(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無水ヒドラジンにポリアクリル酸を添加して作成したゲル化推進薬をタンクに貯留しておき、前記タンク内のゲル化推進薬に塩またはアルカリからなる液化剤を混入して、ゲル化推進薬を液状化した後、この液状化した推進薬をタンクから送り出すことを特徴とするゲル化推進薬の供給方法。
【請求項２】
前記液化剤として、塩化ナトリウム、塩化カリウム、または塩化アンモニウムの塩の中から少なくとも一つが選択されることを特徴とする請求項１記載のゲル化推進薬の供給方法。
【請求項３】
前記液化剤として、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、または水溶性アミンのアルカリの中から少なくとも一つが選択されることを特徴とする請求項１記載のゲル化推進薬の供給方法。
【請求項４】
無水ヒドラジンにポリアクリル酸を添加して作成したゲル化推進薬を貯留するタンクと、該タンクに塩またはアルカリからなる液化剤を混入するための液化剤供給系と、該液化剤によって液状化した推進薬を加圧してタンクから送り出す加圧手段とを備えるゲル化推進薬の供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、飛翔体の燃料として用いられるゲル化推進薬の供給方法及び供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ロケット等の飛翔体用燃料に用いられる推進薬として、固体燃料と液体燃料とが一般に知られている。固体燃料は、取り扱い性が容易である反面、燃焼の制御が難しいという性質があり、液体燃料は、逆に、燃焼制御は容易であるが、取り扱いが難しくなる。
【０００３】
そこで、近年では、液体燃料の取り扱い性を容易にするために、例えば有機ヒドラジン（ＭＭＨ、ＵＤＭＨ等）にゲル化剤を混入して、液体燃料をゲル化する技術が有力であるとされている。
また、本出願人は、先に、特願平９−２４９０４７号等により、有機ヒドラジンに比べて液体燃料としての比推力に優れた無水ヒドラジンに吸水性高分子として大きな吸収能を有するポリアクリル酸を添加してなるゲル化推進薬を提案している。
【０００４】
図２は、そのゲル化推進薬の供給技術例をモデル化して示すもので、加圧手段（加圧気体供給系）１から加圧気体をタンク２の内部に送り込んで、タンク２に貯留されているゲル化推進薬Ｇを加圧して、ゲルのチクソトロピー性に基づきゾル状に流動性を付与した状態として、タンク２から推進薬被供給系３に供給するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、タンク２からゲル化推進薬Ｇを押し出す場合、チクソトロピー性に基づくゲル構造の破壊には限界があるため、高い圧力が必要であるとともに、排出口２ａに通じるタンク２の中央部分では流れが速く流動化が促進されるものの、流れが緩やかになるタンク２の側壁部２ｂや排出口２ａから離れた内角部２ｃには、図２に鎖線で示すように、ゲル化推進薬Ｇが取り残された残留ゲルＲが発生し易くなり、ゲル化推進薬Ｇを推進薬被供給系３に完全に移送することが困難なものとなる。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ゲル化推進薬としての取り扱い性を維持しながら、タンク内の貯留全域の流動化を図り、残留ゲルの発生を抑えること、そして、タンクからのゲル化推進薬の供給性を高めることを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の供給方法は、無水ヒドラジンにポリアクリル酸を添加して作成したゲル化推進薬をタンクに貯留しておき、前記タンク内のゲル化推進薬に塩またはアルカリからなる液化剤を混入して、ゲル化推進薬を液状化した後、この液状化した推進薬をタンクから送り出すことを特徴とする。
【０００８】
すなわち、ゲル化推進薬に使用した吸水性高分子であるポリアクリル酸は、塩やアルカリによってその吸収能が急激に低下する性質を有しており、ゲル化推進薬に塩またはアルカリを添加すると、無水ヒドラジンに対するポリアクリル酸の保持力が弱くなり、ポリアクリル酸から無水ヒドラジンが浸出するとともに、ポリアクリル酸が分離沈殿して、ゲル化推進薬が液化する。そして、この推進薬が液化すれば、通常の液体燃料と同様にしてタンクから容易に送り出すことができるのである。
【０００９】
液化剤としては、塩の場合は、塩化ナトリウム、塩化カリウム、または塩化アンモニウムが、また、アルカリの場合は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、または水溶性アミンがそれぞれ好適であり、これらの中の少なくとも一つが選択される。
【００１０】
また、供給装置は、無水ヒドラジンにポリアクリル酸を添加して作成したゲル化推進薬を貯留するタンクと、該タンクに塩またはアルカリからなる液化剤を混入するための液化剤供給系と、該液化剤によって液状化した推進薬を加圧してタンクから送り出す加圧手段とを備える構成とされる。
この場合、ゲル化推進薬を貯留したタンク内に液化剤を単に供給するだけでよく、時間の経過とともにゲル化推進薬が液状化するが、液化を促進させるため、タンク内に撹拌機構を備えるようにしてもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
ゲル化推進薬は、液体燃料である無水ヒドラジンに対して、ゲル化剤として吸水性高分子であるポリアクリル酸を０．１〜１．０重量％、より好ましくは０．１〜０．５重量％添加したものが採用され、液体の無水ヒドラジンと粉末状のポリアクリル酸とを混合してゲル化させている。この場合、より均質化されたゲル化生成を得るために、混練器等による混練（混合）を行うことが望ましい。
【００１２】
また、必要に応じて、このように生成されたゲル化生成物に水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、水溶性アミン等のアルカリを供給して、ゲル化生成物を中和することにより、ゲル化生成物に大きな粘性を付与することが行われる。すなわち、ポリアクリル酸は、粘性の小さな溶液中では酸性の固体であるが、アルカリによって中和すると粘度を増す特性を有することから、ゲル化生成物のｐＨ（水素イオン濃度）をアルカリによって調整することにより、粘度を設定することができるのである。
【００１３】
このようにして作成されたゲル化推進薬は、比較的大きな粘性を有するものとなって、推進薬としての安定性及び取り扱い性が高めらる。
そして、このゲル化推進薬をゲル状態で容器に保管しておく。また、ゲル化推進薬を輸送する場合等においても、ゲル状態のまま取り扱われる。
【００１４】
次に、前記ゲル化推進薬の供給装置及び供給方法について図１を参照しながら説明する。
供給装置は、図１に示すように、ゲル化推進薬Ｇを貯留するタンク２と、該タンク２に液化剤を混入するための液化剤供給系５と、該液化剤によって液状化した推進薬を加圧してタンク２から推進薬被供給系３に送り出す加圧手段（加圧気体供給系）１とを備えた構成とされる。
タンク２は、前述した排出口２ａ、側壁部２ｂ及び内角部２ｃを有しているとともに、加圧手段１の加圧流体供給管１ａに接続状態とするための給気口２ｄ、液化剤供給系５の液化剤供給管５ａに接続状態とするための液化剤供給口２ｅ、安全弁６に接続するための接続口２ｆが配される。なお、図１中の符号７は加圧流体制御弁、符号８は液化剤制御弁を示す。
【００１５】
この供給装置を使用してゲル化推進薬Ｇを供給する場合、まず図２に示すようにゲル化推進薬Ｇをタンク２に貯留する。
そして、噴射の例えば３０分前に、タンク２内のゲル化推進薬Ｇに塩からなる液化剤を液化剤供給系５から供給する。この液化剤としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、または塩化アンモニウムの中から一つが選択される。
【００１６】
ゲル化推進薬Ｇに使用したポリアクリル酸は電解質である塩の存在によりその吸収能が急激に低下する性質を有しており、ゲル化推進薬Ｇにこれらのいずれかの塩を添加すると、ゲル化推進薬Ｇ中のポリアクリル酸に塩が作用して、無水ヒドラジンに対するポリアクリル酸の保持力が弱くなり、ポリアクリル酸から無水ヒドラジンが浸出して、ポリアクリル酸をコロイド状に分散したゾルになる。そして、次第にポリアクリル酸が分離沈殿して、ゲル化推進薬Ｇが液化するのである。
【００１７】
この塩からなる液化剤の場合、前記各塩のうち、塩化ナトリウムが最も入手し易いため液化剤として好ましい。また、添加量としては、ゲル化推進薬生成時のポリアクリル酸の量とほぼ同程度の量、すなわち、無水ヒドラジンに対して、０．１〜１．０重量％、好ましくは０．１〜０．５重量％の量とされ、例えば、無水ヒドラジンが１０ｋｇに対してポリアクリル酸が５０ｇの場合、塩化ナトリウムも５０ｇとされる。
【００１８】
また、ゲル化推進薬Ｇに塩を添加する際には、塩は固体であり、固体のまま添加するとゲル化推進薬Ｇへの浸透が難しいので、液状にして添加される。この場合、飛翔体の燃料であるため溶媒として水を使用することはできないので、ゲル化推進薬Ｇの原料に使用されている無水ヒドラジンを使用することとし、この無水ヒドラジンに塩化ナトリウムを過飽和にならない程度に混合して添加液を作成し、この添加液をゲル化推進薬Ｇに添加する。
【００１９】
このようにして噴射前に液化剤供給系５からゲル化推進薬Ｇに液化剤を加えて、ゲル化推進薬Ｇを液状化した後、加圧手段１から加圧気体をタンク２内に送り込んで液状の推進薬を排出口２ａから推進薬供給管３ａを経由して推進薬被供給系３に送り出す。この場合、推進薬は液状となっているので、加圧手段１からの圧力もゲル化推進薬Ｇを直接送り出す場合に比べて小さくてすむ。例えば、ゲル化推進薬Ｇをゲル化状態のまま送り出す場合、５〜１０ｋｇ／ｃｍ2 の圧力が必要であるのに対して、液化した後では１ｋｇ／ｃｍ2 程度の圧力で送り出すことが可能である。したがって、通常の液体燃料と同様の加圧手段によって送り出すことができることになる。
【００２０】
なお、前記実施形態では、ゲル化推進薬Ｇに塩を添加して推進薬を液状化したが、塩の他にもｐＨ調整剤としてアルカリからなる液化剤を使用してもよい。そのアルカリとしては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、または水溶性アミンが好適であり、ｐＨ９〜１３の強アルカリとしてゲル化推進薬Ｇに添加することにより、ゲル化推進薬Ｇをアルカリ化して液状化する。
すなわち、ポリアクリル酸は、中和状態においては高い粘性を有するものとなるが、アルカリ化を進めて強アルカリ状態にすると、強アルカリにより与えられる解離イオンによりポリアクリル酸の水和構造が崩壊し、粘度が急激に低下する特性を有しており、この特性を利用して液化するのである。
【００２１】
また、前記実施形態ではタンク内のゲル化推進薬に上から単に液化剤を供給する構成としたが、必要に応じてタンク内に撹拌機構を設けるようにしてもよく、撹拌機構を設けない場合に比べて液化を促進させることができる。例えば、単に液化剤をゲル化推進薬Ｇの上から供給しただけの場合に液化に３０分かかるとすると、撹拌すれば例えば１〜２秒で液化可能である。
【００２２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明のゲル化推進薬の供給方法及び供給装置によれば次のような効果を奏することができる。
（１）無水ヒドラジンのゲル化剤としてポリアクリル酸を使用したことにより、その吸収能を塩またはアルカリの液化剤によって容易に減退させることが可能であり、保管時や輸送時においては、推進薬をゲル化状態としておき、ゲル化推進薬としての安定性、取り扱い性を維持するとともに、噴射前に液化剤を添加して液状化することにより、タンク内の貯留全域を流動化することができる。
（２）タンク内でゲル化推進薬を液化させた後に送り出すので、残留ゲルの発生を抑え得るとともに、ゲル化推進薬の供給性を高めることができ、通常の液体燃料と同様にしてタンクから容易に送り出すことができる。
（３）タンクから推進薬を送り出すための加圧手段の圧力も小さくてすむので、供給装置全体の小型化、低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るゲル化推進薬の供給装置の一実施形態を示すブロック図を併記した正断面図である。
【図２】  ゲル化推進薬の供給技術例をモデル化して示すブロック図を併記した正断面図である。
【符号の説明】
１  加圧手段（加圧気体供給系）
２  タンク
３  推進薬被供給系
５  液化剤供給系
Ｇ  ゲル化推進薬
【図１】
0004075133.tif 000002
【図２】
0004075133.tif 000003