(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの化学的に異なる３−ニトロ１，２，４−トリアゾールの混合可塑剤を備え、
少なくとも２つの化学的に異なる３−ニトロ１，２，４−トリアゾールは、アジドエチルニトロトリアゾール、アジドプロピルニトロトリアゾール、ニトラドエチルニトロトリアゾール、およびニトラドプロピルニトロトリアゾールから成る群から別々に選択される、固体ロケット推進剤。
【請求項２】
混合可塑剤は、２つの化学的に異なる３−ニトロ１，２，４−トリアゾールの１．１：０．９〜０．９：１．１のモル比を有する、請求項１に記載の固体ロケット推進剤。
【請求項３】
２つの化学的に異なる３−ニトロ１，２，４−トリアゾールは、アジドプロピルニトロトリアゾールおよびアジドエチルニトロトリアゾールである、請求項１に記載の固体ロケット推進剤。
【請求項４】
２つの化学的に異なる３−ニトロ１，２，４−トリアゾールは、１−アジドエチル３−ニトロ１，２，４−トリアゾールおよび１−アジドプロピル３−ニトロ１，２，４−トリアゾールである、請求項１に記載の固体ロケット推進剤。
【請求項５】
混合可塑剤は、１．５１グラム毎立方センチメートル〜１．６３グラム毎立方センチメートルの密度を有する、請求項１に記載の固体ロケット推進剤。
【請求項６】
混合可塑剤は、−６２℃〜−７５℃のガラス転移温度を有する、請求項５に記載の固体ロケット推進剤。
【請求項７】
混合可塑剤は、最大１２５℃まで重量損失がなくかつ７０℃で１６時間後の重量損失が０．４％以下であることで特徴付けられる熱安定性を有する、請求項１に記載の固体ロケット推進剤。
【請求項８】
ポリマーバインダーをさらに備え、ポリマーバインダーおよび混合可塑剤は、全混合重量を有し、全混合重量の２５％〜７５％が、混合可塑剤である、請求項１に記載の固体ロケット推進剤。
【請求項９】
モーターケースと、
モーターケースに取り付けられたノズルと、
モーターケース内に配置された固体ロケット推進剤と、
を備え、固体ロケット推進剤は、少なくとも２つの化学的に異なる３−ニトロ１，２，４−トリアゾールの混合可塑剤を有しており、
少なくとも２つの化学的に異なる３−ニトロ１，２，４−トリアゾールは、アジドエチルニトロトリアゾール、アジドプロピルニトロトリアゾール、ニトラドエチルニトロトリアゾール、およびニトラドプロピルニトロトリアゾールから成る群から別々に選択される、固体ロケットモーター。
【請求項１０】
混合可塑剤は、２つの化学的に異なる３−ニトロ１，２，４−トリアゾールの１．１：０．９〜０．９：１．１のモル比を有する、請求項９に記載の固体ロケットモーター。
【請求項１１】
２つの化学的に異なる３−ニトロ１，２，４−トリアゾールは、アジドプロピルニトロトリアゾールおよびアジドエチルニトロトリアゾールである、請求項９に記載の固体ロケットモーター。
【請求項１２】
２つの化学的に異なる３−ニトロ１，２，４トリアゾールは、１−アジドエチル３ニトロ１，２，４−トリアゾールおよび１−アジドプロピル３−ニトロ１，２，４−トリアゾールである、請求項９に記載の固体ロケットモーター。
【請求項１３】
混合可塑剤は、１．５１グラム毎立方センチメートル〜１．６３グラム毎立方センチメートルの密度と、−６２℃〜−７５℃のガラス転移温度と、最大１２５℃まで重量損失がなくかつ７０℃で１６時間後の重量損失が０．４％以下であることで特徴付けられる熱安定性と、を有する、請求項９に記載の固体ロケットモーター。
【請求項１４】
ポリマーバインダーをさらに備え、ポリマーバインダーおよび混合可塑剤は、全混合重量を有し、全混合重量の２５％〜７５％が、混合可塑剤である、請求項９に記載の固体ロケットモーター。
【請求項１５】
１．５１グラム毎立方センチメートル〜１．６３グラム毎立方センチメートルの密度と、−６２℃〜−７５℃のガラス転移温度と、を有する、少なくとも２つの化学的に異なる３−ニトロ１，２，４−トリアゾールの混合可塑剤を備え、
少なくとも２つの化学的に異なる３−ニトロ１，２，４−トリアゾールは、アジドエチルニトロトリアゾール、アジドプロピルニトロトリアゾール、ニトラドエチルニトロトリアゾール、およびニトラドプロピルニトロトリアゾールから成る群から別々に選択される、固体ロケット推進剤。
【請求項１６】
混合可塑剤は、１．１：０．９〜０．９：１．１のモル比でアジドプロピルニトロトリアゾールおよびアジドエチルニトロトリアゾールを備える、請求項１５に記載の固体ロケット推進剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、混合トリアゾール可塑剤を有する固体ロケット推進剤に関する。
【０００２】
（関連出願の相互参照）
本開示は、２０１５年１０月９日に出願された出願番号第６２／２３９，６２１号の米国仮特許出願の優先権を主張する。
【背景技術】
【０００３】
固体ロケットモーターは一般に、鋳造固体推進剤を含む。固体推進剤は、バインダーで一緒に保持された、酸化剤、燃料、または両方を含むことがある。固体推進剤の燃焼は、高圧ガスを生成し、高圧ガスは、ノズルを通して噴出され、推力を生成する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示の実施例による固体ロケット推進剤は、少なくとも２つの化学的に異なる３−ニトロ１，２，４−トリアゾールの混合可塑剤を含む。
【０００５】
上述した実施例のいずれかのさらなる実施例では、混合可塑剤は、２つの化学的に異なる３−ニトロ１，２，４−トリアゾールの約１．１：０．９〜約０．９：１．１のモル比を有する。
【０００６】
上述した実施例のいずれかのさらなる実施例では、２つの化学的に異なる３−ニトロ１，２，４−トリアゾールは、アジドエチルニトロトリアゾール、アジドプロピルニトロトリアゾール、ニトラドエチルニトロトリアゾール、およびニトラドプロピルニトロトリアゾールから別々に選択される。
【０００７】
上述した実施例のいずれかのさらなる実施例では、２つの化学的に異なる３−ニトロ１，２，４−トリアゾールは、アジドプロピルニトロトリアゾールおよびアジドエチルニトロトリアゾールである。
【０００８】
上述した実施例のいずれかのさらなる実施例では、２つの化学的に異なる３−ニトロ１，２，４−トリアゾールは、１−アジドエチル３−ニトロ１，２，４−トリアゾールおよび１−アジドプロピル３−ニトロ１，２，４−トリアゾールである。
【０００９】
上述した実施例のいずれかのさらなる実施例では、混合可塑剤は、１．５１グラム毎立方センチメートル〜１．６３グラム毎立方センチメートルの密度を有する。
【００１０】
上述した実施例のいずれかのさらなる実施例では、混合可塑剤は、−６２℃〜−７５℃のガラス転移温度を有する。
【００１１】
上述した実施例のいずれかのさらなる実施例では、混合可塑剤は、最大１２５℃まで重量損失がなくかつ７０℃で１６時間後の重量損失が０．４％以下であることで特徴付けられる熱安定性を有する。
【００１２】
上述した実施例のいずれかのさらなる実施例は、ポリマーバインダーをさらに含み、ポリマーバインダーおよび混合可塑剤は、全混合重量を有し、全混合重量の２５％〜７５％が、混合可塑剤である。
【００１３】
本開示の実施例による固体ロケットモーターは、モーターケースと、モーターケースに取り付けられたノズルと、モーターケース内に配置された固体ロケット推進剤と、を含む。固体ロケット推進剤は、少なくとも２つの化学的に異なる３−ニトロ１，２，４−トリアゾールの混合可塑剤を有する。
【００１４】
上述した実施例のいずれかのさらなる実施例では、混合可塑剤は、２つの化学的に異なる３−ニトロ１，２，４−トリアゾールの約１．１：０．９〜約０．９：１．１のモル比を有する。
【００１５】
上述した実施例のいずれかのさらなる実施例では、２つの化学的に異なる３−ニトロ１，２，４−トリアゾールは、アジドエチルニトロトリアゾール、アジドプロピルニトロトリアゾール、ニトラドエチルニトロトリアゾール、およびニトラドプロピルニトロトリアゾールから成る群から別々に選択される。
【００１６】
上述した実施例のいずれかのさらなる実施例では、２つの化学的に異なる３−ニトロ１，２，４−トリアゾールは、アジドプロピルニトロトリアゾールおよびアジドエチルニトロトリアゾールである。
【００１７】
上述した実施例のいずれかのさらなる実施例では、２つの化学的に異なる３−ニトロ１，２，４トリアゾールは、１−アジドエチル３−ニトロ１，２，４−トリアゾールおよび１−アジドプロピル３−ニトロ１，２，４−トリアゾールである。
【００１８】
上述した実施例のいずれかのさらなる実施例では、混合可塑剤は、１．５１グラム毎立方センチメートル〜１．６３グラム毎立方センチメートルの密度と、−６２℃〜−７５℃のガラス転移温度と、最大１２５℃まで重量損失がなくかつ７０℃で１６時間後の重量損失が０．４％以下であることで特徴付けられる熱安定性と、を有する。
を有する。
【００１９】
上述した実施例のいずれかのさらなる実施例は、ポリマーバインダーを含み、ポリマーバインダーおよび混合可塑剤は、全混合重量を有し、全混合重量の２５％〜７５％が、混合可塑剤である。
【００２０】
本開示の実施例による固体ロケット推進剤は、１．５１グラム毎立方センチメートル〜１．６３グラム毎立方センチメートルの密度と、−６２℃〜−７５℃のガラス転移温度と、を有する混合トリアゾール可塑剤を含む。
【００２１】
上述した実施例のいずれかのさらなる実施例では、混合トリアゾール可塑剤は、約１．１：０．９〜約０．９：１．１のモル比でアジドプロピルニトロトリアゾールおよびアジドエチルニトロトリアゾールを含む。
【００２２】
本開示のさまざまな特徴および利点は、以下の詳細な説明から当業者には明らかとなるであろう。詳細な説明に付随する図面は、以下に簡単に説明できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施例の固体ロケットモーターを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、実施例の固体ロケットモーター２０の選択された部分の断面を概略的に示し、固体ロケットモーター２０は、エネルギー装置の実施例でもある。固体ロケットモーター２０は一般に、ノズル２２および固体推進剤セクション２４を含む。固体推進剤セクション２４は、前方端部２４ａおよび後方端部２４ｂを含む。ノズル２２は、後方端部２４ｂに取り付けられる。理解されるように、固体ロケットモーター２０は、固体ロケットモーター２０の作動に関連する付加的な構成要素を含むことができ、付加的な構成要素は、一般に知られており、従って、本明細書では説明しない。
【００２５】
固体推進剤セクション２４は、固体推進剤２６を含む。固体推進剤は、少なくともポリマーに基づくバインダーおよび酸化剤を含むことができる。特定の設計の必要性に依存して、固体推進剤はまた、固体燃料を含むことができる。この実施例では、固体推進剤２６は、細長い孔２８を画定する。孔２８の幾何学形状は、円筒状とすることができ、径方向のフィンスロットまたは他の特徴部を有することができる。代替として、固体推進剤２６は、孔を有しないこともできる。固体推進剤２６は、モーターケース３０内で中心軸線Ａ周りに配置される。
【００２６】
点火されると、固体推進剤２６は、反応して高温、高圧のガス（燃焼ガス）を生成する。燃焼ガスは、孔２８を下って流れ、ノズル２２を通して排出され、推力を生成する。
【００２７】
推力を生成するための使用の前に、モーター２０は、保管されることができ、または輸送されることができる。保管または輸送の間、モーターは、周囲の取り巻く環境状況、応力、衝撃、および同様のものなどにさらされる。特に、固体推進剤は、輸送時や保管時に、爆轟に無感応である必要がある。この点では、以下にさらに詳細に説明するように、固体推進剤２６は、良好なエネルギー性能および向上した無感応性を有する混合トリアゾール可塑剤を含む。一実施例の具体化として、混合トリアゾール可塑剤は、エネルギーがあり、ニトログリセリンまたはブタントリオールトリニトラートなどの別のエネルギーがあるまたはエネルギーのない可塑剤の代わりに使用可能である。
【００２８】
固体推進剤２６は、少なくとも２つの化学的に異なる３−ニトロ１，２，４−トリアゾールの混合可塑剤を含む。理解されるように、固体推進剤は、付加的な成分を含むことができる。例えば、固体推進剤２６は、ポリマーバインダーおよび酸化剤を有する混合可塑剤を含むことができる。モーター２０の設計に依存して、固体推進剤２６はまた、アルミニウム、ホウ素、またはマグネシウムの１つまたは複数の粉末などの固体燃料を含むことができる。
【００２９】
実施例では、２つの化学的に異なる３−ニトロ１，２，４−トリアゾールのそれぞれは、アジドエチルニトロトリアゾール、アジドプロピルニトロトリアゾール、ニトラドエチルニトロトリアゾール、およびニトラドプロピルニトロトリアゾールから別々に選択される。さらなる実施例では、３−ニトロ１，２，４−トリアゾールは、１−アジドプロピル３−ニトロ１，２，４−トリアゾール（構造Ｉ「ＡＰＮ」）、１−アジドエチル３−ニトロ１，２，４−トリアゾール（構造２「ＡＥＮ」）、１−ニトラドエチル３−ニトロ１，２，４−トリアゾール（構造３「ＮＥＮ」）、および１−ニトラドプロピル３−ニトロ１，２，４−トリアゾール（構造４「ＮＰＮ」）から別々に選択される。さらなる実施例では、高い密度および熱安定性のために、２つの化学的に異なる３−ニトロ１，２，４−トリアゾールは、アジドプロピルニトロトリアゾールおよびアジドエチルニトロトリアゾールである。アジドエチルニトロトリアゾールの例は、１−アジドエチル３−ニトロ１，２，４−トリアゾールであり、アジドプロピルニトロトリアゾールの例は、１−アジドプロピル３−ニトロ１，２，４−トリアゾールである。
【００３０】
構造１  ＡＰＮ：  １−アジドプロピル３−ニトロ１，２，４−トリアゾール
【００３１】
【化１】
0006676752.tif 000002
【００３２】
構造２  ＡＥＮ：  １−アジドエチル３−ニトロ１，２，４−トリアゾール
【００３３】
【化２】
0006676752.tif 000003
【００３４】
構造３  ＮＥＮ：  １−ニトラドエチル３−ニトロ１，２，４−トリアゾール
【００３５】
【化３】
0006676752.tif 000004
【００３６】
構造４  ＮＰＮ：  １−ニトラドプロピル３−ニトロ１，２，４−トリアゾール
【００３７】
【化４】
0006676752.tif 000005
【００３８】
固体推進剤２６中の混合可塑剤の量は、無感応性およびエネルギー性能を変えるために変更可能である。例えば、固体推進剤２６のポリマーバインダーおよび混合可塑剤は、全混合重量を有し、全混合重量の２５％〜７５％が、混合可塑剤である。３−ニトロ１，２，４−トリアゾールそれぞれの相対量も、密度、熱安定性、およびガラス転移温度を変えるために変更可能である。実施例として、混合可塑剤は、２つの化学的に異なる３−ニトロ１，２，４−トリアゾールの約１．１：０．９〜約０．９：１．１のモル比を有する。さらなる実施例では、モル比は、約１：１である。
【００３９】
混合可塑剤は、また、密度およびガラス転移温度で特徴付けられ得る。例えば、混合可塑剤は、１．５１グラム毎立方センチメートル〜１．６３グラム毎立方センチメートルの密度と、−６２℃〜−７５℃のガラス転移温度と、を有する。さらなる一実施例では、密度は、およそ１．５２グラム毎立方センチメートルであり、ガラス転移温度は、およそ−６２℃である。混合可塑剤は、また、最大１２５℃まで重量損失がなくかつ７０℃で１６時間後の重量損失が０．４％以下であることで特徴付けられる熱安定性を有することができる。混合物および密度のさらなる実施例を、以下の表１に示す。
【００４０】
表１：  混合可塑剤密度
【００４１】
【表１】
0006676752.tif 000006
【００４２】
モーター２０は、ケース３０内で固体推進剤２６を注入または鋳造することにより製造可能である。例えば、固体推進剤２６の成分を、一緒に混合し、次いで、ケースまたは適切な鋳型内へと注入または注ぎ込む。混合物は次いで硬化させ、それによって、所望の幾何学形状で最終の固体推進剤２６を製造する。実施例として、固体推進剤２６は、混合可塑剤、ポリマーバインダー、酸化剤、および任意選択の固体燃料を含むことができる。一般に、これらの成分は、硬化剤と一緒に混合することになる。硬化剤は、早すぎる硬化を防止するために混合物に最後に添加可能である。混合物は次いで、固体推進剤２６を形成するためにケース３０または適切な鋳型内へと注ぎ込む。硬化剤は、バインダーと反応して架橋結合を形成し、これは、バインダーを弾力性のあるものにするのに役に立つ。最も一般的には、混合可塑剤は、バインダーと物理的に混合されるが、バインダーには化学的に結合しない。
【００４３】
特徴の組み合わせが、例示的な実施例に示されているとはいえ、本開示のさまざまな実施例の利益を実現するために、それらの全てを組み合わせる必要はない。すなわち、本開示の実施例に従って設計されたシステムは、図面のいずれか１つに示された特徴の全ておよび図面に概略示された部分の全てを必ずしも含むことはない。さらに、１つの例示的な実施例の選択された特徴は、他の例示的な実施例の選択された特徴と組み合わせ可能である。
【００４４】
上述した説明は、本質的に限定でなく例示である。本開示から必ずしも逸脱しない、開示された実施例への変更および修正は、当業者には明らかとなり得る。本開示に与えられる法的保護範囲は、以下の請求の範囲を検討することによってのみ決定可能である。
【図１】
0006676752.tif 000007