JPH085735B2 - 固体推進薬用燃料 - Google Patents
固体推進薬用燃料Info
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- JPH085735B2 JPH085735B2 JP5868591A JP5868591A JPH085735B2 JP H085735 B2 JPH085735 B2 JP H085735B2 JP 5868591 A JP5868591 A JP 5868591A JP 5868591 A JP5868591 A JP 5868591A JP H085735 B2 JPH085735 B2 JP H085735B2
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Landscapes
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は固体推進薬燃料に関す
る。詳しくは、アジト基を含有して高エネルギー化され
たポリマーに、他化合物を併用することにより、燃焼特
性を改良した固体推進薬燃料に関する。
る。詳しくは、アジト基を含有して高エネルギー化され
たポリマーに、他化合物を併用することにより、燃焼特
性を改良した固体推進薬燃料に関する。
【０００２】
【従来の技術】固体推進薬は、液体燃料に比べ、長期保
存が可能であり、かつ、即時発射が可能であるという利
点を有し、軍用のロケット弾やミサイルに利用されてい
る。固体推進薬は、酸化剤と燃料の各成分を混合して成
型した混成質系のコンポジット推進薬と、ニトログリセ
リセリンとニトロセルロースを主成分とし、不揮発性溶
剤をもちいた火薬であるダブルベース推進薬とに大別さ
れる。
存が可能であり、かつ、即時発射が可能であるという利
点を有し、軍用のロケット弾やミサイルに利用されてい
る。固体推進薬は、酸化剤と燃料の各成分を混合して成
型した混成質系のコンポジット推進薬と、ニトログリセ
リセリンとニトロセルロースを主成分とし、不揮発性溶
剤をもちいた火薬であるダブルベース推進薬とに大別さ
れる。
【０００３】コンポジット推進薬に使用される酸化剤と
しては、過塩素酸アンモニウムやニトラミン及び硝酸ア
ンモニウム等が使用され、燃料としてはポリブダジエ
ン、ポリウレタン等が使用され、助燃剤としてアルミニ
ウム粉末などが用いられている。燃料性能の改善は、こ
れら各成分の燃焼特性を改良、向上させることにより達
成できる。
しては、過塩素酸アンモニウムやニトラミン及び硝酸ア
ンモニウム等が使用され、燃料としてはポリブダジエ
ン、ポリウレタン等が使用され、助燃剤としてアルミニ
ウム粉末などが用いられている。燃料性能の改善は、こ
れら各成分の燃焼特性を改良、向上させることにより達
成できる。
【０００４】しかし、前記物質により構成された推進薬
は、現状では、すでに理論的に期待できる燃焼性能の約
９５％を達成されており、これ以上の性能向上の余地は
少なく、高性能化のためにいくつかの高エネルギー物質
の応用が検討されている。酸化剤や助燃剤は、安定性、
安全性の制約により、実用面では前記物質に限定される
こともあり、バインダー主成分となるプレポリマー自体
を高エネルギー化した推進薬の研究がなされている。米
国特許４２６８４５０号ではプレポリマーとして下記化
１式で表わされるアジド基を含有した末端水酸基ポリエ
ーテルが開示されている。
は、現状では、すでに理論的に期待できる燃焼性能の約
９５％を達成されており、これ以上の性能向上の余地は
少なく、高性能化のためにいくつかの高エネルギー物質
の応用が検討されている。酸化剤や助燃剤は、安定性、
安全性の制約により、実用面では前記物質に限定される
こともあり、バインダー主成分となるプレポリマー自体
を高エネルギー化した推進薬の研究がなされている。米
国特許４２６８４５０号ではプレポリマーとして下記化
１式で表わされるアジド基を含有した末端水酸基ポリエ
ーテルが開示されている。
【０００５】
【化１】
【０００６】このポリエーテルは推進薬の性能向上のた
めアジド基を含有させることにより、下記の利点を得て
いる。一つには生成熱を高めることにより推進薬の比推
力の向上、又同様に密度が高まることも比推力の向上に
つながる。更にアジド基の分解に伴う窒素ガス量の増大
およびバインダー中の窒素量を高めることで、相対的に
炭素、水素の比率を下げることにつながり、推進薬中の
酸化剤の量を低減でき、感度を下げることが可能とな
り、安全性の向上がはかれる。
めアジド基を含有させることにより、下記の利点を得て
いる。一つには生成熱を高めることにより推進薬の比推
力の向上、又同様に密度が高まることも比推力の向上に
つながる。更にアジド基の分解に伴う窒素ガス量の増大
およびバインダー中の窒素量を高めることで、相対的に
炭素、水素の比率を下げることにつながり、推進薬中の
酸化剤の量を低減でき、感度を下げることが可能とな
り、安全性の向上がはかれる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】固体推進薬の燃焼性能
を向上させるため、現状用いられているポリマーをアジ
ド基含有ポリマーで置換することは推進薬燃焼性能向上
に有効である。ところが推進薬の燃焼性能向上のために
導入しようとするアジド基含有ポリマーは、温度感度が
高く、実用に供する場合に、非常に問題であった。
を向上させるため、現状用いられているポリマーをアジ
ド基含有ポリマーで置換することは推進薬燃焼性能向上
に有効である。ところが推進薬の燃焼性能向上のために
導入しようとするアジド基含有ポリマーは、温度感度が
高く、実用に供する場合に、非常に問題であった。
【０００８】固体推進薬の燃焼速度は燃焼時の圧力によ
って大きく変化するが、その初期温度（保存温度）によ
っても変化する。温度変化による燃焼速度の変化は圧力
一定とすると、温度感度（σp ）は下記式と定義され
る。
って大きく変化するが、その初期温度（保存温度）によ
っても変化する。温度変化による燃焼速度の変化は圧力
一定とすると、温度感度（σp ）は下記式と定義され
る。
【０００９】
【数１】
【００１０】温度感度が高いと温度によりγが大きく変
化することとなり、ロケットの推力制御上、好ましくな
い。本発明は、こうした実情の下に、燃焼性能が高く、
かつアジド基含有ポリマー温度感度を低下させた固体推
進薬用燃料を提供することを目的とするものである。
化することとなり、ロケットの推力制御上、好ましくな
い。本発明は、こうした実情の下に、燃焼性能が高く、
かつアジド基含有ポリマー温度感度を低下させた固体推
進薬用燃料を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者らは前記の問題
点を考慮して鋭意研究した結果、りんをアジド基含有ポ
リマーに添加して使用することにより、温度感度を低下
できるという特性を見出し、本発明を完成するに至っ
た。即ち、本発明はアジド基含有ポリマー１００重量部
に対し、りんを０．０１〜１０重量部含むことを特徴と
する固体推進薬燃料である。
点を考慮して鋭意研究した結果、りんをアジド基含有ポ
リマーに添加して使用することにより、温度感度を低下
できるという特性を見出し、本発明を完成するに至っ
た。即ち、本発明はアジド基含有ポリマー１００重量部
に対し、りんを０．０１〜１０重量部含むことを特徴と
する固体推進薬燃料である。
【００１２】本発明において使用されるアジド基含有ポ
リマーとしては、下記〔化２〕式で表わされる如き、ア
ジドメチルメチルオセキタンモノマーを重合することに
より得られたものがとくに好ましいが、アジド基を含有
するポリマーであればよい。
リマーとしては、下記〔化２〕式で表わされる如き、ア
ジドメチルメチルオセキタンモノマーを重合することに
より得られたものがとくに好ましいが、アジド基を含有
するポリマーであればよい。
【００１３】
【化２】
【００１４】また、りんには種々の同素体があるが、こ
のうち赤りんが最も好ましい。りんの添加量は、アジド
基含有ポリマーに対して、有効な効果を発現させるため
には０．０１重量部以上必要である。多量の添加はアジ
ド基を含有させることによる推進薬の燃焼性能向上をさ
またげることになり、１０重量部以下が望ましい。アジ
ド基含有ポリマーにりんを共存させて用いることによ
り、温度感度が低下する理由は明らかでないが、アジド
基よりのＮ2 とリンＰとの相乗効果により、ポリマー分
解が抑制され、推進薬固体中での分解を少ならしめるた
め、推進薬表面での発熱が減少することによるものと推
測される。
のうち赤りんが最も好ましい。りんの添加量は、アジド
基含有ポリマーに対して、有効な効果を発現させるため
には０．０１重量部以上必要である。多量の添加はアジ
ド基を含有させることによる推進薬の燃焼性能向上をさ
またげることになり、１０重量部以下が望ましい。アジ
ド基含有ポリマーにりんを共存させて用いることによ
り、温度感度が低下する理由は明らかでないが、アジド
基よりのＮ2 とリンＰとの相乗効果により、ポリマー分
解が抑制され、推進薬固体中での分解を少ならしめるた
め、推進薬表面での発熱が減少することによるものと推
測される。
【００１５】アジド基含有ポリマーの一般的な使い方と
しては、末端水酸基を有するメチルアジド基含有ポリマ
ーをプレポリマーとし、硬化に必要なイソシアネートお
よびトリオール等を必要量加え、加熱により硬化可能な
組成分とした液分をりんと混合した後、酸化剤成分を加
え、均一混合させ、推進薬組成分とし、所定時間加熱す
ることにより、硬化成形体を得、目的とする推進薬とす
ることができる。
しては、末端水酸基を有するメチルアジド基含有ポリマ
ーをプレポリマーとし、硬化に必要なイソシアネートお
よびトリオール等を必要量加え、加熱により硬化可能な
組成分とした液分をりんと混合した後、酸化剤成分を加
え、均一混合させ、推進薬組成分とし、所定時間加熱す
ることにより、硬化成形体を得、目的とする推進薬とす
ることができる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
する。 （アジド基含有ポリマーの合成）アジド基含有ポリマー
として、アジドメチルメチルオキセタンを主成分とする
ポリマーを以下のように製造した。
する。 （アジド基含有ポリマーの合成）アジド基含有ポリマー
として、アジドメチルメチルオキセタンを主成分とする
ポリマーを以下のように製造した。
【００１７】３−アジドメチル−３−メチルオキセタン
をポリマー化するために、１，４−ブタンジオール１ｍ
ｏｌを０℃以下に保ち、ＢＦ3 エーテル錯体４ｍｏｌを
ジクロルメタンに混合したものを滴下し、攪拌後、３−
アジドメチル−３−メチルオキセタンをジクロルメタン
と混合したものを滴下し、１０℃以下で攪拌を行う。反
応終了後、ＮａＣｌ飽和溶液を攪拌下投入したのち分液
ロートでジクロルメタン層を採取し、メタノール中に投
入し、液状沈殿物を得た。
をポリマー化するために、１，４−ブタンジオール１ｍ
ｏｌを０℃以下に保ち、ＢＦ3 エーテル錯体４ｍｏｌを
ジクロルメタンに混合したものを滴下し、攪拌後、３−
アジドメチル−３−メチルオキセタンをジクロルメタン
と混合したものを滴下し、１０℃以下で攪拌を行う。反
応終了後、ＮａＣｌ飽和溶液を攪拌下投入したのち分液
ロートでジクロルメタン層を採取し、メタノール中に投
入し、液状沈殿物を得た。
【００１８】この液状物の揮発分を除去したものは、核
磁気共鳴装置による解析結果などから、主として下記
〔化３〕式で表わされる構造を含む末端水酸基メチルア
ジド基含有ポリエーテルであることがわかる。
磁気共鳴装置による解析結果などから、主として下記
〔化３〕式で表わされる構造を含む末端水酸基メチルア
ジド基含有ポリエーテルであることがわかる。
【００１９】
【化３】
【００２０】このポリマーは、イソシアネート含有化合
物、３官能ＯＨ基含有化合物などと併用し、加熱するこ
とにより硬化でき、また適量の可塑剤を使用すること
で、硬化後の伸び、強度などの調整が可能であり、固体
推進薬用燃料として適するものである。得られたアジド
基含有ポリマーを、液状のまま、４ｍｍφのガラスチュ
ーブに入れ、上端にヒーター線をとりつけ、着火させ、
燃焼する様子を、加圧容器の外より、ビデオにより撮影
した。燃焼速度は、各左力下および、ガラスチューブ内
ポリマーの初期温度ごとに測定した結果、このアジド基
含有ポリマーの温度感度はσp ＝０．００５７／ｋであ
った。
物、３官能ＯＨ基含有化合物などと併用し、加熱するこ
とにより硬化でき、また適量の可塑剤を使用すること
で、硬化後の伸び、強度などの調整が可能であり、固体
推進薬用燃料として適するものである。得られたアジド
基含有ポリマーを、液状のまま、４ｍｍφのガラスチュ
ーブに入れ、上端にヒーター線をとりつけ、着火させ、
燃焼する様子を、加圧容器の外より、ビデオにより撮影
した。燃焼速度は、各左力下および、ガラスチューブ内
ポリマーの初期温度ごとに測定した結果、このアジド基
含有ポリマーの温度感度はσp ＝０．００５７／ｋであ
った。
【００２１】
【実施例１】合成例で用いたものと同一のポリマーに対
し、赤りん微粒子表面を樹脂コーティングしたノーパレ
ット（燐化学工業社製：微粒子赤りんの表面を樹脂コー
ティングした赤りん含有量８５重量％品）をポリマー１
００重量部に対し０．５、５、１０重量部混合したもの
を、前記と同様の方法により温度感度を測定した。表１
から明らかなように赤りん添加による温度感度の低減効
果があることがわかった。
し、赤りん微粒子表面を樹脂コーティングしたノーパレ
ット（燐化学工業社製：微粒子赤りんの表面を樹脂コー
ティングした赤りん含有量８５重量％品）をポリマー１
００重量部に対し０．５、５、１０重量部混合したもの
を、前記と同様の方法により温度感度を測定した。表１
から明らかなように赤りん添加による温度感度の低減効
果があることがわかった。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、アジド
基含有ポリマーを使用することにより、推進薬の燃料性
能を向上させるとともに、リンを含むことにより、温度
感度を低下させることを可能とし、推進薬の温度変化に
よる燃速変化を小とすることができ、固体推進薬運用上
大きな利点を有する。
基含有ポリマーを使用することにより、推進薬の燃料性
能を向上させるとともに、リンを含むことにより、温度
感度を低下させることを可能とし、推進薬の温度変化に
よる燃速変化を小とすることができ、固体推進薬運用上
大きな利点を有する。
Claims (1)
- 【請求項１】 アジド基含有ポリマー１００重量部に対
し、りんを０．０１〜１０重量部含むことを特徴とする
固体推進薬用燃料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5868591A JPH085735B2 (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | 固体推進薬用燃料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5868591A JPH085735B2 (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | 固体推進薬用燃料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04295085A JPH04295085A (ja) | 1992-10-20 |
| JPH085735B2 true JPH085735B2 (ja) | 1996-01-24 |
Family
ID=13091409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5868591A Expired - Fee Related JPH085735B2 (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | 固体推進薬用燃料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH085735B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008169073A (ja) * | 2007-01-11 | 2008-07-24 | Technical Research & Development Institute Ministry Of Defence | コンポジット推進薬 |
-
1991
- 1991-03-22 JP JP5868591A patent/JPH085735B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008169073A (ja) * | 2007-01-11 | 2008-07-24 | Technical Research & Development Institute Ministry Of Defence | コンポジット推進薬 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04295085A (ja) | 1992-10-20 |
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