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    • 专利摘要:
    Ein hypergoles Treibstoffsystem enthält Wasserstoffperoxid, Silan und ein flüssigkeitsbasierendes Treibstoffsystem. Das hypergole Treibstoffsystem wird bei einem Verfahren zum Erzeugen von Schub eingesetzt, beispielsweise in einer Rakete durch Kontaktieren von Wasserstoffperoxid mit Silan, um eine Initialzündung zu erreichen und anschließend die Zufuhr des flüssigen Treibstoffes zur Verbrennung.
    公开号:DE102004011556A1
    申请号:DE200410011556
    申请日:2004-03-08
    公开日:2004-09-30
    发明作者:William B. Tequesta Watkins
    申请人:United Technologies Corp；
    IPC主号:C06B47-02
    专利说明:
    [0001] Die vorliegende Erfindung betrifftein hypergoles Treibstoffsystem (hypergolec fuel system), ein dashypergole Treibstoffsystem verwendendes Verfahren zum Erzeugen vonSchub sowie einen Raketenmotor.
    [0002] Nach dem Stand der Technik ist esbekannt, dass Wasserstoffperoxid ein (hydrogen peroxide) Treibstoffzur Verwendung in Raketenantrieben ist; Wasserstoffperoxid wirdmit einem Zersetzungskatalysator in Kontakt gebracht, welcher dieZersetzung des Wasserstoffperoxids beschleunigt. Die entstehendenGase werden ausgestoßen,um den Schub zur Verfügungzu stellen. Ein derartiges Verfahren und ein Zersetzungskatalysatorsind in der US-A-3,488,962 offenbart.
    [0003] Die an sich effektive Verwendungder Katalyseschicht (catalytic bed) verursacht eine erhebliche Kostensteigerungbei Verfahren nach dem Stand der Technik. Naturgemäß wäre es höchst erwünscht, ein hypergolesTreibstoffsystem zur Verfügungzu stellen, welches die Verwendung von teuren Zersetzungskatalysatorennicht erfordert.
    [0004] In Kenntnis dieser Gegebenheitenbesteht die vorrangige Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin,ein flüssigkeitsbasiertesTreibstoffsystem zu entwickeln, welches hypergol mit Wasserstoffperoxid ist.
    [0005] Eine weitere Aufgabe der vorliegendenErfindung ist es, ein hypergoles Agens zur Verfügung zu stellen, welches inKombination mit Wasserstoffperoxid verwendet wird, um eine zuverlässige, betriebssichereund kosteneffektive Zündungeines Flüssigtreibstoffszu erzielen.
    [0006] Zur Lösung dieser Aufgabe führt dieLehre des unabhängigenAnspruches; die Unteransprüche gebengünstigeWeiterbildungen an. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alleKombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnungund/oder den Ansprüchenoffenbarten Merkmale. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auchinnerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbartund beliebig einsetzbar sein.
    [0007] Die vorstehende Aufgabe wird mittelsder vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, dass ein hypergoles Treibstoffsystemzur Verfügunggestellt wird, welches Wasserstoffperoxid (H2O2) , Silan (SiH4)und einen flüssigenTreibstoff umfasst. Vorteilhafterweise soll der flüssige TreibstoffKerosin sein bzw. aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Raketentreibstoffund Düsentreibstoffbesteht. Im Rahmen der Erfindung liegt auch ein Verfahren zum Erzeugenvon Schub, welches das Kontaktieren des Wasserstoffperoxids mitSilan umfasst, um das Wasserstoffperoxid zu zersetzen und entstehendeGase zu erzeugen, welche mit einem flüssigen Treibstoff in Verbindunggebracht werden, um den flüssigen Treibstoffzu zündenund so den Schub zu erzeugen.
    [0008] Als günstig hat es sich erwiesen,dass das Verhältnisvon Wasserstoffperoxid zu Silan zwischen 1 und 9 liegt. Zudem solldieses Verfahren die Verringerung der Zufuhr von Silan in die Verbrennungszone mitanschließenderZufuhr von flüssigemTreibstoff beinhalten.
    [0009] Erfindungsgemäß enthält ein Raketenmotor eine Verbrennungszoneund Mittel zur Zufuhr eines – Wasserstoffperoxidund Silan aufweisenden – hypergolenTreibstoffes zu der Verbrennungszone in einer Menge, welche ausreicht,um den hypergolen Treibstoff zu zünden.
    [0010] Dem Raketenmotor sollen zudem Wasserstoffperoxidund Silan unter Überdruckin einem Verhältnisder Verbrennungszone zugeführtwerden, bei dem sich das Wasserstoffperoxid zersetzt und zündet.
    [0011] Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sindbei dem Raketenmotor Mittel zum Zuführen eines flüssigen Treibstoffszur Verbrennungszone nach der Zündungdes Wasserstoffperoxids vorhanden, wobei der flüssige Treibstoff in der Verbrennungszonegezündetwird.
    [0012] Schließlich zeichnet sich der Raketenmotor nochdurch Mittel zur Verringerung der Zufuhr von Silan zu der Verbrennungszonevor der Zufuhr des flüssigenTreibstoffs aus.
    [0013] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten derErfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugterAusführungsbeispielesowie anhand der Zeichnung; diese gibt in ihrer einzigen Figur eineschematische Darstellung der vorliegenden Erfindung wieder.
    [0014] Die vorliegende Erfindung wird unterBezugnahme auf ein hypergoles Treibstoffsystem beschrieben, daszum Antrieb von Raketen verwendet wird.
    [0015] In der Zeichnung ist eine Raketenkammer 10 schematischdargestellt, die eine Verbrennungszone 12 aufweist. DieseVerbrennungszone 12 ist mit einer Mehrzahl von Einlässen versehen,beispielsweise mit drei Einlässen 14, 16, 18 zumZuführender Komponenten des hypergolen Treibstoffsystems zur Verbrennungszone 12.Eine Auslass- oder Abführöffnung (exhaustoutlet port) 20 steht mit der Verbrennungszone 12 inVerbindung, um in dieser Verbrennungszone 12 erzeugte Zersetzungsgase(decompositin gases) – aufeine Weise, die im folgenden beschrieben wird –, auszustoßen, um Schub für eine Raketezur Verfügungzu stellen.
    [0016] Erfindungsgemäß umfassen die Komponentendes hypergolen Treibstoffsystems Wasserstoffperoxid (H2O2), Silan (SiH4)und einen flüssigen Treibstoff(liquid fuel), vorzugsweise Kerosin.
    [0017] Die Erfindung beinhaltet ein Verfahrenzum Erzeugen von Schub in einem Raketenmotor das anfänglicheKontaktieren von Wasserstoffperoxid und Silan in der Verbrennungszone, 12,wobei das Wasserstoffperoxid in Gegenwart von Silan nach dessen Zersetzungin Gase zündet.Diese Reaktion findet bei Zimmertemperatur statt. Um eine effektiveZündung zurVerfügungzu stellen liegt das Verhältnisvon Wasserstoffperoxid zu Silan, welche der Verbrennungskammer 12 zugeführt werden,zwischen 1 und 9, vorzugsweise zwischen 3 und 6. Das Wasserstoffperoxidund das Silan werden der Ver brennungszone 12 unter Überdruckzugeführt,um einen Rückflusszu verhindern.
    [0018] Wie oben angemerkt, zersetzen sichund zündenWasserstoff sowie Silan nach deren Kontaktierung in der Verbrennungszone 12.Im Anschluss an die Zündungwird der Verbrennungszone 12 ein flüssiger Treibstoff zugeleitetund darin verbrannt, um Schub mittels ausgestoßener Gase zur Verfügung zu stellen,welche die Verbrennungszone 12 der Raketenkammer 10 durcheine Ausstoßöffnung 20 verlassen.Die Zufuhr von Silan wird nach der anfänglichen Zündung und im Anschluss an dieZufuhr des flüssigenTreibstoffs zur Verbrennungszone verringert und gestoppt.
    [0019] Der flüssige Treibstoff kann der Verbrennungszone 12 nachder Zündungin der Verbrennungszone 12 über eine separate Leitung 18 oder über dieselbeLeitung 16 wie das Silan zugeführt werden. Die Zufuhr vonSilan zur Verbrennungszone wird unterbrochen, sobald der flüssige Treibstoffder Verbrennungszone 12 zugeführt wird.
    [0020] Wie oben angemerkt, ist der bevorzugteflüssigeTreibstoff ein Kerosintreibstoff wie er üblicherweise von der US AirForce mit der Bezeichnung JP-X und von der NASA mit der BezeichnungRP-X eingesetzt wird.
    [0021] Das Verfahren nach vorliegender Erfindung ermöglicht eineffektives hypergoles Treibstoffsystem, das die Verwendung von teuerenKatalysatorenschichten, wie sie nach dem bekannten. Stand der Technik – wie beispielsweisenach der US-A- 3,488,962 – benötigt werden,nicht erforderlich werden lässt.
    [0022] Diese Erfindung kann in anderen Ausführungsformenoder auf andere Weise ausgeführtwerden, ohne den Grundgedanken oder wesentliche Eigenschaften derErfindung zu verlassen. Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist daher alsin jeder Hinsicht beispielhaft und nicht einschränkend aufzufassen, wo bei derBereich der Erfindung durch die angefügten Ansprüche aufgezeigt wird, und alle Änderungenwelche in den Bedeutungs- und Äquivalenzbereichfallen als mit umfasst anzusehen sind.
    权利要求:
    Claims (10)
    [1] Hypergoles Treibstoffsystem, gekennzeichnet durchWasserstoffperoxid (H2O2),Silan (SiH4) und einen flüssigen Treibstoff.
    [2] Hypergoles Treibstoffsystem nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, dass der flüssigeTreibstoff Kerosin ist.
    [3] Hypergoles Treibstoffsystem nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, dass der flüssigeTreibstoff aus der Gruppe ausgewähltist, die aus Raketentreibstoff und Düsentreibstoff besteht.
    [4] Verfahren zum Erzeugen von Schub, dadurch gekennzeichnet,dass die Zufuhr von Wasserstoffperoxid und Silan zu einer Verbrennungszone 12,in einem Verhältniserfolgt, bei dem sich Wasserstoffperoxid zersetzt und zündet, sowieanschließendder flüssigeTreibstoff zur Verbrennungszone geführt wird, um den Treibstoffzu zünden,um Schub zu erzeugen.
    [5] Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,dass das Verhältnisvon Wasserstoffperoxid zu Silan zwischen 1 und 9 liegt.
    [6] Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,dass die Verringerung 'derZufuhr von Silan in die Verbrennungszone mit anschließender Zufuhrvon flüssigemTreibstoff beinhaltet.
    [7] Raketenmotor, gekennzeichnet durch eine Verbrennungszone(12) und Mittel zur Zufuhr eines hypergolen Treibstoffs,der Wasserstoffperoxid und Silan aufweist, zur Verbrennungszonein einer Menge, welche ausreicht, um den hypergolen Treibstoff zuzünden.
    [8] Raketenmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,dass ihm Wasserstoffperoxid und Silan unter Überdruck in einem Verhältnis derVerbrennungszone 12 zugeführt werden, bei dem sich das Wasserstoffperoxidzersetzt und zündet.
    [9] Raketenmotor nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet,dass er Mittel zum Zuführen einesflüssigenTreibstoffs zur Verbrennungszone (12) nach der Zündung desWasserstoffperoxids aufweist, wobei der flüssige Treibstoff in der Verbrennungszonegezündetwird.
    [10] Raketenmotor nach einem der Ansprüche 7 bis9, gekennzeichnet durch Mittel zur Verringerung der Zufuhr von Silanzu der Verbrennungszone vor der Zufuhr des flüssigen Treibstoffs.
    类似技术:
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2004-09-30| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2009-09-24| 8128| New person/name/address of the agent|Representative=s name: KLUNKER, SCHMITT-NILSON, HIRSCH, 80796 MUENCHEN |
    2014-03-12| R016| Response to examination communication|
    2014-07-16| R002| Refusal decision in examination/registration proceedings|
    2014-08-22| R003| Refusal decision now final|
    2014-11-06| R003| Refusal decision now final|Effective date: 20140822 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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