смачивание поверхности трубы пластификаторами, находящимися до момента абсорб­ ции их полимером (НЦ) в свободной фазе, способной адсор-

142

бироваться на поверхности трубы с последующим налипанием на слой пластификатора НЦ. Процесс сорбции пластификато­ ра и налипание на него новых слоев НЦ протекал непрерыв­ но, пока продолжался поток массы в трубе.

С целью исключения этого явления требовалась выдержка пороховой массы в объемном сосуде до момента сорбции пла­ стификатора капиллярной системой нитрата целлюлозы. По­ этому в технологическую схему и были введены «варочные котлы». Использование некоторых поверхностно-активных ве­ ществ в какой-то степени улучшало смачивание и капилляр­ ную сорбцию, но не исключало явления налипания и, следо­ вательно, необходимость емкостной аппаратуры в технологиче­ ском процессе.

Разработка гидродинамических аппаратов, увеличивших энергию смешения на несколько порядков и имеющих ярко выраженный кавитационный эффект, позволила интенсифици­ ровать сорбцию и капиллярную пропитку и изменила условия организации непрерывного технологического процесса.

На этой основе появилась возможность создания малогаба­ ритного оборудования для смешения пороховой массы.

На рис. 63 показана технологическая схема смешения с использованием форкамерного смесителя и гидродинамиче­ ского аппарата типа СН-4.

Рис. 63. Смешение пороховой массы гидродинамическим смесителем (ФКС

иСН-4) при одновременном вводе компонентов:

1— форсмесительная камера; 2 — камера усреднения; 3 — переливное устройство; 4 — гидродинамический смеситель-насос СН-4

1 4 3

Первоначальные испытания, проведенные при одновремен­ ном вводе всех компонентов в форсмесительную камеру 7, до­ полнительной обработке суспензии массы в камере усреднения и гидродинамическом аппарате СН-4, показали следующие ре­ зультаты:

—однородность пороховой массы в сравнении со смеше­ нием в «варочном котле» повышается в 5—8 раз;

—имеет место агломерации частиц;

—в форсмесительной камере наблюдается налипание мас­ сы на внутреннюю поверхность камеры и поверхность меша­ лок.

Таким образом, налипание в данном случае, как и при смешении в трубе, оказалось явлением, препятствующим реа­ лизации процесса в малогабаритном исполнении.

С целью исключения налипания был проведен поиск антиадгезионных покрытий и экспериментальное измерение крае­ вых углов смачивания на приборе Ребиндера при нанесении различных покрытий на поверхность аппаратуры.

В табл. 13 приведены значения краевых углов смачивания нитроглицерином различных материалов.

Значения краевых углов смачивания

По результатам исследования поверхность форсмесителя, включая мешалки, покрывалась силиконовым каучуком холод­ ного отверждения типа СКТ. При изготовлении пороховой массы через 30 минут смешения обнаружено налипание массы по всей поверхности камеры и на лопастях в виде плотного поверхностного слоя толщиной около 5 мм. При фторопласто­ вом покрытии (в виде пластин на перегородках) получен ана­ логичный результат.

Таким образом, применение антиадгезионных покрытий внутренних поверхностей аппаратуры не решает проблему налипаемости пороховой массы при одновременном смешении компонентов в малых объемах.

Очевидно, основной причиной является наличие свободно­ го пластификатора, не связанного за счет абсорбции полиме-

144

ром (прежде всего за счет капиллярной пропитки). При малом времени пребывания массы в камере форсмесителя (20 с вме­ сто 300 с в «варочном котле») сорбция НГЦ нитратом целлю­ лозы не завершается полностью. Свободный НГЦ в эмульсии и смоченные еще не впитавшимся в капилляры НГЦ частицы НЦ способствуют цепному процессу налипания массы на ра­ бочих органах смесителя: НГЦ -> НЦ -> НГЦ -> НЦ и т. д.

Увеличение объема предварительного смешения, обеспечи­ вающего время пребывания не менее времени сорбции НГЦ магистральными каналами полимера, способствует резкому снижению налипаемости.

Итак, оптимизация производственного процесса смешения пороховой массы может рассматриваться в двух направлениях:

—повышение интенсивности смешения гидродинамиче­ скими аппаратами с форсмесителями, имеющими объем, ис­ ключающим налипание пороховой массы на стенки;

—ускорение капиллярной пропитки за счет применения, например, кавитационных режимов, создаваемых излучателями

снеобходимыми частотой и амплитудой колебаний (в частно­ сти ультразвуковых).

На рис. 64 показана схема с раздельным вводом пластифи­ катора и полимера. В этом варианте налипание пороховой массы на стенки смесителя не превышает налипания в суще­ ствующих «варочных котлах».

Рис. 64. Смешение пороховой массы гидродинамическим смесителем (ФКС

иСН-4) при раздельном вводе компонентов:

1— форсмесительная камера; 2 — камера усреднения; 3 — переливное устройство; 4 — гидродинамический смеситель-насос СН-4

145

Однако испытание при более высокой производительности (до 5 т/час) показало, что налипание имеет место и требует сокращения времени абсорбции НГЦ полимером, включая улучшение смачиваемости и ускорение капиллярной пропитки.

В новой непрерывной технологической схеме повышение качества смешения и производительности было достигнуто за счет применения гидродинамических аппаратов типа АПТС, СН-4, РПС, при этом однородность пороховых масс возросла в 2 — 3 раза, а производительность по суспензии составила 35 м3/час, по массе — 5 т/час.

Принципиальная схема современного технологического процес­ са изготовления пороховой массы баллиститного типа (рис. 65)

Основными узлами технологической схемы являются опи­ санные выше процессы подготовки, дозирования и смешения компонентов:

—подготовка суспензии КВВ определенной (точной) кон­ центрации в весовом концентратомере типа ВК и дозирования

еев форсмеситель;

—подготовка и дозирование жидких компонентов в АПР, приготовление смеси пластификаторов (НГЦ, ДБФ, вазелино­ вое масло, и пр.);

—подготовка и дозирование порошкообразных компонен­ тов (окись магния, катализаторы и др.);

—подготовка и дозирование металлического горючего

иВВ;

—смешение всех компонентов на установке с гидродина­ мическими аппаратами;

—формирование пороховых смесей в смесителях общих партий.

Краткое описание технологической схемы

КВВ с концентрацией 9... 12% подается с фазы изготовле­ ния НЦ в расходные ажитаторы, далее на фазу смешения мо­ жет подаваться по двум вариантам: через ажитатор точной концентрации винтовым насосом-дозатором или из расходных дозаторов, имеющих определенную заранее концентрацию, дистанционно управляемыми винтовыми насосами-дозаторами. В последнем случае устанавливается 2—3 расходных ажитатора, которые работают попеременно в режимах заполнения, оп­ ределения концентрации и расхода.

Все переключения режимов работы ажитаторов произво­ дятся дистанционно с помощью кранов, снабженных пневмо­ приводами. Таким образом, эта схема дозирования КВВ дает

146

возможность отказаться от приготовления точной концентра­ ции КВВ, полностью механизировать и автоматизировать про­ цесс.

Жидкие компоненты (ДНТ, ДБФ, индустриальное масло) кроме НГЦ из расходных баков здания хранения шестеренча­ тыми насосами перекачиваются в расходные емкости на фазу приготовления пластификаторов (АПР). Дозирование осущест­ вляется плунжерными насосами-дозаторами типа НД или до­ зировочными агрегатами типа ДА. Настройка дозаторов на за­ данную производительность осуществляется с помощью объ­ емных мерников в режиме рециркуляции через переключатели потоков. Инертные пластификаторы через аппарат АПТС пе­ редаются на фазу смешения (в форкамерный смеситель). Ак­ тивные пластификаторы (НГЦ, ДНТ) смешиваются в АПР со стабилизаторами химической стойкости (ДФА, централит и пр.) и инжектором через эмульгирующее гидродинамическое устройство также транспортируются в форкамерный смеситель.

Порошкообразные компоненты, требующие предваритель­ ной химической защиты от взаимодействия с водой (А1 + Mg, MgO), готовятся по режимам, описанным выше, и в виде до­ зируемых суспензий подаются в форкамерный смеситель.

Катализаторы и стабилизаторы горения (РЬС03, ТЮ2, СаС03, салицилаты и фталаты РЬ и Си и пр.) загружаются с помощью спиральных транспортеров в передвижные бунке­

к стационарному бункеру-накопителю, а затем дозатором типа ДН дозируются в АПТС, который приготовленную суспензию подает в форкамерный смеситель.

Суспензия порошкообразных ВВ (гексоген, дазин и пр.) готовится дистанционно, дозируется и транспортируется в форкамерный смеситель по технологической схеме, описан­ ной выше.

Смешение всех компонентов, как отмечалось ранее, произ­ водится в форкамерном смесителе, из которого суспензия мас­ сы поступает в роторно-пульсационный смеситель-насос типа РПС, которым транспортируется в промежуточный смеситель и далее в смеситель общих партий.

Особенности современной технологической схемы. Недостат­

ки

Первый вариант непрерывной технологической схемы «варки», разработанной в 50—60-х гг. прошлого столетия

148

и описанной ранее, по отношению к модифицированным высоконаполненным топливам не выполнял условие непрерыв­ ности и не обеспечивал необходимого однообразия пороховой массы по причине низкой точности дозирования и плохого перемешивания. Операции по подготовке металлического го­ рючего, окиси магния, ВВ (пассивация, гидратация, гидрофобизация) выполнялись периодически и требовали больших за­ трат ручного труда.

Основной технологический процесс производства «варки» пороховой массы — пластификация, включающая операции смачивания НЦ пластификаторами, капиллярной пропитки, диффузии НГЦ в межмакромолекулярном объеме НЦ и набу­ хания волокон со структурной перестройкой — протекает мед­ ленно и никак не ускоряется за счет применения стимулирую­ щих физических способов.

Так называемое «созревание» пороховой массы требует длительного времени (десятки часов) и приводит к необходи­ мости разрыва производственного процесса «варка — перера­

Новый непрерывный технологический процесс в сравне­ нии с первым вариантом («варка» в двух «варочных котлах» простых составов без металла и ВВ) имеет существенные пре­ имущества и дает значительный технико-экономический эф­ фект.

Наиболее важные из них:

— использование специально разработанных для операций обработки суспензий, эмульсий, смешения пороховой массы гидродинамических аппаратов АПТС, СН-4, РПС, ЭМУ обес­ печивает увеличение энергии смешения как минимум на три порядка, что ускоряет все процессы и повышает однообразие распределения компонентов в массе в 2—3 раза;

— дистанционно управляемые дозирующие устройства с переключателями потоков для жидко-вязких и порошкооб­ разных компонентов позволяют в автоматическом режиме проводить процесс изготовления массы, включая за счет нали­ чия переключателей потока его начало и завершение;

— создание непрерывных процессов гидратации, пассива­ ции и гидрофобизации позволило в непрерывном режиме проводить изготовление пороховых масс современных моди­ фицированных высоконаполненных ракетных топлив;

149

— применение 2-х стадийных режимов «варки» (холодной капиллярной пропитки и горячей диффузии пластификатора и набухания полимера) позволяют ускорить процесс пласти­ фикации с десятков до 2...3 часов.

Однако, несмотря на значительный прогресс в области тех­ нологии производства пороховой массы, применительно к со­ временной номенклатуре систем вооружения, в особенности высокоточному оружию, современная технология обладает ря­ дом существенных недостатков.

Самыми важными из этих недостатков являются длитель­ ность и недостаточная глубина процесса пластификации, вы­ зывающие в технологии БРТТ в целом необходимость двух весьма нежелательных операций: создания промежуточного за­ паса пороховой массы в смесителях общих партий и введения на фазе переработки операций вальцевания с высокими пара­ метрами силового поля (напряжения, скорость сдвига, темпе­ ратура), приводящими к опасности воспламенения.

Современные БРТТ для высокоточного оружия отличаются повышенными требованиями к баллистическим характеристи­ кам и их воспроизводимости. В первую очередь это касается зависимости скорости горения от давления (v) и температуры

(В). Снижение этой зависимости достигается применением смешанной катализирующе—ингибирующей системы, эффек­ тивность которой в значительной мере зависит от степени из­ мельчения ингредиентов и равномерности их распределения в тонкоизмельченном состоянии. К сожалению, современная технология не обеспечивает необходимого измельчения и не исключает агломерации тонкоизмельченных порошкообразных компонентов в процессе смешения массы.

Серьезным недостатком технологии является ее низкая мо­ бильность, определяемая жесткой привязкой к производству нитроэфиров, промежуточное хранение которых в буферных емкостях по соображениям безопасности крайне нецелесооб­ разно, а диапазон изменения производительности фаз нитро­ вания спиртов и стабилизации эфиров весьма невелик. Поэто­ му и те и другие (нитрация и «варка») рассчитаны на разрыв фаз «варка — переработка».

Основные задачи и направления модернизации производства. Прогнозируемая модель развития

Учитывая те недостатки, которые имеет производство по­

150