Углеводородные горючие омар, боктан, соктан и ацетам

[Туман Андромедов]

1. А как ДМ керосином заправляют: на старте или в МИКе?
2. ...Зенит мог бы полтонны ПН на ГПО выиграть.

1. В МИКе, точнее, на заправочной станции
2. Тот Зенит, который Морской старт полтонны может выиграть без махинаций с топливом. Масса юбки, "капсулюзирующей" БПГ составляет ... 470 кг (!). Это расплата за "нераспространение" американцами их "уникальных" технологий. Эта юбка несбрасываемая. Остаётся на РБ при отделении КА.

[fagot]

Легко и красиво НДМГ намешивается только на форуме, а когда дойдет дело до испытаний и отработки, то и цена будет соответствующая, и заморочки какие-нибудь вылезут. Ну а выигрыш зависит от доли гептила в смеси.

[mihalchuk]

Это только если выбирать из двух зол. :wink:

Да инженерам только этим и приходится заниматься! Ну, а поскольку керосин - большее из двух зол, то выбор очевиден!

Ну, Дмитрий, стоит произнести вопшебное слово "инфраструктура", как все перспективы водорода на Байконуре резко теряют радужные расцветки... А намешать НДМГ в керосин стоить будет немного, а бак всё равно уже прорабатывался под ДМ03...

Керосин и гидразин не смешиваются. Насчёт НДМГ - не знаю. Возможно, придётся готовить эмульсию, а она склонна к расслоению. Но главное - утрачивается важное конкурентное преимущество ДМ перед Бризом.

[Андрей Суворов]

Керосин и гидразин не смешиваются. Насчёт НДМГ - не знаю. Возможно, придётся готовить эмульсию, а она склонна к расслоению. Но главное - утрачивается важное конкурентное преимущество ДМ перед Бризом.

НДМГ, благодаря двум метильным радикалам, растворяется в неполярных растворителях.

[Гость 22]

Легко и красиво НДМГ намешивается только на форуме, а когда дойдет дело до испытаний и отработки, то и цена будет соответствующая, и заморочки какие-нибудь вылезут. Ну а выигрыш зависит от доли гептила в смеси.

И все же АТ/НДМГ конвертируют в кислород/керосин. Заморочки при этом, конечно, есть - в основном, кстати, из-за повышение температуры в камере, но они решаемы.

В РД-58 заморочек было бы гарантированно меньше. Один компонент остается прежним - можно оставить почти всю кислрордную часть системы питания без изменения. Температура в ГГ, на турбине и в камере падает. ТНА у него, так сказать, модульный : насос горючего - сборочная единица, отделяемая от насоса ок. с турбиной.

Со смесью НДМГ-керосин заморочек должно быть еще меньше. И получится этакий трехкомпонентник практически без недостатков...

[fagot]

Ну температура тут падает меньше, чем растет при переводе вонючки на керосин, а вот объемные расходы изменяются существеннее, так что сложно сказать, насколько все будет просто. Помимо ТНА придется и форсуночную головку переделывать, и уплотнения менять.

[Salo]

http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/content/numbers/179/38.shtml

Уже в 1972 г. в самом начале работы над 1КФТ стало очевидно, что ракета-носитель 11А511 или 11А511М не сможет вывести аппарат на орбиту. Поэтому уже в Постановлении N182-63 было предусмотрено создание новой модификации РН 11А511К. В 1975 г. в Центральном специализированном конструкторском бюро (ЦСКБ, так с 1974 г. назывался Филиал №3 ЦКБЭМ) были разработаны технические предложения по такой РН.

Интересный эпизод того времени. Как вариант носителя 11А511К в ЦСКБ стал прорабатываться носитель на новом типе топлива – циклине. Эту РН было решено создавать на базе РН 11А511У, поэтому она получила индекс 11А511У2. В необходимости разработке нового более грузоподъемного варианта «семерки» удалось убедить министра общего машиностроения С.А.Афанасьева. 5 июня 1975 г. он издал приказ №178 о создании РН на базе 11А511У с улучшенными энергетическими и эксплуатационными характеристиками. В 1976 г. в ЦСКБ были разработаны технические предложения и эскизный проект на модернизацию носителя 11А511У. Проведена оценка нескольких вариантов модернизации путем форсирования двигательных установок нижних ступеней, применения циклина на 3 ступени и установки двигателя 11Д58. Однако в том же году на основании решения ВПК эта работа была исключена из планов ЦСКБ как слишком дорогостоящая и малоперспективная, а также в связи с проводимыми разработками в КБ «Южное» ракеты-носителя 11К77 «Зенит-2». Лишь в 1978 г. работы по «циклиновой» ракете удалось возобновить. 24 мая 1978 г. вышел новый приказ Афанасьева №189 «О модернизации ракеты-носителя 11А511У». Приказом вновь предусматривалось создание ракеты-носителя 11А511У2, на центральном блоке которой предполагалось применение циклина. Однако энергетических возможностей любой модификации «семерки» уже не хватало.

[Salo]

По боктану с помощью Дмитрия В. нашёл два патента:

http://ru-patent.info/21/75-79/2175312.html

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИЦИКЛОБУТИЛА
Патент Российской Федерации

Суть изобретения: Изобретение относится к способу получения дициклобутила, являющегося компонентом топлива для жидкостных ракетных двигателей. Способ получения дициклобутила основан на реакции метатезиса метиленциклобутана (МЦБ) в присутствии катализатора метатезиса в атмосфере инертного газа при непрерывном отводе этилена с последующим гидрированием образующегося дициклобутилидена (ДЦБ) в присутствии катализатора гидрирования. Согласно предлагаемому способу МЦБ подвергают метатезису при 40-100°С, совмещая процесс синтеза с процессом ректификации, причем регулируют уровень жидкости в зоне реакции, обеспечивая нахождение катализатора в слое жидкости, после чего проводят гидрирование ДЦБ на никель-хромовом катализаторе или на катализаторе никель на кизельгуре в непрерывном режиме при постепенном повышении температуры от 20 до 140°С и давлении от 60 до 80 атм. Причем предпочтительно проводить реакцию метатезиса и гидрирования при разбавлении реакционных масс углеводородным растворителем на начальном этапе указанных реакций. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.  
Номер патента: 2175312  
Класс(ы) патента: C07C13/28, C07C13/06, C07C6/04, C07C5/03  
Номер заявки: 2000116454/04  
Дата подачи заявки: 27.06.2000  
Дата публикации: 27.10.2001  
Заявитель(и): Открытое акционерное общество "Всероссийский научно- исследовательский институт органического синтеза"; Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН; Открытое акционерное общество "Всероссийский научно- исследовательский институт органического синтеза в г. Новокуйбышевске"; Открытое акционерное общество "Новокуйбышевский опытный завод органического синтеза "Волгасинтез"; Открытое акционерное общество "НПО Энергомаш им. акад. В.П. Глушко"  
Автор(ы): Финкельштейн Е.Ш.; Портных Е.Б.; Грингольц М.Л.; Стрельчик Б.С.; Смагин В.М.; Лысова О.В.; Черных С.П.; Ануфриев В.С.; Фоменко В.Н.; Котова Н.Н.; Черных К.С.; Каторгин Б.И.; Челькис Ф.Ю.; Лизгунов С.А.; Стороженко И.Г.  
Патентообладатель(и): Открытое акционерное общество "Всероссийский научно- исследовательский институт органического синтеза"; Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН; Открытое акционерное общество "Всероссийский научно- исследовательский институт органического синтеза в г. Новокуйбышевске"; Открытое акционерное общество "Новокуйбышевский опытный завод органического синтеза "Волгасинтез"; Открытое акционерное общество "НПО Энергомаш им. акад. В.П. Глушко"  
Описание изобретения: Изобретение относится к способу получения дициклобутила, являющегося компонентом топлива для жидкостных ракетных двигателей (ЖРД).
Известен способ получения дициклобутила (прототип) диспропорционированием (метатезисом) метиленциклобутана (МЦБ) в присутствии катализатора, в качестве которого используют окислы рения, или молибдена, или вольфрама (А. М.Попов, Р.А.Фридман и др. Изв. АН СССР. Сер. хим., 1973, N 6, с. 1429) [1]. Реакцию проводят в жидкой фазе в предварительно продутой аргоном статической системе при 30-35oC и при непрерывном отводе этилена. Выход дициклобутилидена (ДЦБ) при использовании в качестве катализатора Re2O7/Al2O3 составляет 60%. После ректификации полученного ДЦБ продукт с чистотой 97% направляют на гидрирование, которое проводят в растворе пентана на катализаторе Pt/C при температуре 25oC. Получают дициклобутил с выходом 97%. Выход дициклобутила в расчете на исходный МЦБ составляет 58%.
Недостатками прототипа являются низкий выход дициклобутила, а также то, что описанный способ нетехнологичен и представляет собой лабораторную методику, которую необходимо существенно доработать при переходе к промышленному осуществлению процесса. Так, при метатезисе МЦБ в статической системе происходит измельчение гетерогенного катализатора, что затрудняет его отделение от продуктов реакции и дальнейшую регенерацию. Кроме того, гидрирование ДЦБ осуществляют на дорогостоящем платиновом катализаторе, что значительно удорожает процесс. Имеется ряд других сложностей, обусловленных природой и поведением МЦБ и ДЦБ в ходе метатезиса и гидрирования, описанных ниже.
Реакция метатезиса олефинов открыта в 1964 году (R.L. Banks, G.C.Bailey. Industr. and Eng. Chem. Prod. Res. Dev., 1964, 3, 170-173) [2] и широко изучена для линейных и циклических олефинов и несопряженных диенов (М.Л. Хидекель, А. Д. Шебалдова и И.В.Калечиц. Успехи химии, 1971, т. 40, N 8, с. 1416) [3].
Поведение 1,1-дизамещенных циклоолефинов, в частности МЦБ, в реакции метатезиса существенно отличается от их линейных аналогов. Для эффективного метатезиса МЦБ необходимы особые условия и приемы.
Реакция метатезиса МЦБ является равновесным процессом, тормозящимся продуктами реакции. Даже при удалении этилена, как это описано в прототипе, выход ДЦБ составляет всего 60%. В этих условиях возрастает роль конкурирующих процессов, протекающих на гетерогенных катализаторах, к числу которых относится изомеризация МЦБ в 1-метилциклобутен. Сометатезис последнего с МЦБ сопровождается образованием побочных продуктов, загрязняющих целевой продукт. Кроме того, на гетерогенных катализаторах метатезиса возможна перегруппировка ДЦБ в 1,5-бицикло[3,3,0]октен (пентален). В начальной стадии реакции на активном катализаторе могут протекать побочные реакции, приводящие к осмолению и снижению активности и селективности катализатора.
Гидрирование ДЦБ также может осложняться реакциями изомеризации и гидрогенолиза. Важно подобрать селективный катализатор гидрирования ДЦБ, а также более дешевый по сравнению с прототипом.
Следует отметить важность чистоты получаемого дициклобутила и отсутствие в нем примесей нециклических углеводородов, существенно ухудшающих его характеристики при использовании в качестве компонента горючего.
Все эти особенности создают определенные трудности при разработке технологии получения дициклобутила при переходе к промышленному производству этого продукта.
Задача предлагаемого изобретения - создание более технологичного по сравнению с прототипом процесса получения дициклобутила, осуществимого в промышленном масштабе, с одновременным удешевлением процесса и получением целевого продукта с более высоким выходом и высокого качества, отвечающего требованиям, предъявляемым к ракетным топливам.
Предлагаемый способ получения дициклобутила основан на реакции метатезиса МЦБ в присутствии известных катализаторов метатезиса олефинов на основе окислов рения или смешанных катализаторов на основе окислов рения и молибдена или рения и вольфрама, нанесенных на окись алюминия и промотированных тетраалкильными соединениями олова или свинца, в атмосфере инертного газа при непрерывном отводе этилена с последующим гидрированием образующегося ДЦБ в присутствии катализатора гидрирования.
В отличие от прототипа по предлагаемому способу МЦБ подвергают метатезису при 40-100oC, совмещая процесс синтеза с процессом ректификации, причем регулируют уровень жидкости в зоне реакции, обеспечивая нахождение катализатора в слое жидкости, после чего проводят гидрирование ДЦБ на никель-хромовом катализаторе или на катализаторе никель на кизельгуре в непрерывном режиме при постепенном повышении температуры от 20 до 140oC и давления от 60 до 80 атм.
Следует отметить, что проведение реакции метатезиса МЦБ при 40-100oC при совмещении процесса синтеза с процессом ректификации, а также регулирование уровня жидкости в зоне реакции для обеспечения нахождения катализатора в слое жидкости, приводят к увеличению выхода ДЦБ и, вследствие этого, выхода целевого дициклобутила. При этом повышается технологичность процесса с одновременным его упрощением.
Это достигается использованием совмещенного реактора, в котором снизу имеется куб с подогревом, куда заливают исходный МЦБ. Верхняя часть представляет собой ректификационную колонну, в средней части которой помещают катализатор. Образующийся в процессе синтеза этилен отводится из верхней части реактора, а ДЦБ и другие высококипящие продукты накапливаются в кубе. При этом на катализаторе постоянно находится МЦБ, стекающий с дефлегматора в виде флегмы, а катализатор находится в слое жидкости, уровень которой регулируется. Такое проведение процесса обеспечивает увеличение выхода ДЦБ, повышает технологичность процесса (отсутствие уноса катализатора, "захлебывание" и т.д.).
На начальном этапе процесса можно использовать разбавление углеводородным растворителем, что позволяет дополнительно увеличить выход ДЦБ.
Проведение реакции метатезиса при 40-100oC определяется выбранным катализатором, в качестве которого используют окислы рения или смешанные катализаторы на основе окислов рения и молибдена или рения и вольфрама, нанесенные на окись алюминия, а также температурами кипения исходных и конечных продуктов реакции и применяемых растворителей.
При проведении процесса при температуре ниже 40oC реакция метатезиса замедляется, что увеличивает продолжительность процесса. Повышение температуры выше 100oC нецелесообразно из-за резкого снижения селективности процесса.
Проведение процесса гидрирования в непрерывном режиме на никель-хромовом катализаторе или на катализаторе никель на кизельгуре позволяет удешевить процесс.
Постепенное повышение температуры от 20 до 140oC и давления от 60 до 80 атм позволяет проводить процесс гидрирования с достаточно большой селективностью за счет уменьшения доли побочных реакций изомеризации и гидрогенолиза при длительной эксплуатации катализатора.
Для повышения селективности процесса на начальном этапе гидрирования можно также использовать разбавление реакционной массы углеводородным растворителем.
Селективность процесса гидрирования достигает 97%.
Проведение процесса гидрирования при температуре ниже 20oC и давлении ниже 60 атм нецелесообразно из-за низкой скорости процесса гидрирования, выше 140oC и давлении выше 80 атм - из-за увеличения доли побочной реакции гидрогенолиза.
Выход дициклобутила по предлагаемому способу в расчете на исходный МЦБ составляет 70-93%.
После ректификации товарный дициклобутил получают с концентрацией не менее 98%.
Способ получения дициклобутила опробован на опытной установке.
Далее представлены примеры конкретного выполнения способа.
Пример 1.
Процесс получения дициклобутила проводят в совмещенном реакторе, внизу которого имеется обогреваемый куб, а верхняя часть представляет собой ректификационную колонну. В средней части колонны имеется насадка, над которой в инертной атмосфере загружают 1 кг катализатора Re2O7/Al2O3-PbEt4. В реактор загружают 16 кг МЦБ, основную часть которого помещают в куб, а оставшейся частью заливают катализатор, чтобы он находился в слое жидкости. После чего начинают обогрев куба. Пары МЦБ конденсируются в дефлегматоре, и жидкий МЦБ поступает на катализатор. Температура в зоне реакции составляет 40oC. Образующийся при метатезисе МЦБ этилен отводится с верха колонны, а ДЦБ стекает с катализатора в куб и концентрируется там. Непрореагировавший МЦБ постоянно отгоняется из куба и после конденсации в дефлегматоре поступает на катализатор. При этом регулируют уровень жидкости в зоне реакции для обеспечения нахождения катализатора в слое жидкости. По мере превращения МЦБ в ДЦБ температура в зоне реакции возрастает до 100oC.
После полного превращения МЦБ реакционную массу направляют на гидрирование. Гидрирование осуществляют на катализаторе Ni/CrO3. Реакционная масса подается со скоростью 0,2-0,3 час-1. Гидрирование проводят в течение 40 часов в более мягких условиях - с постепенным повышением температуры от 20 до 60oC и давлении 60 атм. Затем температуру процесса постепенно повышают до 140oC и давление - до 80 атм. Из гидрогенизата ректификацией выделяют дициклобутил в количестве 10,2 кг с чистотой 99,3%. Выход дициклобутила в расчете на исходный МЦБ составляет 78,5%.
Условия проведения других примеров и результаты представлены в таблице. Ниже приводятся особенности проведения этих примеров.
Пример 2.
Процесс получения дициклобутила проводят аналогично описанному в примере 1, за исключением катализатора метатезиса, который представляет собой Re2O7•WO3/Al2O3-SnMe4.
Пример 3.
Процесс получения дициклобутила проводят аналогично описанному в примере 1, за исключением катализатора метатезиса, который представляет собой Re2O7•MoO3/Al2O3-SnBu4, и применяемого катализатора на стадии гидрирования, в качестве которого используют Ni/кизельгуре.
Пример 4.
Процесс получения дициклобутила проводят аналогично описанному в примере 1, за исключением того, что гидрирование ведут с разбавлением реакционной массы на начальном этапе углеводородным растворителем гексаном.
Пример 5.
Процесс получения дициклобутила проводят аналогично описанному в примере 1, за исключением того, что метатезис МЦБ проводят при 60-80oC, в качестве катализатора используют Re2O7•MoO3/Al2O3-SnBu4, и на начальном этапе используют разбавление реакционной массы углеводородным растворителем гексаном, которым перед началом процесса заливают катализатор; при этом МЦБ полностью заливают в куб реактора.
Пример 6.
Процесс получения дициклобутила проводят аналогично описанному в примере 1, за исключением того, что на начальном этапе метатезиса и гидрирования используют разбавление реакционной массы углеводородным растворителем пентаном по аналогии с примером 5.
Пример 7.
Процесс получения дициклобутила проводят аналогично описанному в примере 6, за исключением катализатора, используемого при метатезисе, в качестве которого применяют Re2O7•WO3/Al2O3-SnMe4, температуры метатезиса - 90 - 100oC, растворителя на начальном этапе метатезиса - гептана, растворителя в начале гидрирования - тетрадекана.
Пример 8.
Процесс получения дициклобутила проводят аналогично описанному в примере 6, за исключением температуры метатезиса, которая составляет 60 - 80oC, и использования растворителя на начальном этапе метатезиса и гидрирования, в качестве которого применяют гексан.
Таким образом, предложенный способ получения дициклобутила является более технологичным и дешевым по сравнению с прототипом, его можно осуществить в промышленных условиях. При этом целевой продукт получают с более высоким выходом и высокого качества, которое отвечает требованиям, предъявляемым к компонентам ракетных топлив.  
Формула изобретения: 1. Способ получения дициклобутила реакцией метатезиса метиленциклобутана в присутствии катализатора метатезиса в атмосфере инертного газа при непрерывном отводе этилена с последующим гидрированием образующегося дициклобутилена в присутствии катализатора гидрирования, отличающийся тем, что метиленциклобутан подвергают метатезису при 40 - 100oC, совмещая процесс синтеза с процессом ректификации, причем регулируют уровень жидкости в зоне реакции, обеспечивая нахождение катализатора в слое жидкости, после чего проводят гидрирование дициклобутилидена на никель-хромовом катализаторе или на катализаторе никель на кизельгуре в непрерывном режиме при постепенном повышении температуры от 20 до 140oC и давлении от 60 до 80 атм.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что реакцию метатезиса проводят при разбавлении реакционной массы углеводородным растворителем на начальном этапе процесса.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что реакцию гидрирования проводят при разбавлении реакционной массы углеводородным растворителем на начальном этапе процесса.

http://ru-patent.info/21/45-49/2146334.html

СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ УДЕЛЬНОГО ИМПУЛЬСА ЖИДКОСТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ И РАКЕТНАЯ ДВИГАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА
Патент Российской Федерации

Суть изобретения: Способ предназначен для повышения удельного импульса в жидкостных ракетных двигателях и состоит в том, что в качестве углеводородного горючего используют дициклобутил (С8Н14). Двигательная установка содержит системы подачи топлива, баки хранения топлива, агрегаты автоматики. Бак углеводородного горючего ракетной установки заполнен дициклобутилом, температура которого в баке равна от -50° до +50°С. Обладая близкими к керосину физико-техническими и химическими свойствами в паре с окислителем, углеводородное горючее дициклобутил позволяет повысить тягу и удельный импульс двигателя, в сравнении с кислородно-керосиновым двигателем, на 2% и не требует принципиальных его переделок. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.  
Номер патента: 2146334  
Класс(ы) патента: F02K9/42  
Номер заявки: 98114746/06  
Дата подачи заявки: 28.07.1998  
Дата публикации: 10.03.2000  
Заявитель(и): ОАО "НПО Энергомаш им.акад.В.П.Глушко"; ОАО ВНИИОС; ИНХС им.А.В.Топчиева РАН; ОАО ВНИИОС НК; ОАО "Новокуйбышевский опытный завод органического синтеза "Волгасинтез"  
Автор(ы): Каторгин Б.И.; Челькис Ф.Ю.; Стороженко И.Г.; Черных С.П.; Баталин О.Е.; Финкельштейн Е.Ш.; Лиакумович А.Г.; Стрельчик Б.С.; Ануфриев В.С.  
Патентообладатель(и): ОАО "НПО Энергомаш им.акад.В.П.Глушко"; ОАО ВНИИОС; ИНХС им.А.В.Топчиева РАН; ОАО ВНИИОС НК; ОАО "Новокуйбышевский опытный завод органического синтеза "Волгасинтез"  
Описание изобретения: Данные изобретения относятся к ракетной технике, а более конкретно к ЖРД.
В ракетной технике известны и нашли широкое распространение в ракетах-носителях разнообразного назначения ЖРД, работающие на жидком кислороде и таком углеводородном горючем, как керосин. На этих компонентах топлива, в частности, работает американский ЖРД LP-105-NA (см. энциклопедия "Космонавтика", М" 1985, стр.218, статья ЛР-105-НА). Этот двигатель имеет удельный импульс на земле 2153 м/с, а в пустоте - 3025 м/с. Способ получения удельного импульса за счет взаимодействия указанных компонентов топлива на ЖРД L Р-105-N А принимаем в качестве аналога предлагаемого изобретения "Способ...". Недостаток этого способа в том, что имеется значительный резерв повышения удельного импульса ЖРД за счет выявления более эффективного углеводородного горючего, чем керосин.
Известен ЖРД РД-301 конструкции ГДЛ-ОКБ (см. энциклопедия "Космонавтика", М" 1985, стр. 331, статья РД-301). Окислитель - жидкий фтор, горючее - жидкий аммиак. Удельный импульс в пустоте 3928 м/с.
Способ получения высокого удельного импульса за счет взаимодействия указанных компонентов топлива на ЖРД РД-301 принимаем в качестве аналога предлагаемого изобретения "Способ...". Недостаток этого способа в том, что использование на этом двигателе таких эффективных компонентов топлива, как аммиак и фтор, требует существенного усложнения конструкции многих агрегатов, узлов и элементов двигателя в сравнении с аналогичным двигателем на компонентах топлива: жидкий кислород и такое углеводородное горючее, как керосин. Этот способ повышения удельного импульса, кроме того, приводит на данном этапе развития техники к высокой стоимости разработок и в конечном счете к высокой стоимости выполнения соответствующих научно-технических задач.
В патентах США также имеется целый ряд технических решений по совершенствованию компонентов топлива для ЖРД. Этому вопросу, в частности, посвящены патенты США NN 3097479, 3127735, 3230700, изобретения по которым принимаем также в качестве аналогов предлагаемого изобретения "Способ...". В этих аналогах не указывается о применении горючего для кислородного ЖРД, аналогичного керосину, но обеспечивающего больший удельный импульс.
На компонентах топлива жидкий кислород - керосин работает известный ЖРД РД-107 конструкции ГДЛ-ОКБ (см. энциклопедия "Космонавтика", М., 1985, стр. 327, статья РД-107). Этот двигатель имеет удельный импульс на земле 2520 м/с, а в пустоте 3080 м/с. Способ получения удельного импульса за счет взаимодействия указанных компонентов топлива на ЖРД РД-107 принимаем в качестве прототипа предлагаемого изобретения. Недостаток этого способа в том, что в нем имеется резерв повышения удельного импульса ЖРД за счет использования более эффективного углеводородного горючего, чем керосин, причем такого горючего, которое бы не требовало существенных и принципиальных переделок двигателя.
Как показали теоретические и экспериментальные исследования, углеводородное горючее полициклической структуры может обеспечить увеличение теплопроизводительности топлива за счет оптимизации сочетания долей C и H элементов в горючем и энтальпии его образования из этих элементов.
Таким углеводородным горючим является дициклобутил (C8H14), который в паре с жидким кислородом в ракетных топливах может обеспечить увеличение удельного импульса применительно к ЖРД указанного выше типа РД-107 примерно на 2%.
Сущность изобретения "Способ повышения удельного импульса ЖРД" заключается в том, что в ЖРД, работающий на кислороде и жидком углеводородном горючем, в качестве окислителя подают жидкий кислород, а в качестве углеводородного горючего подают дициклобутил (C8H14). Дициклобутил по своим физико-техническим и химическим свойствам близок к керосину (повышенная плотность, температура кипения и замерзания, термостабильность, охлаждающие свойства), что позволяет использовать его вместо керосина.
Применительно к ЖРД предлагаемый способ позволяет увеличить удельный импульс по сравнению со способами, при которых двигатели работают на жидком кислороде и керосине. Следует отметить, что такое углеводородное горючее как метан обеспечивает в паре с кислородом еще более высокий удельный импульс, чем дициклобутил, но применение метана требует существенных переделок соответствующих кислород-керосиновых ЖРД.
Расчетные данные удельного импульса в зависимости от массового соотношения компонентов топлива (окислитель к горючему) Km при давлении в камере сгорания 260 кгс/см2 и геометрической степени расширения сопла по площади 36,9 приводим в нижеследующей таблице, где в колонке "дициклобутил" для компонентов топлива жидкий кислород - дициклобутил, а в колонке "керосин" для компонентов топлива жидкий кислород - керосин. Эти данные определены применительно для ЖРД в основном типа РД-107, но выполненного по схеме с дожиганием генераторного газа в камере.
Как видно из таблицы, для кислородных ракетных двигателей аналогичного исполнения использование в качестве горючего дициклобутила по сравнению с керосином дает выигрыш в удельном импульсе примерно 2%.
Применительно для ЖРД больших и средних мощностей наиболее целесообразен выбор массового соотношения компонентов топлива (окислителя к горючему) лежит в интервале от 2,4 до 3. Такое соотношение компонентов топлива является наиболее целесообразным, т.к. обеспечивает наибольшие значения удельного импульса соответствующих ракетных двигателей. Однако приведенная таблица показывает, что возможны и иные значения соотношения компонентов топлива, например 2 или 3,5. Однако при таких значениях соотношения компонентов эффективность предлагаемого способа в ряде случаев существенно снижается.
В других частных случаях предлагаемого способа отмечается, что в камере сгорания ЖРД обеспечивают давление от 50 до 300 кгс/см2. При меньших, хотя и тоже возможных, давлениях в камере сгорания сложно обеспечить эффективно высокое значение удельного импульса, а при давлениях, больших чем предусмотрено в указанном интервале, возникают трудности в обеспечении работоспособности соответствующих элементов по прочностным соображениям.
Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение "Способ.. . .", состояла в том, чтобы выявить углеводородное горючее, близкое по своим физико-техническим и химическим свойствам к керосину, которое позволило бы повысить удельный импульс ЖРД, в котором в качестве окислителя применяется жидкий кислород.
Технический результат изобретения заключается в том, что выявлено углеводородное горючее дициклобутил (C8H14), которое, обладая близкими к керосину физико-техническими и химическими свойствами в паре с окислителем кислородом (жидким или газообразным), позволяет по сравнению с кислородно-керосиновыми ЖРД повысить удельный импульс ЖРД примерно на 2% (см. также приведенную выше таблицу).
Другой технический результат изобретения "Способ..." заключается в том, что выявлено горючее для углеводородно-кислородного ЖРД, которое не требует принципиальных переделок двигателя по сравнению с кислородно-керосиновым ЖРД.
В ракетной технике получили широкое распространение ракетные двигательные установки с жидкостными ракетными двигателями. Такая двигательная установка представлена, например, в монографии "Ракеты-носители" под ред. проф. С. О. Осипова, М., 1981 г., Воениздат, глава 8, стр.203. На рис. 6.1. здесь дана схема двигательной установки с турбонасосной системой подачи компонентов топлива. Эта установка содержит жидкостный ракетный двигатель, включающий в себя турбонасосную систему подачи окислителя и горючего, бак окислителя и бак горючего, агрегаты автоматики, причем бак с горючим заполнен соответствующим количеством горючего, а бак окислителя заполнен соответствующим количеством окислителя.
Эту ракетную двигательную установку принимаем в качестве аналога предлагаемого изобретения "Ракетная двигательная установка". Недостаток аналога в том, что в нем не приводятся определенные компоненты топлива, на которые ориентирована эта установка, поэтому оценить эффективность этой установки не представляется возможным.
Известна двигательная установка 1-й ступени американской ракеты-носителя "Сатурн-1" (см. энциклопедия "Космонавтика", гл. редактор В.П.Глушко, М., 1985, стр. 322, статья "Ракетная двигательная установка", стр.346 статья "Сатурн", стр.444, статья "Н-1").
Эта двигательная установка 1-й ступени состоит из 8 ЖРД Н-1. Топливо двухкомпонентное (окислитель - жидкий кислород). Двигатель имеет турбонасосную систему подачи топлива. Таким образом, эта ракетная двигательная установка содержит еще баки окислителя и горючего, а также автоматику. Бак окислителя заполнен соответствующим количеством жидкого кислорода, а бак горючего - соответствующим количеством углеводородного горючего - керосина.
Это техническое решение выбираем в качестве аналога предлагаемого изобретения "Ракетная двигательная установка". Недостаток аналога в том, что бак горючего заполнен керосином, который не является наиболее эффективным топливом для этой установки.
Известна ракетная двигательная установка 1-й ступени межконтинентальной баллистической ракеты Р-9, в которой в качестве основных компонентов топлива использовались кислород - керосин (см. книгу "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева", под ред. Семенова Ю.П., Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева 1996, стр. 121, 122).
Бак окислителя заполнен соответствующим количеством жидкого кислорода, а бак горючего - соответствующим количеством углеводородного горючего - керосина.
Это техническое решение выбираем в качестве прототипа заявляемого изобретения "ракетная двигательная установка". Недостаток прототипа в том, что бак горючего заполнен керосином, который не является наиболее эффективным топливом для этой установки, в которой, таким образом, имеются возможности для повышения удельного импульса ЖРД.
Сущность изобретения "Ракетная двигательная установка для осуществления способа" заключается в том, что эта установка содержит не менее одного ЖРД, баки хранения окислителя и горючего, систему/ы подачи окислителя и горючего, агрегаты автоматики, бак окислителя заполнен соответствующим количеством кислорода, преимущественно жидкого, а бак горючего заполнен соответствующим количеством дициклобутила (C8H14). В принципе эти баки могут быть полностью заполнены компонентами топлива.
В частном случае, температура дициклобутила в баке равна от -50oC до +50oC.
Задача, которая состояла в предлагаемом изобретении, заключается в том, чтобы осуществить подачу в ЖРД ракетной двигательной установки горючее, обеспечивающее больший удельный импульс кислородного ЖРД по сравнению с керосином и близкое к керосину по своим физико-техническим и химическим свойствам.
Технический результат от реализации изобретения - возможность повышения удельного импульса ЖРД, тяги двигателя, продолжительности работы двигателя в полете, или сокращение массы баков (как пустых, так и заполненных) без принципиальных переделок в схеме ЖРД и ракетной двигательной установке.
Перечень фигур чертежей.
На фиг. 1 представлены зависимости удельного импульса I от соотношения компонентов топлива Km кислород - керосин и кислород - дициклобутил.
На фиг. 2 представлена ракетная двигательная установка, в которой ЖРД имеет турбонасосную систему подачи топлива.
На фиг. 3 представлена ракетная двигательная установка с баллонной системой подачи топлива.
Примеры осуществления "Способа повышения удельного импульса ЖРД".
Пример 1
В ЖРД подают жидкий кислород и дициклобутил. Массовое соотношение компонентов топлива (окислителя к горючему). Давление в камере сгорания Pи=50 кгс/см2.
Двигатель однокамерный. Турбонасосная система подачи. Номинальная тяга 50 т. с. Удельный импульс в пустоте 357 с (Такой же двигатель на керосине в качестве горючего имеет удельный импульс 350 с).
Пример 2
То же, что Пример 1, но ЖРД двухкамерный
Km=2,6
Pи=260 кгс/см2
Номинальная тяга 400 т.с.
Удельный импульс на земле 344,5 с
(Такой же двигатель на керосине в качестве горючего имеет удельный импульс 337,73 с).
Пример 3
То же, что Пример 1,
Km=2,6
Pи=30 кгс/см2
Балонная система подачи
Номинальная тяга двигателя 100 кгс/см
Удельный импульс в пустоте 357 с
(Такой же двигатель на керосине в качестве горючего имеет удельный импульс 350 с).
Пример 4
То же, что Пример 1, но
Km=3
Pи=300 кгс/см2
Номинальная тяга 230 т.с.
Удельный импульс в пустоте 357 с
(Тот же двигатель на керосине в качестве горючего имеет удельный импульс 350 с).
Как видно из представленных примеров, использование дициклобутила в качестве углеводородного горючего ракетного топлива для кислородного ЖРД позволяет увеличить удельный импульс по сравнению с керосином примерно на 2%. Представленные на фиг. 1 кривые зависимостей удельного импульса I от соотношения компонентов топлива Km (массовое соотношение расходов кислорода к углеводородному горючему) для значений Km от 2,4 до 3 при давлении в камере сгорания 260 кгс/см2 и геометрической степени расширения сопла по площади 36,9 наглядно иллюстрируют насколько велики преимущества дициклобутила по сравнению с керосином по удельному импульсу.
Следует отметить, что использование дициклобутила вместо керосина возможно и на трехкомпонентных ЖРД.
В состав дициклобутила могут при необходимости входить различные добавки, улучшающие свойства хранения и эксплуатации компонента, например ингибиторы, стабилизаторы и пр.
В принципе, возможно применение компонентов топлива по предложенному способу в газообразном состоянии, а не в жидком.
Примеры осуществления ракетной двигательной установки представлены на фиг. 2 и фиг.3. На фиг. 2: 1 - бак горючего; 2 - бак окислителя, 3, 4 - турбонасосный агрегат, где 3 -турбина, 4 - насосы горючего и окислителя, 5 - газогенератор, 6 - камера ЖРД, 7, 8, 9, 10 - клапаны и регуляторы системы автоматики.
На фиг. 3: 11 - бак горючего; 12 - бак окислителя; 13 и 14 клапаны и регуляторы системы автоматики, 15 - камера ЖРД.
Отличительной особенностью ракетной двигательной установки является тот факт, что бак с дициклобутилом гидравлически соединен с входной магистралью горючего ЖРД, начинающейся с клапана 9. Следует отметить, что в качестве принципиальной схемы ЖРД, а также ракетной двигательной установки могут быть выбраны любые схемы, в которых используется керосин в качестве горючего.
Например, могут использоваться также схемы с автономными ТНА по магистралям горючего и окислителя ЖРД, могут быть использованы схемы с восстановительным или окислительным газогенератором и т.п. Это в данном случае не является принципиальным. Принципиальным является тот факт, что на ракетной двигательной установке бак (ракетный или стендовый) горючего до заданного уровня заполнен дициклобутилом и что бак дициклобутила гидравлически соединен со входом в магистраль горючего ЖРД. Следует отметить, что на фиг. 2 и фиг. 3 не показан ряд агрегатов автоматики, системы продувки, системы регулирования, системы зажигания, системы наддува баков и пр. для упрощения схематического изображения.
Следует отметить, что в ракетную двигательную установку может входить и более, чем 1 ЖРД.
Работает ракетная двигательная установка следующим образом.
При открытии в заданной последовательности клапанов ракетной двигательной установки 7, 8, 9, 10 (13, 14) завязывается процесс в газогенераторе 5 и в конечном счете начинают работать камеры 6(15), создавая тягу ЖРД с повышенным удельным импульсом по сравнению с установками, в которых в качестве горючего используют керосин. При останове двигателей ракетной установки осуществляется перекрытие клапанов, в том числе 7, 8, 9, 10 (13, 14) в заданной последовательности. Процесс в камерах 6 (15) и газогенераторе 5 прекращается. Тяга двигателя становится равной 0.  
Формула изобретения: 1. Способ увеличения удельного импульса жидкостного ракетного двигателя, работающего на жидких компонентах топлива кислород и углеводородное горючее, отличающийся тем, что в качестве углеводородного горючего используют дициклобутил (С8H14).
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в камере сгорания ракетного двигателя обеспечивают соотношение компонентов топлива Km от 2,4 до 3.
3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в камере сгорания камеры жидкостного ракетного двигателя обеспечивают давление 50 - 300 кгс/см2.
4. Ракетная двигательная установка, содержащая не менее одного жидкостного ракетного двигателя, баки хранения окислителя и горючего, системы подачи окислителя и горючего, агрегаты автоматики, причем бак с горючим заполнен соответствующим количеством углеводородного горючего, а бак окислителя заполнен соответствующим количеством кислорода, преимущественно жидкого, отличающаяся тем, что бак углеводородного горючего ракетной двигательной установки заполнен дициклобутилом (С8H14).
5. Ракетная двигательная установка по п.4, отличающаяся тем, что дициклобутил в баке имеет температуру от -50oC до +50oC.

[Salo]

АниКей пишет:

Книга

"НАЗЕМНЫЕ ИСПЫТАНИЯ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ" по разделам в pdf http://narod.ru/disk/14782145000/1-1949-1955.pdf - 96 Мб, http://narod.ru/disk/14783130000/2-1955-1965.pdf.html - 63 Мб, http://narod.ru/disk/14783266000/3-1966-1974.pdf.html - 69 Мб, http://narod.ru/disk/14782673000/4-1975-1991.pdf.html - 188 Мб, http://narod.ru/disk/14782991000/5-1992-1999.pdf.html - 223 Мб, http://narod.ru/disk/14782994000/6-niiokr-history.pdf.html - 0,3 Мб, постранично в формате jpg -
http://fotki.yandex.ru/users/videofotostudia/album/57933/
Издана к 50-летию НИИХИММАШ (1999г.)

Т.е. РД-8 на синтине отрабатывали, а РД-120?

[Дмитрий В.]

Т.е. РД-8 на синтине отрабатывали, а РД-120?

РД-136 (кислород/синтин) - огневые испытания. 1984-88 гг.

[октоген]

Судя по этим ээээ извращениям с намешиванием чего-то с чем-то и синтезом боктана все яснее становится необходимость водорода. Возможно ли водородную инфраструктуру заправки и вентиляции для РБ разместить на поезде? Дабы оный приезжал туда где нужно и не тратиться на назмную инфраструктуру.

[Salo]

Salo пишет:

Т.е. РД-8 на синтине отрабатывали, а РД-120?

Дмитрий В. пишет:

РД-136 (кислород/синтин) - огневые испытания. 1984-88 гг.

А ведь ещё и РД-141 (17Д1 [Здорово] на синтине прорабатывали. Судя по всему предшественник РД-191 с высотным соплом.

[Дмитрий В.]

Т.е. РД-8 на синтине отрабатывали, а РД-120?

РД-136 (кислород/синтин) - огневые испытания. 1984-88 гг.

А ведь ещё и РД-141 (17Д18) на синтине прорабатывали. Судя по всему предшественник РД-191 с высотным соплом.

Ну, предшественника у РД-191 было, как минимум, два: МД-185 и 17Д18.

[Dude]

Генная инженерия скоро создаст дешевые синтетические УВГ?
http://www.greencarcongress.com/2009/11/us-navy-researchers-synthesize-renewable-highdensity-fuel-with-properties-similar-to-jp10-missile-fu.html

[Wyvern]

Еще кое что интересное - из химической энциклопедии:

Др. способ получения высококонцентрированного озона-растворение его в хладонах при низкой т-ре, О2 в хладонах практически не растворяется. Наиб. удобны хладоны 22 и 12, р-римость озона в них при 163 К достигает 50%; при нагр. такого р-ра озон испаряется первым. Р-ры озона в фреонах не взрывчаты и могут длительно храниться при т-ре ниже 223 К.

Фреоны, стати, при высоких температурах, тоже окислители   :wink:

[Salo]

Dude пишет:

Генная инженерия скоро создаст дешевые синтетические УВГ?
http://www.greencarcongress.com/2009/11/us-navy-researchers-synthesize-renewable-highdensity-fuel-with-properties-similar-to-jp10-missile-fu.html

The synthesized fuels have a density of 0.94 g/cm3 and a net volumetric heating value of 39.5 MJ/L (141,745 BTU/gallon). These values are nearly identical to those for the tactical fuel JP-10 (primarily composed of exotetrahydrodicyclopentadiene). JP-10 is commonly used in cruise missiles and other air-breathing missle systems.

Although "impressive progress" has been made in developing renewable replacement fuels for widely used transportation fuels such as gasoline and diesel, the researchers noted, high-density, petroleum-based, tactical fuels such as JP-10 and RJ-5 are difficult to replace given their high densities of 0.94 and 1.08 g/mL.

А почему горючее с такой высокой плотностью не используют в ЖРД?

[VAA]

А почему горючее с такой высокой плотностью не используют в ЖРД?

В этом топливе велико содержание углерода по отношению к водороду и, соответственно, вызовет снижение удельного импульса и повышение температуры в камере сгорание.  У синтина тот же недостаток, но напряжённость молекулы даёт дополнительную энергию при сгорании, это компенсирует снижение у. и.
Вообще, судя по оригинальной статье, эти топлива - обычные производные терпенов.  Раньше бы их тоже можно было из скипидара получать, но почему-то так не делали.  Возможно, есть ещё какие-то недостатки.  Например, высокая температура замерзания или повышенная вязкость.  С этих точек зрения, кстати, синтин бы неплохо подходил как топливо для крылатых ракет - вязкозть низкая, замерзает тоже только при очень низких температурах.

[avmich]

А почему горючее с такой высокой плотностью не используют в ЖРД?

В этом топливе не велико содержание углерода по отношению к водороду и, соответственно, вызовет снижение удельного импульса и повышение температуры в камере сгорание.

В ряду предельных углеводородов падение содержания углерода по сравнению с водородом вызывает, наоборот, рост удельного импульса. Метан даёт лучший УИ, чем гептан.

Что имеется в виду, не поясните? Судя по формуле, тут основа - углеводород; непредельный, да, но непредельные вынужденно имеют большую энергию связей, соответственно, большую температуру сгорания - и, кстати, за счёт этого выше удельный импульс (пример - пропилен имеет более высокий УИ, чем пропан).

[VAA]

В ряду предельных углеводородов падение содержания углерода по сравнению с водородом вызывает, наоборот, рост удельного импульса. Метан даёт лучший УИ, чем гептан. Что имеется в виду, не поясните?

Очень извиняюсь, я просто тупо поставил "не" в неправильном месте. Должно быть:
"В этом топливе велико содержание углерода по отношению к водороду..."
Сейчас исправил.

[avmich]

То, что здесь связи тоже напряжены, не компенсирует (повышением температуры сгорания) падения УИ из-за уменьшения количества водорода? То есть, в синтине более чем компенсирует, а здесь нет?