(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水および／または溶剤におけるヒドラジニウムニトロホルメート（ＨＮＦ）および／またはアンモニウムジニトラミド（ＡＤＮ）の溶液からなる推進および／または気体発生用一元推進剤組成物であって、前記ＨＮＦおよびＡＤＮの量が組成物の２５ないし９５重量パーセントである一元推進剤組成物。
【請求項２】
水と所定量の溶剤とからなる請求項１記載の一元推進剤組成物。
【請求項３】
前記溶剤がＣ１〜Ｃ４アルコールである請求項２記載の一元推進剤組成物。
【請求項４】
前記アルコールがメタノールおよび／またはエタノールである請求項３記載の一元推進剤組成物。
【請求項５】
前記アルコールの量が５ないし７０重量パーセントである請求項３または４記載の一元推進剤組成物。
【請求項６】
２５ないし７５重量パーセントのヒドラジニウムニトロホルメート、５ないし５０重量パーセントの水、および０から２５重量パーセントの低級アルコールからなる一元推進剤組成物。
【請求項７】
可溶化剤、蒸気圧降下剤、および／または性能改善剤をさらに有してなる請求項１、２、３、４、５または６記載の一元推進剤組成物。
【請求項８】
宇宙船推進における推進剤としての請求項１、２、３、４、５、６または７記載のヒドラジニウムニトロホルメートおよび／またはアンモニウムジニトラミドの組成物の使用。
【請求項９】
ジェット戦闘機の非常推進剤としての請求項１、２、３、４、５、６または７記載のヒドラジニウムニトロホルメートおよび／またはアンモニウムジニトラミドの組成物の使用。
【請求項１０】
潜水艦用ガス発電システムにおける請求項１、２、３、４、５、６または７記載のヒドラジニウムニトロホルメートおよび／またはアンモニウムジニトラミドの組成物の使用。
【請求項１１】
一元推進剤スラスタに基づく宇宙船推進システムの使用によって発射機により通常の軌道への搬送後に宇宙船向きを決め位置を決める方法であって、請求項１、２、３、４、５、６または７記載のヒドラジニウムニトロホルメートおよび／またはアンモニウムジニトラミドの組成物が推進剤用に用いられる方法。
【請求項１２】
請求項１、２、３、４、５、６または７記載の気体発生用一元推進剤組成物であって、前記ＨＮＦおよびＡＤＮの量が組成物の２５ないし９５重量パーセントである一元推進剤組成物の使用。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、たとえば、宇宙船の推進、ジェット戦闘機、または潜水艦用非常気体発電システムのための単元推進剤組成物系の分野に関する。
【０００２】
宇宙船の推進は、発射機によって要求された軌道への搬送後に宇宙船の向き（姿勢制御）と位置（脱軌道を含む軌道制御）に必要とされるものであると定義されている。これは発射機の推進からは、まったく分離しており、異なるものである。宇宙船の推進のための必要性は、発射機からの分離と共に始まり、有益な運航の寿命の限度において終了する。その役割の終了は、たいてい宇宙船の噴射剤の枯渇である。
【０００３】
姿勢と軌道の制御の典型的な要件は、非常に低いスラスト（典型的には、０．１Ｎ）、姿勢制御のための脈動した操作モード、軌道制御のための連続した動作モード、正確で再現性のある性能、および漏れのない信頼し得る動作である。この分野の推進剤は、とりわけ、いわゆる単元推進剤スラスタによって産み出されるが、推進剤は触媒または熱的に高温気体に分解されノズルにより膨張する。一元推進剤の分野においては、過酸化水素およびヒドラジンが現在のところ伝統的に用いられている。それらは、膨張率５０、周囲圧力０ＭＰａ、チャンバ圧力１ＭＰａおよび化学的平衡流出条件において、それぞれ比推力１８７２ｍ／ｓおよび２２６６ｍ／ｓを与える。
【０００４】
しかしながら、両方の系には欠点がある。過酸化水素は不安定性および自己分解挙動が知られている。ヒドラジンの欠点はその毒性と引火性である。
【０００５】
現在用いられている一元推進剤これらの側面は、それゆえ、製造、運搬、貯蔵、取り扱い、および廃棄のために、高いレベルと高いコストを必要とする。
【０００６】
同じ問題は、ジェット戦闘機（フレームアウト後のエンジンの非常始動）および潜水艦（気体を発生することによって非常時にバラストタンクを空にする）ための非常システムに見られる。
【０００７】
従来系の欠点を解消する、叙上の宇宙船推進および他の使用のための単元推進剤組成物を提供することが本発明の目的の一つである。安定で、清浄で、毒性が小さく、および／または引火性の小さい単元推進剤組成物を提供することが本発明のさらなる目的である。要件の緩和に寄与し、それゆえコストの低減とランチの準備時間の減少に寄与することができる宇宙船推進のための単元推進剤組成物を提供することも目的である。
【０００８】
本発明は、ヒドラジニウムおよびアンモニウムジニトラミドなどの知られた固体高エネルギー酸化剤が、水中で分解すると、不利な点を有することなく従来の一元推進剤の比推力と等しくなり得る比推力を有する液体の一元推進剤系を提供するとの驚くべき発見に基づいている。
【０００９】
したがって、本発明は、詳しくは宇宙船推進における一元推進剤として水および／または低級アルコール中のヒドラジニウムニトロホルメートおよび／またはアンモニウムジニトラミド溶液に向けられている。当該系における水および／または低級アルコールの量は、系が水の量の低レベルを決定する液体でなければならない。一方、所要の推力を与えるためには、当該系に充分なヒドラジニウムニトロホルメートおよびまたはアンモニウムジニトラミドが存在しなければならない。よって、ＨＮＦおよび／またはＡＤＭの量は、２５〜９５重量パーセントの組成である。宇宙船推進の本質により、衛星の寿命を延ばすために、推進剤のこの比推力は、できるだけ高くなければならない。
【００１０】
好ましい実施例によれば、水中のヒドラジニウムニトロホルメートが用いられる。本発明の推進剤系の他の実施例において、たとえばメタノール、エタノール、またはブタノールなどの低級アルコールの有機溶剤の量が用いられ得る。溶液中のアルコールの量は、０〜７０重量パーセントで、メタノールおよび／エタノールが好ましい。
【００１１】
とくに好ましい系は、２５〜７５重量パーセントのヒドラジウムニトロホルメート、５〜５０重量パーセントの水、および０（より好ましくは、５）から２５重量パーセントの低級アルコールからなる。
【００１２】
本発明によれば、推進剤系に他の添加剤を含むことができるが、可溶化剤、蒸気圧低下剤および性能改良剤に限定されない。
【００１３】
他の実施例において、本発明は、一元推進剤スラスタに基づく宇宙船推進系を用いて発射機に要求される軌道への搬送後の宇宙船の向きを決め、および位置を決めるための方法に向けられている。
【００１４】
ヒドラジウムニトロホルメートおよびアンモニウムジニトラミドは、高エネルギー固体酸化剤と知られている。ロケットエンジン用の高性能噴射剤の組み合わせにおける成分としてのヒドラジニウムニトロホルメートの使用は、たとえば、ヨーロッパ特許出願公開第３５０，１３６号に開示されている。ヒドラジンニトロホルメートの製法は、さらに、国際特許出願公開第ＷＯ−Ａ９４１０１０４号に開示されている。アンモニウムジニトラミドは知られた材料であり、その製法は国際特許出願公開第ＷＯ−Ａ９４２４０７３号に開示されている。
【００１５】
本発明の一元推進剤は現存する系における宇宙船用の従来の方法で使用されることができ、これによって、当該系の性能により、貯蔵、運搬、および取り扱いに関する緩和した要件が可能になることは注目されるべきである。ジェット戦闘機における非常推進剤および潜水艦用非常発電システムとしての一元推進剤系の使用は本発明の範囲内である。
【００１６】
図面の説明
図面は種々の推進剤系の比推力の比較を示す。
【００１７】
本発明の種々の推進剤の比推力を５０重量パーセントの水におけるアンモニウムジニトラミドとヒドラジニウムニトロホルメートの水溶液の値と比較した。つぎの表と図面において比推力が、膨張率５０およびチャンバ圧力１ＭＰａのアウトフロー条件で与えられている。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
表から分かるように、５０％の酸化剤／水混合物は過酸化水素およびヒドラジンと比較して性能損失を起こす。この性能損失は、製造、運搬、貯蔵、取り扱いおよび廃棄のより簡易な方法によるコスト低減の観点から受け入れられるものである。さらに、分解した酸化剤の量の増加により、性能がさらに上昇し得る。もし、低級アルコールなどの燃料が付加されれば、ヒドラジンの性能と等しいかまたは超える性能が可能である。
【００２０】
添付図において、種々の濃度を用いて水におけるヒドラジニウムニトロホルムの組成物、種々の濃度を用いて水におけるアンモニウムジニトラミドの組成物、ヒドラジニウムニトロホルム、エタノールおよび水の組み合わせに対する比推力が与えられている。
【図面の簡単な説明】
【図１】  種々の推進剤系の比推力の比較を示すグラフである。
【図１】
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