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CN117700280A - 一种脉冲正应力作用的固体推进剂连续混合方法及装置 - Google Patents

一种脉冲正应力作用的固体推进剂连续混合方法及装置 Download PDF

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CN117700280A
CN117700280A CN202311620782.4A CN202311620782A CN117700280A CN 117700280 A CN117700280 A CN 117700280A CN 202311620782 A CN202311620782 A CN 202311620782A CN 117700280 A CN117700280 A CN 117700280A
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CN
China
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solid propellant
extrusion system
continuous mixing
agent
loss
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Pending
Application number
CN202311620782.4A
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English (en)
Inventor
瞿金平
陆志猛
吴浩
卢翔
范军翔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huazhong University of Science and Technology
Hubei Institute of Aerospace Chemical Technology
Original Assignee
Huazhong University of Science and Technology
Hubei Institute of Aerospace Chemical Technology
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C06EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06BEXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B21/00Apparatus or methods for working-up explosives, e.g. forming, cutting, drying

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)

Abstract

本发明属于含能材料加工技术领域,公开了一种脉冲正应力作用的固体推进剂连续混合方法及装置,将固体推进剂的液相组分粘合剂、增塑剂、固化剂充分混匀,形成基体胶;将所述固体推进剂的金属燃烧剂、氧化剂和所述基体胶进行混合得到固体推进剂浆料,在脉冲正应力作用下,所述固体推进剂浆料体积不断地被压缩释放,从而迫使其做速度梯度矢量向流动方向夹角在45°以内的正位移脉动式流动,使得所述金属燃烧剂和氧化剂在共混过程中被基体胶原位包覆。本发明不仅能够促进固体推进剂性能提升,而且能够极大弱化混合过程中的剪切作用,提升固体推进剂生产的本质安全性,实现了固体推进剂的连续化制备。

Description

一种脉冲正应力作用的固体推进剂连续混合方法及装置
技术领域
本发明属于含能材料加工技术领域,更具体地,涉及一种基于脉冲正应力作用的固体推进剂连续混合方法及装置。
背景技术
固体推进剂属于高粘弹特性与高能量的含能材料,是由多种满足不同特定功能要求的原料,如粘合剂、氧化剂、高活性金属燃料、键合剂、增塑剂、固化剂等混合制得,其混合工艺复杂、生产周期长、物理过程和化学反应繁多。在航空航天等领域,固体推进剂由于其能量密度高、可携带性强,常用作火箭、导弹等推进燃料。
固体推进剂混合生产工艺的发展受到固含量的限制,固含量越高则固体推进剂的能量就越大,并且较高的固含量会使得固体推进剂的浆料黏度增大,导致固体推进剂在混合加工过程中不易分散,因此,存在混合时间长、混合难度大、生产效率低的问题。此外,混合过程中会产生明显的剪切热,由于原材料中含有大量含能材料,在高剪切作用下会引发热点进而导致爆炸等危险。而现有的固体推进剂混合工艺是采用基于强剪切作用的立式混合机,不仅混合分散效率低,而且属于间歇式生产,每次需要人工进行加料、排料和清理,具有较大的安全隐患,且所制备的固体推进剂批次均匀性差。更为重要的是,间歇式混合工艺每次混合的固体推进剂浆料比较多,当浆量达到一定程度时,为使其混合分散均匀就必须增大剪切力或者延长混合时间,这就增加了混合过程中的危险因素,而一旦发生爆炸,其破坏力将非常大。
随着航天发射器不断往大型化发展,对固体推进剂也提出了高能量、高密度的需求,而现有的加工装备越来越难以满足高能固体推进剂的生产要求,因此急需开发新型的固体推进剂加工技术,来满足其连续化、自动化、高性能化和本质安全性的加工需求。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供了一种基于脉冲正应力作用的固体推进剂连续混合方法及装置,在脉冲正应力作用下,所述固体推进剂浆料体积不断地被压缩释放,从而迫使其做速度梯度矢量向流动方向趋近的正位移脉动式流动,使得所述金属燃烧剂和氧化剂在共混过程中被基体胶原位包覆。可以有效解决现有固体推进剂混合工艺无法实现连续化、自动化、高效和高安全性的加工难题。
根据本发明第一方面,提供了一种脉冲正应力作用的固体推进剂连续混合方法,所述固体推进剂包括粘合剂、增塑剂、固化剂、金属燃烧剂和氧化剂,将固体推进剂的液相组分粘合剂、增塑剂、固化剂充分混匀,形成基体胶;将所述固体推进剂的金属燃烧剂、氧化剂和所述基体胶进行共混得到固体推进剂浆料,在脉冲正应力作用下,所述固体推进剂浆料体积不断地被压缩释放,从而迫使其做速度梯度矢量向流动方向夹角在45°以内的正位移脉动式流动,使得所述金属燃烧剂和氧化剂在共混过程中被基体胶原位包覆。
优选地,所述粘合剂为丁羟胶,所述增塑剂为癸二酸二异辛酯,所述固化剂为甲苯二异氰酸酯。
优选地,所述金属燃烧剂为铝粉,所述氧化剂为高氯酸铵。
优选地,所述固体推进剂的配方为:5-15份粘合剂、2-10份增塑剂、0.2-2份固化剂、10-40份金属燃烧剂,30-70份氧化剂。
根据本发明另一方面,提供了一种脉冲正应力作用的固体推进剂连续混合装置,包括动力传动系统、挤压系统、喂料系统和脱挥除气系统;所述动力传动系统包括依次连接的电机、联轴器和动力减速分配器;所述挤压系统包括横截面为四圆拓扑结构的转子和横截面为五圆拓扑内腔结构的定子,所述转子与所述动力减速分配器连接,所述转子用于在定子内腔中做自转与公转方向相反的复合运动从而产生脉冲正应力;所述喂料系统包括失重式液体喂料机、失重式螺杆喂料机Ⅰ和失重式螺杆喂料机Ⅱ,所述失重式液体喂料机与失重式螺杆喂料机Ⅰ通过料斗Ⅰ与挤压系统的第一级喂料口连接,所述失重式螺杆喂料机Ⅱ通过料斗Ⅱ与挤压系统的第二级喂料口连接;所述脱挥除气系统包括脱挥座和真空泵,所述脱挥座安装在挤压系统的定子上面,所述真空泵通过连接管与脱挥座相连接。
优选地,所述固体推进剂连续混合装置还包括温控系统,所述温控系统与所述挤压系统连接。
根据本发明另一方面,提供了所述装置进行固体推进剂连续混合的方法,包括以下步骤:
(1)将固体推进剂的液相组分粘合剂、增塑剂、固化剂充分混匀,形成基体胶;
(2)将步骤(1)得到的基体胶由所述失重式液体喂料机从第一级喂料口加入挤压系统中;
(3)将固体推进剂金属燃烧剂由失重式螺杆喂料机Ⅰ从第一级喂料口加入到挤压系统中,将固体推进剂氧化剂由失重式螺杆喂料机Ⅱ从第二级喂料口加入到挤压系统中;
或者将固体推进剂氧化剂由失重式螺杆喂料机Ⅰ从第一级喂料口加入到挤压系统中,将固体推进剂金属燃烧剂由失重式螺杆喂料机Ⅱ从第二级喂料口加入到挤压系统中;
(4)设定所述挤压系统的温度和转速,对加入其中的固体推进剂基体胶、金属燃烧剂和氧化剂进行连续混合,同时开启脱挥除气系统对混合过程进行脱挥;混合过程中,转子在定子内腔中做自转与公转方向相反的复合运动时,其拓扑螺旋结构可与定子内腔的拓扑螺旋结构进行啮合,在转子与定子的啮合作用下,挤压系统的腔室内就会产生脉冲正应力作用,使得固体推进剂的基体胶、金属燃烧剂和氧化剂在脉冲正应力作用下被混合成为固体推进剂浆料;在脉冲正应力作用下,固体推进剂浆料体积不断地被压缩释放,从而迫使其做速度梯度矢量向流动方向夹角在45°以内的正位移脉动式流动;体积压缩和释放交替作用迫使金属燃烧剂和氧化剂在共混过程中被基体胶原位包覆。
优选地,所述自转与公转速度之比为1:4。
优选地,所述挤压系统的加工温度为25℃-95℃。
优选地,所述挤压系统的转子自转的转速小于等于100rpm。
总体而言,通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比,能够取得下列有益效果:
(1)本发明提出的脉冲正应力作用的固体推进剂连续混合方法,能够使固体推进剂浆料做速度梯度矢量向流动方向趋近的正位移脉动连续混合,可有效促进基体胶对金属燃烧剂和氧化剂的包覆以及金属燃烧剂和氧化剂的均匀分散,由此解决固体推进剂浆料混合分散效果差、生产效率低、热机械加工历程长等问题,使固体推进剂具有良好的服役性能。
(2)本发明利用失重式喂料系统将固体推进剂的各组分进行连续加料,可以解决固体推进剂间歇式生产的问题,实现固体推进剂的连续化、自动化和高效制备。
(3)本发明提出的脉冲正应力作用的固体推进剂连续混合方法,正应力作用为主导对固体推进剂浆料进行混合,极大弱化了浆料混合过程中的剪切作用,且相比传统混合工艺浆料同时在线混合量大幅降低,提升了固体推进剂加工过程中的安全性,具有本质安全性的加工特点。
(4)本发明固体推进剂浆料在脉冲正应力作用的挤出机中做速度梯度矢量向流动方向趋近的脉动连续混合和输运,不仅能够促使固体推进剂快速混合和分散,而且还能够使固体推进剂浆料进行快速地界面更新,高效完成脱挥除气。
(5)本发明利用脉冲正应力的加工原理,加速了固体推进剂浆料在混合过程中的界面更新,可以使挥发性气体在短时间内被脱除,将传统工艺中混合和脱挥除气两个工序集成在了一起。
附图说明
图1是本发明的实施例中脉冲正应力作用的固体推进剂连续混合设备的结构示意图;
图2为本发明实施例中脉冲正应力作用的挤出机挤压系统横截面图;
图3是本发明的实施例中脉冲正应力作用的原理示意图;
在所有附图中,相同的附图标记用来表示相同的元件或结构,其中:1-机架;2-电机;3-联轴器;4-动力减速分配器;5-料斗Ⅰ;6-料斗Ⅱ;7-转子;8-定子;9-脱挥座;10-真空泵;11-挤出口;12-失重式螺杆喂料机Ⅰ;13-失重式液体喂料机;14-储液罐;15-失重式螺杆喂料机Ⅱ。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明一种脉冲正应力作用的固体推进剂连续混合方法,将固体推进剂的液相组分粘合剂、增塑剂、固化剂等按照比例利用搅拌罐提前预混,形成基体胶;再将基体胶、金属燃烧剂、氧化剂等分别利用失重式液体喂料机、两台失重式螺杆喂料机按照比例连续喂入基于脉冲正应力作用的挤出机中进行连续混合;所述脉冲正应力作用的挤出机由挤压系统、动力传动系统、喂料系统和脱挥除气系统等组成,其中挤压系统主要由横截面为四圆拓扑结构的转子和横截面为五圆拓扑内腔结构的定子所组成,动力传动系统主要由电机、联轴器和动力减速分配器所组成;电机通过动力减速分配器带动转子在定子内腔中做自转与公转方向相反(速度之比为1:4)复合运动;转子在定子内腔中转动时,其拓扑螺旋结构可与定子内腔的拓扑螺旋结构进行啮合,在转子与定子的啮合作用下,挤压系统的腔室内就会产生脉冲正应力作用;固体推进剂的基体胶、金属燃烧剂和氧化剂在脉冲正应力作用下被混合成为固体推进剂浆料;在脉冲正应力作用下,固体推进剂浆料体积不断地被压缩释放,从而迫使其做速度梯度矢量向流动方向趋近(夹角在45°以内)的正位移脉动式流动;体积压缩和释放交替作用迫使金属燃烧剂和氧化剂在共混过程中被基体胶原位包覆,强制固体推进剂浆料内微界面连续动态生成和演化,极大提高了固体推进剂浆料的混合分散效率;在脉冲正应力作用下浆料界面不断更新,且混合在其内部的挥发性气体也不断被分割成微小尺寸,更有利于脱挥效率的提升;转子连续变化的拓扑结构使浆料在混合过程中所受到的剪切作用力弱化,提高了固体推进剂混合过程中的本质安全性。
一些实施例中,还包括温控系统。
一些实施例中,还包括机架系统。
本发明一种基于脉冲正应力作用的固体推进剂连续混合方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:将固体推进剂的液相组分粘合剂、增塑剂、固化剂等按照比例加入到搅拌罐中,设定搅拌罐温度和转速,将固体推进剂的液相组分混合均匀,制备成基体胶;
S2:将混合均匀的固体推进剂基体胶由失重式液体喂料机从第一级喂料口按照比例加入脉冲正应力作用的挤出机中;
S3:将固体推进剂金属燃烧剂由失重式螺杆喂料机Ⅰ从第一级喂料口按照比例加入脉冲正应力作用的挤出机中;将固体推进剂氧化剂由失重式螺杆喂料机Ⅱ从第二级喂料口按照比例加入脉冲正应力作用的挤出机中;
或者将固体推进剂氧化剂由失重式螺杆喂料机Ⅰ从第一级喂料口按照比例加入脉冲正应力作用的挤出机中;将固体推进剂金属燃烧剂由失重式螺杆喂料机Ⅱ从第二级喂料口按照比例加入脉冲正应力作用的挤出机中;
本发明固体推进剂基体胶、金属燃烧剂和氧化剂均通过失重式喂料的方式来控制各组分的喂料配比和喂料精度;
S4:设定脉冲正应力作用的挤出机的温度和转速,对加入其中的固体推进剂基体胶、金属燃烧剂和氧化剂进行连续混合,同时开启脱挥除气系统对混合过程进行脱挥;
S5:将由脉冲正应力作用的挤出机制得的固体推进剂浆料进行挤出、固化,制得固体推进剂。
一些实施例中,所述固体推进剂的粘合剂为丁羟胶,所述增塑剂为癸二酸二异辛酯,所述固化剂为甲苯二异氰酸酯。
所述固体推进剂的燃烧剂为铝粉,所述固体推进剂的氧化剂为高氯酸铵。
一些实施例中,固体推进剂的配方为:5-15份粘合剂、2-10份增塑剂、0.2-2份固化剂、10-40份金属燃烧剂,30-70份氧化剂。
一些实施例中,挤出机的加工温度范围为室温-95℃、转速范围为小于等于100rpm。
一些实施例中,挤出机机筒内部开设孔道,在孔道内通水,以水为介质,通过控制水的温度来控制挤出机的加工温度。
实施例
如图1所示,本发明所提出的用于固体推进剂连续混合的脉冲正应力作用的挤出机,包括挤压系统、动力传动系统、温控系统、机架系统、喂料系统和脱挥除气系统。所述机架系统主要为机架1;所述动力传动系统主要由电机2、联轴器3和动力减速分配器4所组成;所述温控系统主要为定子的加热冷却装置;所述挤压系统主要由转子7、定子8、挤出口11、料斗Ⅰ5和料斗Ⅱ6组成;所述喂料系统主要由失重式螺杆喂料机Ⅰ12、失重式液体喂料机13、储液罐14和失重式螺杆喂料机Ⅱ15所组成;所述脱挥除气系统主要由脱挥座9和真空泵10所组成。所述电机2和动力减速分配器4固定连接在支架1上;电机2的输出轴经联轴器3与动力减速分配器4的输入轴相连;转子7安装于定子8的内腔之中,并与动力减速分配器4的输出轴靠平键连接;定子8的一侧由连接哈夫与动力减速分配器4固定连接,另一侧由定子支撑架支撑;加热冷却装置安装于定子7的外侧;料斗Ⅰ5和料斗Ⅱ6分别安装于定子8的第一和第二下料口处;脱挥座9安装于定子9的脱挥口处,并于真空泵10相连;失重式螺杆喂料机Ⅰ12和失重式液体喂料机13安装于料斗Ⅰ5的上方,失重式螺杆喂料机Ⅱ15安装于料斗Ⅱ6的上方,储液罐14安装于失重式液体喂料机13的上方,并通过管道相连,失重式螺杆喂料机Ⅰ12和失重式液体喂料机13通过料斗Ⅰ5将物料喂入挤出机内,失重式螺杆喂料机Ⅱ15通过料斗Ⅱ6将物料喂入挤出机内。
所述转子7为外表面连续变化的拓扑结构,其横截面为曲边拓扑四边形,转子7结构由螺旋段和平直段所组成,螺旋段螺距沿挤出方向逐渐减小。
所述定子8内腔表面同样为连续变化的拓扑结构,其内腔横截面为曲边拓扑五边形,内腔结构同样由螺旋段和平直段所组成,且定子8的螺旋段和平直段结构与转子7的螺旋段和平直段结构一一对应,长度相同,螺旋段螺距沿挤出方向同样逐渐减小,定子8的每一部分螺旋段的螺距都是转子7相对应螺旋段螺距的1.25倍。
所述转子7的外拓扑曲面啮合于所述定子8内腔的内拓扑曲面。在工作时,所述转子7在动力减速分配器4带动作用下自转的同时以偏心量e为半径绕所述定子8内腔的轴线反向公转,公转速度是其自转速度的4倍,转子转动过程中,转子与定子之间所形成的腔室体积就会不断地完成压缩释放作用。在定子8的腔室中,转子7逐渐进行压缩时,其对物料施加的作用力逐渐增加,当腔室体积被压缩至最小时,压力达到最大,随后当转子7进行释放时,腔室体积逐渐增大,则压力逐渐减小。当转子7在定子8内腔中连续运转时,则定子腔室内的物料就会受到连续的脉冲正应力作用,如图2和图3所示。
更进一步的说明,所述转子7自转速度为小于等于100rpm,所述温控系统沿挤出方向在定子上分为五个控制区,每一个温控区的温度范围为室温~95℃,温控精度为±2℃。
更进一步的说明,固体推进剂的粘合剂丁羟胶、增塑剂和固化剂等液体组分按照配方比例预混均匀后,储存于储液罐14中,再由失重式液体喂料机13通过料斗5喂入挤出机内;固体推进剂的金属燃烧剂铝粉由失重式螺杆喂料机Ⅰ12通过料斗Ⅰ5喂入挤出机内;固体推进剂的氧化剂高氯酸铵由失重式螺杆喂料机Ⅱ15通过料斗Ⅱ6喂入挤出机内。
固体推进剂的连续混合步骤如下:
步骤1:利用搅拌罐在50℃温度下将450g丁羟胶、200g增塑剂、50g固化剂混合均匀,制备成固体推进剂基体胶;
步骤2:将混合均匀的固体推进剂基体胶储存于储液罐14中,设定储液罐温度为50℃;将1050g铝粉储存于失重式螺杆喂料机Ⅰ12的料斗内;将3250g高氯酸铵储存于失重式螺杆喂料机Ⅱ15的料斗内;
步骤3:设定脉冲正应力挤出机温度分别为50℃、50℃、50℃、50℃、50℃,转速为60rpm;
步骤4:设定失重式螺杆喂料机Ⅰ12的喂料速度为2.1kg/h,设定失重式液体喂料机13的喂料速度为1.4kg/h,设定失重式螺杆喂料机Ⅱ15的喂料速度为6.5kg/h;
步骤5:开启失重式液体喂料机13,将基体胶喂入脉冲正应力挤出机内,待基体胶被喂入挤出机内时,开启失重式螺杆喂料机Ⅰ12,将铝粉喂入挤出机内,待基体胶和铝粉被输送至定子第二个喂料口处时,开启失重式螺杆喂料机Ⅱ15,将高氯酸铵喂入挤出机内;
步骤6:待固体推进剂浆料被输送入定子脱挥口处时,开启真空泵10,对浆料进行脱挥除气;
步骤7:待固体推进剂浆料从挤出机挤出口11稳定挤出时,将浆料收集到模具内;
步骤8:将模具内的固体推进剂浆料在50℃温度下固化7天,即可制得固体推进剂;
步骤9:将制得的固体推进剂进行性能测试,结果如表1所示。
对比例
本对比例运用立式混合机制备固体推进剂进行对比,包括以下步骤:
步骤1:设定立式混合机温度为50℃,转速为50r/min,待温度达到设定温度之后,启动立式混合机;
步骤2:将固体推进剂的丁羟胶270g、增塑剂200g等液体组分加入立式混合机中,关闭立式混合机加料口,混合3min;
步骤3:打开立式混合机加料口,将铝粉630g加入到立式混合机中,关闭立式混合机加料口,混合7min;
步骤4:停止立式混合机,打开加料口,将高氯酸铵1950g加入到立式混合机中,关闭立式混合机加料口,启动立式混合机,混合15min;
步骤5:停止立式混合机,打开加料口,将固化剂30g加入到立式混合机中,关闭立式混合机加料口,启动立式混合机,混合5min;
步骤6:停止立式混合机,打开混合釜,将混合好的固体推进剂浆料取出,并将立式混合机清理干净;
步骤7:将固体推进剂浆料移入浇注系统中,进行脱挥除气,并浇注到模具内;
步骤8:将模具内的固体推进剂浆料在50℃温度下固化7天,即可制得固体推进剂;
步骤9:将制得的固体推进剂进行性能测试,结果如表1所示。
表1
项目 实施例 对比例
混合时间(min) 1.5 30
在线混合量(kg) 0.8 3
密度(g/cm3) 1.771 1.773
拉伸强度(MPa) 1.54 1.43
断裂伸长率(%) 52.7 44.9
从表1可以看出,基于脉冲正应力作用的挤出机制备固体推进剂的混合时间和在线混合量都远低于立式混合机,且两者所制备的固体推进剂密度相差无几,脉冲正应力作用的挤出机所制备的固体推进剂的拉伸强度和断裂伸长率都略高于立式混合机所制备的固体推进剂。
本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种脉冲正应力作用的固体推进剂连续混合方法,所述固体推进剂包括粘合剂、增塑剂、固化剂、金属燃烧剂和氧化剂,其特征在于,将固体推进剂的液相组分粘合剂、增塑剂、固化剂充分混匀,形成基体胶;将所述固体推进剂的金属燃烧剂、氧化剂和所述基体胶进行共混得到固体推进剂浆料,在脉冲正应力作用下,所述固体推进剂浆料体积不断地被压缩释放,从而迫使其做速度梯度矢量向流动方向夹角在45°以内的正位移脉动式流动,使得所述金属燃烧剂和氧化剂在共混过程中被基体胶原位包覆。
2.如权利要求1所述的脉冲正应力作用的固体推进剂连续混合方法,其特征在于,所述粘合剂为丁羟胶,所述增塑剂为癸二酸二异辛酯,所述固化剂为甲苯二异氰酸酯。
3.如权利要求1或2所述的脉冲正应力作用的固体推进剂连续混合方法,其特征在于,所述金属燃烧剂为铝粉,所述氧化剂为高氯酸铵。
4.根据权利要求1所述的一种基于脉冲正应力作用的固体推进剂连续混合方法,其特征在于,所述固体推进剂的配方为:5-15份粘合剂、2-10份增塑剂、0.2-2份固化剂、10-40份金属燃烧剂,30-70份氧化剂。
5.一种脉冲正应力作用的固体推进剂连续混合装置,其特征在于,包括动力传动系统、挤压系统、喂料系统和脱挥除气系统;所述动力传动系统包括依次连接的电机、联轴器和动力减速分配器;所述挤压系统包括横截面为四圆拓扑结构的转子和横截面为五圆拓扑内腔结构的定子,所述转子与所述动力减速分配器连接,所述转子用于在定子内腔中做自转与公转方向相反的复合运动从而产生脉冲正应力;所述喂料系统包括失重式液体喂料机、失重式螺杆喂料机Ⅰ和失重式螺杆喂料机Ⅱ,所述失重式液体喂料机与失重式螺杆喂料机Ⅰ通过料斗Ⅰ与挤压系统的第一级喂料口连接,所述失重式螺杆喂料机Ⅱ通过料斗Ⅱ与挤压系统的第二级喂料口连接;所述脱挥除气系统包括脱挥座和真空泵,所述脱挥座安装在挤压系统的定子上面,所述真空泵通过连接管与脱挥座相连接。
6.如权利要求5所述的脉冲正应力作用的固体推进剂连续混合装置,其特征在于,所述固体推进剂连续混合装置还包括温控系统,所述温控系统与所述挤压系统连接。
7.利用权利要求5或6所述装置进行固体推进剂连续混合的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将固体推进剂的液相组分粘合剂、增塑剂、固化剂充分混匀,形成基体胶;
(2)将步骤(1)得到的基体胶由所述失重式液体喂料机从第一级喂料口加入挤压系统中;
(3)将固体推进剂金属燃烧剂由失重式螺杆喂料机Ⅰ从第一级喂料口加入到挤压系统中,将固体推进剂氧化剂由失重式螺杆喂料机Ⅱ从第二级喂料口加入到挤压系统中;
或者将固体推进剂氧化剂由失重式螺杆喂料机Ⅰ从第一级喂料口加入到挤压系统中,将固体推进剂金属燃烧剂由失重式螺杆喂料机Ⅱ从第二级喂料口加入到挤压系统中;
(4)设定所述挤压系统的温度和转速,对加入其中的固体推进剂基体胶、金属燃烧剂和氧化剂进行连续混合,同时开启脱挥除气系统对混合过程进行脱挥;混合过程中,转子在定子内腔中做自转与公转方向相反的复合运动时,其拓扑螺旋结构可与定子内腔的拓扑螺旋结构进行啮合,在转子与定子的啮合作用下,挤压系统的腔室内就会产生脉冲正应力作用,使得固体推进剂的基体胶、金属燃烧剂和氧化剂在脉冲正应力作用下被混合成为固体推进剂浆料;在脉冲正应力作用下,固体推进剂浆料体积不断地被压缩释放,从而迫使其做速度梯度矢量向流动方向夹角在45°以内的正位移脉动式流动;体积压缩和释放交替作用迫使金属燃烧剂和氧化剂在共混过程中被基体胶原位包覆。
8.如权利要求7所述的固体推进剂连续混合的方法,其特征在于,所述自转与公转速度之比为1:4。
9.如权利要求7所述的固体推进剂连续混合的方法,其特征在于,所述挤压系统的加工温度为25℃-95℃。
10.如权利要求7所述的固体推进剂连续混合的方法,其特征在于,所述挤压系统的转子自转的转速小于等于100rpm。
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