JPH11315753A - ゲル化推進薬の供給方法及び供給装置 - Google Patents
ゲル化推進薬の供給方法及び供給装置Info
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- JPH11315753A JPH11315753A JP12250298A JP12250298A JPH11315753A JP H11315753 A JPH11315753 A JP H11315753A JP 12250298 A JP12250298 A JP 12250298A JP 12250298 A JP12250298 A JP 12250298A JP H11315753 A JPH11315753 A JP H11315753A
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Abstract
がら、タンク内の貯留全域の流動化を図り、残留ゲルの
発生を抑えること、そして、タンクからのゲル化推進薬
の供給性を高める。 【解決手段】 無水ヒドラジンにポリアクリル酸を添加
して作成したゲル化推進薬Gをタンク2に貯留してお
き、タンク2内のゲル化推進薬Gに塩またはアルカリか
らなる液化剤を液化剤供給系5から混入して、ゲル化推
進薬Gを液状化した後、この液状化した推進薬をタンク
2から送り出す。
Description
て用いられるゲル化推進薬の供給方法及び供給装置に関
するものである。
推進薬として、固体燃料と液体燃料とが一般に知られて
いる。固体燃料は、取り扱い性が容易である反面、燃焼
の制御が難しいという性質があり、液体燃料は、逆に、
燃焼制御は容易であるが、取り扱いが難しくなる。
を容易にするために、例えば有機ヒドラジン(MMH、
UDMH等)にゲル化剤を混入して、液体燃料をゲル化
する技術が有力であるとされている。また、本出願人
は、先に、特願平9−249047号等により、有機ヒ
ドラジンに比べて液体燃料としての比推力に優れた無水
ヒドラジンに吸水性高分子として大きな吸収能を有する
ポリアクリル酸を添加してなるゲル化推進薬を提案して
いる。
モデル化して示すもので、加圧手段(加圧気体供給系)
1から加圧気体をタンク2の内部に送り込んで、タンク
2に貯留されているゲル化推進薬Gを加圧して、ゲルの
チクソトロピー性に基づきゾル状に流動性を付与した状
態として、タンク2から推進薬被供給系3に供給するも
のである。
ゲル化推進薬Gを押し出す場合、チクソトロピー性に基
づくゲル構造の破壊には限界があるため、高い圧力が必
要であるとともに、排出口2aに通じるタンク2の中央
部分では流れが速く流動化が促進されるものの、流れが
緩やかになるタンク2の側壁部2bや排出口2aから離
れた内角部2cには、図2に鎖線で示すように、ゲル化
推進薬Gが取り残された残留ゲルRが発生し易くなり、
ゲル化推進薬Gを推進薬被供給系3に完全に移送するこ
とが困難なものとなる。
で、ゲル化推進薬としての取り扱い性を維持しながら、
タンク内の貯留全域の流動化を図り、残留ゲルの発生を
抑えること、そして、タンクからのゲル化推進薬の供給
性を高めることを目的とするものである。
め、本発明の供給方法は、無水ヒドラジンにポリアクリ
ル酸を添加して作成したゲル化推進薬をタンクに貯留し
ておき、前記タンク内のゲル化推進薬に塩またはアルカ
リからなる液化剤を混入して、ゲル化推進薬を液状化し
た後、この液状化した推進薬をタンクから送り出すこと
を特徴とする。
高分子であるポリアクリル酸は、塩やアルカリによって
その吸収能が急激に低下する性質を有しており、ゲル化
推進薬に塩またはアルカリを添加すると、無水ヒドラジ
ンに対するポリアクリル酸の保持力が弱くなり、ポリア
クリル酸から無水ヒドラジンが浸出するとともに、ポリ
アクリル酸が分離沈殿して、ゲル化推進薬が液化する。
そして、この推進薬が液化すれば、通常の液体燃料と同
様にしてタンクから容易に送り出すことができるのであ
る。
ウム、塩化カリウム、または塩化アンモニウムが、ま
た、アルカリの場合は、水酸化ナトリウム、水酸化カリ
ウム、水酸化アンモニウム、または水溶性アミンがそれ
ぞれ好適であり、これらの中の少なくとも一つが選択さ
れる。
アクリル酸を添加して作成したゲル化推進薬を貯留する
タンクと、該タンクに塩またはアルカリからなる液化剤
を混入するための液化剤供給系と、該液化剤によって液
状化した推進薬を加圧してタンクから送り出す加圧手段
とを備える構成とされる。この場合、ゲル化推進薬を貯
留したタンク内に液化剤を単に供給するだけでよく、時
間の経過とともにゲル化推進薬が液状化するが、液化を
促進させるため、タンク内に撹拌機構を備えるようにし
てもよい。
を詳細に説明する。ゲル化推進薬は、液体燃料である無
水ヒドラジンに対して、ゲル化剤として吸水性高分子で
あるポリアクリル酸を0.1〜1.0重量%、より好ま
しくは0.1〜0.5重量%添加したものが採用され、
液体の無水ヒドラジンと粉末状のポリアクリル酸とを混
合してゲル化させている。この場合、より均質化された
ゲル化生成を得るために、混練器等による混練(混合)
を行うことが望ましい。
たゲル化生成物に水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、
水酸化アンモニウム、水溶性アミン等のアルカリを供給
して、ゲル化生成物を中和することにより、ゲル化生成
物に大きな粘性を付与することが行われる。すなわち、
ポリアクリル酸は、粘性の小さな溶液中では酸性の固体
であるが、アルカリによって中和すると粘度を増す特性
を有することから、ゲル化生成物のpH(水素イオン濃
度)をアルカリによって調整することにより、粘度を設
定することができるのである。
は、比較的大きな粘性を有するものとなって、推進薬と
しての安定性及び取り扱い性が高めらる。そして、この
ゲル化推進薬をゲル状態で容器に保管しておく。また、
ゲル化推進薬を輸送する場合等においても、ゲル状態の
まま取り扱われる。
給方法について図1を参照しながら説明する。供給装置
は、図1に示すように、ゲル化推進薬Gを貯留するタン
ク2と、該タンク2に液化剤を混入するための液化剤供
給系5と、該液化剤によって液状化した推進薬を加圧し
てタンク2から推進薬被供給系3に送り出す加圧手段
(加圧気体供給系)1とを備えた構成とされる。タンク
2は、前述した排出口2a、側壁部2b及び内角部2c
を有しているとともに、加圧手段1の加圧流体供給管1
aに接続状態とするための給気口2d、液化剤供給系5
の液化剤供給管5aに接続状態とするための液化剤供給
口2e、安全弁6に接続するための接続口2fが配され
る。なお、図1中の符号7は加圧流体制御弁、符号8は
液化剤制御弁を示す。
供給する場合、まず図2に示すようにゲル化推進薬Gを
タンク2に貯留する。そして、噴射の例えば30分前
に、タンク2内のゲル化推進薬Gに塩からなる液化剤を
液化剤供給系5から供給する。この液化剤としては、塩
化ナトリウム、塩化カリウム、または塩化アンモニウム
の中から一つが選択される。
は電解質である塩の存在によりその吸収能が急激に低下
する性質を有しており、ゲル化推進薬Gにこれらのいず
れかの塩を添加すると、ゲル化推進薬G中のポリアクリ
ル酸に塩が作用して、無水ヒドラジンに対するポリアク
リル酸の保持力が弱くなり、ポリアクリル酸から無水ヒ
ドラジンが浸出して、ポリアクリル酸をコロイド状に分
散したゾルになる。そして、次第にポリアクリル酸が分
離沈殿して、ゲル化推進薬Gが液化するのである。
うち、塩化ナトリウムが最も入手し易いため液化剤とし
て好ましい。また、添加量としては、ゲル化推進薬生成
時のポリアクリル酸の量とほぼ同程度の量、すなわち、
無水ヒドラジンに対して、0.1〜1.0重量%、好ま
しくは0.1〜0.5重量%の量とされ、例えば、無水
ヒドラジンが10kgに対してポリアクリル酸が50g
の場合、塩化ナトリウムも50gとされる。
は、塩は固体であり、固体のまま添加するとゲル化推進
薬Gへの浸透が難しいので、液状にして添加される。こ
の場合、飛翔体の燃料であるため溶媒として水を使用す
ることはできないので、ゲル化推進薬Gの原料に使用さ
れている無水ヒドラジンを使用することとし、この無水
ヒドラジンに塩化ナトリウムを過飽和にならない程度に
混合して添加液を作成し、この添加液をゲル化推進薬G
に添加する。
らゲル化推進薬Gに液化剤を加えて、ゲル化推進薬Gを
液状化した後、加圧手段1から加圧気体をタンク2内に
送り込んで液状の推進薬を排出口2aから推進薬供給管
3aを経由して推進薬被供給系3に送り出す。この場
合、推進薬は液状となっているので、加圧手段1からの
圧力もゲル化推進薬Gを直接送り出す場合に比べて小さ
くてすむ。例えば、ゲル化推進薬Gをゲル化状態のまま
送り出す場合、5〜10kg/cm2 の圧力が必要であ
るのに対して、液化した後では1kg/cm2 程度の圧
力で送り出すことが可能である。したがって、通常の液
体燃料と同様の加圧手段によって送り出すことができる
ことになる。
に塩を添加して推進薬を液状化したが、塩の他にもpH
調整剤としてアルカリからなる液化剤を使用してもよ
い。そのアルカリとしては、例えば、水酸化ナトリウ
ム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、または水溶
性アミンが好適であり、pH9〜13の強アルカリとし
てゲル化推進薬Gに添加することにより、ゲル化推進薬
Gをアルカリ化して液状化する。すなわち、ポリアクリ
ル酸は、中和状態においては高い粘性を有するものとな
るが、アルカリ化を進めて強アルカリ状態にすると、強
アルカリにより与えられる解離イオンによりポリアクリ
ル酸の水和構造が崩壊し、粘度が急激に低下する特性を
有しており、この特性を利用して液化するのである。
推進薬に上から単に液化剤を供給する構成としたが、必
要に応じてタンク内に撹拌機構を設けるようにしてもよ
く、撹拌機構を設けない場合に比べて液化を促進させる
ことができる。例えば、単に液化剤をゲル化推進薬Gの
上から供給しただけの場合に液化に30分かかるとする
と、撹拌すれば例えば1〜2秒で液化可能である。
ル化推進薬の供給方法及び供給装置によれば次のような
効果を奏することができる。 (1)無水ヒドラジンのゲル化剤としてポリアクリル酸
を使用したことにより、その吸収能を塩またはアルカリ
の液化剤によって容易に減退させることが可能であり、
保管時や輸送時においては、推進薬をゲル化状態として
おき、ゲル化推進薬としての安定性、取り扱い性を維持
するとともに、噴射前に液化剤を添加して液状化するこ
とにより、タンク内の貯留全域を流動化することができ
る。 (2)タンク内でゲル化推進薬を液化させた後に送り出
すので、残留ゲルの発生を抑え得るとともに、ゲル化推
進薬の供給性を高めることができ、通常の液体燃料と同
様にしてタンクから容易に送り出すことができる。 (3)タンクから推進薬を送り出すための加圧手段の圧
力も小さくてすむので、供給装置全体の小型化、低コス
ト化を図ることができる。
施形態を示すブロック図を併記した正断面図である。
すブロック図を併記した正断面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 無水ヒドラジンにポリアクリル酸を添加
して作成したゲル化推進薬をタンクに貯留しておき、前
記タンク内のゲル化推進薬に塩またはアルカリからなる
液化剤を混入して、ゲル化推進薬を液状化した後、この
液状化した推進薬をタンクから送り出すことを特徴とす
るゲル化推進薬の供給方法。 - 【請求項2】 前記液化剤として、塩化ナトリウム、塩
化カリウム、または塩化アンモニウムの塩の中から少な
くとも一つが選択されることを特徴とする請求項1記載
のゲル化推進薬の供給方法。 - 【請求項3】 前記液化剤として、水酸化ナトリウム、
水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、または水溶性ア
ミンのアルカリの中から少なくとも一つが選択されるこ
とを特徴とする請求項1記載のゲル化推進薬の供給方
法。 - 【請求項4】 無水ヒドラジンにポリアクリル酸を添加
して作成したゲル化推進薬を貯留するタンクと、該タン
クに塩またはアルカリからなる液化剤を混入するための
液化剤供給系と、該液化剤によって液状化した推進薬を
加圧してタンクから送り出す加圧手段とを備えるゲル化
推進薬の供給装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12250298A JP4075133B2 (ja) | 1998-05-01 | 1998-05-01 | ゲル化推進薬の供給方法及び供給装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12250298A JP4075133B2 (ja) | 1998-05-01 | 1998-05-01 | ゲル化推進薬の供給方法及び供給装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11315753A true JPH11315753A (ja) | 1999-11-16 |
JP4075133B2 JP4075133B2 (ja) | 2008-04-16 |
Family
ID=14837441
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12250298A Expired - Fee Related JP4075133B2 (ja) | 1998-05-01 | 1998-05-01 | ゲル化推進薬の供給方法及び供給装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4075133B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006080411A1 (ja) * | 2005-01-26 | 2006-08-03 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | 燃料電池用燃料混合物 |
WO2007003270A1 (de) | 2005-06-30 | 2007-01-11 | DEUTSCHES ZENTRUM FüR LUFT-UND RAUMFAHRT E.V. | Antriebsvorrichtung auf basis gelförmigen treibstoffs und verfahren zur treibstoff-förderung |
JP2009146908A (ja) * | 2005-01-26 | 2009-07-02 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 燃料電池用燃料混合物、燃料電池用燃料再液化システム、それらを用いた燃料電池用燃料カートリッジ、および燃料電池の燃料取出し方法 |
CN105020052A (zh) * | 2015-06-29 | 2015-11-04 | 南京理工大学 | 以固体推进剂为动力源的膏体推进剂供给装置 |
-
1998
- 1998-05-01 JP JP12250298A patent/JP4075133B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US8118886B2 (en) | 2005-01-26 | 2012-02-21 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Fuel mixture, fuel reliquefying system, fuel cartridge using the same, and method of extracting fuel; for fuel cells |
WO2007003270A1 (de) | 2005-06-30 | 2007-01-11 | DEUTSCHES ZENTRUM FüR LUFT-UND RAUMFAHRT E.V. | Antriebsvorrichtung auf basis gelförmigen treibstoffs und verfahren zur treibstoff-förderung |
US8033095B2 (en) | 2005-06-30 | 2011-10-11 | Deutsches Zentrum Fuer Luft-Und Raumfahrt E.V. | Drive device on the basis of a gel-type propellant and method for conveying propellant |
CN105020052A (zh) * | 2015-06-29 | 2015-11-04 | 南京理工大学 | 以固体推进剂为动力源的膏体推进剂供给装置 |
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---|---|
JP4075133B2 (ja) | 2008-04-16 |
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