RU2570012C1 - Ракетное топливо староверова - 3 /варианты/ - Google Patents
Ракетное топливо староверова - 3 /варианты/ Download PDFInfo
- Publication number
- RU2570012C1 RU2570012C1 RU2014119362/05A RU2014119362A RU2570012C1 RU 2570012 C1 RU2570012 C1 RU 2570012C1 RU 2014119362/05 A RU2014119362/05 A RU 2014119362/05A RU 2014119362 A RU2014119362 A RU 2014119362A RU 2570012 C1 RU2570012 C1 RU 2570012C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- tetraborane
- oxidizing agent
- rocket
- ammonium nitrate
- Prior art date
Links
- 239000003380 propellant Substances 0.000 title abstract 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 21
- UORVGPXVDQYIDP-UHFFFAOYSA-N borane Chemical compound B UORVGPXVDQYIDP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 2-(3-bromo-2-fluorophenyl)acetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC(Br)=C1F PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910000085 borane Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229960002645 boric acid Drugs 0.000 claims abstract description 8
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 6
- JFBZPFYRPYOZCQ-UHFFFAOYSA-N [Li].[Al] Chemical compound [Li].[Al] JFBZPFYRPYOZCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000000979 retarding effect Effects 0.000 claims abstract 4
- JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N phencyclidine Chemical compound C1CCCCN1C1(C=2C=CC=CC=2)CCCCC1 JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000002760 rocket fuel Substances 0.000 claims description 10
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 235000010338 boric acid Nutrition 0.000 claims description 7
- -1 Lithium aluminum hydride Chemical compound 0.000 claims description 4
- XWROSHJVVFETLV-UHFFFAOYSA-N [B+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O Chemical compound [B+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XWROSHJVVFETLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000012280 lithium aluminium hydride Substances 0.000 claims description 3
- BRUFJXUJQKYQHA-UHFFFAOYSA-O ammonium dinitramide Chemical compound [NH4+].[O-][N+](=O)[N-][N+]([O-])=O BRUFJXUJQKYQHA-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 2
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 claims 2
- ZOCHARZZJNPSEU-UHFFFAOYSA-N diboron Chemical compound B#B ZOCHARZZJNPSEU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract description 7
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- DOAYJPJLHNHQSU-UHFFFAOYSA-N aluminum;lithium;hydrate Chemical compound [Li].O.[Al] DOAYJPJLHNHQSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- ZWWCURLKEXEFQT-UHFFFAOYSA-N dinitrogen pentaoxide Chemical compound [O-][N+](=O)O[N+]([O-])=O ZWWCURLKEXEFQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical compound [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000002683 reaction inhibitor Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к ракетному топливу, а именно для жидкого, твердого и гибридного ракетного двигателя. Ракетное топливо содержит горючее и окислитель. В качестве горючего содержит боргидрид лития-алюминия, гидрид лития-алюминия, боргидрид кремния, силан, диборан, тетраборан, декаборан, боргидрид бериллия, в качестве окислителя - динитрамид аммония, нитрат аммония, нитрат бора, азотную кислоту и имеет такое соотношение компонентов, что двигатель в качестве газов выделяет только чистый водород. Топливо может включать добавочное количество борана, например тетраборана, и замедляющую добавку - ортоборную кислоту. Техническим результатом изобретения является повышение скорости реактивной струи и удельного импульса ракетного двигателя, даже без расширяющегося реактивного сопла. 9 н. и 5 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к ракетным двигателям жидкого и твердого топлива, гибридным.
Известны ракетные двигатели, см. например мой «Бескорпусный двигатель с самоподачей», пат. №2431052. Все существующие химические ракетные двигатели используют принцип высокотемпературного нагрева газа или газо-пылевого рабочего тела (пыль - это твердые фракции разложившегося твердого ракетного топлива). Делается это для того, чтобы повысить скорость истечения рабочего тела из реактивного сопла. Эта скорость определяется, во-первых, скоростью звука в газе, и во-вторых, степенью расширения газа в расширяющемся сверхзвуковом реактивном сопле, и достигает в лучших двигателях 4000 м/сек. Причем детали двигателя работают в очень напряженном тепловом режиме, даже с учетом их охлаждения.
Между тем скорость звука в водороде даже при нормальных температуре и давлении 1330 м/сек. А если еще и немного повысить температуру водорода, то скорость звука в нем и скорость истечения его из сопла резко возрастут. Например, водород с температурой всего 650 градусов С (это ниже температуры его воспламенения) будет иметь скорость звука 2360 м/сек и сможет в реактивном сопле разогнаться сам и разогнать пылевые частицы до скорости около 4300 м/сек.
На этом и основана идея данного изобретения. Задача и технический результат изобретения - повышение скорости реактивной струи и удельного импульса ракетного двигателя, причем иногда - без расширяющегося реактивного сопла (достаточно сужающегося диффузора). Для этого двигатель должен вырабатывать чистый водород и твердые вещества. Известна такая реакция с боргидридом бериллия, но это соединения дорогое и токсичное. Известны тройные реакции какого-либо окислителя с боргидридом и гидридом лития или алюминия. Но вследствие трудностей их разделения дешевле будет использовать их комбинированные соединения:
Соотношение компонентов: боргидрида лития-алюминия - 29,75±10 мас.%, динитрамида аммония -54,41±15 мас.%, гидрида лития-алюминия - 15,84±5 мас.%.
Возможна реакция с более доступным нитратом аммония безводным:
Соотношение компонентов: боргидрида лития-алюминия - 28,33±10 мас.%, нитрата аммония - 48,62±15 мас.%, гидрида лития-алюминия - 23,05±10 мас.%. Для предотвращения взрыва компоненты могут быть расположены в двигателе секторами или поперечными слоями (это отдельное изобретение).
Может использоваться боргидрид кремния и силан:
Соотношение компонентов: боргидрида кремния - 28,05±10 мас.%, нитрата аммония безводного - 51,35±15 мас.%, силана- 20,6±10 мас.%.
В качестве и горючего (реакция с кислородом), и в качестве второй энергетической реакции может использоваться бор в виде одного из своих гидридов (боранов), например, в гибридных или жидкостных двигателях в виде сжиженного или сверхкритичного (критическая температура 16,7 °С) газообразного диборана:
Соотношение компонентов: диборана - 40,88±15 мас.%, нитрата аммония - 59,12±15 мас.%.
Возможна реакция с жидким тетрабораном (температура кипения 18 °С).
Соотношение компонентов: тетраборана - 39,98±15 мас.%, нитрата аммония - 60,02±15 мас.%.
Или с твердым декабораном.
Соотношение компонентов: декаборана - 37,92±15 мас.%, нитрата аммония - 62,08±15 мас.%.
В жидкостном двигателе возможна реакция с жидким окислителем. Желательно, не содержащим углерода, чтобы не загрязнять водород углекислым газом. Например, с азотной кислотой или с раствором пятиокиси азота в азотной кислоте:
Соотношение компонентов: диборана - 39,67±15 мас.%, азотной кислоты - 60,33±15 мас.%. В кислоте может быть растворена пятиокись азота N2O5, что повышает тепловыделение.
Топливо с тетрабораном (температура кипения 18 °С) интересно тем, что тетраборан имеет по сравнению с дибораном значительно большую плотность и меньшее давление в баке:
Соотношение компонентов: тетраборана - 38,83±15 мас.%, азотной кислоты - 61,17±15 мас.%.
Удобно использование нитрата бора, так как он уже содержит атом бора:
Соотношение компонентов: боргидрида бериллия - 37,1±15 мас.%, нитрата бора 62,9±15 мас.%.
Эти соединения известны в ракетной технике, но с другим соотношением компонентов, дающим в отходящих газах пары воды и азот. Поэтому возможны эти реакции с полным или частичным окислением получившегося водорода.
Для предотвращения взрыва нитрата аммония возможны добавки в него замедлителей реакции, например ортоборной кислоты. Для реакции с ней надо выделить дополнительное количество борана, например тетраборана:
Соотношение компонентов: тетраборана - 17,74±10 мас.%, борной кислоты - 82,26±10 мас.%. Энергетический потенциал этой реакции очень слабый - 2,35 кДж/г, поэтому использовать эту добавку желательно как можно меньше.
Claims (14)
1. Ракетное топливо, содержащее горючее и окислитель, отличающееся тем, что содержит боргидрида лития-алюминия - 29,75±10 мас.%, динитрамида аммония -54,41±15 мас.%, гидрида лития-алюминия - 15,84±5 мас.%.
2. Ракетное топливо, содержащее горючее и окислитель, отличающееся тем, что имеет топливо со следующим соотношением компонентов: боргидрида лития-алюминия - 28,33±10 мас.%, нитрата аммония - 48,62±15 мас.%, гидрида лития-алюминия - 23,05±10 мас.%.
3. Топливо по п. 2, отличающееся тем, что дополнительно содержит боран, например, тетраборан 17,74±10 мас.%, и в качестве замедляющей добавки ортоборную кислоту 82,26±10 мас.%.
4. Ракетное топливо, содержащее горючее и окислитель, отличающееся тем, что содержит боргидрид кремния - 28,05±10 мас.%, нитрат аммония безводный - 51,35±15 мас.% и силан - 20,6±10 мас.%.
5. Топливо по п. 4, отличающееся тем, что дополнительно содержит боран, например, тетраборан 17,74±10 мас.%, и в качестве замедляющей добавки ортоборную кислоту 82,26±10 мас.%.
6. Ракетное топливо, содержащее горючее и окислитель, отличающееся тем, что содержит диборан сжиженный - 40,88±15 мас.%, нитрат аммония - 59,12±15 мас.%.
7. Топливо по п. 6, отличающееся тем, что дополнительно содержит боран, например, тетраборан 17,74±10 мас.%, и в качестве замедляющей добавки ортоборную кислоту 82,26±10 мас.%.
8. Ракетное топливо, содержащее горючее и окислитель, отличающееся тем, что содержит тетраборан сжиженный - 39,98±15 мас.%, нитрата аммония - 60,02±15 мас.%.
9. Топливо по п. 8, отличающееся тем, что дополнительно содержит боран, например, тетраборан 17,74±10 мас %, и в качестве замедляющей добавки ортоборную кислоту 82,26±10 мас.%.
10. Ракетное топливо, содержащее горючее и окислитель, отличающееся тем, что имеет топливо со следующим соотношением компонентов: декаборан - 37,92±15 мас.%, нитрат аммония - 62,08±15 мас.%.
11. Топливо по п. 10, отличающееся тем, что дополнительно содержит боран, например, тетраборан 17,74±10 мас.%, и в качестве замедляющей добавки ортоборную кислоту 82,26±10 мас.%.
12. Ракетное топливо, содержащее горючее и окислитель, отличающееся тем, что содержит диборан сжиженный - 39,67±15 мас.%, азотную кислоту - 60,33±15 мас.%.
13. Ракетное топливо, содержащее горючее и окислитель, отличающееся тем, что содержит тетраборан сжиженный - 38,83±15 мас.%, азотную кислоту - 61,17±15 мас.%.
14. Ракетное топливо, содержащее горючее и окислитель, отличающееся тем, что содержит боргидрид бериллия - 37,1±15 мас.%, нитрат бора 62,9±15 мас.%.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014119362/05A RU2570012C1 (ru) | 2014-05-13 | 2014-05-13 | Ракетное топливо староверова - 3 /варианты/ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014119362/05A RU2570012C1 (ru) | 2014-05-13 | 2014-05-13 | Ракетное топливо староверова - 3 /варианты/ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2570012C1 true RU2570012C1 (ru) | 2015-12-10 |
Family
ID=54846383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014119362/05A RU2570012C1 (ru) | 2014-05-13 | 2014-05-13 | Ракетное топливо староверова - 3 /варианты/ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2570012C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2688510C2 (ru) * | 2017-07-04 | 2019-05-21 | Николай Евгеньевич Староверов | Топливо для бесследовой торпеды (варианты) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3551224A (en) * | 1962-09-10 | 1970-12-29 | Us Army | Nitrated cellulose rocket propellants with amino fluorine containing plasticizer |
| US3577289A (en) * | 1968-02-12 | 1971-05-04 | Jacque C Morrell | Composite high energy solid rocket propellants and process for same |
| 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 |
| RU2486230C1 (ru) * | 2012-07-04 | 2013-06-27 | Николай Евгеньевич Староверов | Горючее ракетное топливо (варианты) и способ его приготовления |
-
2014
- 2014-05-13 RU RU2014119362/05A patent/RU2570012C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3551224A (en) * | 1962-09-10 | 1970-12-29 | Us Army | Nitrated cellulose rocket propellants with amino fluorine containing plasticizer |
| US3577289A (en) * | 1968-02-12 | 1971-05-04 | Jacque C Morrell | Composite high energy solid rocket propellants and process for same |
| 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 |
| RU2486230C1 (ru) * | 2012-07-04 | 2013-06-27 | Николай Евгеньевич Староверов | Горючее ракетное топливо (варианты) и способ его приготовления |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Я.М.ПАУШКИН ЖИДКИЕ И ТВЕРДЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ РАКЕТНЫЕ ТОПЛИВА, М., ИЗД. НАУКА, 1978, с.130-137. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2688510C2 (ru) * | 2017-07-04 | 2019-05-21 | Николай Евгеньевич Староверов | Топливо для бесследовой торпеды (варианты) |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Huang et al. | Analysis of the aluminum reaction efficiency in a hydro-reactive fuel propellant used for a water ramjet | |
| Bhosale et al. | Rapid ignition of “green” bipropellants enlisting hypergolic copper (II) promoter-in-fuel | |
| Rarata et al. | Novel liquid compounds as hypergolic propellants with HTP | |
| Natan et al. | Hypergolic ignition by fuel gellation and suspension of reactive or catalyst particles | |
| RU2570012C1 (ru) | Ракетное топливо староверова - 3 /варианты/ | |
| Matsunaga et al. | Preparation and thermal decomposition behavior of high-energy ionic liquids based on ammonium dinitramide and amine nitrates | |
| Izato et al. | Thermal decomposition mechanism of ammonium nitrate and copper (II) oxide mixtures | |
| RU2516711C1 (ru) | Ракетное топливо староверова - 15 (варианты) | |
| US11242295B2 (en) | Hypergolic system | |
| RU2547476C2 (ru) | Ракетное топливо (варианты) | |
| Jadhav et al. | Ammonium Dodecahydrododecaborate (NH4) 2 [B12H12]: Hydrogen and Boron Rich Fuel for Jet Propulsion Engines | |
| RU2582712C2 (ru) | Ракетное топливо /варианты/ | |
| RU2570444C1 (ru) | Ракетное топливо староверова - 19 /варианты/ | |
| RU2570022C1 (ru) | Способ улучшения ракетных топлив и ракетное топливо /варианты/ | |
| Bhosale et al. | Sodium iodide: A trigger for hypergolic ignition of non-toxic fuels with hydrogen peroxide | |
| RU2555878C1 (ru) | Взрывчатое вещество староверова - 3 (варианты) | |
| RU2555870C1 (ru) | Ракетное топливо староверова-21 /варианты/ | |
| RU2572886C1 (ru) | Ракетное топливо староверова - 17 /варианты/ | |
| RU2576857C2 (ru) | Ракетное топливо староверова-18 /варианты/ | |
| RU2523367C2 (ru) | Ракетное горючее | |
| RU2516825C1 (ru) | Ракетное топливо староверова - 14 (варианты) | |
| RU2552745C1 (ru) | Взрывчатое вещество (варианты) | |
| Natan et al. | Hypergolic ignition of oxidizers and fuels by fuel gelation and suspension of reactive or catalyst particles | |
| RU2576856C2 (ru) | Заряд к легкогазовому оружию (варианты) | |
| Boiocchi et al. | Preliminary Kinetic Characterization of Lithium–Aluminum Based Hydrides for Airbreathing Propulsion |