C06D5 / 00 - Отримання стисненого газу, наприклад для вибухових патронів, пускових патронів, піротехнічних ракет (вибухові склади, що містять окислювач і пальне для ракетних двигунів, призначене для реакцій з окислювачем іншим, ніж повітря, C06B)
C06B47 / 02 - містять двухкомпонентное ракетне паливо
Власники патенту RU 2547476:
Старовірів Микола Євгенович (RU)
Винахід відноситься до ракетних палив для рідинних, твердопаливних і гібридних ракетних двигунів, а також для поршневих, турбореактивних двигунів. За наведеною теплотворної здатності (на одиницю витраченого кисню) кращими ракетними паливами є деякі метали. Ракетне паливо (і його варіанти) містить металлорганические з'єднання, до складу яких вже входять пов'язані метали, це, наприклад, гідриди металів, бориди металів. В якості окислювача паливо містить нитросоединения, наприклад дінітрамід амонію. Як пальне доцільно використовувати суміш металлорганические з'єднання з рідким або твердим з'єднанням бору або з бором, щоб збільшити тепловиділення реакції за рахунок утворення нітриду бору. Бор також може бути в ракетному паливі у вигляді нітрату бору. Як пальне використані триметилалюмінію, діметілберіллій, боргідрід берилію, борид алюмінію. Як окислювач також використовують: нітрат бору, нітрат берилію. Бажано наявність в паливі дрібнодисперсного (бажано нанорозмірів) вугілля, сажі, графіту, графена. 8 н. і 1 з.п. ф-ли.
Винахід відноситься до ракетних палив для рідинних, твердопаливних і гібридних ракетних двигунів, а також для поршневих і турбореактивних двигунів. Відомі горючі ракетні палива, див. Наприклад, пат. №2424279 «Пальне», що складається наполовину з ацетилену і етилену, що дозволяє використовувати ацетилен в розчиненому, тобто рідкому криогенном вигляді.
Відомий «Ракетний двигун Староверова - 10», в якому тепловиділення палива, що містить пов'язаний азот, збільшується при горінні за рахунок реакції азоту з бором з утворенням нітриду бору з виділенням 23,37 мДж / кг на одиницю доданого бору.
Однак є органічні сполуки, до складу яких вже входять пов'язані метали, це металоорганічні сполуки, гідриди металів, бориди металів і, почасти, карбіди металів (проте останні малоперспективні як ракетне пальне через малу наведеної теплотворної здатності).
Дане пальне є металлосодержащие з'єднання. Розглянемо реакцію горіння триетилалюмінію:
Співвідношення компонентів в цій реакції: триетилалюмінію - 24,08% + - 15%, кисню - 75,92% + - 15%. Розглянемо реакцію горіння діметілберіллія:
Співвідношення компонентів в цій реакції: діметілберіллія - 37,91% + - 15%, кисню - 62,09% + - 15%.
Якщо в якості окислювача взято нітросполуками (наприклад, азотна кислота), то в якості пального доцільно використовувати суміш металлорганические з'єднання з рідким або твердим з'єднанням бору або з бором, щоб збільшити тепловиділення реакції за рахунок утворення нітриду бору. При цьому певні труднощі представляє собою підбір співвідношення компонентів, так як бажано забезпечити і баланс по кисню, і допоміжний баланс по бору.
Співвідношення компонентів реакції: діметілберіллія - 7,41% + - 7%, азотної кислоти - 76,42% + - 15%, тетраборан - 16,17% + - 15%.
Для гібридного двигуна окислювач, а при необхідності - бор, можуть бути в твердому вигляді.
Співвідношення компонентів в цій реакції: діметілберіллія - 5,52% + - 5%, дінітраміда амонію - 70,06% + - 15%, бору - 24,42% + - 15%. Розглянемо реакцію:
Співвідношення компонентів в цій реакції: діметілберіллія - 12,21% + - 12%, нітрату бору - 82,02% + - 15%, диборана - 5,77% + - 5%. Ще краще питоме тепловиділення буде в реакції 6:
Співвідношення компонентів в цій реакції: діметілберіллія - 7,66% + - 7%, нітрату бору - 77,17% + - 15%, боргідріда берилію - 15,17% + - 15%. Ще краще питоме тепловиділення буде в реакції 7:
Співвідношення компонентів в цій реакції: боргідріда берилію - 22,78% + - 15%, нітрату бору - 77,22% + - 15%. Ще краще питоме тепловиділення буде в реакції 8:
Співвідношення компонентів в цій реакції: боргідріда берилію - 22,54% + - 15%, нітрату берилію - 77,46% + - 15%. Ще краще питоме тепловиділення буде в реакції 9, де застосовано ПОЛЮВАННЯ ГОРІННЯ боргідріда берилію з виділенням водню (якщо очікуване питоме тепловиділення реакції менше 15,78 мДж / кг для окислювача у вигляді рідкого кисню або менше 10,6 мДж / кг для твердого окислювача (пятиокись азоту), то не має сенсу окисляти водень до води):
Співвідношення компонентів в цій реакції: боргідріда берилію - 36,78% + - 15%, нітрату берилію - 63,22% + - 15%. Виділення вихлопного газу у вигляді водню дає більшу швидкість звуку в цьому газі. Правда, він буде забруднений парами оксиду бору. У цій та подібних реакціях можлива побічна реакція окислення водню до води. Але при такій температурі вода буде реагувати з бором з утворенням оксиду бору, так як бор, берилій і алюміній знаходяться в ряді напруг лівіше водню, і будуть витісняти його з води.
Ці горючі і палива на їх основі (ракетне паливо, це пальне плюс окислювач) добре підходять для відповідальних ракет: міжконтинентальних, зенітних, «повітря-повітря», «повітря-земля». Для менш відповідальних ракет можна застосувати горючі дешевші і з абсолютно не токсичними продуктами горіння. Реакція 10.
Співвідношення компонентів реакції: триметилалюмінію - 16,89% + - 15%, нітрату бору - 69,19% + - 15%, борида алюмінію AlB3 (вони бувають різного складу) - 13,92% + - 13% (так як зв'язок між атомами борида слабка, то можна, і навіть краще, взяти окремо алюміній, окремо бор в співвідношенні: алюміній 6,32%, бор 7,60%).
Потрійна реакція триметилалюмінію з нітратом алюмінію і боридів алюмінію може відбуватися за наступними рівняннями:
Співвідношення компонентів реакції: триметилалюмінію - 11.68%, нітрату алюмінію - 69,05%, борида алюмінію AlB3 (вони бувають різного складу) - 19,27% (так як зв'язок між атомами борида слабка, то можна, і навіть краще, взяти окремо алюміній , окремо бор в співвідношенні: алюміній 8,75%, бор 10,52%). В реакції 12 водень, що не окислюється до води:
Співвідношення компонентів реакції: триметилалюмінію - 14,47%, нітрату алюмінію - 64,53%, борида алюмінію AlB3 (вони бувають різного складу) - 18,00% (так як зв'язок між атомами борида слабка, то можна, і навіть краще, взяти окремо алюміній, окремо бор в співвідношенні: алюміній 8,18%, бор 9,82%). В реакції 13 карбон не окислюється до вуглекислого газу (теплотворна здатність суміші вуглецю і кисню всього 8,94 мДж / кг):
Співвідношення компонентів реакції: триметилалюмінію - 20,92%, нітрату алюмінію - 61,84%, борида алюмінію AlB3 (вони бувають різного складу) - 17,24%.
Співвідношення компонентів у всіх трьох реакціях укладається в межі: триметилалюмінію - 10,92-30,92%, нітрату алюмінію - 51,84-71,84%, борида алюмінію AlB3 (вони бувають різного складу) - 7,24-27,24 % (так як зв'язок між атомами борида слабка, то можна, і навіть краще, взяти окремо алюміній, окремо бор в співвідношенні: алюміній 7,83%, бор 9,41%). Однак неможливо вибірково окисляти або водень, або вуглець. Швидше за все буде утворюватися кілька окису вуглецю СО.
І останнє - реакція утворення нітриду бору активніше йде в присутності відновника (яким, до речі, є і водень). Тому бажано наявність в паливі дрібнодисперсного (бажано нанорозмірів) вугілля, сажі, графіту, графена - одного з цих компонентів або їх комбінації. Наявність водню в продуктах реакції зменшує потребу в цих добавках, або потреба в них відпадає зовсім.
1. Ракетне паливо, що містить металлосодержащие з'єднання і відрізняється тим, що співвідношення компонентів: діметілберіллія - 0,52-10,52%, дінітраміда амонію - 55,06 -85,06%, бору - 14,42-34,42%.
2 Ракетне паливо, що містить металлосодержащие з'єднання і відрізняється тим, що співвідношення компонентів: діметілберіллія - 2,21-22,21%, нітрату бору - 72,02-92,02%, диборана - 0,77-10,77%.
3. Ракетне паливо, що містить металлосодержащие з'єднання і відрізняється тим, що співвідношення компонентів: діметілберіллія - 0,66-14,66%, нітрату бору - 67,17-87,17%, боргідріда берилію - 5,17-25,17% .
4. Ракетне паливо, що містить металлосодержащие з'єднання і відрізняється тим, що співвідношення компонентів: боргідріда берилію - 12,78-32,78%, нітрату бору - 67,22-87,22%.
5. Ракетна паливо, що містить металлосодержащие з'єднання і відрізняється тим, що співвідношення компонентів: боргідріда берилію - 12,54-32,54%, нітрату берилію -67,46-87,46%.
6. Ракетне паливо, що містить металлосодержащие з'єднання і відрізняється тим, що співвідношення компонентів: боргідріда берилію - 26,78-46,78%, нітрату берилію -53,22-73,22%.
7. Ракетне паливо, що містить металлосодержащие з'єднання і відрізняється тим, що співвідношення компонентів: триметилалюмінію - 6,89-26,89%, нітрату бору - 59,19-79,19%, борида алюмінію AlB3 - 3,92 -23,92 % (так як зв'язок між атомами борида слабка, то можна, і навіть краще, взяти окремо алюміній, окремо бор в співвідношенні: алюміній 6,32%, бор 7,60%).
8. Ракетне паливо, що містить металлосодержащие з'єднання і відрізняється тим, що співвідношення компонентів: триметилалюмінію - 10,92-30,92%, нітрату алюмінію -51,84-71,84%, борида алюмінію AlB3 - 7,24-27,24 %
9. Паливо з п.8, що відрізняється тим, що є наявність в паливі дрібнодисперсного вугілля, сажі, графіту, графена.