NO316834B1 - Hydraziniumnitroformatbasert drivmiddel med hoy ytelse - Google Patents
Hydraziniumnitroformatbasert drivmiddel med hoy ytelse Download PDFInfo
- Publication number
- NO316834B1 NO316834B1 NO20005824A NO20005824A NO316834B1 NO 316834 B1 NO316834 B1 NO 316834B1 NO 20005824 A NO20005824 A NO 20005824A NO 20005824 A NO20005824 A NO 20005824A NO 316834 B1 NO316834 B1 NO 316834B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- propellant
- hydrazinium nitroformate
- propellant according
- hydroxyl
- composition
- Prior art date
Links
- XYODKMYYACGWBN-UHFFFAOYSA-N aminoazanium;nitroformate Chemical compound [NH3+]N.[O-]C(=O)[N+]([O-])=O XYODKMYYACGWBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 28
- 239000003380 propellant Substances 0.000 title claims description 27
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 claims abstract description 15
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 14
- 229920002121 Hydroxyl-terminated polybutadiene Polymers 0.000 claims description 17
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 6
- 239000005056 polyisocyanate Substances 0.000 claims description 6
- 229920001228 polyisocyanate Polymers 0.000 claims description 6
- DMBHHRLKUKUOEG-UHFFFAOYSA-N diphenylamine Chemical compound C=1C=CC=CC=1NC1=CC=CC=C1 DMBHHRLKUKUOEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- LZGVDNRJCGPNDS-UHFFFAOYSA-N trinitromethane Chemical compound [O-][N+](=O)C([N+]([O-])=O)[N+]([O-])=O LZGVDNRJCGPNDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 3
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims description 3
- RUKISNQKOIKZGT-UHFFFAOYSA-N 2-nitrodiphenylamine Chemical compound [O-][N+](=O)C1=CC=CC=C1NC1=CC=CC=C1 RUKISNQKOIKZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 4,4'-Diphenylmethane Diisocyanate Chemical compound C1=CC(N=C=O)=CC=C1CC1=CC=C(N=C=O)C=C1 UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- VDABVMSUEPVBJI-UHFFFAOYSA-N 4-(2-nitroethyl)aniline Chemical compound NC1=CC=C(CC[N+]([O-])=O)C=C1 VDABVMSUEPVBJI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- AEVZZEJXAIKYRE-UHFFFAOYSA-N 4-(nitromethyl)aniline Chemical compound NC1=CC=C(C[N+]([O-])=O)C=C1 AEVZZEJXAIKYRE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000005057 Hexamethylene diisocyanate Substances 0.000 claims description 2
- 239000005058 Isophorone diisocyanate Substances 0.000 claims description 2
- RRAMGCGOFNQTLD-UHFFFAOYSA-N hexamethylene diisocyanate Chemical compound O=C=NCCCCCCN=C=O RRAMGCGOFNQTLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- NIMLQBUJDJZYEJ-UHFFFAOYSA-N isophorone diisocyanate Chemical compound CC1(C)CC(N=C=O)CC(C)(CN=C=O)C1 NIMLQBUJDJZYEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 claims 1
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 claims 1
- 159000000003 magnesium salts Chemical class 0.000 claims 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 abstract description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 239000003570 air Substances 0.000 description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 8
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 7
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 7
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 7
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 6
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 5
- 229930195735 unsaturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 5
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 4
- 239000002816 fuel additive Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- GDDNTTHUKVNJRA-UHFFFAOYSA-N 3-bromo-3,3-difluoroprop-1-ene Chemical compound FC(F)(Br)C=C GDDNTTHUKVNJRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N Aniline Chemical compound NC1=CC=CC=C1 PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000015842 Hesperis Nutrition 0.000 description 2
- 235000012633 Iberis amara Nutrition 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 239000004970 Chain extender Substances 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101100301581 Mus musculus Retnla gene Proteins 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 TDI Substances 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 1
- AFZSMODLJJCVPP-UHFFFAOYSA-N dibenzothiazol-2-yl disulfide Chemical compound C1=CC=C2SC(SSC=3SC4=CC=CC=C4N=3)=NC2=C1 AFZSMODLJJCVPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N isocyanate group Chemical group [N-]=C=O IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012705 liquid precursor Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 125000005498 phthalate group Chemical class 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- XOOUIPVCVHRTMJ-UHFFFAOYSA-L zinc stearate Chemical class [Zn+2].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O XOOUIPVCVHRTMJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
- C06B47/00—Compositions in which the components are separately stored until the moment of burning or explosion, e.g. "Sprengel"-type explosives; Suspensions of solid component in a normally non-explosive liquid phase, including a thickened aqueous phase
- C06B47/02—Compositions in which the components are separately stored until the moment of burning or explosion, e.g. "Sprengel"-type explosives; Suspensions of solid component in a normally non-explosive liquid phase, including a thickened aqueous phase the components comprising a binary propellant
- C06B47/08—Compositions in which the components are separately stored until the moment of burning or explosion, e.g. "Sprengel"-type explosives; Suspensions of solid component in a normally non-explosive liquid phase, including a thickened aqueous phase the components comprising a binary propellant a component containing hydrazine or a hydrazine derivative
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
- C06B25/00—Compositions containing a nitrated organic compound
- C06B25/36—Compositions containing a nitrated organic compound the compound being a nitroparaffin
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
- Cosmetics (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
- Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
- Medicinal Preparation (AREA)
Description
Foreliggende oppfinnelse er rettet mot faste drivmidler for rakettmotorer, gassgeneratorer og sammenlignbare innretninger, basert på et høyenergetisk oksidasjonsmiddel, kombinert med et bindemiddelmateriale.
Faste drivmiddelkombinasjoner fremstilles ved å blande faste oksidasjonsmid ler så som ammoniumperklorat eller hydraziniumnitroformat med et flytende forstadium for matriksmaterialet. Ved herding av bindemidlet oppnås et fast drivmiddel, bestående av en polymermatriks og oksidasjonsmiddel i form av faste inneslutninger.
For ammoniumperklorat anvendes ofte flytende hydroksylterminerte polybutadiener som forstadium for matriksmaterialet. For hydraziniumnitroformat anvendes imidlertid ikke disse forstadiene, idet de anses uegnede for kombinasjon med hydraziniumnitroformat (US-A 3,658,608 og US-A 3,708,359). Det var ventet at hydraziniumnitroformatkombinasjonen med polybutadienet ville være ustabil, pga. reaksjon av hydraziniumnitroformatet med den doble C=C-bindingen.
Foreliggende oppfinnelse er basert på den overraskende oppdagelsen at det er mulig å kombinere hydraziniumnitroformat med hydroksylterminerte umettede hydrokarbonforbindelser og følgelig er oppfinnelsen rettet mot et stabilt fast drivmiddel for rakettmotorer, omfattende en herdet sammensetning av hydraziniumnitroformat og en umettet hydroksylterminert hydrokarbonforbindelse.
Et kjemisk stabilt fast drivmiddel, med tilstrekkelig holdbarhet for praktisk anvendelse kan oppnås, forutsatt at hydraziniumnitroformat av høy renhet anvendes, hvilket bl.a. kan oppnås ved forbedringer i framstillingsprosessen som anvendelsen av rene utgangsmaterialer, inneholdende vesentlig mindre forurensninger (for eksempel krom, jern, nikkel, kobber og oksider av metallene, ammoniakk, anilin, oppløsningsmiddel og lignende).
Et kjemisk stabilt materiale viser fravær av spontan antennelse under lagring ved romtemperatur (20°C) på minst 3 måneder, selv om det er foretrukket å ha fravær av spontan antennelse i minst 6 måneder, mer foretrukket ett år.
En ytterligere forbedring i stabiliteten av det faste drivmidlet kan oppnås ved å anvende hydraziniumnitroformat som inneholder i det vesentlige intet hydrazin eller nitroform i uomsatt form. Dette kan for eksempel oppnås ved endringer i fremstillingsprosessen, som omtalt i WO-A 9410104 og en streng kontroll av tilsetningshastigheten av hydrazin og nitroform under fremstillingen av hydraziniumnitroformat, hvilket resulterer i en renhet av det rekrystalliserte hydraziniumnitroformatet mellom 98,8 og 100,3, basert på H30<+> og en pH-verdi av en 10 vekt-% vandig oppløsning av hydraziniumnitroformat på minst 4. Videre påvirker vanninnholdet av de forskjellige drivmiddelbestanddelene, spesielt vanninnholdet av bindemiddelkomponentene, stabiliteten, og følgelig er et vanninnhold på mindre enn 0,01 vekt-% i bindemidlet foretrukket. I tillegg til de ovenfornevnte trekkene kan stabiliseringsmidler tilsettes for ytterligere å forbedre holdbarheten.
Ytterligere viktige variabler i fremstillingen av det fasete drivmidiet er valget av herdetemperaturen av matriksmaterialet, valget av herdemidlet og herdekatalysatorene og inhibitorene.
De faste drivmiddelkombinasjonene ifølge oppfinnelsen har forskjellige fordeler. De har en forøket ytelse, uttrykt som en forøket spesifikk impuls for rakettanvendelser og som en forøket ramjet spesifikk impuls for gassgeneratoranvendelser. Den ramjet-spesifikke impulsen er definert som:
Up,r = (l<+><p)Up - <p Uo/g.
Hvori <p er vektblandingsforholdet mellom luft og gassgeneratordrivmiddel, Up er den spesifikke impulsen med omgivende luft som én av drivmiddelbestanddelene og U0 er hastigheten av den innkommende luften.
Ettersom energiinnholdet av systemet er høyt kan det være mulig å anvende mindre oksidasjonsmiddel, for derved å øke den samlede ytelsen.
Videre skal det bemerkes at materialet er klorfritt, hvilket er en fordel både fra korrosjonssynspunkt og av miljømessige hensyn.
Avhengig av den aktuelle anvendelsen er forskjellige sammensetninger av det faste drivmidiet ifølge oppfinnelsen mulig. Ifølge en første utførelsesform kan et fast drivmiddel omfatte 80 til 90 vekt-% av hydraziniumnitroformat, i kombinasjon med 10 til 20 vekt-% bindemiddel (hydroksylterminert umettet hydrokarbon og andre standard bindemiddélkomponenter, så som herdemidler, myknere, tverrbindingsmidler, kjedeforlengere og antioksidanter). I tilfellet et drivstoffadditiv, så som aluminium tilsettes, kan 10 til 20% av hydraziniumnitroformatet i sammensetningen ovenfor erstattes av additivet. Disse preparatene er spesielt egnede som rakettdrivmidler med forbedret ytelse.
For formålet med et gassgeneratordrivmiddel for ramjet eller ramraketter med luftstråletilsats er følgende kombinasjoner foretrukket. 20 til 50 vekt-% hydraziniumnitroformat, kombinert med 50 til 80 vekt-% av hydroksylterminert umettet hydrokarbon. Som i den ovenfor angitte sammensetningen er det også mulig å anvende en mengde av drivstoffadditiv for forøket ytelse, så som Al, B, C og B4C, hvorved dette drivstoffadditiv kan være tilstede i 10 til 70 vekt-%, i kombinasjon med 10 til 70 vekt-% av hydrokarbonet, idet mengden av hydraziniumnitroformat holdes identisk.
Som angitt ovenfor fremstilles det faste drivmidiet fra en herdet sammensetning av hydraziniumnitroformat og et hydroksylterminert umettet hydrokarbon. Hydraziniumnitroformatet har fortrinnsvis sammensetningen beskrevet ovenfor, hvorved mengden av forurensninger holdes ved et minimum.
Bindemidlet eller det polymere matriksmaterialet fremstilles fra et hydroksylterminert umettet hydrokarbon. Med tanke på fremstillingsprosessen for det faste drivmidiet har dette hydrokarbonet fortrinnsvis en lav molekylvekt, hvilket gjør det støpbart, selv når det inneholder betydelige mengder faste stoffer. En egnet molekylvekt for hydrokarbonet varierer fra 2000 til 3500 g/mol. Etter blanding av det faste hydraziniumnitroformatet med det flytende hydrokarbonet kan det helles i en beholder og herdes.
Herding utføres fortrinnsvis ved tverrbinding av det hydroksylterminerte hydrokarbonet, fortrinnsvis hydroksylterminert polybutadien, med et polyisocyanat. Egnede polyisocyanater er isoforon-di-isocyanat, heksametylendiisocyanat, MDI, TDI, og andre polyisocyanater som er kjente for anvendelse i faste drivmiddelformuleringer, så vel som kombinasjoner og oligomerer derav. Med tanke på stabilitetskrav er det foretrukket å anvende MDI, ettersom dette tilveiebringer den beste stabiliteten (lengst holdbarhet). Mengdene av hydrokarbon og polyisocyanat velges fortrinnsvis avhengig av de strukturelle kravene slik at forholdet mellom hydroksylgrupper i hydrokarbonet og isocyanatgruppene er mellom 0,7 og 1,2. Herdebetingelser velges slik at det oppnås et optimalt produkt ved å modifisere temperatur, herdetid, katalysatortype og katalysatorinnhold. Eksempler på egnede betingelser er herdetider mellom 3 og 14 dager, temperaturer mellom 30 og 70°C og anvendelse av små mengder herdekatalysatorer, så som DBTD (< 0,05 vekt-%).
I tilfelle ytterligere drivstoffadditiver er innbefattet i drivmidiet tilsettes disse før herding.
Generelt tilsettes også mindre andeler, spesielt opptil ikke mer enn 2,5 vekt-% av stoffer så som ftalater, stearater, metallsalter, så som de av kobber, bly, aluminium og magnesium, idet nevnte salter fortrinnsvis er klorfrie, så som nitrater, sulfater, fosfater og lignende, kjønrøk, jernholdige spesies, vanlig anvendte stabiliseringsmiddelforbindelser som anvendt for geværdrivstoffer (for eksempel difenylamin, 2-nitrodifenylamin, p-nitrometylanilin, p-nitroetylanilin og centralitter) og lignende til drivmiddelkombinasjonene. ifølge oppfinnelsen. Disse additivene er kjente for fagmannen og tjener til å øke stabilitet, forbedre lagringsegenskaper og forbrenningsegenskaper.
Oppfinnelsen belyses så på basis av de følgende eksemplene.
Eksempel 1
Herdede prøver av HNF/HTPB-preparater med forskjellige polyisocyanater og additiver er fremstilt. Typiske eksempler er vist i tabell 1, som viser stabiliteten av preparatene som en funksjon av tid og temperatur.
For alle herdeprøver (med mindre annet er angitt): NCO/OH = 0,900; herdetid er 5-7 dager ved 40°C, hvoretter prøver enten lagres i en ytterligere uke ved 40°C, eller ved 60°C i 1-2 dager; faststoffbelastning 50 vekt-%; additiver 2 vekt-% (og 48 vekt-% HNF), med mindre annet er angitt.
Eksempel 2
HNF/HTPB som et høyytelsesdrivmiddelpreparat
I tabell 2 er den spesifikke impulsen av HNF/HTPB og HNF/AL/HTPB-kombinasjoner presentert. Tilsvarende AP-baserte preparater er presentert for sammenligningsformål. Fra tabell 2 fremgår det at HNF/AL/HTPB-preparater har høyere spesifikke impulser sammenlignet med AP/AUHTPB-preparater av tilsvarende faststoffinnhold, mens HIMF/HTPB-preparatet har den ytterligere fordelen med lave røkegenskaper p.g.a. det rikelige innholdet av Al i sammensetningen (på bekostning av et visst ytelsestap).
Tabell 2. Sammenligning av den teoretiske ytelsen av nye HNF/HTPB-drivmidler sammenlignet med konvensjonelle AP/HTPB-drivmidler (NASA CET 89 beregninger, vakuumspesifikk impuls, kammertrykk 10 Mpa, ekspansjonsforhold 100, likevektsstrømningsbetingelser).
Eksempel 3
HNF/HTPB som et høyytelsesdrivstoff for en rakettgassgenerator med luftstråletilsats for ramjetanvendelser. I tabell 3 er de ramjet-spesifikke impulsene av et 30% og et 40% faststoff HNF/HTPB angitt sammenlignet med 40% faststoff AP/HTPB drivstoff og et GAP-drivstoff. De sistnevnte to representerer typiske drivstoffer ifølge teknikkens stand for drivmidler for rakettgassgenerator med luftstråletilsats. I raketter med luftstråletilsalts injiseres drivstoffrike reaksjonsprodukter av et drivmiddel i et forbrenningskammer hvor de reagerer med oksygen fra den innkommende luften.
Fra tabell 3 fremgår det at HNF/HTPB sammensetninger har høyere ramjet-spesifikke impulser sammenlignet med andre sammensetninger som for øyeblikket vurderes for ramjetdrivstoffanvendelser. I tillegg til høye ytelser har HNF/HTPB de ytterligere fordelene at det har en lav signatur (HCI-fri eksos), potensielt en høyere trykkeksponent, økning av gassgenerator trotlingsevnen (throtteability) og muligens lavere oksidasjonsmiddelmengder sammenlignet med AP-baserte gassgeneratorer, hvilket resulterer i samlede ytelsesgevinster.
Tabell 3. Ramjet-spesifikk impuls for tre forskjellige drivmidler for rakettgassgenerator med luftståletilførsel (NASA CET 89 beregninger, kammertrykk 1 MPa, utløpstrykk 0,1 MPa, utløpstrykk 0,1 MPa, sjønivå ved 2,5 M, likevektsstrømningsbetingelser).
Claims (12)
1. Fast drivmiddel for rakettmotorer, gassgeneratorer og sammenlignbare innretninger, karakterisert ved at det omfatter en herdet sammensetning av hydraziniumnitroformat, en umettet hydroksylterminert hydrokarbonforbindelse og et herdemiddel.
2. Drivmiddel ifølge krav 1, karakterisert ved at det hydroksylterminerte polybutadienet anvendes som den umettede hydroksylterminerte hydrokarbonforbindelsen.
3. Drivmiddel ifølge krav 2, karakterisert ved at molekylvekten av det uherdede hydroksylterminerte polybutadienet er mellom 2000 og 3500 g/mot.
4. Drivmiddel ifølge krav 1-3, karakterisert ved at det anvendes hydraziniumnitroformat som har en pH-verdi på minst 4 i en 10 vekt-% vandig oppløsning.
5. Drivmiddel ifølge krav 1-4, karakterisert ved at hydraziniumnitroformatet fremstilles fra hydrazin og nitroform i i det vesentlige ekvimolare forhold.
6. Drivmiddel ifølge krav 5, karakterisert ved at det molare forholdet mellom hydrazin og nitroform varierer fra 0,99:1 til 1:0,99.
7. Drivmiddel ifølge krav 1-6, karakterisert ved at herdemidlet omfatter et polyfunksjonelt isocyanat
8. Drivmiddel ifølge krav 7, karakterisert ved at polyisocyanatet er valgt fra gruppen bestående av isoforon di-isocyanat, heksametylendiisocyanat, MDI, TDI, oligomerer derav, og kombinasjoner derav, fortrinnsvis MDI.
9. Drivmiddel ifølge krav 1-8, karakterisert ved at et stabiliserende middel er tilstede i sammensetningen valgt fra gruppen av magnesiumsalter, aluminiumsalter, difenylamin, 2-nitrodifenylamin, p-nitrometylanilin, p-nitroetylanilin, centralitter og kombinasjoner derav.
10. Drivmiddel ifølge krav 1-9, karakterisert ved at sammensetningen kan oppnås ved herding av en sammensetning omfattende hydraziniumnitroformat, en umettet hydroksylterminert hydrokarbonforbindelse og et herdemiddel, eventuelt i nærvær av en akselerator for herdemidlet.
11. Drivmiddel ifølge krav 1-10, karakterisert ved at det rekrystalliserte hydraziniumnitroformatet har en renhet på mellom 98,8 og 100,3, basert på H30<+> og en pH-verdi av en 10 vekt-% vandig oppløsning av hydraziniumnitroformat på minst 4.
12. Anvendelse av en herdet sammensetning av hydraziniumnitroformat og en umettet hydroksylterminert hydrokarbonforbindelse ifølge kravene 1-11, som et fast drivmiddel for rakettmotorer eller i gassgeneratorer.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP98201696A EP0959058A1 (en) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | Hydrazinium nitroformate based high performance solid propellants |
| PCT/NL1999/000307 WO1999059940A1 (en) | 1998-05-20 | 1999-05-19 | Hydrazinium nitroformate based high performance solid propellants |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO20005824D0 NO20005824D0 (no) | 2000-11-17 |
| NO20005824L NO20005824L (no) | 2000-11-27 |
| NO316834B1 true NO316834B1 (no) | 2004-05-24 |
Family
ID=8233750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO20005824A NO316834B1 (no) | 1998-05-20 | 2000-11-17 | Hydraziniumnitroformatbasert drivmiddel med hoy ytelse |
Country Status (14)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6916388B1 (no) |
| EP (2) | EP0959058A1 (no) |
| JP (1) | JP4057784B2 (no) |
| CN (1) | CN1329348C (no) |
| AT (1) | ATE282016T1 (no) |
| AU (1) | AU759600B2 (no) |
| BR (1) | BR9910598A (no) |
| CA (1) | CA2333211C (no) |
| DE (1) | DE69921816T2 (no) |
| IL (1) | IL139716A (no) |
| NO (1) | NO316834B1 (no) |
| RU (1) | RU2220125C2 (no) |
| WO (1) | WO1999059940A1 (no) |
| ZA (1) | ZA200006627B (no) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6503350B2 (en) | 1999-11-23 | 2003-01-07 | Technanogy, Llc | Variable burn-rate propellant |
| US6454886B1 (en) | 1999-11-23 | 2002-09-24 | Technanogy, Llc | Composition and method for preparing oxidizer matrix containing dispersed metal particles |
| CN101338236B (zh) * | 2008-08-12 | 2012-02-22 | 浙江大学 | 一种含聚二茂铁基化合物燃速促进剂的推进剂及其制备方法 |
| RU2511370C2 (ru) * | 2012-07-04 | 2014-04-10 | Николай Евгеньевич Староверов | Ракетное топливо или взрывчатое вещество и способ его приготовления (варианты) |
| RU2552745C1 (ru) * | 2013-11-19 | 2015-06-10 | Николай Евгеньвич Староверов | Взрывчатое вещество (варианты) |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3837940A (en) * | 1963-02-28 | 1974-09-24 | Exxon Research Engineering Co | Ignitor containing polymeric nf{11 -adducts |
| US3658608A (en) * | 1970-09-23 | 1972-04-25 | Nasa | Hydrazinium nitroformate propellant stabilized with nitroguanidine |
| US3708359A (en) * | 1970-09-23 | 1973-01-02 | Nasa | Hydrazinium nitroformate propellant with saturated polymeric hydrocarbon binder |
| FR2640261B1 (fr) * | 1979-08-14 | 1993-12-10 | Poudres Explosifs Ste Nale | Composition autopyrolysable pour la propulsion aerobie dont l'oxydant est un explosif |
| JPS5663898A (en) * | 1979-10-24 | 1981-05-30 | Nissan Motor | Polyene type composite propellant caking agent |
| US5320692A (en) * | 1981-11-25 | 1994-06-14 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Solid fuel ramjet composition |
| US4658578A (en) * | 1984-01-10 | 1987-04-21 | Morton Thiokol Inc. | Igniting rocket propellants under vacuum conditions |
| FR2577919B1 (fr) * | 1985-02-27 | 1987-02-20 | Poudres & Explosifs Ste Nale | Procede de fabrication sans solvant de produits pyrotechniques composites a liant thermodurcissable et produits ainsi obtenus, notamment poudres propulsives composites |
| NL8801739A (nl) * | 1988-07-08 | 1990-02-01 | Europ Agence Spatiale | Stuwstofcombinaties met hoge prestatie voor een raketmotor. |
| WO1993001151A1 (fr) * | 1991-07-04 | 1993-01-21 | Agence Spatiale Europeenne | Ergols, en particulier pour la propulsion d'engins tels que des fusees, et leur procede de preparation |
| NL9201916A (nl) * | 1992-11-03 | 1994-06-01 | Aerospace Propulsion Prod | Werkwijze voor het bereiden van hydrazine-nitroform. |
| US5472532A (en) * | 1993-06-14 | 1995-12-05 | Thiokol Corporation | Ambient temperature mix, cast, and cure composite propellant formulations |
| WO2001029111A1 (en) * | 1999-10-19 | 2001-04-26 | Alliant Techsystems Inc. | Polymerization of poly(glycidyl nitrate) from high purity glycidyl nitrate synthesized from glycerol |
-
1998
- 1998-05-20 EP EP98201696A patent/EP0959058A1/en not_active Withdrawn
-
1999
- 1999-05-19 JP JP2000549560A patent/JP4057784B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1999-05-19 CA CA002333211A patent/CA2333211C/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-05-19 BR BR9910598-5A patent/BR9910598A/pt not_active IP Right Cessation
- 1999-05-19 CN CNB998063878A patent/CN1329348C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1999-05-19 DE DE69921816T patent/DE69921816T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1999-05-19 EP EP99924052A patent/EP1086060B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-05-19 RU RU2000132232/02A patent/RU2220125C2/ru not_active IP Right Cessation
- 1999-05-19 WO PCT/NL1999/000307 patent/WO1999059940A1/en active IP Right Grant
- 1999-05-19 AU AU40637/99A patent/AU759600B2/en not_active Ceased
- 1999-05-19 AT AT99924052T patent/ATE282016T1/de not_active IP Right Cessation
- 1999-05-19 IL IL13971699A patent/IL139716A/en not_active IP Right Cessation
- 1999-05-19 US US09/700,325 patent/US6916388B1/en not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-11-15 ZA ZA200006627A patent/ZA200006627B/en unknown
- 2000-11-17 NO NO20005824A patent/NO316834B1/no unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BR9910598A (pt) | 2001-01-16 |
| CN1329348C (zh) | 2007-08-01 |
| IL139716A0 (en) | 2002-02-10 |
| IL139716A (en) | 2004-07-25 |
| NO20005824D0 (no) | 2000-11-17 |
| JP4057784B2 (ja) | 2008-03-05 |
| DE69921816D1 (de) | 2004-12-16 |
| JP2002515399A (ja) | 2002-05-28 |
| RU2220125C2 (ru) | 2003-12-27 |
| EP0959058A1 (en) | 1999-11-24 |
| AU759600B2 (en) | 2003-04-17 |
| ATE282016T1 (de) | 2004-11-15 |
| WO1999059940A1 (en) | 1999-11-25 |
| NO20005824L (no) | 2000-11-27 |
| US6916388B1 (en) | 2005-07-12 |
| EP1086060A1 (en) | 2001-03-28 |
| CA2333211C (en) | 2008-07-22 |
| EP1086060B1 (en) | 2004-11-10 |
| CN1301243A (zh) | 2001-06-27 |
| ZA200006627B (en) | 2001-10-31 |
| AU4063799A (en) | 1999-12-06 |
| CA2333211A1 (en) | 1999-11-25 |
| DE69921816T2 (de) | 2005-12-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3370118B2 (ja) | 安定な固体ロケット推進薬組成物 | |
| US7842144B1 (en) | Methods of making double base casting powder | |
| JPH02157177A (ja) | 固体ロケット燃料 | |
| US4950341A (en) | High-performance propellant combinations for a rocket engine | |
| Silva et al. | Green propellants: oxidizers | |
| US4216039A (en) | Smokeless propellant compositions having polyester or polybutadiene binder system crosslinked with nitrocellulose | |
| WO1999032420A1 (en) | Hydrogen peroxide-non-toxic hypergolic miscible fuel bipropellant | |
| US4689097A (en) | Co-oxidizers in solid crosslinked double base propellants (U) | |
| US3695952A (en) | Solid propellant compositions containing hydroxymethyl-terminated polydienes | |
| NO316834B1 (no) | Hydraziniumnitroformatbasert drivmiddel med hoy ytelse | |
| US5837930A (en) | Propellants, in particular for the propulsion of vehicles such as rockets, and process for their preparation | |
| CN114196454B (zh) | 一种含高氮化合物的固体燃料 | |
| US2901886A (en) | Method of increasing engine thrust | |
| US4747891A (en) | Solid propellant containing an aziridinyl bonding agent | |
| US3031839A (en) | Rocket propellants | |
| US4138282A (en) | High burning rate propellants with coprecipitated salts of decahydrodecaboric acid | |
| US3125852A (en) | ||
| US5024708A (en) | Castable and/or pressable gas generating propellants | |
| US3658608A (en) | Hydrazinium nitroformate propellant stabilized with nitroguanidine | |
| CN110642662B (zh) | 一种以硝化端羟基聚丁二烯为粘合剂的固体推进剂 | |
| US2958182A (en) | Stable propellants | |
| JPH02239177A (ja) | コンポジット推進薬 | |
| JPH07165483A (ja) | ガス発生剤組成物 | |
| Wagstaff | The Stability of novel energetic materials and associated propellants | |
| JPH01282182A (ja) | コンポジット推進薬 |