×
20.05.2013
216.012.4167

Результат интеллектуальной деятельности: РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ СТАРОВЕРОВА - 3 (ВАРИАНТЫ)

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002482313
Дата охранного документа
20.05.2013
Аннотация: Ракетный двигатель содержит камеру сгорания, в которую под давлением подается смесь борана и фосфина, или раствор борана и фосфина, или эмульсия борана и фосфина. В камеру сгорания подается диборана 28,92+-10% и фосфина 71,08+-10%. Другое изобретение группы относится к ракетному двигателю на жидком или твердом ракетном топливе, содержащему камеру сгорания или корпус с соплом. В камеру сгорания или в корпус ракетного двигателя дополнительно подается выхлоп двигателя, работающего на диборане или тетраборане и фосфине. Группа изобретений позволяет повысить удельный импульс ракетного двигателя. 2 н. и 4 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к ракетным двигателям жидкого и твердого топлива.

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. А также, в некоторых случаях, снижение демаскирующего инфракрасного излучения.

ВАРИАНТ 1. Данный двигатель содержит камеру сгорания (будем ее так называть, хотя процесса «сгорания» в ней не происходит), в которую под давлением подается смесь борана и фосфина, или раствор или эмульсия борана и фосфина.

Рассмотрим реакцию в двигателе на примере диборана и фосфина (моно). При инициации реакции источником тепла происходит сначала экзотермическое разложение диборана (до 300°С) с выделением тепла 38,5 кДж/моль, после чего выделившийся бор взаимодействует с двумя молекулами фосфина:

В2Н6+2РН3=2ВР+6Н2+842,5 кДж/моль

То есть удельное выделение тепла составляет 8,77 кДж/г, что примерно как у твердых ракетных топлив. Доля водорода от массы реагирующих веществ 12,5%. Условный эквивалентный показатель «К», равный произведению тепловыделения на долю водорода, равен 1,10. Приблизительные расчеты показывают, что температура реакции будет при постоянном давлении - 2000°С. Скорость звука в таком водороде 3700 м/с, а скорость реактивной струи около 6670 м/с. Однако слишком малое количество выделившегося водорода внушает сомнения, сможет ли он разогнать всю первоначальную массу до такой скорости. Проверочный расчет (без учета нагрева компонентов) по закону сохранения энергии показал, что максимальная скорость даже при 100% к.п.д. будет 4190 м/с. Реально - еще меньше.

То есть при к.п.д. двигателя, меньшем 88,3%, не потребуется расширяющееся сопло, достаточно сужающегося.

Сравнительно низкая рабочая температура позволит значительно облегчить и упростить конструкцию двигателя. Например, вольфрамовый двигатель может работать без охлаждения, а титановый двигатель должен иметь охлаждение, но будет значительно легче вольфрамового.

Так как выше 1200°С бор реагирует с фосфором, то вся реакция идет лавинообразно, то есть самостоятельно.

Образование фосфида бора идет интенсивнее в присутствии восстановителя. Таковым может быть выделяющийся водород. Для увеличения скорости реакции желательно присутствие мелкодисперсного угля, сажи, графита или небольшого количества метана (0,0001-1% от массы реагирующих веществ), или их смеси. Метан при температуре выше 1100°С экзотермически разлагается с выделением двух молекул водорода и углерода в виде сажи, которая будет катализатором реакции образования фосфида бора.

Как видно из реакции, стехиометрическое соотношение диборана и фосфида должно быть 27,67:68,00 и при этом выделится 12,1 г/м водорода. В реальности из-за разности скоростей реакций возможны отклонения в ту или иную сторону до 10%. То есть стехиометрическое соотношение в процентах 28,92:71,08, и при этом выделится 12,5% водорода по отношению к исходной массе.

Возможна другая реакция компонентов, например, тетраборана с дифосфином:

В4Н10+2Р2Н4=4ВР+9Н2+1641,6 кДж

То есть тепловыделение 8,86 кДж/г, водорода 9,79%, К=0,87. Как видим, водорода выделится меньше, но он будет иметь более высокую температуру. Жидкие компоненты должны находиться в растворенном виде или в виде эмульсии.

Чтобы такой двигатель запустился, ему необходим начальный источник тепла. Им может быть установленная на пусковой установке горелка или пиротехническая шашка, которая направлена внутрь камеры сгорания. В течение некоторого времени она прогревает камеру, а затем, после подачи компонентов топлива (будем его так называть, хотя оно не «горит»), инициирует начало их реакции.

Более интересен вариант, в котором шашка быстрогорящего твердого ракетного топлива установлена в самой камере сгорания - по центру и/или на ее стенках. Такая шашка при правильном расчете ее мощности сразу начинает двигать ракету, прогревает камеру сгорания и, в конце работы (примерно на 25-10% мощности), инициирует реакцию реагентов топлива. Возможно плавное замещение производительности шашки плавной подачей топлива в камеру сгорания. Время работы такой шашки невелико - секунды или даже доли секунды. Так как желательно прогреть стенки камеры сгорания, то, если шашек две - в центре и по краям камеры сгорания, центральная шашка должна работать несколько дольше, чтобы прогреть стенки, открывшиеся после полного выгорания боковой шашки.

ВАРИАНТ 2. Для повышения удельного тепловыделения двигатель может быть скомбинирован с классическим ракетным двигателем, жидкостным или твердотопливным. То есть такой двигатель содержит камеру сгорания или корпус с соплом, работает на жидком или твердом ракетном топливе и отличается тем, что в камеру сгорания или в корпус твердотопливного ракетного двигателя дополнительно подается выхлоп двигателя, работающего на диборане или тетраборане и фосфине.

В результате горения обычного (окислительно-восстановительного) ракетного топлива и работы водородного двигателя получается газопылевая смесь, в которой скорость звука будет ниже, чем в водороде, но выше, чем в обычных ракетных газах. Суммарный импульс такого двигателя может оказаться и выше чисто водородного двигателя, и выше окислительно-восстановительного двигателя (требуется серия экспериментов). Но, даже если импульс окажется примерно одинаковым, такой двигатель продолжает сохранять преимущество низкой температуры процесса, то есть будет иметь пониженную инфракрасную заметность и низкую тепловую напряженность конструкции двигателя, то есть ее малый вес и отсутствие охлаждения.

Пример. В классический жидкостный ракетный двигатель (например, кислородно-керосиновый) дополнительно подается выхлоп двигателя по варианту 1. Работает двигатель как обычно.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 181-190 из 311.
20.12.2015
№216.013.99b9

Полноприводная трансмиссия /варианты/

Изобретение относится к трансмиссиям автомобилей для привода на четыре и более колеса. Трансмиссия содержит коробку передач, сцепление и редукторы. Причем на выходе из коробки или в мостах после редукторов имеются обгонные муфты. Все или часть обгонных муфт блокируемые. Также трансмиссия может...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570978
Дата охранного документа: 20.12.2015
20.12.2015
№216.013.99c6

Ракетный двигатель староверова - 13а

Изобретение относится к бессопловым ракетным двигателям твердого топлива. Ракетный двигатель содержит корпус и шашку ракетного топлива с продольным каналом. В топливной шашке - закрытополостные радиальные щелевые пустоты. Соотношение компонентов топлива ракетного двигателя: алюмогидрида лития -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570991
Дата охранного документа: 20.12.2015
27.12.2015
№216.013.9e66

Боевой корабль

Изобретение относится к области кораблестроения, в основном к сторожевым кораблям и эсминцам. Предложенный корабль представляет собой два корпуса с транцевой кормой, соединенные кормами с помощью управляемого временного крепления. Каждый корпус имеет вертикальный колодец с подвижно вставленным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572180
Дата охранного документа: 27.12.2015
10.01.2016
№216.013.9f55

Ракетный двигатель староверова-16

Изобретение относится к ракетным двигателям твердого топлива. Ракетный двигатель содержит твердое ракетное топливо, причем компоненты, дающие в смеси взрывоопасную смесь, расположены в цилиндрической или конической шашке твердого ракетного топлива спиральными объемными секторами или коническими...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572426
Дата охранного документа: 10.01.2016
20.01.2016
№216.013.a11c

Ракетное топливо староверова - 17 /варианты/

Изобретение относится к ракетным топливам. Изобретения основано на том, что кислород реагирует только с металлом боргидрида (согласно ряду напряжений), а бор экзотермически реагирует с азотом и увеличивает энергетику реакции. Соединения бора, например бораны, боргидриды, кроме того, еще и дают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572886
Дата охранного документа: 20.01.2016
20.01.2016
№216.013.a11d

Ракетное топливо староверова - 20 /варианты/

Изобретение относится к ракетному топливу. Решение основано на том, что бор или бериллий экзотермически реагирует с азотом и увеличивает энергетику реакции. При этом реализуются тройные (три компонента) или двойные двуэнергетические (азот - бор, металл - кислород) реакции, где первый компонент...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572887
Дата охранного документа: 20.01.2016
20.01.2016
№216.013.a11e

Бинарный пороховой заряд староверова /варианты/

Изобретение относится к пороховым зарядам, преимущественно легкогазовым. Бинарный пороховой заряд содержит окислитель и горючее, расположенные отдельно в цилиндрической или конической шашке с продольным каналом, и выполнен продольными или спиральными объемными секторами, или плоскими слоями,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572888
Дата охранного документа: 20.01.2016
27.02.2016
№216.014.be3c

Подводная лодка

Изобретение относится к подводному кораблестроению. Предложена подводная лодка, которая имеет расположенные между прочным и наружным корпусами лодки или на поверхности лодки герметичные контейнеры с ракетами, закрепленные с возможностью управляемого отделения, причем каждый контейнер содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002576221
Дата охранного документа: 27.02.2016
27.02.2016
№216.014.bf2d

Опреснитель или дистиллятор староверова

Изобретение относится к опреснителям и дистилляторам испарительного типа. Аппарат содержит испарительную камеру и камеру конденсата, между которыми находится компрессор, направленный в сторону камеры конденсата. Испарительная камера располагается вверху, а камера конденсата - внизу. Камера...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002576295
Дата охранного документа: 27.02.2016
27.02.2016
№216.014.bfb6

Броня староверова - 4 /варианты/ и способ её получения

Группа изобретений относится к вариантам брони и способу получения брони. Броня состоит из нескольких слоев бронематериала. В первом варианте исполнения первый слой, считая снаружи, представляет собой металлическую броню, третий - металлическую, сотовую броню из композитных материалов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002576219
Дата охранного документа: 27.02.2016
Показаны записи 181-190 из 311.
20.12.2015
№216.013.99b9

Полноприводная трансмиссия /варианты/

Изобретение относится к трансмиссиям автомобилей для привода на четыре и более колеса. Трансмиссия содержит коробку передач, сцепление и редукторы. Причем на выходе из коробки или в мостах после редукторов имеются обгонные муфты. Все или часть обгонных муфт блокируемые. Также трансмиссия может...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570978
Дата охранного документа: 20.12.2015
20.12.2015
№216.013.99c6

Ракетный двигатель староверова - 13а

Изобретение относится к бессопловым ракетным двигателям твердого топлива. Ракетный двигатель содержит корпус и шашку ракетного топлива с продольным каналом. В топливной шашке - закрытополостные радиальные щелевые пустоты. Соотношение компонентов топлива ракетного двигателя: алюмогидрида лития -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570991
Дата охранного документа: 20.12.2015
27.12.2015
№216.013.9e66

Боевой корабль

Изобретение относится к области кораблестроения, в основном к сторожевым кораблям и эсминцам. Предложенный корабль представляет собой два корпуса с транцевой кормой, соединенные кормами с помощью управляемого временного крепления. Каждый корпус имеет вертикальный колодец с подвижно вставленным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572180
Дата охранного документа: 27.12.2015
10.01.2016
№216.013.9f55

Ракетный двигатель староверова-16

Изобретение относится к ракетным двигателям твердого топлива. Ракетный двигатель содержит твердое ракетное топливо, причем компоненты, дающие в смеси взрывоопасную смесь, расположены в цилиндрической или конической шашке твердого ракетного топлива спиральными объемными секторами или коническими...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572426
Дата охранного документа: 10.01.2016
20.01.2016
№216.013.a11c

Ракетное топливо староверова - 17 /варианты/

Изобретение относится к ракетным топливам. Изобретения основано на том, что кислород реагирует только с металлом боргидрида (согласно ряду напряжений), а бор экзотермически реагирует с азотом и увеличивает энергетику реакции. Соединения бора, например бораны, боргидриды, кроме того, еще и дают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572886
Дата охранного документа: 20.01.2016
20.01.2016
№216.013.a11d

Ракетное топливо староверова - 20 /варианты/

Изобретение относится к ракетному топливу. Решение основано на том, что бор или бериллий экзотермически реагирует с азотом и увеличивает энергетику реакции. При этом реализуются тройные (три компонента) или двойные двуэнергетические (азот - бор, металл - кислород) реакции, где первый компонент...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572887
Дата охранного документа: 20.01.2016
20.01.2016
№216.013.a11e

Бинарный пороховой заряд староверова /варианты/

Изобретение относится к пороховым зарядам, преимущественно легкогазовым. Бинарный пороховой заряд содержит окислитель и горючее, расположенные отдельно в цилиндрической или конической шашке с продольным каналом, и выполнен продольными или спиральными объемными секторами, или плоскими слоями,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572888
Дата охранного документа: 20.01.2016
27.02.2016
№216.014.be3c

Подводная лодка

Изобретение относится к подводному кораблестроению. Предложена подводная лодка, которая имеет расположенные между прочным и наружным корпусами лодки или на поверхности лодки герметичные контейнеры с ракетами, закрепленные с возможностью управляемого отделения, причем каждый контейнер содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002576221
Дата охранного документа: 27.02.2016
27.02.2016
№216.014.bf2d

Опреснитель или дистиллятор староверова

Изобретение относится к опреснителям и дистилляторам испарительного типа. Аппарат содержит испарительную камеру и камеру конденсата, между которыми находится компрессор, направленный в сторону камеры конденсата. Испарительная камера располагается вверху, а камера конденсата - внизу. Камера...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002576295
Дата охранного документа: 27.02.2016
27.02.2016
№216.014.bfb6

Броня староверова - 4 /варианты/ и способ её получения

Группа изобретений относится к вариантам брони и способу получения брони. Броня состоит из нескольких слоев бронематериала. В первом варианте исполнения первый слой, считая снаружи, представляет собой металлическую броню, третий - металлическую, сотовую броню из композитных материалов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002576219
Дата охранного документа: 27.02.2016
+ добавить свой РИД