JPH05294773A - コンポジット推進薬 - Google Patents
コンポジット推進薬Info
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- JPH05294773A JPH05294773A JP10476992A JP10476992A JPH05294773A JP H05294773 A JPH05294773 A JP H05294773A JP 10476992 A JP10476992 A JP 10476992A JP 10476992 A JP10476992 A JP 10476992A JP H05294773 A JPH05294773 A JP H05294773A
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- JP
- Japan
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- propellant
- composite propellant
- ammonium perchlorate
- composite
- fuel
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
- C06B31/00—Compositions containing an inorganic nitrogen-oxygen salt
- C06B31/02—Compositions containing an inorganic nitrogen-oxygen salt the salt being an alkali metal or an alkaline earth metal nitrate
- C06B31/08—Compositions containing an inorganic nitrogen-oxygen salt the salt being an alkali metal or an alkaline earth metal nitrate with a metal oxygen-halogen salt, e.g. inorganic chlorate, inorganic perchlorate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
- C06B45/00—Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product
- C06B45/04—Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product comprising solid particles dispersed in solid solution or matrix not used for explosives where the matrix consists essentially of nitrated carbohydrates or a low molecular organic explosive
- C06B45/06—Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product comprising solid particles dispersed in solid solution or matrix not used for explosives where the matrix consists essentially of nitrated carbohydrates or a low molecular organic explosive the solid solution or matrix containing an organic component
- C06B45/10—Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product comprising solid particles dispersed in solid solution or matrix not used for explosives where the matrix consists essentially of nitrated carbohydrates or a low molecular organic explosive the solid solution or matrix containing an organic component the organic component containing a resin
- C06B45/105—The resin being a polymer bearing energetic groups or containing a soluble organic explosive
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Abstract
(57)【要約】
【目的】コンポジット推進薬として要求される各種性能
をほとんど劣化させることなく、塩化水素の発生量を大
幅に低減させることのできるコンポジット推進薬を提供
する。 【構成】コンポジット推進薬中に、過塩素酸アンモニウ
ムと硝酸ナトリウムとを硝酸ナトリウムが過塩素酸アン
モニウム含有量を超えない範囲内で共存させる。
をほとんど劣化させることなく、塩化水素の発生量を大
幅に低減させることのできるコンポジット推進薬を提供
する。 【構成】コンポジット推進薬中に、過塩素酸アンモニウ
ムと硝酸ナトリウムとを硝酸ナトリウムが過塩素酸アン
モニウム含有量を超えない範囲内で共存させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ロケットモータの燃焼
室内で燃焼することによって高温の燃焼ガスを生成し、
これによって当該ロケットモータを搭載した飛翔体に推
力を与えるのに利用されるコンポジット推進薬に関する
ものである。
室内で燃焼することによって高温の燃焼ガスを生成し、
これによって当該ロケットモータを搭載した飛翔体に推
力を与えるのに利用されるコンポジット推進薬に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】ロケットモータの固体推進薬は、均質型
としてのダブルベース推進薬と不均質型としてのコンポ
ジット推進薬とに大別され、ダブルベース推進薬は酸化
剤成分と燃料成分とが同一分子内に含有されている物
質、例えば、ニトロセルロースやニトログリセリン等の
硝酸エステルを主成分とし、可塑剤，安定剤などを添加
して均一に混和したものであって、前記硝酸エステルは
熱分解によって燃料成分となる炭化水素と、酸化剤成分
となるＮＯ2 が生成され、互いに反応して発熱するよう
になっている。
としてのダブルベース推進薬と不均質型としてのコンポ
ジット推進薬とに大別され、ダブルベース推進薬は酸化
剤成分と燃料成分とが同一分子内に含有されている物
質、例えば、ニトロセルロースやニトログリセリン等の
硝酸エステルを主成分とし、可塑剤，安定剤などを添加
して均一に混和したものであって、前記硝酸エステルは
熱分解によって燃料成分となる炭化水素と、酸化剤成分
となるＮＯ2 が生成され、互いに反応して発熱するよう
になっている。
【０００３】上記に対し、コンポジット推進薬は、酸化
剤成分と燃料成分が別個の物質で構成され、酸化剤成分
としては過塩素酸アンモニウム（ＡＰ）などの過塩素酸
塩や、硝酸アンモニウム（ＡＮ）などの硝酸塩が、燃料
成分としては粘結剤としても機能するプラスチックや末
端水酸基ポリブタジエン（ＨＴＰＢ）や末端カルボキシ
ル基ポリブタジエン（ＣＴＰＢ）などの合成ゴムといっ
た炭化水素系高分子材料およびアルミニウムやマグネシ
ウムなど粉状の金属燃料がそれぞれ用いられる。 な
お、現在ではコンポジット推進薬が主流であり、酸化剤
としては過塩素酸アンモニウム、金属燃料としてはアル
ミニウム粉、燃料兼粘結剤としてはブタジエン系がそれ
ぞれ最も多用されている。
剤成分と燃料成分が別個の物質で構成され、酸化剤成分
としては過塩素酸アンモニウム（ＡＰ）などの過塩素酸
塩や、硝酸アンモニウム（ＡＮ）などの硝酸塩が、燃料
成分としては粘結剤としても機能するプラスチックや末
端水酸基ポリブタジエン（ＨＴＰＢ）や末端カルボキシ
ル基ポリブタジエン（ＣＴＰＢ）などの合成ゴムといっ
た炭化水素系高分子材料およびアルミニウムやマグネシ
ウムなど粉状の金属燃料がそれぞれ用いられる。 な
お、現在ではコンポジット推進薬が主流であり、酸化剤
としては過塩素酸アンモニウム、金属燃料としてはアル
ミニウム粉、燃料兼粘結剤としてはブタジエン系がそれ
ぞれ最も多用されている。
【０００４】なお、ロケットエンジンの推進薬に関して
は、例えば、昭和５８年４月２５日発行の社団法人日本
航空宇宙学会編 「増補板 航空宇宙工学便覧」の第６
７３頁〜第６７６頁、あるいは昭和６０年２月１１日
株式会社Ｒ＆Ｄプランニング発行 「最新防衛技術大
成」の第４０２頁〜第４０９頁に若干の記載がある。
は、例えば、昭和５８年４月２５日発行の社団法人日本
航空宇宙学会編 「増補板 航空宇宙工学便覧」の第６
７３頁〜第６７６頁、あるいは昭和６０年２月１１日
株式会社Ｒ＆Ｄプランニング発行 「最新防衛技術大
成」の第４０２頁〜第４０９頁に若干の記載がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した従
来のコンポジット推進薬のうち、酸化剤成分として過塩
素酸アンモニウムなどの過塩素酸塩を含有するものにお
いては、燃焼に際して塩化水素（ＨＣｌ）が生じ、燃焼
ガス中に含まれて排出されるため、今後ロケットの打ち
上げ頻度が増加したような場合には環境衛生上の問題に
発展する可能性がないとは言えず、この対策が新たな課
題となっている。
来のコンポジット推進薬のうち、酸化剤成分として過塩
素酸アンモニウムなどの過塩素酸塩を含有するものにお
いては、燃焼に際して塩化水素（ＨＣｌ）が生じ、燃焼
ガス中に含まれて排出されるため、今後ロケットの打ち
上げ頻度が増加したような場合には環境衛生上の問題に
発展する可能性がないとは言えず、この対策が新たな課
題となっている。
【０００６】なお、過塩素酸アンモニウムを硝酸アンモ
ニウムに全量置換すれば、推進薬中に塩素分子がなくな
るので、塩化水素の発生は防止されるが、この場合には
推進薬の燃焼温度が低くなって、アルミニウムなど金属
燃料の燃焼が完結しないうちに高分子燃料の燃焼が終了
してしまうため、推力など所期の性能が得られなくなる
ことが確認されている。
ニウムに全量置換すれば、推進薬中に塩素分子がなくな
るので、塩化水素の発生は防止されるが、この場合には
推進薬の燃焼温度が低くなって、アルミニウムなど金属
燃料の燃焼が完結しないうちに高分子燃料の燃焼が終了
してしまうため、推力など所期の性能が得られなくなる
ことが確認されている。
【０００７】
【発明の目的】本発明は、上記した課題に着目してなさ
れたものであって、コンポジット推進薬として要求され
る各種性能をほとんど劣化させることなく、塩化水素の
発生量を大幅に低減させることのできるコンポジット推
進薬を提供することを目的としている。
れたものであって、コンポジット推進薬として要求され
る各種性能をほとんど劣化させることなく、塩化水素の
発生量を大幅に低減させることのできるコンポジット推
進薬を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者は、コンポジッ
ト推進薬の燃焼ガス中の塩化水素発生量の低減を目的と
して、過塩素酸アンモニウムを置換し得る酸化剤につい
て鋭意検討した結果、過塩素酸アンモニウム中の塩素と
反応するナトリウムを備えた酸化剤である硝酸ナトリウ
ムによって、ほとんど性能劣化なしに前記過塩素酸アン
モニウムの一部を置換し得ることを見出すに至った。
ト推進薬の燃焼ガス中の塩化水素発生量の低減を目的と
して、過塩素酸アンモニウムを置換し得る酸化剤につい
て鋭意検討した結果、過塩素酸アンモニウム中の塩素と
反応するナトリウムを備えた酸化剤である硝酸ナトリウ
ムによって、ほとんど性能劣化なしに前記過塩素酸アン
モニウムの一部を置換し得ることを見出すに至った。
【０００９】すなわち、図１ないし図４は、表１に示す
２種類の成分系のコンポジット推進薬において、酸化剤
として添加した過塩素酸アンモニウム（ＡＰ）を硝酸ナ
トリウム（ＳＮ）によって順次置換していった場合の、
置換率と塩化水素発生量および推進薬性能の関係を調査
した結果を示すグラフであって、これらの図から、硝酸
ナトリウムへの置換によって塩化水素発生量が急激に減
少する（図１）のに対して、燃焼温度（図２），比推力
（図３），密度比推力（図４）などの推進薬性能は、置
換率が５０％までの範囲であればさほど劣化しないこと
が明らかになった。 なお、図中に記号「●」で示す推
進薬Ｂは、記号「○」で示す推進薬Ａに用いた末端水酸
基ポリブタジエン（ＨＴＰＢ）に替えて、高エネルギバ
インダであるグリシジールアザイトポリマー（ＧＡＰ）
を燃料兼粘結剤として使用したものであって、推進薬Ａ
に較べて、特に燃焼温度や密度比推力において性能が優
れ、末端水酸基ポリブタジエンに替えてグリシジールア
ザイトポリマーを燃料兼粘結剤として使用することによ
り、過塩素酸アンモニウムの硝酸ナトリウムへの置換に
基づく推進薬性能の劣化を補償し得ることが判明した。
２種類の成分系のコンポジット推進薬において、酸化剤
として添加した過塩素酸アンモニウム（ＡＰ）を硝酸ナ
トリウム（ＳＮ）によって順次置換していった場合の、
置換率と塩化水素発生量および推進薬性能の関係を調査
した結果を示すグラフであって、これらの図から、硝酸
ナトリウムへの置換によって塩化水素発生量が急激に減
少する（図１）のに対して、燃焼温度（図２），比推力
（図３），密度比推力（図４）などの推進薬性能は、置
換率が５０％までの範囲であればさほど劣化しないこと
が明らかになった。 なお、図中に記号「●」で示す推
進薬Ｂは、記号「○」で示す推進薬Ａに用いた末端水酸
基ポリブタジエン（ＨＴＰＢ）に替えて、高エネルギバ
インダであるグリシジールアザイトポリマー（ＧＡＰ）
を燃料兼粘結剤として使用したものであって、推進薬Ａ
に較べて、特に燃焼温度や密度比推力において性能が優
れ、末端水酸基ポリブタジエンに替えてグリシジールア
ザイトポリマーを燃料兼粘結剤として使用することによ
り、過塩素酸アンモニウムの硝酸ナトリウムへの置換に
基づく推進薬性能の劣化を補償し得ることが判明した。
【００１０】
【表１】
【００１１】本発明に係わるコンポジット推進薬は、上
記知見に基づくものであって、過塩素酸アンモニウムを
含むコンポジット推進薬において、前記過塩素酸アンモ
ニウムの含有量を超えない範囲の硝酸ナトリウムを前記
過塩素酸アンモニウムに共存させると共に、必要に応じ
て燃料兼粘結剤としてグリシジールアザイトポリマーを
含有させる構成としたことを特徴としており、コンポジ
ット推進薬におけるこのような構成を前述した従来の課
題を解決するための手段としている。
記知見に基づくものであって、過塩素酸アンモニウムを
含むコンポジット推進薬において、前記過塩素酸アンモ
ニウムの含有量を超えない範囲の硝酸ナトリウムを前記
過塩素酸アンモニウムに共存させると共に、必要に応じ
て燃料兼粘結剤としてグリシジールアザイトポリマーを
含有させる構成としたことを特徴としており、コンポジ
ット推進薬におけるこのような構成を前述した従来の課
題を解決するための手段としている。
【００１２】なお、本発明に係わるコンポジット推進薬
においては、上記した各成分の他に、トルエンジイソシ
アネート（ＴＤＩ），イソフォロンジイソシアネート
（ＩＰＤＩ）などの硬化剤、ジオクチルアジペート（Ｄ
ＯＡ），イソデシルペラルゴネート（ＩＤＰ）などの可
塑剤、酸化第２鉄，ふっ化リチウムなどの燃焼触媒など
各種添加剤を必要に応じて添加することができる。
においては、上記した各成分の他に、トルエンジイソシ
アネート（ＴＤＩ），イソフォロンジイソシアネート
（ＩＰＤＩ）などの硬化剤、ジオクチルアジペート（Ｄ
ＯＡ），イソデシルペラルゴネート（ＩＤＰ）などの可
塑剤、酸化第２鉄，ふっ化リチウムなどの燃焼触媒など
各種添加剤を必要に応じて添加することができる。
【００１３】
【発明の作用】本発明に係わるコンポジット推進薬にお
いては、過塩素酸アンモニウムと硝酸ナトリウムとを共
存させているので、過塩素酸アンモニウム中の塩素（Ｃ
ｌ）と硝酸ナトリウム中のナトリウム（Ｎａ）が反応す
ることによって安定かつ無害な塩（ＮａＣｌ）が生成さ
れ、塩化水素ガス（ＨＣｌ）の発生が抑制される。
いては、過塩素酸アンモニウムと硝酸ナトリウムとを共
存させているので、過塩素酸アンモニウム中の塩素（Ｃ
ｌ）と硝酸ナトリウム中のナトリウム（Ｎａ）が反応す
ることによって安定かつ無害な塩（ＮａＣｌ）が生成さ
れ、塩化水素ガス（ＨＣｌ）の発生が抑制される。
【００１４】また、硝酸ナトリウムの含有量が過塩素酸
アンモニウム含有量を超えないようにして、あるいは燃
料兼粘結剤としてグリシジールアザイトポリマーを使用
することによって、コンポジット推進薬としての性能低
下を最小限に留めるようにしている。
アンモニウム含有量を超えないようにして、あるいは燃
料兼粘結剤としてグリシジールアザイトポリマーを使用
することによって、コンポジット推進薬としての性能低
下を最小限に留めるようにしている。
【００１５】
【実施例】表２に示す組成のコンポジット推進薬を調整
したのち、７×７×７０ｍｍの寸法のストランド試験片
を作成し、５０ kgf／cm2 の窒素雰囲気中においてスト
ランド試験を実施することによって燃焼速度を測定する
と共に、ｎ指数を算出した。 また、前記ストランド試
験における各推進薬の燃焼ガスをそれぞれ採取し、水１
００ｍｌ中にバブリングさせることによって前記燃焼ガ
スの水溶液となし、そのｐＨを測定することによって燃
焼ガス中の塩化水素量の多寡を判断した。
したのち、７×７×７０ｍｍの寸法のストランド試験片
を作成し、５０ kgf／cm2 の窒素雰囲気中においてスト
ランド試験を実施することによって燃焼速度を測定する
と共に、ｎ指数を算出した。 また、前記ストランド試
験における各推進薬の燃焼ガスをそれぞれ採取し、水１
００ｍｌ中にバブリングさせることによって前記燃焼ガ
スの水溶液となし、そのｐＨを測定することによって燃
焼ガス中の塩化水素量の多寡を判断した。
【００１６】さらに、ノズル開口比６の小型モータを用
いて、燃焼圧力５０ kgf／cm2 ，大気圧下で比推力を測
定した。
いて、燃焼圧力５０ kgf／cm2 ，大気圧下で比推力を測
定した。
【００１７】これらの結果を表２に合わせて示す。
【００１８】
【表２】
【００１９】表２から明らかなように、酸化剤として過
塩素酸アンモニウムのみを含有する比較例推進薬１では
燃焼ガス水溶液のｐＨが２．６と低く、大量の塩化水素
が発生しており、硝酸ナトリウムが過塩素酸アンモニウ
ム含有量を上まわる比較例推進薬２においてはｐＨが高
く、塩化水素の発生がほとんどないものの、比推力が低
く推進薬としての性能劣化が認められるのに対し、前記
過塩素酸アンモニウムの一部を硝酸ナトリウムで置換す
ることによって硝酸アンモニウムを共存させた本発明の
推進薬においては、硝酸ナトリウム含有量の増加と共に
ｐＨが上昇し、特に硝酸ナトリウムを過塩素酸アンモニ
ウムと同量含有する実施例推進薬３および４において
は、燃焼ガス水溶液はアルカリ性を示し、燃焼ガス中に
塩化水素がほとんど含まれていないことと共に比推力も
さほど低下しないことが確認された。
塩素酸アンモニウムのみを含有する比較例推進薬１では
燃焼ガス水溶液のｐＨが２．６と低く、大量の塩化水素
が発生しており、硝酸ナトリウムが過塩素酸アンモニウ
ム含有量を上まわる比較例推進薬２においてはｐＨが高
く、塩化水素の発生がほとんどないものの、比推力が低
く推進薬としての性能劣化が認められるのに対し、前記
過塩素酸アンモニウムの一部を硝酸ナトリウムで置換す
ることによって硝酸アンモニウムを共存させた本発明の
推進薬においては、硝酸ナトリウム含有量の増加と共に
ｐＨが上昇し、特に硝酸ナトリウムを過塩素酸アンモニ
ウムと同量含有する実施例推進薬３および４において
は、燃焼ガス水溶液はアルカリ性を示し、燃焼ガス中に
塩化水素がほとんど含まれていないことと共に比推力も
さほど低下しないことが確認された。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、この発明に係わる
コンポジット推進薬は、過塩素酸アンモニウムの含有量
を超えない範囲の硝酸ナトリウムを前記過塩素酸アンモ
ニウムに共存させると共に、必要に応じて燃料兼粘結剤
としてグリシジールアザイトポリマーを含有させる構成
としたものであるから、コンポジット推進薬として要求
される各種性能をほとんど劣化させることなく、塩化水
素の発生量を大幅に低減させることができるという優れ
た効果がもたらされる。
コンポジット推進薬は、過塩素酸アンモニウムの含有量
を超えない範囲の硝酸ナトリウムを前記過塩素酸アンモ
ニウムに共存させると共に、必要に応じて燃料兼粘結剤
としてグリシジールアザイトポリマーを含有させる構成
としたものであるから、コンポジット推進薬として要求
される各種性能をほとんど劣化させることなく、塩化水
素の発生量を大幅に低減させることができるという優れ
た効果がもたらされる。
【図１】コンポジット推進薬中の過塩素酸アンモニウム
の硝酸ナトリウムへの置換率とコンポジット推進薬燃焼
による塩化水素発生量との関係を示すグラフである。
の硝酸ナトリウムへの置換率とコンポジット推進薬燃焼
による塩化水素発生量との関係を示すグラフである。
【図２】コンポジット推進薬中の過塩素酸アンモニウム
の硝酸ナトリウムへの置換率とコンポジット推進薬の燃
焼温度との関係を示すグラフである。
の硝酸ナトリウムへの置換率とコンポジット推進薬の燃
焼温度との関係を示すグラフである。
【図３】コンポジット推進薬中の過塩素酸アンモニウム
の硝酸ナトリウムへの置換率とコンポジット推進薬の比
推力との関係を示すグラフである。
の硝酸ナトリウムへの置換率とコンポジット推進薬の比
推力との関係を示すグラフである。
【図４】コンポジット推進薬中の過塩素酸アンモニウム
の硝酸ナトリウムへの置換率とコンポジット推進薬の密
度比推力との関係を示すグラフである。
の硝酸ナトリウムへの置換率とコンポジット推進薬の密
度比推力との関係を示すグラフである。
Claims (2)
- 【請求項１】 過塩素酸アンモニウムを含むコンポジッ
ト推進薬において、前記過塩素酸アンモニウムの含有量
を超えない範囲の硝酸ナトリウムを前記過塩素酸アンモ
ニウムに共存させたことを特徴とするコンポジット推進
薬。 - 【請求項２】 燃料兼粘結剤としてグリシジールアザイ
トポリマーを含有することを特徴とする請求項１記載の
コンポジット推進薬。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10476992A JPH05294773A (ja) | 1992-04-23 | 1992-04-23 | コンポジット推進薬 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10476992A JPH05294773A (ja) | 1992-04-23 | 1992-04-23 | コンポジット推進薬 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05294773A true JPH05294773A (ja) | 1993-11-09 |
Family
ID=14389686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10476992A Pending JPH05294773A (ja) | 1992-04-23 | 1992-04-23 | コンポジット推進薬 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05294773A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999043633A1 (fr) * | 1998-02-25 | 1999-09-02 | Nippon Kayaku Kabushiki-Kaisha | Composition generatrice de gaz |
| JP2006044975A (ja) * | 2004-08-03 | 2006-02-16 | Ihi Aerospace Co Ltd | 固体推進薬 |
| JP2007500124A (ja) * | 2003-07-25 | 2007-01-11 | オートリブ エーエスピー，インコーポレイティド | 過塩素酸アンモニウム含有ガス発生剤 |
| JP2013514962A (ja) * | 2009-12-21 | 2013-05-02 | ユーレンコ | 可鍛性固体爆薬およびこれを得る方法 |
-
1992
- 1992-04-23 JP JP10476992A patent/JPH05294773A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999043633A1 (fr) * | 1998-02-25 | 1999-09-02 | Nippon Kayaku Kabushiki-Kaisha | Composition generatrice de gaz |
| US6918976B2 (en) | 1998-02-25 | 2005-07-19 | Nippon Kayaku Kabushiki-Kaisha | Gas generating composition |
| JP2007500124A (ja) * | 2003-07-25 | 2007-01-11 | オートリブ エーエスピー，インコーポレイティド | 過塩素酸アンモニウム含有ガス発生剤 |
| JP2006044975A (ja) * | 2004-08-03 | 2006-02-16 | Ihi Aerospace Co Ltd | 固体推進薬 |
| JP2013514962A (ja) * | 2009-12-21 | 2013-05-02 | ユーレンコ | 可鍛性固体爆薬およびこれを得る方法 |
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