Способ и устройство для производства наноматериалов Российский патент 2024 года по МПК B82B3/00 B82Y40/00 

Изобретение относится к способам и устройствам для получения наноматериалов (нанопорошков, нанотрубок и др. видов) в больших объёмах в виде высокоэффективного крупнотоннажного производства.

Предварительный анализ показывает, что производство наноматериалов востребовано развивающейся промышленностью и может стать высокоприбыльным делом, если оно будет подготовлено и организовано на базе высокотехнологичного предприятия с участием специализированных научных организаций и высокопрофессиональных опытно-конструкторских бюро.

Известен “Способ получения углеродных наноматериалов с помощью энергии низкотемпературной плазмы и установка для его осуществления” (изобретение RU 2488984 от 27.07.2013; МПК H05H 1/00, B82B 1/00). Способ предусматривает нагрев угля в камере совмещённого плазменного реактора в потоке высококонцентрированной низкотемпературной плазмы (2800 - 4500°C), а также – камеру разделения, скруббер предварительной очистки, к которому подключен компрессор для вытяжки образовавшегося при плазменной обработке угля синтез-газа, с возможностью отделения крупных частиц угля от углеродных наноматериалов. Недостатком данного способа является ограниченность его применения для получения одного вида наноматериалов и сложность технологического процесса, состоящего из большого количества операций.

Известен “Универсальный стендовый модульный газогенератор” (Полезная модель RU 172150 от 29.06.2017; МПК G01M 15/14, F02K 9/96). Газогенератор содержит последовательно установленные модуль первой камеры сгорания лабораторного ЖРД, создающего высокотемпературный малорасходный поток окислительного газа, модуль второй камеры сгорания, обеспечивающий температуру и расход, модуль третьей камеры сгорания, обеспечивающий смешение продуктов сгорания и нейтральных добавок для создания состава рабочей среды, а также средства защиты модулей от высокотемпературной газовой струи, при этом модули выполнены быстросъемными и толстостенными, средства защиты модулей от высокотемпературной газовой струи выполнены в виде сменных огнеупорных вставок, а модули стянуты между собой шпильками и накидными фланцами. Недостатком данного газогенератора является то, что в нём не предусмотрено введение порошкообразных материалов в камеру сгорания с возможностью сжигания их и получения наноматериалов в промышленных объёмах.

Известен способ получения наноматериалов (порошков), описанный в статье “Получение ультрадисперсных порошков методом сжигания аэровзвесей частиц металлов” (Анциферов В.Н., Малинин В.И., Порозова С.Е., Крюков А.Ю.// Перспективные материалы и технологии: нанокомпозиты - Космический вызов XXI века- том 2 - под ред. Берлина А.А., Ассовского И.Г. – М.: ТОРУС ПРЕСС, 2005 – с.47-58). Недостаток данного способа состоит в том, что в нём не предусмотрен простой способ улавливания наночастиц и не предусмотрено крупномасштабное их производство.

В результате просмотра и научно-технической литературы, и патентных материалов в базе Роспатента (МПК H05H 1/00, B82B 1/00, B82B 3/00, D01F 9/12, B01J 13/02, С01B 31/02, E21B 43/29, E21B 43/24, F02K 9/96, G01L 5/00, G01M 9/00, G01M 15/14 = RU 2488984, 2541012, 2434085, 2415262, 1438305, 2344387, 2011175, ПМ-172150, 2433296, 2428581) за прототип был принят способ и устройство, описанные в статье “Аналитическая оценка возможности организации производства наноматериалов на промышленном предприятии” (Анциферов В.Н., Арбузов И.А., Зубаткин М.Н., Малинин В.И., Цветков Ю.В. – Материалы XII Всероссийской научно-технической конференции “Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации - 2009” – Пермь, 9 -10 октября 2009 года, изд-во Пермского государственного технического университета, 2009, с. 16 – 18).

Данный способ и устройство включают в себя запуск на стационарном промышленном огневом стенде серийного жидкостного ракетного двигателя (ЖРД), состоящего из форсуночной головки, камеры сгорания и сопла Лаваля, и оснащённого дополнительными средствами защиты стенок камеры сгорания и сопла от эрозионного и повышенного высокотемпературного воздействия, введение в этот ЖРД порошкообразного алюминия.

Признаки известного способа и устройства, совпадающие с признаками заявляемого изобретения, заключаются в наличии запуска на стационарном промышленном огневом стенде серийного жидкостного ракетного двигателя (ЖРД), состоящего из форсуночной головки, камеры сгорания и сопла Лаваля, и оснащённого дополнительными средствами защиты стенок камеры сгорания и сопла от эрозионного и повышенного высокотемпературного воздействия, введение в этот ЖРД порошкообразного алюминия.

Причина, препятствующая получению в известном техническом решении технического результата, который обеспечивается заявляемым изобретением, состоит в том, что в нём не предусмотрен способ и устройство для улавливания твёрдых частиц оксида алюминия – Al₂O₃ из потока продуктов сгорания и не определено место введения порошкообразного алюминия Al в ЖРД, от чего зависит полнота и качество его сгорания и образования частиц с размерами на нано-уровне.

Задача заявляемого изобретения состоит в обеспечении полноты сгорания порошкообразного алюминия и качества образующихся при этом твёрдых частиц оксида алюминия Al₂O₃, и в обеспечении улавливания этих частиц в пространстве за срезом сопла ЖРД.

Технический результат направлен на решение задачи изобретения и заключается в обосновании и обеспечении оптимального места введения порошкообразного алюминия в камере сгорания ЖРД и в разработке технических средств для улавливания твёрдых частиц оксида алюминия – Al₂O₃ из потока продуктов сгорания в пространстве за соплом ЖРД.

Достигается технический результат техническими средствами, которые состоят в том, что в способе производства наноматериалов, включающем в себя запуск на стационарном промышленном огневом стенде серийного жидкостного ракетного двигателя (ЖРД), состоящего из форсуночной головки, камеры сгорания и сопла Лаваля, и оснащённого дополнительными средствами защиты стенок камеры сгорания и сопла от эрозионного и повышенного высокотемпературного воздействия, в отличие от известного способа и устройства, во-первых, ведение порошкообразного алюминия осуществляют в той зоне камеры сгорания ЖРД, которая отдалена от форсуночной головки, и вводят его в непосредственной близости от критического сечения сопла Лаваля, не доходя до него на расстояние Lдо, равное Lдо = (0,1...0,25) х dкр , где dкр – диаметр критического сечения сопла Лаваля, а поток продуктов сгорания из сопла этого ЖРД, содержащий твёрдые частицы оксида алюминия Al₂O₃ , направляют в замкнутое засопловое пространство, образованное сетчатым огнестойким материалом с возможностью оседания названных частиц на сетчатом огнестойком материале.

Достигается технический результат техническими средствами, которые состоят также и в том, что, во-вторых, всё замкнутое засопловое пространство, образованное сетчатым огнестойким материалом, помещают в другое, второе, замкнутое засопловое пространство, затем это, второе, замкнутое засопловое пространство помещают в третье замкнутое засопловое пространство, затем и это, третье, замкнутое засопловое пространство помещают в четвёртое замкнутое засопловое пространство и так далее осуществляют наращивание количества названных замкнутых засопловых пространств до достижения требуемой процентной доли оседания твёрдых частиц оксида алюминия Al₂O₃ за время одного запуска ЖРД.

Достигается технический результат техническими средствами, которые состоят в том, что в устройстве для производства наноматериалов, содержащем в себе верхнюю и нижнюю силовые конструкции стационарного промышленного огневого стенда, серийный жидкостный ракетный двигатель (ЖРД), состоящий из форсуночной головки, камеры сгорания и сопла Лаваля, и оснащённый дополнительными средствами защиты стенок камеры сгорания и сопла от эрозионного и повышенного высокотемпературного воздействия, и содержащем в себе также приспособление-патрубок для введения в ЖРД порошкообразного алюминия, в отличие от известного способа и устройства, в-третьих, приспособление-патрубок для введения в ЖРД порошкообразного алюминия размещён в камере сгорания с возможностью осуществления введения порошкообразного алюминия в той зоне камеры сгорания ЖРД, которая отдалена от форсуночной головки, и с возможностью введения его в непосредственной близости от критического сечения сопла Лаваля, не доходя до него на расстояние L_до, равное L_до = (0,1…0,25) × d_кр , где d_кр – диаметр критического сечения сопла Лаваля, и что за соплом Лаваля расположено замкнутое засопловое пространство, образованное сетчатым огнестойким материалом, с возможностью направления в него потока продуктов сгорания из сопла этого ЖРД, содержащего твёрдые частицы оксида алюминия Al₂O₃ и с возможностью оседания названных частиц на сетчатом огнестойком материале.

Достигается технический результат техническими средствами, которые состоят также и в том, что, в-четвёртых, всё замкнутое засопловое пространство, образованное сетчатым огнестойким материалом, помещено в другое, второе, замкнутое засопловое пространство, затем это, второе, замкнутое засопловое пространство помещено в третье замкнутое засопловое пространство, затем и это, третье, замкнутое засопловое пространство помещено в четвёртое замкнутое засопловое пространство и так далее наращены количества названных замкнутых засопловых пространств до достижения требуемой процентной доли оседания твёрдых частиц оксида алюминия Al₂O₃ за время одного запуска ЖРД.

Новые признаки заявляемого технического решения заключаются в том, что в способе производства наноматериалов введение порошкообразного алюминия осуществляют в той зоне камеры сгорания ЖРД, которая отдалена от форсуночной головки, и вводят его в непосредственной близости от критического сечения сопла Лаваля, не доходя до него на расстояние Lдо, равное Lдо = (0,1…0,25) х dкр, где dкр – диаметр критического сечения сопла Лаваля, а поток продуктов сгорания из сопла этого ЖРД, содержащий твёрдые частицы оксида алюминия Al₂O₃ , направляют в замкнутое засопловое пространство, образованное сетчатым огнестойким материалом с возможностью оседания названных частиц на сетчатом огнестойком материале.

При этом также всё замкнутое засопловое пространство, образованное сетчатым огнестойким материалом, помещают в другое, второе, замкнутое засопловое пространство, затем это, второе, замкнутое засопловое пространство помещают в третье замкнутое засопловое пространство, затем и это, третье, замкнутое засопловое пространство помещают в четвёртое замкнутое засопловое пространство и так далее осуществляют наращивание количества названных замкнутых засопловых пространств до достижения требуемой процентной доли оседания твёрдых частиц оксида алюминия Al₂O₃ за время одного запуска ЖРД.

Новые признаки заявляемого технического решения заключаются в том, что в устройстве для производства наноматериалов приспособление-патрубок для введения в ЖРД порошкообразного алюминия размещён в камере сгорания с возможностью осуществления введения порошкообразного алюминия в той зоне камеры сгорания ЖРД, которая отдалена от форсуночной головки, и с возможностью введения его в непосредственной близости от критического сечения сопла Лаваля, не доходя до него на расстояние Lдо, равное Lдо = (0,1...0,25) х dкр , где dкр – диаметр критического сечения сопла Лаваля, и что за соплом Лаваля расположено замкнутое засопловое пространство, образованное сетчатым огнестойким материалом, с возможностью направления в него потока продуктов сгорания из сопла этого ЖРД, содержащего твёрдые частицы оксида алюминия Al₂O₃ и с возможностью оседания названных частиц на сетчатом огнестойком материале.

При этом также всё замкнутое засопловое пространство, образованное сетчатым огнестойким материалом, помещено в другое, второе, замкнутое засопловое пространство, затем это, второе, замкнутое засопловое пространство помещено в третье замкнутое засопловое пространство, затем и это, третье, замкнутое засопловое пространство помещено в четвёртое замкнутое засопловое пространство и так далее наращены количества названных замкнутых засопловых пространств до достижения требуемой процентной доли оседания твёрдых частиц оксида алюминия Al₂O₃ за время одного запуска ЖРД.

Описанные выше созданные технические средства в составе способа производства наноматериалов с использованием серийного жидкостного ракетного двигателя ЖРД позволяют достичь технического результата, заключающегося в обосновании и обеспечении оптимального места введения порошкообразного алюминия в камере сгорания ЖРД и в разработке технических средств для улавливания твёрдых частиц оксида алюминия – Al₂O₃ из потока продуктов сгорания в пространстве за соплом ЖРД за счёт того, что:

- во-первых, введение порошкообразного алюминия осуществляют в той зоне камеры сгорания ЖРД, которая отдалена от форсуночной головки, и вводят его в непосредственной близости от критического сечения сопла Лаваля, не доходя до него на расстояние L_до, равное L_до = (0,1…0,25) × d_кр, где d_кр – диаметр критического сечения сопла Лаваля, а поток продуктов сгорания из сопла этого ЖРД, содержащий твёрдые частицы оксида алюминия Al₂O₃ , направляют в замкнутое засопловое пространство, образованное сетчатым огнестойким материалом с возможностью оседания названных частиц на сетчатом огнестойком материале, а это, в свою очередь,

а) обеспечивает предотвращение слипания и комкования порошкообразного алюминия при введении его в камеру сгорания, поскольку в этой, названной выше , зоне уже произошло полное сгорание основного штатного жидкого ракетного топлива (ЖРТ) и здесь отсутствуют компоненты ЖРТ в жидком и парообразном состоянии и процесс сгорания частиц порошкообразного алюминия происходит при контакте “газ+твёрдая частица” или/и “газ+жидкая (расплавленная) частица”;

б) обеспечивает предохранение поверхностей, формирующих критическое сечение сопла Лаваля от износа вводимыми частицами порошкообразного алюминия и продуктом его горения, то есть, оксидом алюминия Al₂O₃, так как траектория их пролёта не позволяет им коснуться названных выше поверхностей;

в) обеспечивает улавливание в пространстве за срезом сопла ЖРД частиц оксида алюминия Al₂O₃, образовавшихся в результате полного сгорания порошкообразного алюминия, т.е. с достижением требуемого качества и по составу этих частиц (без примеси частиц алюминия), и по агрегатному состоянию (без жидких частиц, а только в твёрдом состоянии, т.к. оксид алюминия Al₂O₃ имеет температуру плавления-затвердевания ~2050°C, то есть, из сопла ЖРД частицы оксида алюминия Al₂O₃ вылетают уже затвердевшими и поэтому не могут сплавляться при оседании на сетчатый огнестойкий материал, образующий замкнутое засопловое пространство, и не могут слипаться с этим материалом и с другими ранее осевшими частицами, что в дальнейшем позволит отделять эти частицы от этого материала в процессе сбора их после окончания запуска ЖРД);

- во-вторых, всё замкнутое засопловое пространство, образованное сетчатым огнестойким материалом, помещают в другое, второе, замкнутое засопловое пространство, затем это, второе, замкнутое засопловое пространство помещают в третье замкнутое засопловое пространство, затем и это, третье, замкнутое засопловое пространство помещают в четвёртое замкнутое засопловое пространство и так далее осуществляют наращивание количества названных замкнутых засопловых пространств до достижения требуемой процентной доли оседания твёрдых частиц оксида алюминия Al₂O₃ за время одного запуска ЖРД. а это, в свою очередь,

а) обеспечивает неограниченный запас (резерв) способа производства наноматериалов по объёму и качеству улавливаемых частиц оксида алюминия - Al₂O₃.

Описанные выше созданные технические средства в составе устройства производства наноматериалов с использованием серийного жидкостного ракетного двигателя ЖРД позволяют достичь технического результата, заключающегося в в обосновании и обеспечении оптимального места введения порошкообразного алюминия в камере сгорания ЖРД и в разработке технических средств для улавливания твёрдых частиц оксида алюминия – Al₂O₃ из потока продуктов сгорания в пространстве за соплом ЖРД за счёт того, что:

- в-третьих, приспособление-патрубок для введения в ЖРД порошкообразного алюминия размещён в камере сгорания с возможностью осуществления введения порошкообразного алюминия в той зоне камеры сгорания ЖРД, которая отдалена от форсуночной головки, и с возможностью введения его в непосредственной близости от критического сечения сопла Лаваля, не доходя до него на расстояние L_до, равное L_до = (0,1…0,25) × d_кр, где d_кр – диаметр критического сечения сопла Лаваля, и что за соплом Лаваля расположено замкнутое засопловое пространство, образованное сетчатым огнестойким материалом, с возможностью направления в него потока продуктов сгорания из сопла этого ЖРД, содержащего твёрдые частицы оксида алюминия Al₂O₃ и с возможностью оседания названных частиц на сетчатом огнестойком материале, а это, в свою очередь,

а) обеспечивает предотвращение слипания и комкования порошкообразного алюминия при введении его в камеру сгорания, поскольку в этой, названной выше, зоне уже произошло полное сгорание основного штатного жидкого ракетного топлива (ЖРТ) и здесь отсутствуют компоненты ЖРТ в жидком и парообразном состоянии и процесс сгорания частиц порошкообразного алюминия происходит при контакте “газ+твёрдая частица” или/и “газ+жидкая (расплавленная) частица”;

б) обеспечивает предохранение поверхностей, формирующих критическое сечение сопла Лаваля от износа вводимыми частицами порошкообразного алюминия и продуктом его горения, то есть, оксидом алюминия, так как траектория их пролёта не позволяет им коснуться названных выше поверхностей;

в) обеспечивает улавливание в пространстве за срезом сопла ЖРД частиц оксида алюминия Al₂O₃, образовавшихся в результате полного сгорания порошкообразного алюминия, т.е. с достижением требуемого качества и по составу этих частиц (без примеси частиц алюминия), и по агрегатному состоянию (без жидких частиц, а только в твёрдом состоянии, т.к. оксид алюминия Al₂O₃ имеет температуру плавления-затвердевания ~2050°C, то есть, из сопла ЖРД частицы оксида алюминия Al₂O₃ вылетают уже затвердевшими и поэтому не могут сплавляться при оседании на сетчатый огнестойкий материал, образующий замкнутое засопловое пространство, и не могут слипаться с этим материалам и с другими ранее осевшими частицами, что в дальнейшем позволит отделять эти частицы от этого материала в процессе сбора их после окончания запуска ЖРД);

- в- четвёртых, что всё замкнутое засопловое пространство, образованное сетчатым огнестойким материалом, помещено в другое, второе, замкнутое засопловое пространство, затем это, второе, замкнутое засопловое пространство помещено в третье замкнутое засопловое пространство, затем и это, третье, замкнутое засопловое пространство помещено в четвёртое замкнутое засопловое пространство и так далее наращены количества названных замкнутых засопловых пространств до достижения требуемой процентной доли оседания твёрдых частиц оксида алюминия Al₂O₃ за время одного запуска ЖРД, а это, в свою очередь,

а) обеспечивает неограниченный запас (резерв) устройства для производства наноматериалов по объёму и качеству улавливаемых частиц оксида алюминия - Al₂O₃.

Изобретение “Способ и устройство для производства наноматериалов” иллюстрируется схематично рисунком.

1 – верхняя силовая конструкция стационарного промышленного огневого стенда для испытания серийных жидкостных ракетных двигателей (ЖРД).

2 – камера сгорания ЖРД.

3 – форсуночная головка ЖРД.

4 – приспособление-патрубок ввода порошкообразного алюминия в ЖРД.

5 – входная (сужающаяся, докритическая) часть сопла Лаваля ЖРД.

6 – выходная (расширяющаяся, закритическая) часть сопла Лаваля ЖРД.

7 – нижняя силовая конструкция стационарного промышленного огневого стенда для испытания серийных ЖРД.

8 – замкнутое засопловое пространство - первое, образованное сетчатым огнестойким материалом (цилиндрическая часть).

9 - замкнутое засопловое пространство - второе, образованное сетчатым огнестойким материалом (цилиндрическая часть).

10 - замкнутое засопловое пространство - третье, образованное сетчатым огнестойким материалом (цилиндрическая часть).

11 - замкнутое засопловое пространство - первое, образованное сетчатым огнестойким материалом (сферическая часть).

12 - замкнутое засопловое пространство - второе, образованное сетчатым огнестойким материалом (сферическая часть).

13 - замкнутое засопловое пространство - третье, образованное сетчатым огнестойким материалом (сферическая часть).

Дополнительные средства защиты стенок камеры сгорания и сопла от эрозионного и высокотемпературного воздействия (при введении в ЖРД порошка, например, алюминия) – здесь не показаны.

d_кр – диаметр критического сечения сопла Лаваля ЖРД.

L_до - расстояние точки ввода порошкообразного материала до критического сечения сопла Лаваля ЖРД (вариант “до”).

Способ и устройство для производства наноматериалов задействуются следующим образом.

На стационарном промышленном огневом стенде устанавливают и фиксируют в силовых конструкциях 1 и 2 серийный жидкостный ракетный двигатель (ЖРД), состоящий из форсуночной головки 3 с вмонтированным в неё патрубком 4 ввода порошкообразного алюминия в ЖРД в сужающуюся (докритическую) часть 5 сопла Лаваля.

Производят запуск ЖРД, для чего подают в камеру сгорания 2 компоненты жидкого ракетного топлива (ЖРТ) – окислитель и горючее, например, азотный тетраоксид (амил) и несимметричный диметилгидразин (гептил). Затем включают подачу порошкообразного алюминия Al через приспособление-патрубок 4. Алюминий, введенный в сужающуюся (докритическую) часть 5 сопла Лаваля сгорает с образованием оксида алюминия Al₂O₃ . Продукты сгорания ЖРТ вместе с частицами оксида алюминия Al₂O₃ движутся по расширяющейся (закритической) части 6 сопла Лаваля со снижением давления и температуры и с повышением скорости. На срезе сопла температура потока продуктов сгорания согласно термодинамическим и газодинамическим расчётам достигает значений ~ 1200°С, что значительно ниже температуры плавления оксида алюминия Al₂O₃ - 2050°С, а это означает, что частицы оксида алюминия Al₂O₃ на срезе сопла должны обрести твёрдое состояние. Размер частиц согласно проведённым экспериментам на лабораторных установках находится в диапазоне от 30 до 300 нм, где 1нм = 10^-9 (данные из статьи – прототипа на стр.2 данного Описания изобретения).

Поток продуктов сгорания на срезе сопла представляет собой, упрощённо говоря, газовзвесь “газ + твёрдые частицы”. Эта газовзвесь заполняет вначале первое замкнутое засопловое пространство 8 и 11, затем второе – 9 и 12, далее третье 10 и 13, при этом частицы оседают на сетчатом огнестойком материале, из которого изготовлены эти пространства-уловители (или гибкая мелкоячеистая металлосетка, или сетка из асбестового шнура, или сетка из углеткани и т.п.), а газ проходит сквозь ячейки сетки в окружающее воздушное пространство. Такой многоступенчатый отбор твёрдых частиц из газовзвеси в сухом виде позволяет сохранить их в первозданном не ”повреждённом” виде (ни водой, ни механическим, ни химическим воздействием).

Возможны несколько методов сбора уловленных частиц с сетчатого огнестойкого материала, но это не является предметом настоящего изобретения, и поэтому здесь они не приводятся.

Итак, техническое решение, составляющее предмет заявляемого изобретения “Способ и устройство для производства наноматериалов” позволяет достичь технического результата, заключающегося в обосновании и обеспечении оптимального места введения порошкообразного алюминия в камере сгорания ЖРД и в разработке технических средств для улавливания твёрдых частиц оксида алюминия – Al₂O₃ из потока продуктов сгорания в пространстве за соплом ЖРД, что и было необходимо для решения задачи изобретения, а именно, для обеспечения полноты сгорания порошкообразного алюминия и качества образующихся при этом твёрдых частиц оксида алюминия Al₂O₃ , и для обеспечения улавливания этих частиц в пространстве за срезом сопла ЖРД.

Использование: для производства наноматериалов. Сущность изобретения заключается в том, что способ производства наноматериалов включает в себя запуск на стационарном промышленном огневом стенде серийного жидкостного ракетного двигателя (ЖРД), состоящего из форсуночной головки, камеры сгорания и сопла Лаваля, и оснащённого дополнительными средствами защиты стенок камеры сгорания и сопла от эрозионного и повышенного высокотемпературного воздействия, введение в этот ЖРД порошкообразного алюминия, при этом введение порошкообразного алюминия осуществляют в той зоне камеры сгорания ЖРД, которая отдалена от форсуночной головки, и вводят его в непосредственной близости от критического сечения сопла Лаваля, не доходя до него на расстояние L_до, равное L_до = (0,1…0,25) × d_кр, где d_кр – диаметр критического сечения сопла Лаваля, а поток продуктов сгорания из сопла этого ЖРД, содержащий твёрдые частицы оксида алюминия Al₂O₃, направляют в замкнутое засопловое пространство, образованное сетчатым огнестойким материалом с возможностью оседания названных частиц на сетчатом огнестойком материале. Технический результат: обеспечение возможности улавливания твёрдых частиц оксида алюминия - Al₂O₃ из потока продуктов сгорания в пространстве за соплом ЖРД. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ производства наноматериалов, включающий в себя запуск на стационарном промышленном огневом стенде серийного жидкостного ракетного двигателя (ЖРД), состоящего из форсуночной головки, камеры сгорания и сопла Лаваля, и оснащённого дополнительными средствами защиты стенок камеры сгорания и сопла от эрозионного и повышенного высокотемпературного воздействия, введение в этот ЖРД порошкообразного алюминия, отличающийся тем, что введение порошкообразного алюминия осуществляют в той зоне камеры сгорания ЖРД, которая отдалена от форсуночной головки, и вводят его в непосредственной близости от критического сечения сопла Лаваля, не доходя до него на расстояние L_до, равное L_до = (0,1…0,25) × d_кр , где d_кр – диаметр критического сечения сопла Лаваля, а поток продуктов сгорания из сопла этого ЖРД, содержащий твёрдые частицы оксида алюминия Al₂O₃, направляют в замкнутое засопловое пространство, образованное сетчатым огнестойким материалом с возможностью оседания названных частиц на сетчатом огнестойком материале.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что всё замкнутое засопловое пространство, образованное сетчатым огнестойким материалом, помещают в другое, второе, замкнутое засопловое пространство, затем это, второе, замкнутое засопловое пространство помещают в третье замкнутое засопловое пространство, затем и это, третье, замкнутое засопловое пространство помещают в четвёртое замкнутое засопловое пространство и так далее осуществляют наращивание количества названных замкнутых засопловых пространств до достижения требуемой процентной доли оседания твёрдых частиц оксида алюминия Al₂O₃ за время одного запуска ЖРД.

3. Устройство для производства наноматериалов, содержащее в себе верхнюю и нижнюю силовые конструкции стационарного промышленного огневого стенда, серийный жидкостный ракетный двигатель (ЖРД), состоящий из форсуночной головки, камеры сгорания и сопла Лаваля, и оснащённый дополнительными средствами защиты стенок камеры сгорания и сопла от эрозионного и повышенного высокотемпературного воздействия, и содержащем в себе также приспособление-патрубок для введения в ЖРД порошкообразного алюминия, отличающееся тем, что приспособление-патрубок для введения в ЖРД порошкообразного алюминия размещён в камере сгорания с возможностью осуществления введения порошкообразного алюминия в той зоне камеры сгорания ЖРД, которая отдалена от форсуночной головки, и с возможностью введения его в непосредственной близости от критического сечения сопла Лаваля, не доходя до него на расстояние L_до, равное L_до = (0,1…0,25) × d_кр, где d_кр – диаметр критического сечения сопла Лаваля, и что за соплом Лаваля расположено замкнутое засопловое пространство, образованное сетчатым огнестойким материалом, с возможностью направления в него потока продуктов сгорания из сопла этого ЖРД, содержащего твёрдые частицы оксида алюминия Al₂O₃ и с возможностью оседания названных частиц на сетчатом огнестойком материале.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что всё замкнутое засопловое пространство, образованное сетчатым огнестойким материалом, помещено в другое, второе, замкнутое засопловое пространство, затем это, второе, замкнутое засопловое пространство помещено в третье замкнутое засопловое пространство, затем и это, третье, замкнутое засопловое пространство помещено в четвёртое замкнутое засопловое пространство и так далее наращены количества названных замкнутых засопловых пространств до достижения требуемой процентной доли оседания твёрдых частиц оксида алюминия Al₂O₃ за время одного запуска ЖРД.