Окислитель и ракетное топливо с ним
Изобретение относится к ракетным топливам для жидкостных, твердотопливных и гибридных ракетных двигателей, содержащих окислитель и горючие вещества. Окислитель ракетного топлива содержит нитрат бора. Ракетное топливо содержит указанный окислитель и горючие вещества, такие как чистый или связанный бор, например бораны (диборан), боргидрид бериллия, карбид бора, бориды металлов. Кроме большого выделения водорода бор реагирует с выделяющимся азотом с образованием нитрида бора и с тепловыделением 252,6 кДж/моль. 2 н. и 2 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к ракетным топливам для жидкостных, твердотопливных и гибридных ракетных двигателей.
Известны ракетные топлива, см., например, пат. №2424279 «Горючее», состоящее наполовину из ацетилена и этилена, что позволяет использовать ацетилен, имеющий хорошее тепловыделение на единицу истраченного кислорода и большую температуру горения в растворенном, то есть жидком криогенном виде.
Известен «Ракетный двигатель Староверова-10» (свежеподанная заявка на изобретение), 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. Однако можно совместить реакцию окисления кислородом и реакцию образования нитрида бора.
Данный окислитель представляет собой нитрат бора B(NO3)3. Во-первых, он содержит очень большое количество связанного кислорода - 73,17%, а во-вторых, после «освобождения» кислорода бор реагирует с азотом с образованием нитрида бора с тепловыделением 23,37 мДж/кг на единицу бора. Правда, собственного бора для полного реагирования недостаточно, поэтому желательно, чтобы в составе горючего ракетного топлива также был чистый или связанный бор, например бораны, боргидрид бериллия, карбид бора, бориды металлов и т.п. Рассмотрим, например, реакцию нитрата бора с с дибораном.
Пример 1:
Тепловыделение реакции - 13,8 мДж/кг. Соотношение ингредиентов: нитрата бора - 78,05%+-15%, диборана - 21,95%+-15%.
Пример 2. Возможна реакция с твердым топливом:
В этой реакции тепловыделение - 14,97 мДж/кг. Соотношение ингредиентов: нитрата бора - 71,78%+-15%, боргидрида бериллия - 28,22%+-15%. Кроме большего тепловыделения в этой реакции происходит выделение свободного водорода, что увеличивает скорость звука в струе. Выделение вредного оксида бериллия сравнительно небольшое. Еще больше водорода в реакции
Пример 3:
Соотношение ингредиентов: боргидрида бериллия 24,31%, нитрата бора - 61,83%, гидрида бериллия - 13,86%, все +-13%. Или почти то же самое:
Соотношение компонентов: нитрата бора 62,9+-30%, боргидрида бериллия - 37,1+-30%.
При наличии в составе топлива других соединений бора - карбида бора или боридов металлов они в присутствии кислорода разлагаются при высокой температуре с образованием окислов углерода или металлов соответственно. То есть результат достижим при любом сочетании основного и альтернативных признаков.
1. Окислитель, содержащий нитраты и отличающийся тем, что содержит нитрат бора.
2. Ракетное топливо, отличающееся тем, что содержит окислитель по п.1 и что в составе горючего ракетного топлива имеется чистый или связанный бор, например бораны, боргидрид бериллия, карбид бора, бориды металлов.
3. Ракетное топливо по п.1, отличающееся тем, что характеризуется следующим соотношением ингредиентов: нитрата бора - 78,05%+-15%, диборана - 21,95%+-15%.
4. Ракетное топливо по п.1, отличающееся тем, что характеризуется следующим соотношением ингредиентов: нитрата бора - 71,78%+-15%, боргидрида бериллия - 28,22%+-15%.
