ГОРЮЧЕЕ РАКЕТНОЕ ТОПЛИВО (ВАРИАНТЫ) И СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2013 года по МПК C10L1/00 C10L1/04 F02K9/08 

Изобретение относится к ракетным топливам для жидкостных, твердотопливных и гибридных ракетных двигателей.

Известны ракетные топлива, см., например, мой пат. №2424279 «Горючее», состоящие наполовину из ацетилена и этилена, что позволяет использовать ацетилен в растворенном, то есть жидком криогенном виде.

Известен диацетилен НС=СС=СН. Он был бы еще лучшим топливом по тепловыделению на единицу затраченного кислорода (важнейший показатель для ракетных и моторных топлив). Но он еще более взрывоопасен, чем ацетилен, да еще к тому же склонен к самопроизвольной полимеризации.

ВАРИАНТ 1. Жидкостный. Данное горючее состоит из диацетилена, растворенного в формамиде HCONH₂. Диацетилен, который при нормальных условиях - газ (tкип 10,3) с плотностью 2,235 г/л, хорошо растворяется в формамиде (плотность 1,1334 г/куб.см) до 2500 объемов, что в массовом соотношении составляет 2,235*2500:1,1334 или 5,587:1,1334, то есть 83,135% диацетилена и 16,865% формамида. Раствор может быть и гораздо менее концентрированным, например 50:50 или 30:70. В растворе диацетилен значительно менее опасен и его самополимеризация затрудняется. Растворитель не ухудшит энергетические показатели топлива, так как он сам имеет хорошую теплоту сгорания 12,53 мДж/кг, и к тому же содержит азот (см. ниже).

Такой раствор может использоваться в качестве жидкого топлива для ракетных, а также для стратосферных гиперзвуковых двигателей. В качестве окислителя может применяться, например, раствор пятиокиси азота в азотной кислоте.

Для полезного использования азота, выделяющегося при горении топлива и окислителя, в состав топлива может быть добавлен мелкодисперсный бор (в виде суспензии) или его жидкие или твердые (в виде суспензии) соединения, например диборан, тетраборан, декаборан, боргидрид бериллия или другие (это отдельное мое изобретение). Тогда во время горения происходит экзотермическая реакция образования нитрида бора с большим тепловым эффектом.

ВАРИАНТ 2. Твердотопливный. Горючее состоит из смеси диацетилена и нитроэтилена в соотношении молекул 1:1+-80%. Способ его приготовления состоит в следующем: смесь перемешивается и полимеризуется методом радиационной полимеризации, превращаясь в сополимер (далее «ДНС»). При полимеризации в мономеры может быть добавлен в нужном количестве мелкодисперсный твердый окислитель, например динитрамид аммония NH₄N₄(NO₂)₂.

Чтобы горючее ДНС не перегрелось при полимеризации, полимеризацию следует вести постепенно и с отводом тепла.

Для полезного использования выделяющегося при горении топлива азота в состав топлива может быть добавлен мелкодисперсный бор или его твердые соединения, например декаборан, боргидрид бериллия (это отдельное мое изобретение). Тогда во время горения происходит экзотермическая реакция образования нитрида бора.

Чтобы окислитель равномерно распределился по объему топлива, двигатель (или форму) необходимо вращать вокруг продольной оси в горизонтальном положении.

Для лучшего образования нитрида бора желательно присутствие восстановителя, поэтому в указанную смесь добавляется 0,0001-1% мелкодисперсного угля, графита, сажи, графена (оптимально 0,001-0,1%).

Работает горючее как обычно - вступает в реакцию с окислителем и сгорает.

Изобретение относится к горючему жидкому ракетному топливу, представляющему собой раствор диацетилена в форамиде в соотношении 83,135% - 30% диацетилена и 16,865% - 70% формамида. Твердое горючее ракетное топливо представляет собой полимеризованную смесь диацетилена и нитроэтилена в соотношении 20-80%:80-20%. В способе получения горючего твердого ракетного топлива смесь диацетилена и нитроэтилена заливается в корпус двигателя или в форму и полимеризуется методом радиационной полимеризации, причем двигатель (или форму) вращают вокруг продольной оси в горизонтальном положении. При этом в смесь могут быть добавлены окислитель и бор или соединения бора (для экзотермической реакции образования нитрида бора). 3 н. и 3 з.п. ф-лы.

1. Горючее ракетное топливо, содержащее углеводороды и отличающееся тем, что представляет собой раствор диацетилена в форамиде в соотношении 83,135-30% диацетилена и 16,865-70% формамида.

2. Горючее ракетное топливо, содержащее углеводороды и отличающееся тем, что представляет собой полимеризованную смесь диацетилена и нитроэтилена в соотношении 20-80%:80-20%.

3. Способ получения горючего по п.2, отличающийся тем, что смесь диацетилена и нитроэтилена по п.2 заливается в корпус двигателя или в форму и полимеризуется методом радиационной полимеризации, причем двигатель (или форму) вращают вокруг продольной оси в горизонтальном положении.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что в смесь добавляется твердый окислитель, например динитрамид аммония.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что в смесь добавляется твердый мелкодисперсный бор или его твердые соединения или бораны, например боргидрид бериллия.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что в смесь добавляется 0,0001-1% мелкодисперсного угля, графита, сажи, графена.