РАКЕТНОЕ ТОПЛИВО СТАРОВЕРОВА - 15 (ВАРИАНТЫ)
STAROVEROV'S ROCKET PROPELLANT - 15 (VERSIONS)

Изобретение относится к ракетным двигателям твердого топлива и гибридным.
Известны ракетные двигатели, см., например, «Бескорпусный двигатель с самоподачей», пат. №2431052. Все существующие химические ракетные двигатели используют принцип высокотемпературного нагрева газа или газопылевого рабочего тела (пыль - это твердые фракции разложившегося твердого ракетного топлива). Делается это для того, чтобы повысить скорость истечения рабочего тела из реактивного сопла. Эта скорость определяется, во-первых, скоростью звука в газе и, во-вторых, степенью расширения газа в расширяющемся сверхзвуковом реактивном сопле и достигает в лучших двигателях 4000 м/с. Причем детали двигателя работают в очень напряженном тепловом режиме, даже с учетом их охлаждения.
Между тем скорость звука в водороде даже при нормальных температуре и давлении 1330 м/с. А если еще и немного повысить температуру водорода, то скорость звука в нем и скорость истечения его из сопла резко возрастут. Например, водород с температурой всего 650°С (это ниже температуры его воспламенения) будет иметь скорость звука 2360 м/с и сможет в реактивном сопле разогнаться сам и разогнать пылевые частицы до скорости около 4300 м/с. То есть получится «холодный ракетный двигатель», в котором из-за адиабатического расширения газ на выходе из реактивного сопла может иметь приблизительно температуру окружающей среды.
На этом и основана идея данного изобретения. Цель изобретения - повышение скорости реактивной струи и удельного импульса ракетного двигателя. Для этого двигатель должен вырабатывать чистый водород и твердые вещества. Подходящей химической реакцией для этого может быть тройная реакция боргидрида бериллия, гидрида бериллия и динитрамида аммония:
<mrow><mn>2</mn><mi>B</mi><mi>e</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>B</mi><mi>H</mi><mn>4</mn><mo stretchy="false">)</mo><mn>2</mn><mo>+</mo><mi>N</mi><mi>H</mi><mn>4</mn><mi>N</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>N</mi><mi>O</mi><mn>2</mn><mo stretchy="false">)</mo><mn>2</mn><mo>+</mo><mn>2</mn><mi>B</mi><mi>e</mi><mi>H</mi><mn>2</mn><mo>=</mo><mn>4</mn><mi>B</mi><mi>e</mi><mi>O</mi><mo>+</mo><mn>4</mn><mi>B</mi><mi>N</mi><mo>+</mo><mn>12</mn><mi>H</mi><mn>2</mn><mtext>                  </mtext><mo>\</mo><mn>1</mn><mo>\</mo></mrow>
Возможны промежуточные реакции: образование воды, реакция ее при таких температурах с бериллием и с бором, образование аммиака, реакция его или азота при таких температурах с оксидом бора и получение нитрида бора. Соотношение компонентов: боргидрида бериллия - 34,63±10%, динитрамида аммония - 55,50±10%, гидрида бериллия - 9,87±5%.
Возможна реакция с окислением бора:
<mrow><mi>B</mi><mi>e</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>B</mi><mi>H</mi><mn>4</mn><mo stretchy="false">)</mo><mn>2</mn><mo>+</mo><mi>N</mi><mi>H</mi><mn>4</mn><mi>N</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>N</mi><mi>O</mi><mn>2</mn><mo stretchy="false">)</mo><mn>2</mn><mo>=</mo><mi>B</mi><mi>e</mi><mi>O</mi><mo>+</mo><mi>B</mi><mn>2</mn><mi>O</mi><mn>3</mn><mo>+</mo><mn>2</mn><mi>N</mi><mn>2</mn><mo>+</mo><mn>6</mn><mi>H</mi><mn>2</mn><mtext>                           </mtext><mo>\</mo><mn>2</mn><mo>\</mo></mrow>
Соотношение компонентов: боргидрида бериллия - 23,78±10%, динитрамида аммония - 76,22±10%.
Если траектория взлета проходит над населенными местами, то можно заменить бериллий и его токсичные соединения на литий или алюминий и их соединения.
<mrow><mn>4</mn><mi>L</mi><mi>i</mi><mi>B</mi><mi>H</mi><mn>4</mn><mo>+</mo><mi>N</mi><mi>H</mi><mn>4</mn><mi>N</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>N</mi><mi>O</mi><mn>2</mn><mo stretchy="false">)</mo><mn>2</mn><mo>+</mo><mn>4</mn><mi>L</mi><mi>i</mi><mi>H</mi><mo>=</mo><mn>4</mn><mi>L</mi><mi>i</mi><mn>2</mn><mi>O</mi><mo>+</mo><mn>4</mn><mi>B</mi><mi>N</mi><mo>+</mo><mn>12</mn><mi>H</mi><mn>2</mn><mtext>                          </mtext><mo>\</mo><mn>3</mn><mo>\</mo></mrow>
Хотя структура LiBH4, скорее всего, будет Li2(BH4)2, поэтому предыдущую реакцию можно записать так:
<mrow><mn>2</mn><mi>L</mi><mi>i</mi><mn>2</mn><mo stretchy="false">(</mo><mi>B</mi><mi>H</mi><mn>4</mn><mo stretchy="false">)</mo><mn>2</mn><mo>+</mo><mi>N</mi><mi>H</mi><mn>4</mn><mi>N</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>N</mi><mi>O</mi><mn>2</mn><mo stretchy="false">)</mo><mn>2</mn><mo>+</mo><mn>4</mn><mi>L</mi><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>4</mn><mi>L</mi><mi>i</mi><mn>2</mn><mi>O</mi><mo>+</mo><mn>4</mn><mi>B</mi><mi>N</mi><mo>+</mo><mn>12</mn><mi>H</mi><mn>2</mn><mtext>                       </mtext><mo>\</mo><mn>3</mn><mi>а</mi><mo>\</mo></mrow>
В любом случае соотношение компонентов: боргидрида лития - 35,85±10%, динитрамида аммония - 51,06±10%, гидрида лития - 13,09±5%.
Или возможна такая же реакция с алюминием:
<mrow><mn>4</mn><mi>A</mi><mi>l</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>B</mi><mi>H</mi><mn>4</mn><mo stretchy="false">)</mo><mn>3</mn><mo>+</mo><mn>3</mn><mi>N</mi><mi>H</mi><mn>4</mn><mi>N</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>N</mi><mi>O</mi><mn>2</mn><mo stretchy="false">)</mo><mn>2</mn><mo>+</mo><mn>4</mn><mi>A</mi><mi>l</mi><mi>H</mi><mn>3</mn><mo>=</mo><mn>4</mn><mi>A</mi><mi>l</mi><mn>2</mn><mi>O</mi><mn>3</mn><mo>+</mo><mn>12</mn><mi>B</mi><mi>N</mi><mo>+</mo><mn>36</mn><mi>H</mi><mn>2</mn><mtext>               </mtext><mo>\</mo><mn>4</mn><mo>\</mo></mrow>
Соотношение компонентов: боргидрида алюминия - 23,66±10%, динитрамида аммония - 57,76±10%, гидрида алюминия - 18,58±5%. Структура боргидрида алюминия возможна Al2(ВН4)6.
Сравнительно малотоксичным будет двигатель:
<mrow><mn>2</mn><mi>B</mi><mn>10</mn><mi>H</mi><mn>14</mn><mo>+</mo><mn>3</mn><mi>N</mi><mi>H</mi><mn>4</mn><mi>N</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>N</mi><mi>O</mi><mn>2</mn><mo stretchy="false">)</mo><mn>2</mn><mo>=</mo><mn>4</mn><mi>B</mi><mn>2</mn><mi>O</mi><mn>3</mn><mo>+</mo><mn>12</mn><mi>B</mi><mi>N</mi><mo>+</mo><mn>20</mn><mi>H</mi><mn>2</mn><mtext>                            </mtext><mo>\</mo><mn>5</mn><mo>\</mo></mrow>
Соотношение компоненов: декаборана - 39,64±10%, динитрамида аммония -60,36±10%.
Возможна реакция в гибридном двигателе с повышенным удельным выделением водорода:
<mrow><mn>4</mn><mi>B</mi><mi>e</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>B</mi><mi>H</mi><mn>4</mn><mo stretchy="false">)</mo><mn>2</mn><mo>+</mo><mi>N</mi><mi>H</mi><mn>4</mn><mi>N</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>N</mi><mi>O</mi><mn>2</mn><mo stretchy="false">)</mo><mn>2</mn><mo>+</mo><mn>4</mn><mi>N</mi><mi>H</mi><mn>3</mn><mo>=</mo><mn>4</mn><mi>B</mi><mi>e</mi><mi>O</mi><mo>+</mo><mn>8</mn><mi>B</mi><mi>N</mi><mo>+</mo><mn>24</mn><mi>H</mi><mn>2</mn><mtext>                     </mtext><mo>\</mo><mn>6</mn><mo>\</mo></mrow>
Соотношение реакции: боргидрида бериллия - 44,61±10%, динитрамида аммония - 35,75±10%, аммиака - 19,63±5%.
Возможна и реакция с полным или частичным окислением получившегося водорода.
Теоретически открыто устойчивое соединение N3O6 (далее «шестиокись азота»), с получением его на практике возможны реакции с ним:
<mrow><mn>3</mn><mi>B</mi><mi>e</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>B</mi><mi>H</mi><mn>4</mn><mo stretchy="false">)</mo><mn>2</mn><mo>+</mo><mn>2</mn><mi>N</mi><mn>3</mn><mi>O</mi><mn>6</mn><mo>=</mo><mn>3</mn><mi>B</mi><mi>e</mi><mi>O</mi><mo>+</mo><mn>3</mn><mi>B</mi><mn>2</mn><mi>O</mi><mn>3</mn><mo>+</mo><mn>3</mn><mi>N</mi><mn>2</mn><mo>+</mo><mn>12</mn><mi>H</mi><mn>2</mn><mtext>                             </mtext><mo>\</mo><mn>7</mn><mo>\</mo></mrow>
Соотношение компонентов: боргидрида бериллия 29,61±10%, шестиокиси азота - 70,39±10%.
Или такая же тройная реакция с использованием имеющегося азота:
<mrow><mn>3</mn><mi>B</mi><mi>e</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>B</mi><mi>H</mi><mn>4</mn><mo stretchy="false">)</mo><mn>2</mn><mo>+</mo><mn>2</mn><mi>N</mi><mn>3</mn><mi>O</mi><mn>6</mn><mo>+</mo><mn>6</mn><mi>B</mi><mo>=</mo><mn>3</mn><mi>B</mi><mi>e</mi><mi>O</mi><mo>+</mo><mn>3</mn><mi>B</mi><mn>2</mn><mi>O</mi><mn>3</mn><mo>+</mo><mn>6</mn><mi>B</mi><mi>N</mi><mo>+</mo><mn>12</mn><mi>H</mi><mn>2</mn><mtext>                        </mtext><mo>\</mo><mn>8</mn><mo>\</mo></mrow>
Соотношение компонентов: боргидрида бериллия 26,02±10%, шестиокиси азота - 61,86±10%, бора - 12,12±5%.
Эта же реакция даст больше водорода, если вместо бора добавлять тетраборан:
<mrow><mn>15</mn><mi>B</mi><mi>e</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>B</mi><mi>H</mi><mn>4</mn><mo stretchy="false">)</mo><mn>2</mn><mo>+</mo><mn>10</mn><mi>N</mi><mn>3</mn><mi>O</mi><mn>6</mn><mo>+</mo><mn>3</mn><mi>B</mi><mn>10</mn><mi>H</mi><mn>14</mn><mo>=</mo><mn>15</mn><mi>B</mi><mi>e</mi><mi>O</mi><mo>+</mo><mn>15</mn><mi>B</mi><mn>2</mn><mi>O</mi><mn>3</mn><mo>+</mo><mn>30</mn><mi>B</mi><mi>N</mi><mo>+</mo><mn>81</mn><mi>H</mi><mn>2</mn><mtext>          </mtext><mo>\</mo><mn>9</mn><mo>\</mo></mrow>
Соотношение компонентов: боргидрида бериллия 24,91±10%, шестиокиси азота - 59,35±10%, декаборана - 15,74±5%.
Или возможна другая тройная реакция, похожая на реакцию \1\:
<mrow><mn>3</mn><mi>B</mi><mi>e</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>B</mi><mi>H</mi><mn>4</mn><mo stretchy="false">)</mo><mn>2</mn><mo>+</mo><mn>2</mn><mi>N</mi><mn>3</mn><mi>O</mi><mn>6</mn><mo>+</mo><mn>9</mn><mi>B</mi><mi>e</mi><mi>H</mi><mn>2</mn><mo>=</mo><mn>12</mn><mi>B</mi><mi>e</mi><mi>O</mi><mo>+</mo><mn>6</mn><mi>B</mi><mi>N</mi><mo>+</mo><mn>21</mn><mi>H</mi><mn>2</mn><mtext>                           </mtext><mo>\</mo><mn>10</mn><mo>\</mo></mrow>
Соотношение компонентов: боргидрида бериллия - 23,26±10%, шестиокиси азота - 56,17±10%, гидрида бериллия - 20,20±10%.
Интересна реакция в гибридном двигателе с повышенным выделением водорода:
<mrow><mn>12</mn><mi>B</mi><mi>e</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>B</mi><mi>H</mi><mn>4</mn><mo stretchy="false">)</mo><mn>2</mn><mo>+</mo><mn>2</mn><mi>N</mi><mn>3</mn><mi>O</mi><mn>6</mn><mo>+</mo><mn>18</mn><mi>N</mi><mi>H</mi><mn>3</mn><mo>=</mo><mn>12</mn><mi>B</mi><mi>e</mi><mi>O</mi><mo>+</mo><mn>24</mn><mi>B</mi><mi>N</mi><mo>+</mo><mn>75</mn><mi>H</mi><mn>2</mn><mtext>                       </mtext><mo>\</mo><mn>11</mn><mo>\</mo></mrow>
Соотношение компонентов: боргидрида бериллия - 44,34±10%, шестиокиси азота - 26,39±10%, аммиака - 29,27±10%.