RU2511370C2 - Ракетное топливо или взрывчатое вещество и способ его приготовления (варианты) - Google Patents
Ракетное топливо или взрывчатое вещество и способ его приготовления (варианты) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2511370C2 RU2511370C2 RU2012128248/05A RU2012128248A RU2511370C2 RU 2511370 C2 RU2511370 C2 RU 2511370C2 RU 2012128248/05 A RU2012128248/05 A RU 2012128248/05A RU 2012128248 A RU2012128248 A RU 2012128248A RU 2511370 C2 RU2511370 C2 RU 2511370C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nitroform
- rocket
- propellant
- ammonia
- ratio
- Prior art date
Links
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
- Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
Abstract
Изобретение относится к вариантам ракетного топлива для твердотопливных и гибридных ракетных двигателей. Ракетное топливо содержит нитросоединение, например нитроформ, которое находится в нем в связанном соединении с непредельными углеводородами (нитроэтилен, этилен, стирол, пропилен, нитропропилен, нитрил акриловой кислоты, диацетилен) с помощью реакции Михаэля. В качестве окислителя топливо содержит, например, динитрамид аммония. В другом варианте нитроформ в ракетном топливе находится растворенным в жидком аммиаке. Ракетное топливо может содержать соединение бора, например декаборан, диборан, пентаборан. 2 н. и 6 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к ракетным топливам для твердотопливных и гибридных ракетных двигателей, а также к взрывчатым веществам (далее ВВ).
Известны ракетные топлива, см., например, пат. №2424279 «Горючее», состоящие наполовину из ацетилена и этилена, что позволяет использовать ацетилен в растворенным, то есть в жидком криогенном виде.
Как известно, хорошим окислителем для любого ракетного горючего мог бы быть тринитрометан (нитроформ). Однако он имеет узкие пределы жидкой фазы, склонен к саморазложению при температуре 13-25 °С (по разным данным), взрывоопасен и самопроизвольно полимеризуется, что при долгом его хранении в баке сделает невозможным его использование.
ВАРИАНТ 1. Данное топливо или ВВ (зависит от способа зажигания и объема сжигания) содержит нитроформ и стехиометрическое по кислороду или избыточное количество других органических соединений, имеющих между атомами углерода двойную или тройную связь. Нитроформ вступает с ними, например, в реакцию Михаэля с образованием более высокомолекулярного соединения. Особенно подходит для этой цели нитроэтилен, так как он хорошо полимеризуется с нитроформом в соотношении молекул 1:1, и в отношении кислорода реагирует с ним стехиометрически. Возможны соединения нитроформа и этилена, стирола, пропилена, нитропропилена, нитрила акриловой кислоты, диацетилена, и т.п. Результат достижим с любым из альтернативных компонентов, так как все эти вещества обладают двойными или тройными связями, которые способны образовывать полимеры. Рассмотрим реакцию Михаэля между нитроформом и нитроэтиленом:
CH(NO2)3+CH2CHNO2=(NO2)3CCH2CH2NO2 /1/
Образовавшееся с нитроэтиленом соединение назовем для краткости ТНН. Оно без остатка разлагается на воду, углекислый газ и азот. Последний может прореагировать при температуре 800-1000 °С с хорошим тепловыделением с бором (добавка чистого бора к ракетному топливу или взрывчатому веществу, содержащему связанный азот, сопровождается тепловыделением 23,37 мДж/кг на единицу бора) или его соединениями, например с декабораном.
Пример 1
5((NO2)3CCH2CH2NO2)+2B10H14=15СO2+10Н2О+20BN+14Н2 /2/
То есть соотношение компонентов: ТНН - 90.17%±9%, декаборан - 9,83%±9%.
Как видно, в образовавшихся газах находится 35,9% водорода, что значительно повышает скорость звука в продуктах сгорания и вызывает повышенный импульс ракетного двигателя или повышенное бризантное и зажигательное действие ВВ.
Если смесь содержит избыточное количество горючего, то она может содержать в нужном количестве твердые окислители, например динитрамид аммония.
Так как и нитроформ, и нитроэтилен (и, кстати, диацетилен) склонны к самополимеризации, то в стабильном состоянии такое топливо или ВВ может быть практически использовано только в полимеризованном виде. Для того чтобы предотвратить саморазложение нитроформа при полимеризации, процесс должен происходить методом радиационной полимеризации и с отводом тепла, чтобы нитроформ не достиг температуры разложения. В результате получится сополимер нитроформа с, например, нитроэтиленом. Добавочные вещества (декаборан, боргидрид бериллия, динитрамид аммония и др.) должны добавляться в смесь до процесса полимеризации.
ВАРИАНТ 2. Нитроформ неограниченно растворяется в жидком аммиаке, который является неплохим ракетным топливом. В растворенном виде нитроформ более устойчив и менее взрывоопасен. Таким образом, возможна композиция «окислитель плюс горючее» в одном баке. Эта же композиция при подрыве детонатором может служить ВВ. Для вспомогательной реакции азота с бором жидкостный двигатель может иметь второй бак с жидким соединением бора. Или же гибридный двигатель может иметь в камере сгорания твердый бор или его твердые соединения (декаборан, боргидрид бериллия, бориды металлов и т.п.).
Пример 2
Соотношение нитроформа и жидкого аммиака может быть таким, чтобы обеспечивалось полное реагирование кислорода нитроформа с водородом аммиака, плюс к этому желательно участие в реакции бора или его соединений, то есть:
3CH(NO2)3+7NH3+8 В2Н6=16BN+3СO2+12Н2O+24Н2 /3/
Как видно, в этом случае выделяется в выхлопных газах по объему 61,5% водорода, что резко увеличивает скорость звука в этом газе. Соотношение компонентов в этой реакции: нитроформ - 57,09%±15%, аммиак -15,02%±15%, диборан 27,89%±15%.
Ожидаемое минимальное безопасное соотношение молекул нитроформа и аммиака -1:1. В этом случае реакция пойдет так:
3CH(NO2)3+3NH3+2В6Н10=12BN+3СO2+12Н2O+4Н2 /4/
Как видно, водорода в выхлопных газах значительно меньше - 21%. Соотношение компонентов: нитроформ - 69,27%±15%, аммиак - 7,81%±7%, диборан - 22,91%±15%.
Более рискованной, но все же практически применимой выглядит реакция с почти стехиометрическим соотношением реагентов:
2CH(NO2)3+NH3+В2Н6+В5Н9=7BN+2СO2+8Н2O+2Н2 /5/
Или со стехиометрическим соотношением:
3CH(NO2)3+NH3+2 В5Н9=10BN+3СO2+12Н2O /6/
Соотношение компонентов в реакции /5/: нитроформ - 69,03%±15%, аммиак - 3,89%±3%, диборан - 12,65%±12%, пентаборан В5Н9 - 14,43%±14%. Выделившегося водорода - 16,7% по объему.
Соотношение компонентов в реакции /6/: нитроформ - 75,97%±15%, аммиак - 2,86%±2%, пентаборан В5Н9 - 21,17%±15%. Выделившегося водорода нет.
При наличии в составе топлива других соединений бора - карбида бора или боридов металлов, они в присутствии кислорода разлагаются при высокой температуре с образование окислов углерода или металлов соответственно. То есть результат достижим при любом сочетании основного и альтернативных признаков.
Claims (8)
1. Ракетное топливо, содержащее нитросоединения и отличающееся тем, что нитроформ находится в нем в связанном соединении с помощью реакции Михаэля с непредельными углеводородами, и/или нитроэтиленом, и/или этиленом, и/или стиролом, и/или пропиленом, и/или нитропропиленом, или нитрилом акриловой кислоты, и/или диацетиленом.
2. Топливо по п.1, отличающееся тем, что содержит в стехиометрическом по кислороду количестве твердые окислители, например динитрамид аммония.
3. Топливо по п.1, отличающееся тем, что содержит продукт реакции Михаэля между нитроформом и нитроэтиленом в соотношении молекул 1:1 в количестве 90,17%±9% и дополнительно содержит декаборан в количестве 9,83%±9%.
4. Ракетное топливо, содержащее нитросоединения и отличающееся тем, что нитроформ находится в нем в растворенном в жидком аммиаке виде, причем аммиак является горючим веществом.
5. Топливо по п.4, отличающееся тем, что соотношение компонентов: нитроформ - 57,09%±15%, аммиак - 15,02%±15%, диборан 27,89%±15%.
6. Топливо по п.4, отличающееся тем, что соотношение компонентов: нитроформ - 69,27%±15%, аммиак - 7,81%±7%, диборан - 22,91%±15%.
7. Топливо по п.4, отличающееся тем, что соотношение компонентов: нитроформ - 69,03%±15%, аммиак - 3,89%±3%, диборан - 12,65%±12%, пентаборан B5H9 - 14,43%±14%.
8. Топливо по п.4, отличающееся тем, что соотношение компонентов: нитроформ - 75,97%±15%, аммиак - 2,86%±2%, пентаборан B5H9 - 21,17%±15%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012128248/05A RU2511370C2 (ru) | 2012-07-04 | 2012-07-04 | Ракетное топливо или взрывчатое вещество и способ его приготовления (варианты) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012128248/05A RU2511370C2 (ru) | 2012-07-04 | 2012-07-04 | Ракетное топливо или взрывчатое вещество и способ его приготовления (варианты) |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012128248A RU2012128248A (ru) | 2014-01-10 |
RU2511370C2 true RU2511370C2 (ru) | 2014-04-10 |
Family
ID=49884266
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012128248/05A RU2511370C2 (ru) | 2012-07-04 | 2012-07-04 | Ракетное топливо или взрывчатое вещество и способ его приготовления (варианты) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2511370C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2552745C1 (ru) * | 2013-11-19 | 2015-06-10 | Николай Евгеньвич Староверов | Взрывчатое вещество (варианты) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB763438A (en) * | 1951-12-06 | 1956-12-12 | Nitroglycerin Ab | Improvements in or relating to explosives |
US2847292A (en) * | 1956-10-16 | 1958-08-12 | Karl F Hager | Nitroform inhibited fuels |
US2992910A (en) * | 1951-12-06 | 1961-07-18 | Nitroglycerin Ab | Nitroform derivative explosives |
US2993935A (en) * | 1952-02-28 | 1961-07-25 | Robert H Saunders | Allyl nitroform |
US3128212A (en) * | 1958-07-18 | 1964-04-07 | Olin Mathieson | Solid high energy borane fuel composition |
RU2220125C2 (ru) * | 1998-05-20 | 2003-12-27 | Недерландсе Органисати Вор Тугепаст-Натюрветенсхаппелейк Ондерзук Тно | Твердое ракетное топливо высокой эффективности на основе нитроформата гидразина |
RU2226523C2 (ru) * | 1998-04-15 | 2004-04-10 | Недерландсе Органисати Вор Тугепастнатюрветенсхаппелейк Ондерзук Тно | Однокомпонентная топливная система |
RU2442904C2 (ru) * | 2010-05-21 | 2012-02-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение Энергомаш имени академика В.П. Глушко" | Ракетное топливо для жидкостных ракетных двигателей |
-
2012
- 2012-07-04 RU RU2012128248/05A patent/RU2511370C2/ru active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB763438A (en) * | 1951-12-06 | 1956-12-12 | Nitroglycerin Ab | Improvements in or relating to explosives |
US2992910A (en) * | 1951-12-06 | 1961-07-18 | Nitroglycerin Ab | Nitroform derivative explosives |
US2993935A (en) * | 1952-02-28 | 1961-07-25 | Robert H Saunders | Allyl nitroform |
US2847292A (en) * | 1956-10-16 | 1958-08-12 | Karl F Hager | Nitroform inhibited fuels |
US3128212A (en) * | 1958-07-18 | 1964-04-07 | Olin Mathieson | Solid high energy borane fuel composition |
RU2226523C2 (ru) * | 1998-04-15 | 2004-04-10 | Недерландсе Органисати Вор Тугепастнатюрветенсхаппелейк Ондерзук Тно | Однокомпонентная топливная система |
RU2220125C2 (ru) * | 1998-05-20 | 2003-12-27 | Недерландсе Органисати Вор Тугепаст-Натюрветенсхаппелейк Ондерзук Тно | Твердое ракетное топливо высокой эффективности на основе нитроформата гидразина |
RU2442904C2 (ru) * | 2010-05-21 | 2012-02-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение Энергомаш имени академика В.П. Глушко" | Ракетное топливо для жидкостных ракетных двигателей |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2552745C1 (ru) * | 2013-11-19 | 2015-06-10 | Николай Евгеньвич Староверов | Взрывчатое вещество (варианты) |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012128248A (ru) | 2014-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Yang et al. | Thermal decomposition and combustion of ammonium dinitramide | |
CN1321950C (zh) | 二硝酰胺基液体单组份推进剂 | |
RU2486230C1 (ru) | Горючее ракетное топливо (варианты) и способ его приготовления | |
Bhosale et al. | Rapid ignition of “green” bipropellants enlisting hypergolic copper (II) promoter-in-fuel | |
Tian et al. | Theoretical design of highly energetic poly-nitro cage compounds | |
Sun et al. | Smart host–guest energetic material constructed by stabilizing energetic fuel hydroxylamine in lattice cavity of 2, 4, 6, 8, 10, 12-hexanitrohexaazaisowurtzitane significantly enhanced the detonation, safety, propulsion, and combustion performances | |
RU2511370C2 (ru) | Ракетное топливо или взрывчатое вещество и способ его приготовления (варианты) | |
Sinditskii et al. | High-nitrogen energetic materials of 1, 2, 4, 5-tetrazine family: thermal and combustion behaviors | |
US3093960A (en) | Method of producing thrust by reacting a metal azide with a boron and hydrogen containing compound | |
RU2547476C2 (ru) | Ракетное топливо (варианты) | |
RU2552745C1 (ru) | Взрывчатое вещество (варианты) | |
US3512932A (en) | Coordination compounds containing trivalent phosphorus compounds and certain metal compounds | |
RU2570444C1 (ru) | Ракетное топливо староверова - 19 /варианты/ | |
RU2582712C2 (ru) | Ракетное топливо /варианты/ | |
Wang et al. | Review on the Synthesis and Properties of the Energetic Compound Containing Boron | |
US3613371A (en) | Hypergolic bipropellant propulsion process using boron components | |
RU2523367C2 (ru) | Ракетное горючее | |
RU2521429C2 (ru) | Ракетный двигатель староверова-10 | |
RU2570012C1 (ru) | Ракетное топливо староверова - 3 /варианты/ | |
US3406203A (en) | Dihaloamino-carboranes | |
RU2513850C2 (ru) | Ракетное топливо | |
RU2576856C2 (ru) | Заряд к легкогазовому оружию (варианты) | |
Wang et al. | How hydrogen-storage material affects the decomposition of nitramine explosive: CPMD investigations of LAB-doped CL20 | |
RU2572426C2 (ru) | Ракетный двигатель староверова-16 | |
RU2555878C1 (ru) | Взрывчатое вещество староверова - 3 (варианты) |