RU2547476C2 - Ракетное топливо (варианты) - Google Patents
Ракетное топливо (варианты) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2547476C2 RU2547476C2 RU2012128252/05A RU2012128252A RU2547476C2 RU 2547476 C2 RU2547476 C2 RU 2547476C2 RU 2012128252/05 A RU2012128252/05 A RU 2012128252/05A RU 2012128252 A RU2012128252 A RU 2012128252A RU 2547476 C2 RU2547476 C2 RU 2547476C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- boron
- fuel
- nitrate
- ratio
- jet
- Prior art date
Links
Landscapes
- Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
Abstract
Изобретение относится к ракетным топливам для жидкостных, твердотопливных и гибридных ракетных двигателей, а также для поршневых, турбореактивных двигателей. По приведенной теплотворной способности (на единицу истраченного кислорода) лучшими ракетными топливами являются некоторые металлы. Ракетное топливо (и его варианты) содержит металлорганические соединения, в состав которых уже входят связанные металлы, это, например, гидриды металлов, бориды металлов. В качестве окислителя топливо содержит нитросоединения, например динитрамид аммония. В качестве горючего целесообразно использовать смесь металлорганического соединения с жидким или твердым соединением бора или с бором, чтобы увеличить тепловыделение реакции за счет образования нитрида бора. Бор также может быть в ракетном топливе в виде нитрата бора. В качестве горючего использованы триметилалюминий, диметилбериллий, боргидрид бериллия, борид алюминия. В качестве окислителя также используют: нитрат бора, нитрат бериллия. Желательно наличие в топливе мелкодисперсного (желательно наноразмеров) угля, сажи, графита, графена. 8 н. и 1 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к ракетным топливам для жидкостных, твердотопливных и гибридных ракетных двигателей, а также для поршневых и турбореактивных двигателей. Известны горючие ракетные топлива, см., например, пат. №2424279 «Горючее», состоящее наполовину из ацетилена и этилена, что позволяет использовать ацетилен в растворенном, то есть жидком криогенном виде.
Известен «Ракетный двигатель Староверова - 10», в котором тепловыделение топлива, содержащего связанный азот, увеличивается при горении за счет реакции азота с бором с образованием нитрида бора с выделением 23,37 мДж/кг на единицу добавленного бора.
Важнейшим показателем любого топлива, используемого в любом двигателе (автомобильном, турбореактивном, ракетном), является не теплотворная способность, то есть выделение при сгорании тепла на единицу своей массы, а приведенная теплотворная способность, то есть тепловыделение на единицу участвующего в стехиометрической реакции кислорода, а если в горении участвует бор, то на единицу участвующих в реакции кислорода и бора. Потому что именно она определяет теплотворную способность смеси. Дело в том, что для большинства распространенных топлив (водород, углеводороды, гидразины) кислорода требуется больше, чем горючего. А также дело в том, что в поршневой или турбореактивный (то есть, в воздушные) двигатели мы можем подать сколько угодно горючего, но увеличить количество поступающего кислорода не можем (исключением можно считать наддув в поршневых двигателях). Автором произведен пересчет некоторых веществ на приведенную теплотворную способность, и оказалось, что из недорогих и не очень токсичных жидких и газообразных веществ лучшими являются водород и ацетилен. Но намного лучшими являются некоторые металлы. Именно поэтому во многие твердые ракетные топлива добавляются металлические алюминий или бериллий или гидриды металлов (см. заявку «Ракетный двигатель Староверова - 6», №2012106402/20-009670, где применено ПОЛОВИННОЕ ГОРЕНИЕ гидрида бериллия с удельным тепловыделением 21,39 мДж/кг:
Однако есть органические соединения, в состав которых уже входят связанные металлы, это металлоорганические соединения, гидриды металлов, бориды металлов и, отчасти, карбиды металлов (однако последние малоперспективны как ракетное горючее из-за малой приведенной теплотворной способности).
Данное горючее представляет собой металлосодержащие соединения. Рассмотрим реакцию горения триэтилалюминия:
Соотношение компонентов в этой реакции: триэтилалюминия - 24,08%+-15%, кислорода - 75,92%+-15%. Рассмотрим реакцию горения диметилбериллия:
Соотношение компонентов в этой реакции: диметилбериллия - 37,91%+-15%, кислорода - 62,09%+-15%.
Если в качестве окислителя взято нитросоединение (например, азотная кислота), то в качестве горючего целесообразно использовать смесь металлорганического соединения с жидким или твердым соединением бора или с бором, чтобы увеличить тепловыделение реакции за счет образования нитрида бора. При этом определенную трудность представляет собой подбор соотношения компонентов, так как желательно обеспечить и баланс по кислороду, и вспомогательный баланс по бору.
Соотношение компонентов реакции: диметилбериллия - 7,41%+-7%, азотной кислоты - 76,42%+-15%, тетраборана - 16,17%+-15%.
Для гибридного двигателя окислитель, а при необходимости - бор, могут быть в твердом виде.
Соотношение компонентов в этой реакции: диметилбериллия - 5,52%+-5%, динитрамида аммония - 70,06%+-15%, бора - 24,42%+-15%. Рассмотрим реакцию:
Соотношение компонентов в этой реакции: диметилбериллия - 12,21%+-12%, нитрата бора - 82,02%+-15%, диборана - 5,77%+-5%. Еще лучшее удельное тепловыделение будет в реакции 6:
Соотношение компонентов в этой реакции: диметилбериллия - 7,66%+-7%, нитрата бора - 77,17%+-15%, боргидрида бериллия - 15,17%+-15%. Еще лучшее удельное тепловыделение будет в реакции 7:
Соотношение компонентов в этой реакции: боргидрида бериллия - 22,78%+-15%, нитрата бора - 77,22%+-15%. Еще лучшее удельное тепловыделение будет в реакции 8:
Соотношение компонентов в этой реакции: боргидрида бериллия - 22,54%+-15%, нитрата бериллия - 77,46%+-15%. Еще лучшее удельное тепловыделение будет в реакции 9, где применено ПОЛОВИННОЕ ГОРЕНИЕ боргидрида бериллия с выделением водорода (если ожидаемое удельное тепловыделение реакции меньше 15,78 мДж/кг для окислителя в виде жидкого кислорода или меньше 10,6 мДж/кг для твердого окислителя (пятиокись азота), то не имеет смысла окислять водород до воды):
Соотношение компонентов в этой реакции: боргидрида бериллия - 36,78%+-15%, нитрата бериллия - 63,22%+-15%. Выделение выхлопного газа в виде водорода дает большую скорость звука в этом газе. Правда, он будет загрязнен парами оксида бора. В этой и подобных реакциях возможна побочная реакция окисления водорода до воды. Но при такой температуре вода будет реагировать с бором с образованием оксида бора, так как бор, бериллий и алюминий находятся в ряду напряжений левее водорода, и будут вытеснять его из воды.
Эти горючие и топлива на их основе (ракетное топливо, это горючее плюс окислитель) хорошо подходят для ответственных ракет: межконтинентальных, зенитных, «воздух-воздух», «воздух-земля». Для менее ответственных ракет можно применить горючие более дешевые и с совершенно не токсичными продуктами горения. Реакция 10.
Соотношение компонентов реакции: триметилалюминия - 16,89%+-15%, нитрата бора - 69,19%+-15%, борида алюминия AlB3 (они бывают разного состава) - 13,92%+-13% (так как связь между атомами борида слабая, то можно, и даже лучше, взять отдельно алюминий, отдельно бор в соотношении: алюминий 6,32%, бор 7,60%).
Тройная реакция триметилалюминия с нитратом алюминия и боридом алюминия может происходить по следующим уравнениям:
Соотношение компонентов реакции: триметилалюминия - 11.68%, нитрата алюминия - 69,05%, борида алюминия AlB3 (они бывают разного состава) - 19,27% (так как связь между атомами борида слабая, то можно, и даже лучше, взять отдельно алюминий, отдельно бор в соотношении: алюминий 8,75%, бор 10,52%). В реакции 12 водород не окисляется до воды:
Соотношение компонентов реакции: триметилалюминия - 14,47%, нитрата алюминия - 64,53%, борида алюминия AlB3 (они бывают разного состава) - 18,00% (так как связь между атомами борида слабая, то можно, и даже лучше, взять отдельно алюминий, отдельно бор в соотношении: алюминий 8,18%, бор 9,82%). В реакции 13 углерод не окисляется до углекислого газа (теплотворная способность смеси углерода и кислорода всего 8,94 мДж/кг):
Соотношение компонентов реакции: триметилалюминия - 20,92%, нитрата алюминия - 61,84%, борида алюминия AlB3 (они бывают разного состава) - 17,24%.
Соотношение компонентов во всех трех реакциях укладывается в пределы: триметилалюминия - 10,92-30,92%, нитрата алюминия - 51,84-71,84%, борида алюминия AlB3 (они бывают разного состава) - 7,24-27,24% (так как связь между атомами борида слабая, то можно, и даже лучше, взять отдельно алюминий, отдельно бор в соотношении: алюминий 7,83%, бор 9,41%). Однако невозможно избирательно окислять либо водород, либо углерод. Скорее всего будет образовываться некоторое количество окиси углерода СО.
И последнее - реакция образования нитрида бора активнее идет в присутствии восстановителя (которым, кстати, является и водород). Поэтому желательно наличие в топливе мелкодисперсного (желательно наноразмеров) угля, сажи, графита, графена - одного из этих компонентов или их комбинации. Наличие водорода в продуктах реакции уменьшает потребность в этих добавках, или потребность в них отпадает совсем.
Claims (8)
1. Ракетное топливо, содержащее металлосодержащие соединения и отличающееся тем, что соотношение компонентов: диметилбериллия - 0,52-10,52%, динитрамида аммония - 55,06 -85,06%, бора - 14,42-34,42%.
2 Ракетное топливо, содержащее металлосодержащие соединения и отличающееся тем, что соотношение компонентов: диметилбериллия - 2,21-22,21%, нитрата бора - 72,02-92,02%, диборана - 0,77-10,77%.
2 Ракетное топливо, содержащее металлосодержащие соединения и отличающееся тем, что соотношение компонентов: диметилбериллия - 2,21-22,21%, нитрата бора - 72,02-92,02%, диборана - 0,77-10,77%.
3. Ракетное топливо, содержащее металлосодержащие соединения и отличающееся тем, что соотношение компонентов: диметилбериллия - 0,66-14,66%, нитрата бора - 67,17-87,17%, боргидрида бериллия - 5,17-25,17%.
4. Ракетное топливо, содержащее металлосодержащие соединения и отличающееся тем, что соотношение компонентов: боргидрида бериллия - 12,78-32,78%, нитрата бора - 67,22-87,22%.
5. Ракетное топливо, содержащее металлосодержащие соединения и отличающееся тем, что соотношение компонентов: боргидрида бериллия - 12,54-32,54%, нитрата бериллия -67,46-87,46%.
6. Ракетное топливо, содержащее металлосодержащие соединения и отличающееся тем, что соотношение компонентов: боргидрида бериллия - 26,78-46,78%, нитрата бериллия -53,22-73,22%.
7. Ракетное топливо, содержащее металлосодержащие соединения и отличающееся тем, что соотношение компонентов: триметилалюминия - 6,89-26,89%, нитрата бора - 59,19-79,19%, борида алюминия AlB3 - 3,92 -23,92% (так как связь между атомами борида слабая, то можно, и даже лучше, взять отдельно алюминий, отдельно бор в соотношении: алюминий 6,32%, бор 7,60%).
8. Ракетное топливо, содержащее металлосодержащие соединения и отличающееся тем, что соотношение компонентов: триметилалюминия - 10,92-30,92%, нитрата алюминия -51,84-71,84%, борида алюминия AlB3 - 7,24-27,24%
9. Топливо по п.8, отличающееся тем, что имеется наличие в топливе мелкодисперсного угля, сажи, графита, графена.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012128252/05A RU2547476C2 (ru) | 2012-07-04 | 2012-07-04 | Ракетное топливо (варианты) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012128252/05A RU2547476C2 (ru) | 2012-07-04 | 2012-07-04 | Ракетное топливо (варианты) |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012128252A RU2012128252A (ru) | 2014-01-10 |
RU2547476C2 true RU2547476C2 (ru) | 2015-04-10 |
Family
ID=49884270
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012128252/05A RU2547476C2 (ru) | 2012-07-04 | 2012-07-04 | Ракетное топливо (варианты) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2547476C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021173033A1 (ru) * | 2020-02-25 | 2021-09-02 | Юрий Алексеевич КОБАКОВ | Установка для переработки отходов |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109988052B (zh) * | 2019-04-16 | 2021-01-29 | 西安近代化学研究所 | 一种采用氧化石墨烯皮克林乳液构筑二硝酰胺铵包覆层的方法 |
CN111054439B (zh) * | 2019-12-02 | 2022-10-25 | 西安近代化学研究所 | 一种用于固体推进剂的石墨烯-没食子酸镍复合物及其制备方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3586550A (en) * | 1965-03-26 | 1971-06-22 | Kawecki Berylco Ind | Liquid propellant containing chromium coated beryllium powder dispersed therethrough |
RU2173399C2 (ru) * | 1999-11-30 | 2001-09-10 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" | Жидкостный ракетный двигатель |
RU2182163C2 (ru) * | 1995-06-07 | 2002-05-10 | Уильям К. Орр | Состав топлива |
RU2244704C2 (ru) * | 1999-02-26 | 2005-01-20 | Свенска Рюмдактиеболагет | Жидкое одноосновное ракетное топливо на основе динитрамида |
EP1069095B1 (en) * | 1999-07-16 | 2005-10-05 | United Technologies Corporation | Solid rocket propellant |
RU2328519C2 (ru) * | 1994-05-31 | 2008-07-10 | Уильям К. Орр | Усовершенствованное сгорание в паровой фазе |
-
2012
- 2012-07-04 RU RU2012128252/05A patent/RU2547476C2/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3586550A (en) * | 1965-03-26 | 1971-06-22 | Kawecki Berylco Ind | Liquid propellant containing chromium coated beryllium powder dispersed therethrough |
RU2328519C2 (ru) * | 1994-05-31 | 2008-07-10 | Уильям К. Орр | Усовершенствованное сгорание в паровой фазе |
RU2182163C2 (ru) * | 1995-06-07 | 2002-05-10 | Уильям К. Орр | Состав топлива |
RU2244704C2 (ru) * | 1999-02-26 | 2005-01-20 | Свенска Рюмдактиеболагет | Жидкое одноосновное ракетное топливо на основе динитрамида |
EP1069095B1 (en) * | 1999-07-16 | 2005-10-05 | United Technologies Corporation | Solid rocket propellant |
RU2173399C2 (ru) * | 1999-11-30 | 2001-09-10 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" | Жидкостный ракетный двигатель |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
C.САРНЕР Химия ракетных топлив, Москва, изд.Мир, 1969,с.22-23,196,207,210-215ж . * |
Химический энциклопедический словарь,Москва, Сов.энциклопедия, 1983, с.79 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021173033A1 (ru) * | 2020-02-25 | 2021-09-02 | Юрий Алексеевич КОБАКОВ | Установка для переработки отходов |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012128252A (ru) | 2014-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Maggi et al. | Theoretical analysis of hydrides in solid and hybrid rocket propulsion | |
CN1321950C (zh) | 二硝酰胺基液体单组份推进剂 | |
Jeong et al. | Ultrafast igniting, low toxicity hypergolic hybrid solid fuels and hydrogen peroxide oxidizer | |
Elbasuney et al. | Chemical stability, thermal behavior, and shelf life assessment of extruded modified double-base propellants | |
Liu et al. | Chemical analysis of primary combustion products of boron-based fuel-rich propellants | |
JP4784973B2 (ja) | 液体酸化剤、これを用いた推進薬及び高温ガス発生方法 | |
Shamshina et al. | Catalytic ignition of ionic liquids for propellant applications | |
Lempert et al. | Energetic performances of solid composite propellants | |
US6849247B1 (en) | Gas generating process for propulsion and hydrogen production | |
RU2547476C2 (ru) | Ракетное топливо (варианты) | |
Klager | The interaction of the efflux of solid propellants with nozzle materials | |
Bhosale et al. | Rapid ignition of “green” bipropellants enlisting hypergolic copper (II) promoter-in-fuel | |
Zhang et al. | Effect of hexanitroethane (HNE) and hydrazinium nitroformate (HNF) on energy characteristics of composite solid propellants | |
US20140109551A1 (en) | Solid chemical rocket propulsion system | |
RU2523367C2 (ru) | Ракетное горючее | |
RU2534533C2 (ru) | Окислитель и ракетное топливо с ним | |
RU2582712C2 (ru) | Ракетное топливо /варианты/ | |
RU2511370C2 (ru) | Ракетное топливо или взрывчатое вещество и способ его приготовления (варианты) | |
RU2513850C2 (ru) | Ракетное топливо | |
RU2572887C1 (ru) | Ракетное топливо староверова - 20 /варианты/ | |
US2930684A (en) | Propellant combination including liquid fluorine and liquid oxide oxidizer | |
RU2555870C1 (ru) | Ракетное топливо староверова-21 /варианты/ | |
RU2570022C1 (ru) | Способ улучшения ракетных топлив и ракетное топливо /варианты/ | |
RU2564274C1 (ru) | Метательное взрывчатое вещество староверова - 20 /варианты/ | |
US3167908A (en) | Rocket propellant system |