Результат интеллектуальной деятельности: РАКЕТНОЕ ТОПЛИВО СТАРОВЕРОВА - 15 (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к ракетным двигателям твердого топлива и гибридным.

Известны ракетные двигатели, см., например, «Бескорпусный двигатель с самоподачей», пат. №2431052. Все существующие химические ракетные двигатели используют принцип высокотемпературного нагрева газа или газопылевого 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/с. 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/с. 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°С (это ниже температуры его воспламенения) будет иметь скорость звука 2360 м/с и сможет в реактивном сопле разогнаться сам и разогнать пылевые частицы до скорости около 4300 м/с. То есть получится «холодный ракетный двигатель», в котором из-за адиабатического расширения газ на выходе из реактивного сопла может иметь приблизительно температуру окружающей среды.

На этом и основана идея данного изобретения. Цель изобретения - повышение скорости реактивной струи и удельного импульса ракетного двигателя. Для этого двигатель должен вырабатывать чистый водород и твердые вещества. Подходящей химической реакцией для этого может быть тройная реакция боргидрида бериллия, гидрида бериллия и динитрамида аммония:

Возможны промежуточные реакции: образование воды, реакция ее при таких температурах с бериллием и с бором, образование аммиака, реакция его или азота при таких температурах с оксидом бора и получение нитрида бора. Соотношение компонентов: боргидрида бериллия - 34,63±10%, динитрамида аммония - 55,50±10%, гидрида бериллия - 9,87±5%.

Возможна реакция с окислением бора:

Соотношение компонентов: боргидрида бериллия - 23,78±10%, динитрамида аммония - 76,22±10%.

Если траектория взлета проходит над населенными местами, то можно заменить бериллий и его токсичные соединения на литий или алюминий и их соединения.

Хотя структура LiBH4, скорее всего, будет Li2(BH4)2, поэтому предыдущую реакцию можно записать так:

В любом случае соотношение компонентов: боргидрида лития - 35,85±10%, динитрамида аммония - 51,06±10%, гидрида лития - 13,09±5%.

Или возможна такая же реакция с алюминием:

Соотношение компонентов: боргидрида алюминия - 23,66±10%, динитрамида аммония - 57,76±10%, гидрида алюминия - 18,58±5%. Структура боргидрида алюминия возможна Al2(ВН4)6.

Сравнительно малотоксичным будет двигатель:

Соотношение компоненов: декаборана - 39,64±10%, динитрамида аммония -60,36±10%.

Возможна реакция в гибридном двигателе с повышенным удельным выделением водорода:

Соотношение реакции: боргидрида бериллия - 44,61±10%, динитрамида аммония - 35,75±10%, аммиака - 19,63±5%.

Возможна и реакция с полным или частичным окислением получившегося водорода.

Теоретически открыто устойчивое соединение N3O6 (далее «шестиокись азота»), с получением его на практике возможны реакции с ним:

Соотношение компонентов: боргидрида бериллия 29,61±10%, шестиокиси азота - 70,39±10%.

Или такая же тройная реакция с использованием имеющегося азота:

Соотношение компонентов: боргидрида бериллия 26,02±10%, шестиокиси азота - 61,86±10%, бора - 12,12±5%.

Эта же реакция даст больше водорода, если вместо бора добавлять тетраборан:

Соотношение компонентов: боргидрида бериллия 24,91±10%, шестиокиси азота - 59,35±10%, декаборана - 15,74±5%.

Или возможна другая тройная реакция, похожая на реакцию \1\:

Соотношение компонентов: боргидрида бериллия - 23,26±10%, шестиокиси азота - 56,17±10%, гидрида бериллия - 20,20±10%.

Интересна реакция в гибридном двигателе с повышенным выделением водорода:

Соотношение компонентов: боргидрида бериллия - 44,34±10%, шестиокиси азота - 26,39±10%, аммиака - 29,27±10%.