Kompozitni (hetoregeni) baruti

Kompozitni raketni baruti(kompozitna raketna goriva-Les propelegos solides composites)

Za razliku od homogenih koloidnih baruta u kojima aktivne komponentne (nitroceluloza I nitroglicerin)imaju I oksidativne I reduktivne karakteristike ,kod kompozitnih baruta oksidanti I reduktanti I reduktanti su medjusobno fizicki odvojeni I povezani u cvrst blok nekim vezivom,Kao oksidansi koriste se najcesce mineralne soli bogate kiseonikom (hlorati,perhlorati,nitrati itd) a kao reduktanti metali(aluminijum magnezijum,berilijum,litijum,cirkonijum(Vezivo je istovremeno I nosilac ugljenika.

U poslednjih 3 godina izvrsena su u celom svetu obimna istrazivanja radi osvajanja kompozitnih baruta uglavnom na bazi amonijum perhlorata kao nosioca kiseonika I razlicitih polimernih jedinjenja *poliestri polisufidi,polivinilhlorid,poliouretani.polibatadieni,itd)koji se proizvode u velikim serijama sa niskim cenama I mogucuju proizvodnju veoma razlicitih barutnih sastava

Od kompozitnih baruta trazi se da ima :

a-Visoke energetske osobine definisane specificnim impulsom(odnos potiska raketnog motora sa potrosnjkom baruta u jedinici vvremena)Kako povecavanje specificnog impulsa zahteva povecavanje sadrzaja oksidansa u barutnom sastavu,tom povecanju treba pristupiti veoma obazrivo jer sastavi sa visokim sadrzajem oksidansa su I veoma snazni ekspolzivi

b-Mehanicke osobine koje omogucuju da barutni blok moze izdrzati naprezanjima kojima je izlozen za vreme skladistenjima I u eksploataciji:

-da bude otporan na izvijanje pod sopstvenom tezinom u vertikalnom polozaju;

-da je otporan na teperaturne promene;

-da izdrzi pritisak pripale ,koji je uvek visi od normal;nog pritiska pri radu motora.

d-dobru hemijsku stabilnost

e-Laku I prihvatljivu tehnologiju proizvodnje:

-Barut se mora proizvoditi uz uobicajene mere zastite

Za proivodnju moraju biti obezbedjene sto jeftinije sirovine I u mirnodopskim I u ratnim uslovima;

-Tehnoloski postupa mora obezbediti izradu barutnih blokova velikih dimenzija ,buduci da strategijski raketni projektili zahtevaju barutne blokove I preko 2000mm I tezine od 15-20 tona

Barut se mora lako pripaljivati na svim temperaturama eksploatacije;

-produkti sagorevanja moraju imati minimalno koroziono dejstvo nisku toksicnost I po mogucstvu da budu bez dima;

Buduci da domet raketnog projektila direktno zavisi(ako su svi ostali uslovi isti)od specificnog impulssa,povecati se moze na jedan od od tri sledeca nacina ili njihovom kombinacijom:

-povecavanjem sadrzaja oksidansa.Maksimalni specificni impuls se postize za odredjeni sitem oksidans –gorivo ako se obe komponente pomesaju u stehiometrijskom odnosu.To je veoma tesko realizovati jer takva masa nema potrebnu fluidnost pri nalivanju u kalup,koja bi obezbedila u barutnom bloku ne bude prskotina ili linkera.Pored neugodnosti ,homogeniziranje komponenata u stehiometrijskom odnosu sadrzi inzvanredu opasnost od detonacije;

-dodatkom metala u prahu;

-koriscenjem veziva koje sadrzi kiseonik cime se sadrzaj okidansa smanjuje.Usavremenim sastavima koriste se nitropolimeri,polimeri perhlorata I perfluorata no nema jos podataka o tehnologiji te proizvodnje koja je po svemu sudeci veoma kopleksna I opasna.

Kod kompozitnih baruta se mogu realizovati veoma razlicite brzine sagorevanja primenom granulometrijskog sastava oksidansa I dodacima koji povecavaju ili smanjuju brzinu I trjanjem homogenizacije barutne mase.Oblast pritiska na kojem barut sagoreva je veoma siroka.

1)Sirovine za proizvodnju kompozitnih baruta

Karakteristike kompozitnih baruta direktno zavise od upotrebljivih osnovnih sastojaka barutne mase .

A-Oksidansi .Uprincipu svako neorgansko ili organsko jedinjenje bogato kiseonikom moze se upotrebiti kao okidans .Upraski se medjutim pokazalo da je izbor oksidansa ogranicen mogucnoscu nabavke I proizvodnje u zemlji odnosno njihovim hemijskim osobinama.Na sldecim tabalama date su karakteristike oksidansa I reduktora.

a)Nemetalni nitrati

Bilans Toplota gustina Topljenje Razlaganje Molarna masa

NH4NO3

N2H5NO3

N2H6(NO3)2

NH3OH-NO3

C(NH2)3-NO3

C(N2H3)3-NO3

N2H5 C(NO2)3

10.98

50.49

61.12

66.63

39.31

28.72

52.43

-364.7

-246.6

-463.9

-359.4

-388.7

-46.8

-71.8

1.725

1.685

-

-

1.20

-

1.86

169.6

70.7

104

48

214

206-216

123

210

Preko 180

80

Ispod 100

-

-

100

80.048

95.064

157.080

96.048

122.091

167.139

183.091

Perhlorati u odnosu na nitrate daju veoma korozivne

produkte ,ali su zato bogatiji kiseonikom I omogucuju izradu energetskih mnogo jacih baruta.Perlhlorati aluminijuma I kalijuma malo su rastvorni manje higroskopni cime se omogucuje u barutnom bloku duza stabilnost u suvim klimatskim uslovima.Oksidacioni potencijal Amonijum prlhlorata od kalijum perlhlorata ali zbog manje tezine gasovitih produkta posle sagorevanja baruti,baruti sa amonijum perlhloratom imaju bolje balisticke osobine (performance) jer naveci deos stvorenog KCI iz K-perhlorata ostaje kondezovan pri cemu se smanjuje gasna zapremina .Stvoreni KCI ostavlja za sobom gust beo dim koji demaskira polozaj.

b)Metalni nitrati

Bilans

O2 u %

Toplota stvaranja

KJ/mol

Gustina

g/cm3

Temperatura Molarna masa

Kg/molTopljenja

°C

Razlaganja

°C

LiNO3

NaNO3

KNO3

CsNO3

Be(NO3)2

Mg(NO3)2

Ca(NO3)2

Sr(NO3)2

Ba(NO3)2

69.62

56.47

47.47

24.63

72.16

64.72

58.50

44.36

36.73

-480.27

-463.98

-489.06

-493.24

-789.18

-790.03

-936.32

-973.94

-990.66

2.38

2.26

2.10

3.68

1.55

2.02

2.50

2.98

3.24

253

310

333

414

60

129.5

561

645

592

474

380

400

584

-

-

-

-

-

68.948

85.005

101.108

194.918

133.029

148.336

164.096

211.646

216.376

Barutni sastavi na bazi

amonijumperhloratala(55-80% u masi)sagorevaju linearno a temperature sagorevanja je priblizno proporcionalna tezinskom udelu oksidansa.Brzina sagorevanja tih baruta je od 4 do 25 mm/s a stabilno sagorevanje se postize vec pri pritisku od 30 bara.

Pri sagorevanju amonijumnitrata dobijaju se produkti koji su malo toksicni I korozivni, a zbog malog sadrzaja kiseonika u oksidansu ti kompozitni baruti imaju veoma malu brzinu sagorevanja pa se mnogo koriste za isradu barutnih punjenja gasogeneratora.Losa osobona amonijum nitrata je I ta sto se nalazi u vise altropskih modifikacija I sto prelazi iz jednog u drugi oblik na obinim temperaturama uz promenu zapremine kao I velika higroskopnost .

Upotreba natrijumnitrata,kalijumnitrata I natrijumperlhlorata je veoma ogranicena zbog visoke higroskopnosti tih oksidansa.

C)Metalni perlhlorati

Bilans

O2 u %

Toplota stvaranja

KJ/mol

Gustina

g/cm3

Temperatura Molarna masa

Kg/molTopljenja

°C

Razlaganja

°C

LiNO4

NaC104

KC104

Cs1O1

Mg(C104)2

Ca(C104)2

Sr(C104)2

Ba(C104)2

60.1

52.2

46.1

27.5

57.4

53.5

44.6

38.0

-380.98

-381.05

-426.26

-430.54

-585.20

-744.04

-769.12

-802.56

2.42

2.53

2.56

3.32

2.21

2.65

-

3.2

274

482

525

250

251

270

-

-

430

482

530

250

251

270

-

-

106.397

122.454

138.553

232.367

223.234

238.994

286.554

336.274

U poslednje vreme pokusava se koriscenje nitronijum prelhlorata(NO2CIO4),koji obezbedjuje specificni impuls od 2700-2400N.s/kg

Na osnovu navedenog od svih znacajnijih okisdanasa u kompozitnim barutima primenjuju se sledeci:

-amonijum perlhlorat

-kalijumperhlorat*kod barutnih sastava sa velikom brzinom sagorevanja)

-amonijumnitrat za izradu gasogeneratora

C)Nemetalni perhlorati

B)Veziva(vezivno gorivne komponente)

Uobicajeno je da se kompozitni baruti dele I nazivaju po tipu veziva no za pravu identifikaciju mora se specificirati I system umrezavanja koji zavisi od hemijskih aktivnosti grupa molekula na polimeru.Najcesce se koriste veziva koja sadrze aktivne hidrokiseline (-OH),karboksilne(-COOH) ili merkapto(-SH)grupe

Reakcija umrezavanja mora da obezbedi poprecno vezivanje makromolekularnih lanaca cime se barutnom bloku osiguravaju potrebne mehanicke osobine na svim temperaturama eksploatacije raketnog projektila .Pri tome je centar poprecnog vezivanja u krajnjoj strukturi sa trofuncionalnim tackama granjanja.Da bi se to postiglo polimeri koji imaju dve funkcionalne grupe .moraju se umrezavati sa trofuncionalnim umrezivacem ili im se dodjae trofuncionalni molekul.

Neki sistemi veziva sastoje se od cestica polimernog jedinjenja vezanog plastifikatorom I umrezavanje nastaje bubrenjem polimera u plastifikatoru tokom zagravanja pri cemu nastaje elatomeni gel.

A)Veziva na bazi polibutadiena-Njacesce se koriste:-

Bilans

O2 u %

Toplota stvaranja

KJ/mol

Gustina

g/cm3

Temperatura Molarna masa

Kg/molTopljenja

°C

Razlaganja

°C

NH4 C104

CN3H6C104

CN6H9c104

N2H5C104

N2H6(C104)2

NH3OHC104

NOC104

NO2C104

54.5

40.0

31.2

48.3

54.9

59.9

61.8

66.0

-295.52

-309.73

-96.14

-175.56

-293.01

-277.97

-174.72

37.11

1.95

1.75

1.56

1.93

2.2

2.0

2.16

2.22

-

240

132

137

-

81

-

-

270

350

-

145

170

180

100

120

117.487

159.540

204.558

132.513

232.978

133.497

129.465

145.465

Karboksi terminitani polibutadien(CPTB)

-kopolimer polibutadiena I akrilne kiseline (PBAA)

-teropolimer polubutadiena –akrilne kiseline I akrilonitrila(PNAN)

Ti polimeri sa karboskilnim grupama kao centrima za umrezavanje umrezavaju se epoksidima zasnovanim na 2.2-bis propane.U odnosu na poliuretanska veziva ,oni imaju bolje mehanicke osobine.

b)Veziva na bazi poliuretana

Klasicna poliuretanska veziva koristila su poliestre ili politre sa hidrooksidnim grupama kao centrima umrezavanjima.Buduci da se polisetri u prisustvu vlage brzo ralazu,napusteni su.Ova veziva su na hidroksiterminiranom polibutadienu(HTPB)Hidroksilni poletri I hidroksi-terminirani polibutadien umrezavaju se sa di I tri izocijanatima uz upotrebu katalizatora.Reakcija poliola I diizocijanata moze je predstaviti sledecim jednacinama:

nHO-R-OH +NOCN-R-NCO→HO-(-r- OCNH-R-NHCO-)n-1R-OCNH-R-NCO

Kao I polibutadieni ,poliuretani se mnogo primenjuju u SAD,Francuskoj,SSSR I drugim zemljama.Koristi se sa ili bez upotrebe aluminijuma u prahu.

C)veziva na bazi polisulfida

Osnovu ovog tipa cine :

-butilformalpolisulfid(BFPS)

-C(-C-C-C-C-O-C-C-C-C-S-)n-,

-butiletarpolisulfid(BEPS)

-(C-C-C-C-O-C-C-C-S-S-)-n,

-etilformalpolisulfid (EFPS)

-(-C-C-O-C-C-S-S-)-n.

Veziva koja sadrze merkapilne grupe(-SH) koje oksidisu u toku umrezavanje,pri cemu izmedju molekulu nastaju-S-S-mostovi.Polimer sa oksidansom I metalom u prahu lije se u kaupe ili direktno raketni motor I umrezavanje nastaje po dodavanju sredstava za oksidaciju(parahinomdoksim,olovooksid ili neko nitrojedinjenje).

Zbog malih energetskih osobina sve se vise smanjuje upotreba polisulfida za izradu raketnih baruta.

d)Veziva na bazi polivinilhlorida-(-CH2-CHCl-CH2-CGCl-)-n

Barutni sastavi na bazi polivinilhlorida(sa ili bez metala u prahu) liju se u smesi sa plastifikatorom(dioktilfalat(U toku zagrevanja nastupa zeliranje u elastomernu masu.

e)Veziva na bazi nitroceluloze

Koriscenjem nitroceluloze u kompozitnim barutima pocelo je krajem 60 godina .Umesto nitroglicerina koristi se :

-petaritritol-trinitrat(petrin)

-trimetiloetan-trinitrat(TMETN)

-trinitroetilorto-karbonat(TNEOC) koji zelatinisu nitrocelulozu.Pod dejstvom toplote cestice nitroceluloze bubre I stapaju se u elastomernu masu.Cest se da bi se iskoristile slobodne hidrooksilne grupe(-OH) nitroceluloze pristupa se njihovom umrezavanju izocijanata(kao I kod poliuretanskih kompozitnih baruta )cime se I izvori I poprecno umrezavanje koje poboljsava mehanicke osobine.

C)Energetske komponente (reduktanti)

Upotreba metala u prahu u barutnim sastavima ima dvojaku ulogu:utichu na toplotu sagorevanja koja se odrazava u specificnom impulse I obezbedjuju stabilno sagorevanje.Cak I male kolicine metala u prahu(npr 0.1%Al)veoma povoljno uticu na sprecavanje pojave nestabilnog sagorevanja pa je radi toga upotreba metalnog preha skoro obavezna .

Kao reduktanti u kompozitnim barutima primenjuju se :aluminijum,berilijum,litijum CO2,cirkonijum,magnezijum.Od njih se zahteva:

-da imaju visoku gustinu

-da su njihovi oksidi stabilni na visokim temperaturama

-da su kopmaktibilni sa amonijumperhloratom oksidansima koji ulaze u sastav baruta.

Berilijum koji obezbedjuje najbolje teorijske performance I u odnosu na navedene metale daje specificni impuls(pri istim sastavima barutne mase)veci za 150-250daN.s/kg.Medjutim njegov oksid je veoma toksican sto stvara ozbilje teskoce pri zastiti proizvodnje gadjanja.Osim toga cena berilijuma je veoma visoka.

Litijum je veoma reaktivan.Buduci da ima malu gustinu , u nekim sastavima se koristi kao fluorid(LiF).

Cirkonijum koji ima veliku gustinu ,za sada nije nasao veliku primenu

Aluminijum se za sada najvise primenjuje.

Hidridi navedenih metala(osim BeH2 koji se industrijski jos ne proizvodi) veoma su interesanti kao reduktanti ali je njihova primena za sada veoma ogranicena zbog velike reaktivnosti I visoke cene.

Metali

Li Be B Mg Al Zr

Molarna.masa kg/mol

Temp toplj °C

Temp kljuc °C

Gustina g/cm3

Toplot stvaranja KJ/mol

Specificna toplotaj/g°C

6.94

180.5

1347

0.534

2.99

3.52

9.013

1283

2484

1.85

11.70

1.82

10.82

2027

3677

2.30

19.22

1.09

24.32

650

1108

1.74

8.94

1.09

26.98

659

2467

2.71

10.65

0.90

91.22

1885

4474

6.49

20.44

0.028

g)Cvrsti binarni hidridi

LiH BeH2 MgH2 AlH3 B10H14 ZrH2

Molarna.masa kg/mol

Temp toplj °C

Temp razlaganja °C

Gustina g/cm3

Toplot stvaranja KJ/mol

Specificna toplotaj/g°C

7.948

686

972

0.78

-90.4

3.51

11.029

-

240

0.7

-4.18

-

26.336

-

280

1.42

-76.07

1.34

30.004

-

Preko100

1.5

-12.54

122.312659

98.78

-

0.94

-28.84

1.78

93.236

-

500

5.67

-177.23

-

D)Aditivi

Plastifikatori :kao vezivno se upotrebljava monomer.Utoku polikondezacije povecava se duzina lanca I stvaraju se ostovi izmedju lanaca zbog cega nastaje plasticna masa.Da bise poboljsale mehanicke osobine barutnog bloka ,neophodno je u sastav barutne mase dodati plastifikatore odnosno materije koje u toku polikondezacije ocvrscavaju I poboljsavaju mehanicke osobine :estri adipinske ,cebacinske I pelagrinske kiseline ,riscinusovo ulje itd.

Katalizatori polikondezacije (polimerizacije):da bi se ubrzalo ocvrscavanje veziva I pri tom snizila temperature ocvrscavanje barutnog bloka u barutnu masu zavisisno od upotrebljivog veziva ,dodaje se

katalizator.Da bi se sprecilo prevremeno ocvrscavanje tokom homogenizacije barutne mase u gnjetalici katalizator se mora dodati na kraju te operacije cime se postize lako livenje.

Kao katalizatori se koriste za:

-poliestre-ketonproksid;

-polisulfid-konodioksim;

-polibutadiene orgagano-matalne soli I amini

Hemijski stabilizatori I anioksidanti:vlaga I atmosferski kiseonik mogu negativno uticati na postojanost prvobitnih karakteristika kompozitnog baruta.Reakcijom hidrolize mogu se osloboditi tragova kiselina ili baza sposobnih da izazovu sekundarne reakcije , pa I kidanje lanaca,cime se smanjuju I mehanicke osobine bloka.Dodavanje hemiskih stabilizatora omogucava vezivanje tragova kiselina ili baza,a dodavanje antioksidanata sprecava razgradnju polimernih lanaca pod dejstvom kiseonika iz vazduha.

Na sledecim tabelama dati su sastavi I karakteristike kompozitnih baruta I principi industrijske proizvodnje.

PS PU CTPB HTPB PBAN PBAA B

NH4C104 u masenim %

Vezivo u masenim %

Magnezijum oksid u

masenim %

Sumpor na 100

Al u prah u mas . %

Ostalo u masenim %

63.0

36.0

1.0

0.2

70.0

21.0

8.0

1.0

73.0

12.0

15.0

70.0

12.0

18.0

69.0

11.0

15.0

68.0

15.0

16.0

-

14,00

-

6.0

Oznake:PS-polisulfid

PS PU CTPB HTPB PBAN PBAA B

Dioktiladipat u mas %

Gvozdje u mas %

NH4NO3 u mas %

Specificni impuls u daNs/kg

Brzina sagorevanja na 6.9 MPa I 20 °C cm/s

Eksp. Pritiska (n)

Koef.pritiska(b)

Toplota sagorevanja

KJ/g P= const

Toplota stvaranja J/g

Temp plamena KP=const

Produkti sagorevanja

CO2

CO

H2

H20

N2

Al2O3

HCl

H2S

H

AlCl-AlCl2

225.9

0.90

0.45

0.012

2156

2375

0.28

0.80

0.55

1.17

0.23

0.50

0.10

240.6

0.80

0.20

0.07

4.543

2470

2850

0.15

1.02

0.94

1.00

0.31

0.14

0.58

260.2

0.98

0.30

0.06

6.280

1842

3500

0.08

0.79

0.88

0.73

0.30

0.26

0.50

0.12

0.04

255.3

0.60

0.30

0.03

6.448

3450

3450

0.95

1.15

0.41

0.30

0.30

0.47

0.13

0.03

4.0

1.0

260.0

1.37

0.33

0.06

5.996

1999

3400

0.07

0.89

0.96

0.64

0.30

0.26

0.48

0.10

0.03

1.0

255.3

1.70

0.20

0.14

1842

3300

0.96

1.14

0.38

0.28

0.25

0.43

0.09

-

80.0

186.6

0.30

0.50

0.004

2.721

3768

1000

0.32

0.93

1.40

1.37

1.00

PU-poliuretan

CTPB-polibutadien sa karboskilnim zavrsetkom;

HTPB-polibutadien sa hidroksilnim zavrsetkom;

PBAN-kopolimer polibutadien-akrilna kiselina akriloniril;

PBAA-kopolimer polibutadiena-akrilna kiselina;

B-butadien

Amonijum prehlorat koji se koristi u tim barutnim sastavima nije otporan prema vlazi iz vazduha zbog stvaranja perhlorne kiseline ,koji ima izrazite korozione osobine a istovremeno reaguje sa aluminijumom u prahu koji se nalazi u skoro svim barutnim sastavima.Ta pojava je izrazita u krajevima sa visokom relativnom vlaznoscu vazduha gde ne moze pomoci ni hermeticka izolacija raketnog motora.U toku resavanja tog problema doslo se na ideju smanjenju sadrzaja amonijum perhlorata u barutnom sastavu ,uvodjenju visokobrizantnog eksploziva I stvaranju zajednickog kristala amonijumperhlorata I oktagena(ili heksogena)

2)Industrijska proizvodnja kompozitnih baruta

Proces proizvodnja kompozitnih baruta obuhvacena je u vise operacija,opisana proizvodnja kompozitnih baruta u principu se odnosi na barute koji kao oksidans sadrze amonijumperhlorat(sa ili bez dodataka nitramina) I veziva polibutadiena ili poliuretana odnosno nekog dugog polimera.

A) Priprema oksidansa Ako oksidans ne odgovara tehnickim zahtevima treba ga rastvarati u void I izvrsiti rekristalizaciju .Posle susenja toplim vazduhom osuseni kristali se salju u mlinu cekicaru,u mlinu sa nazubljenim diskovima I fluidnom mlinu I proseju na vibracionoj sejalici,dobijeni kristali se podvrgavaju strogoj kontrli granulometrijskog sastava jer je ustanovljeno da brzina sagorevanja direktno zavisi od velicine kristala koja raste sa smanjivanjem velicine kristala.I njihove mehanicke osobine zavise od velicine.Najcesce se koristi mesavina od dve frakcije kristala:

–fina granulacija :0-100 mikrona;

–gruba granulacija:100-500 mikrona;

Na taj nacin se moze dobiti veoma sirok spektar koji se lako reprodukuje.Pre sarsiranja u gnjetalicu pozeljo je izvsiti homogenizaciju oksidansa da bi granulometrijski odnos frakcija bio identican u celom barutnom bloku.Pre homogeniziranja neohodno je odstraniti I tragove vode iz polimera I umrezivaca.Ta operacija se izvodu u rekatoru uz vakum I temperature oko 60°C.Po zavrsenom susenju komponente se cuvaju na povisenoj temperature(60°C) da ne bi apsorbovali vlagu iz vazduha.

C)Predmesanje

U mesac snabdeven mesalicom I plastom za zagrevanje osuseno vezivo se sarzira a zatim se dodaju plastifikatori I sredstva za smanjenje povrsinskog napona I po potrebi neki drugi polimer I I antioksidanti.Tokom ove faze u mesac se ne dodaju ni oksidansi jesr se ovim mesanjem ne postize zadovoljavajuca homogenost .Posle zavrsene homogenizacije izvsi se pod vakumom naknadno susenje.

D) Dodavanje alimunijuma

Posle 24 casa od predmesanja u mesac se dodaje aluminijum u prahu I uz mesanje se izvsava homogenizacija veziva I aluminijuma.Viskozitet smese veziva I aluminijuma veoma je mali tako da se ovom slabom mesalicom moze izvsiti potpuna homogenizacija.

E)Homogenizacija(gnjecenje)

Homogenizacija je osnovna I najvaznija operacija pri proizvodnji kompozitnih baruta ali mora da bude dovoljno duga da bi se dobila potpuna homogena masa koja je u stanju da protice u kalup(ili raketni motor)Operacije homogenizacije (gnjetanja) ima sledece faze:

-dodavanje I susenje veziva pripremljeno vezivo sa aluminijumom iz posude u kojoj je lagerovano ispusta se direktno u mesac koji je zagrejan na 70°C,Potom se dodaje ubrizivac sagorevanja iz vakum msa se susi jedan cas uz mesanje.

-Potom se u mesac doda polovina kolicine sredstava za kvasenje (za smanjenje povrsinskog napona

I prva kolicina oksidansa.Dodavanje sredstava za kvasenje treba da obezbedi bolju vezu izmedju oksidansa I polimera.Oksidans se dodaje pritom u 4-5 navrataj.Gnjetanje se izvodi u vremenu od 30-90min.

-Po zavrsetku te operacije u mesalicu se doda druga polovina sredstava za kvasenje I mesa se jos 15 minuta.Temperatura barutne mase u toj fazi proizvodnje treba da iznosi izmedju 12-24°C

-Dodavanje umrezivaca :umrezivac je uvek tecan I barutna masa se uvek homogenizuje u toku sldecih 60 minuta na temperature koja ne prelazi 20°C.Na zavrsetku operacije uzima se uzorak za analizu sadraja oksidansa u barutnoj msi I njegovu eventualnu popravku da se ne bi izlivao neodgovarajuci barutni blok.

-Dovodjenje katalizatora umrezavanja :po zavrsenoj homogenizacji sa umrezivacem u mesalici se doda katalizator umrezivanja I mesanjem nastavi jos 30 minuta

-praznjenje mesalice:po zavrsenom mesanju sadrzaj se prerucuje u posebne posude sa poklopcem koji hermeticki zatvara koji se prenosi u radionice za nalivanje.

.Mesac za sarsarni postupak vertikalnog oblika izradjen od nerdjajuceg celika I sa plastom za zagrevanje odnosno hladjenje .Mealica je takodje u obliku slova Z I od nerdjajuceg celika I sa unutrasnje strane je suplja tako da je omoguceno zagrejavanje odnosno hladjenje barutne

mase,Rastojanje izmedju mesalice I zidova mesalice iznosi svega nekoliko mm cime se izbegava stvaranje mrtvih uglova u kojima ne dolazi do homogenizacije.

F)Livenje barutnog bloka

Livenje se u principu izvodi pod vakumom cime se obezbedjuje protok barutne mase u kalup(ili omotac koji sluzi kasnije za inhibitor) I onemogucuje vlaznjenje barutnog testa vlagom iz vazduha

Kalupi(obloge ili motori)postave se u posudu sa poklopcem koji je vezan sa vakumom I na kome je postavljen levak sa dva ventila .Na dnu levka se nalazi sito sa vecim brojem otvora manjeg precnika.pa barutno testo pada u kalup(ili omotac) u tankim nitima .

Trn koji obezbedjuje unutrsnju konfikuraciju barutnom bloku moze biti postavljen :

-pre nalivanja kada se radi o barutnim blokovima velikog precnika I velike debljine zida;

-posle nalijanja u kalup kada se radi o blokovima manjeg precnika I manje debljine zida jer se moze dogoditi da ne budu homogeni I da nastanu lurkeri;

Kada se trn postavlja u kalup posle nalivanja kolicina barutnog testa u kalupu mora biti manja da bi se izbeglo prelivanje iz kalupa.

Ako je baruta veoma viskozna vreme potrebno da trn sopstvenom tezinom prodre do dna kalupa isuvise je dugo,pa se on istiskuje preko rucne prese.Operacija utiskivanja trna je opasna I treba je izbegavati.Livenje bikompozitnih barutnih punjenja ,tj onih koje imaju razlicite barutne mase I razlicite energijske osobine I brzine sagorevanja izvodi se na sldeci nacin :

Izliju se prvo unutrasnji deo bi-kompozitnog baruta(zajedno sa trnom) koji se posle umrezavanja stavlja u novi kalup ili oblogu zajedno sa svojim trnom I izvrsava se novo nalivanje novim sastavom barutne mase a potom se podvrgaju procesu umrezivanja.Taj postupak se primenjuje kod barutnih blokova manjeg precnika.Kada se radi o bi-kompozitnom barutnom bloku velikog precnika u kalup se naliva prvo unutrasnji deo,koji je od ostalog dela kalupa odvojen metalnom oblogom.Posle zavrsenog umrezavanje iz kalupa se vadi metalna obloga,a zadrzava se trn I izvrsava novo nalivanje novim sastavom barutne mase.Potom se kalup odvodi na umrezavanje.

G)Umrezavanje

U toku te operacije na povisenoj temperature se brza reakcija polimerizacije pri kojo ocvrsne barutni blok.Umrezavanje se izvodi u susnicama kroz koji struji tolpi vazduh.Vreme polimerizacije je krace ako je temperature vazduha visa.

Ne postavlja se problem umrezivanja kod blokova koji nisu prethodno inhibirani I ona se moze kretati od 70do najvise 180 stepeni C(na toj temperature se razlaze oksidans)Medjutim kod blokova

koji su izliveni u oblozi zbog razlicite diletacije obloge I I kompozitnog baruta temeperature umrezivanja treba svesti na oko 50 stepeni C.cime se I vreme umrezavanja produzava.

Po zavrsenom toku umrezavanja barutni blok se vadi iz susnice po ohladjenju vadi se I trn.Da bi se lakes vadio trn se pri nalivanja premaze slojem silikonskog ulja ili teflonom

H)Mehanicka obrada barutnog bloka

Razlikujemo dva slucaja :

-blok sa izlivenom unutrasnjom konfikuracijom-na strugu se obradjuje samo baze barutnog bloka I dovode na potrebnu duzimu;

-blok kod koga se centrlni blok obradjuje –pored obrade na potrebnu duzinu strugom se doradjuje centrlni kanal.

Za razliku od mehanicke obrade raketnih dvobaznih baruta kod kojih je ta opracija relativno bezopasna u ovom slucaju se mora predvidetu odredjene mere zastite od eventualnog samozapaljenja narocito prasine I komada koji otpadaju sa struga.Da bi se smanjile opasnosti treba preduzeti sledece:

-smanjiti brzinu okretanja I dubinu(debljinu) skidanja sloja baruta;

-operaciju voditi sa rastojanja I telekomandom;

-utiskivati vakumom prasinu I komade.

I) zavrsno inhibiranje

U toku ove operacije zasticuju se odredjene povrsine barutnog bloka koje nisu bile inhibirane u ranijoj operaciji ili barutni blokovi koji se inhibiraju direktno u raketnom motoru I na taj nacin istovrmeno pricvrscuju za raketni motor.

Za to inhibiranje koriste se polimeru koji ocvrscuju na dnevnoj temeperaturi da bi se izbegle velike kontrakcije.Umrezivac se dodaje u polimer neposredno pre inhibiranja.

J)Kontrola kvaliteta

Kontrola kvaliteta proizvedenog barutnog bloka podeljena je u dve kategorije

A)primenom nedestruktivnih metoda koje obuhvataju:

-vizuelnu kontrolu;

-dimenzionu kontrolu

-ultrazvucnu I rentgengrafsku kontrolu;

-kontrolu pomocu infracrevenog zracenja;

-kontrolu pomocu absorcije neutron

B)Primenom destruktivnih metoda

Od 3 mala barutna bloka koji se liju istovremeno sa velikim blokom jedan se koristi za fizicko hemijska I mehanicka ispitivanja kvaliteta a dva za ispitivanja energetskih karakteristika na opitnoj stanici.

3)Mere zastite

Proizvodnja kompozitnih baruta je opasna kao I proizvodnja brizantnih ekspolizva.Najvece mere zastite treba preduzeti pri mesanju komponenata(homogenizaciji) I to u prvoj fazi kada ekspolivne materije(octagon ili heksogen) I oksidansi nisu potpuno ovlazeni vezivom.Da bi se izbeglo akumuliranje vodonika u radionici za mesanje komponenata usled reakcije metalnih prahova I vlage iz vazduha treba stalno provetravati radionice I pradi zidove pod jakim mlazevima vode najmanje jednom mesecno.Pri radu sa izocijantima zbog njihove visoke toksicnosti obavezno je nosenje zastitne maske .Pri demontazi kalupa I vadjenju trna obavenza je upotreba alata koji ne varnici .

4)PRIMENA KOMPOZITNIH BRAUTA

U Rusiji (*SSSR)

Naziv I oznaka Projektili

PRIMENADuzina Precnik u mm

ATOLL

SS-N1-Shaddock

SS-N2Styx

GAINFUL

SARK

SERB

2.794

12.768

4.560

3.040

13.680

9.424

120

600

182

182

136

Raketa vazduh-vazduh

Raketa brod-brod

Raketa zemlja vazduh

Podmornicka balisticka raketa

PodmornickaBalisticka raketa

SAD kosti kompozitne barute za sldece raketne projectile:

Naziv I oznaka Vezivo Oksidans Barutno punjenje

Duzima u mm Precnik u mm Tezina u kg

UA 1205

UA 1207

FW-4

HYDAC-LPC-H-26-A

JAVELIN-LPC-9-23

CHEYENNE TE-M-344

SURVEYER

SUBROC TE-M-260G

APOLO TE-380

APACHE TE-307-3

FALKON TX 58-18

FALKON TX-143-25

SUPER FALKON TEM-28

PBA

PBA

PBA

PBAA

PBAA

PBAA

PBAA-Al

PU-Al

PS-Al

PU-Al

PS

PS-Al

PS-Al

NH4C104

NH4C104

NH4C104

NH4C104

NH4C104

NH4C104

NH4C104

NH4C104

NH4C104

NH4C104

NH4C104

NH4C104

NH4C104

26.200

34.137

1.480

3.680

2.560

330

1.333

3.395

1.412

2.750

940

800

712

3.048

3.048

497

228

228

121

938

530

508

180

146

211

157

22.650

31.547

297

2.554

1.554

4.43

628

1.381

2.391

862

201.0

Literatura:

1)P.Tavnier preparation et properties des des propergolos solide composite.Mem .des Poudres,1960

2)J .Quihnchon:Les propegols,ENSTA 1971,Paris

3)Kirk Othmer.Encyclopedia od Chemical Technology ,vol 9 1980

4)Encyclopedia of explosives,Picatinny Arsenal N.Y.1978 vol.8

5)Petar Maksimovic :Tehnologija ekspolozivnih materija ,VIZ ,1972.Beograd