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JP2011006274A - Low temperature resistant propellant - Google Patents

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JP2011006274A JP2009150051A JP2009150051A JP2011006274A JP 2011006274 A JP2011006274 A JP 2011006274A JP 2009150051 A JP2009150051 A JP 2009150051A JP 2009150051 A JP2009150051 A JP 2009150051A JP 2011006274 A JP2011006274 A JP 2011006274A
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hydrazine
aqueous solution
low temperature
hydroxylamine
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Takashi Takami
剛史 高見
Hiroto Hanyu
宏人 羽生
Junichiro Kawaguchi
淳一郎 川口
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Japan Aerospace Exploration Agency JAXA
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Japan Aerospace Exploration Agency JAXA
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Abstract

【課題】ヒータの電力消費を抑制すると共に、着火性が良好な耐低温性推進薬を提供する。
【解決手段】本発明の耐低温性推進薬は、ロケット等の推進器に推力を発生させるために用いられる還元剤と酸化剤とからなる耐低温性推進薬であって、前記還元剤として、ヒドラジンとヒドロキシルアミン水溶液とを混合した燃料を用いる。ヒドラジンに、ヒドロキシルアミン水溶液を混入することによって、前記還元剤の凝固点を低下し、前記還元剤の凝固を防ぐために前記還元剤の加熱に用いる電力を軽減することができる。また、酸化剤と還元剤とを更に低温で反応させることができるので、反応に用いるヒータ用の電力を低減することができる。更に、ヒドラジン、ヒドロキシルアミンは共に炭素を含まない燃料であるため、燃焼時に煤が発生することはなく、燃焼器の閉塞などを防ぐことができる。
【選択図】なしThe present invention provides a low temperature resistant propellant that suppresses power consumption of a heater and has good ignitability.
The low temperature resistant propellant of the present invention is a low temperature resistant propellant comprising a reducing agent and an oxidizing agent used for generating thrust in a propulsion device such as a rocket, wherein the reducing agent is: A fuel in which hydrazine and a hydroxylamine aqueous solution are mixed is used. By mixing the hydroxylamine aqueous solution with hydrazine, the freezing point of the reducing agent is lowered, and the electric power used for heating the reducing agent can be reduced in order to prevent the reducing agent from solidifying. Further, since the oxidizing agent and the reducing agent can be reacted at a lower temperature, the electric power for the heater used for the reaction can be reduced. Furthermore, since hydrazine and hydroxylamine are fuels that do not contain carbon, soot is not generated during combustion, and blockage of the combustor can be prevented.
[Selection figure] None

Description

本発明は、例えば人工衛星の姿勢制御用スラスタやロケット等の推進器に使用する耐低温性推進薬に関する。   The present invention relates to a low temperature resistant propellant used for a propulsion device such as a thruster or a rocket for attitude control of an artificial satellite.

従来、例えば人工衛星、ロケット等をはじめとする宇宙機器の姿勢制御、軌道変換に使用する推進器で、液体燃料と酸化剤の噴霧燃焼によって推力を発生する装置として二液式スラスタがある。二液式スラスタは、酸化剤と還元剤の二液による燃料が主流である。例えば、図３に示すように、二液式スラスタは、酸化剤貯蔵タンク１０１から供給される酸化剤１０２と還元剤貯蔵タンク１０３から供給される還元剤１０４とを噴霧して、酸化剤１０２と還元剤１０４との衝突と共に、自発的な着火が生じ、激しい燃焼反応を生じさせることにより、推力を発生させるようにしている。   2. Description of the Related Art Conventionally, there is a two-component thruster as a device for generating thrust by spray combustion of liquid fuel and oxidant in a propulsion unit used for attitude control and orbit conversion of space equipment such as artificial satellites and rockets. A two-component thruster is mainly composed of a two-component fuel of an oxidizing agent and a reducing agent. For example, as shown in FIG. 3, the two-component thruster sprays the oxidizing agent 102 supplied from the oxidizing agent storage tank 101 and the reducing agent 104 supplied from the reducing agent storage tank 103, Along with the collision with the reducing agent 104, spontaneous ignition occurs, and a vigorous combustion reaction is caused to generate thrust.

また、酸化剤としては、例えば四酸化二窒素（Ｎ2Ｏ4：ＮＴＯ）、ＮＴＯに一酸化窒素を溶解させたもの（ＭＯＮ）、過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）が用いられる。還元剤としては、例えばヒドラジン（Ｎ2Ｈ4）、モノメチルヒドラジン（Monomethylhydrazine：ＭＭＨ）、非対称性ジメチルヒドラジン（ＵＤＭＨ）が用いられる（特許文献１、２、参照）。この中でも特に酸化剤としてはＮＴＯを用い、還元剤としてはヒドラジンを用いるのが主流である。 As the oxidizing agent, for example, dinitrogen tetroxide (N 2 O 4 : NTO), NTO in which nitric oxide is dissolved (MON), or hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is used. Examples of the reducing agent include hydrazine (N 2 H 4 ), monomethylhydrazine (MMH), and asymmetric dimethylhydrazine (UDMH) (see Patent Documents 1 and 2). Among these, in particular, NTO is used as the oxidizing agent, and hydrazine is used as the reducing agent.

特開平０６−１６８４号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-1684 特開２００４−７５４９７号公報JP 2004-75497 A

ここで、ヒドラジンは融点が例えば１〜２℃と数度程度であり、例えば宇宙空間で太陽光が照射されない低温の場合に凝固するのを防ぐ必要がある。そのため、還元剤貯蔵タンク１０３や還元剤１０４を供給する燃料系統（図３中、Ａ部分）をヒータなどを使用して加熱する必要があり、人工衛星などの宇宙機器に搭載している二次電池等の電力源の電力を消費する、という問題がある。   Here, hydrazine has a melting point of, for example, about 1 to 2 ° C. and several degrees. For example, it is necessary to prevent the hydrazine from solidifying at a low temperature that is not irradiated with sunlight in outer space. Therefore, it is necessary to heat the fuel system (part A in FIG. 3) for supplying the reducing agent storage tank 103 and the reducing agent 104 using a heater or the like, and the secondary system mounted on a space device such as an artificial satellite. There is a problem that power from a power source such as a battery is consumed.

また、還元剤としてモノメチルヒドラジンを用いた場合、融点は約−５１℃と低いが、独特の臭気を有し、取り扱いがヒドラジンより困難である上、炭素分を含むため煤が発生する、という問題がある。   In addition, when monomethylhydrazine is used as the reducing agent, the melting point is as low as about −51 ° C., but it has a unique odor, is more difficult to handle than hydrazine, and contains carbon, so that soot is generated. There is.

このため、ヒータによる電力の消費が抑制することができれば二次電池等の容量を低減することができ、宇宙機器の打ち上げ時などにおいて宇宙機器の軽量化・減容化を見込むことができると期待されている。   For this reason, if the power consumption by the heater can be suppressed, the capacity of the secondary battery, etc. can be reduced, and it is expected that the space equipment can be reduced in weight and volume when the space equipment is launched. Has been.

本発明は、前記問題に鑑み、ヒータの電力消費を抑制すると共に、着火性が良好な耐低温性推進薬を提供することを課題とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a low temperature resistant propellant that suppresses power consumption of a heater and has good ignitability.

上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、ロケット等の推進器に推力を発生させるために用いられる還元剤と酸化剤とからなる耐低温性推進薬であって、前記還元剤として、ヒドラジンとヒドロキシルアミン水溶液とを混合した燃料を用いることを特徴とする耐低温性推進薬にある。   A first invention of the present invention for solving the above-mentioned problem is a low temperature resistant propellant comprising a reducing agent and an oxidizing agent used for generating thrust in a propulsion device such as a rocket, wherein the reduction A low temperature propellant characterized by using a fuel in which hydrazine and a hydroxylamine aqueous solution are mixed as an agent.

第２の発明は、第１の発明において、前記ヒドロキシルアミン水溶液の濃度が５０％以下であることを特徴とする耐低温性推進薬にある。   A second invention is the low temperature resistant propellant according to the first invention, wherein the concentration of the hydroxylamine aqueous solution is 50% or less.

第３の発明は、第１又は２の発明において、前記ヒドラジンと前記ヒドロキシルアミン水溶液との重量比が、７対３であることを特徴とする耐低温性推進薬にある。   According to a third aspect of the present invention, there is provided the low temperature propellant according to the first or second aspect, wherein the weight ratio of the hydrazine and the hydroxylamine aqueous solution is 7 to 3.

本発明によれば、ロケット等の推進器に推力を発生させるために用いられる還元剤と酸化剤とからなる耐低温性推進薬の前記還元剤として、ヒドラジンとヒドロキシルアミン水溶液とを混合した燃料を用いているため、前記還元剤の凝固点をヒドラジン単体のものよりも低下させることができ、前記還元剤の凝固を防ぐために前記還元剤の加熱に用いる電力を軽減することができる。また、酸化剤と還元剤とを更に低温で反応させることができるため、反応に用いるヒータ用の電力を低減することができる。
また、ヒドラジン、ヒドロキシルアミンは炭素を含まない燃料であるため、燃焼時に煤が発生することはなく、燃焼器の閉塞などを防ぐことができる。
このため、推進力及び着火性が良好な宇宙機器の推進燃料とすることができる。 According to the present invention, as the reducing agent of a low temperature resistant propellant composed of a reducing agent and an oxidizing agent used for generating thrust in a propulsion device such as a rocket, a fuel in which hydrazine and a hydroxylamine aqueous solution are mixed is used. Since it is used, the freezing point of the reducing agent can be made lower than that of hydrazine alone, and the electric power used for heating the reducing agent can be reduced in order to prevent the reducing agent from solidifying. Further, since the oxidizing agent and the reducing agent can be reacted at a lower temperature, the power for the heater used for the reaction can be reduced.
Further, since hydrazine and hydroxylamine are fuels that do not contain carbon, soot is not generated during combustion, and blockage of the combustor can be prevented.
For this reason, it can be set as the propellant of space equipment with favorable propulsive force and ignitability.

図１は、ヒドラジンとヒドロキシルアミン水溶液との混合比とそのときの凝固点との関係を示す図である。FIG. 1 is a graph showing the relationship between the mixing ratio of hydrazine and an aqueous hydroxylamine solution and the freezing point at that time. 図２は、推進薬の低温での反応性の確認に用いた装置の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an apparatus used for confirming the reactivity of the propellant at a low temperature. 図３は、二液式スラスタの構成を簡略に示す図である。FIG. 3 is a diagram simply showing the configuration of the two-component thruster.

以下、本発明の実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。   Hereinafter, although embodiment of this invention is described, this invention is not limited to this.

［実施の形態］
本発明の実施の形態に係る耐低温性推進薬は、ロケット等の推進器に推力を発生させるために用いられる還元剤と酸化剤とからなる耐低温性推進薬であって、前記還元剤として、ヒドラジン（Ｎ2Ｈ4）とヒドロキシルアミン水溶液とを混合した燃料を用いるものである。 [Embodiment]
A low temperature resistant propellant according to an embodiment of the present invention is a low temperature resistant propellant comprising a reducing agent and an oxidizing agent used to generate thrust in a propulsion device such as a rocket, and the reducing agent is , A fuel in which hydrazine (N 2 H 4 ) and a hydroxylamine aqueous solution are mixed is used.

ヒドラジン（Ｎ2Ｈ4）に、水とヒドロキシルアミン（ＮＨ2ＯＨ）とからなるヒドロキシルアミン水溶液を混入したものを前記還元剤として用いることにより、前記還元剤の凝固点を下げることができる。前記還元剤の凝固点を下げることで、前記還元剤が凝固するのを防ぐために図３に示すような還元剤貯蔵タンクなど前記還元剤を供給するための燃料系統を加熱するために要するヒータ用の電力を低減することができる。また、前記還元剤の凝固点を更に下げ、前記還元剤が凝固するのを防ぐことができれば、還元剤貯蔵タンクなど前記還元剤を供給するための燃料系統の加熱が必要なくなるため、ヒータを不要とすることができる。 The freezing point of the reducing agent can be lowered by using, as the reducing agent, a mixture of hydrazine (N 2 H 4 ) and a hydroxylamine aqueous solution composed of water and hydroxylamine (NH 2 OH). In order to prevent the reducing agent from solidifying by lowering the freezing point of the reducing agent, a heater for heating a fuel system for supplying the reducing agent such as a reducing agent storage tank as shown in FIG. Electric power can be reduced. Further, if the freezing point of the reducing agent can be further lowered to prevent the reducing agent from solidifying, it is not necessary to heat the fuel system for supplying the reducing agent such as a reducing agent storage tank. can do.

また、酸化剤と還元剤とを例えば−４０℃から常温の低温で反応させることができるため、反応に用いるヒータ用の電力を低減することができる。   Moreover, since the oxidizing agent and the reducing agent can be reacted at a low temperature of, for example, −40 ° C. to room temperature, the power for the heater used for the reaction can be reduced.

また、ヒドラジン、ヒドロキシルアミンは炭素を含まない燃料であるため、燃焼時に煤が発生することはなく、例えば推進器に搭載される燃焼器の閉塞などを防ぐことができる。   Further, since hydrazine and hydroxylamine are fuels that do not contain carbon, soot is not generated during combustion, and for example, blockage of a combustor mounted on a propulsion device can be prevented.

また、ヒドロキシルアミン水溶液の濃度は、７０％以下であるのが好ましく、更には５０％以下であるのが好ましい。ヒドロキシルアミン水溶液の濃度が、７０％より大きくなると爆ごう性があるためである。また、ヒドロキシルアミン水溶液に少量の鉄などの金属が存在していると、ヒドロキシルアミン水溶液が鉄などの金属と接触して加熱することにより爆発の可能性があるため、ヒドロキシルアミン水溶液の濃度は、５０％以下であるのが好ましい。   Further, the concentration of the hydroxylamine aqueous solution is preferably 70% or less, and more preferably 50% or less. This is because if the concentration of the hydroxylamine aqueous solution is higher than 70%, there is detonation. Also, if a small amount of metal such as iron is present in the hydroxylamine aqueous solution, the hydroxylamine aqueous solution may explode when heated in contact with a metal such as iron. It is preferably 50% or less.

また、ヒドラジンとヒドロキシルアミン水溶液との重量比は、７対３であるのが好ましい。これは、ヒドロキシルアミン水溶液の比重を上げていくと還元剤の酸化剤との反応性が低下するため、還元剤の酸化剤との反応性維持と還元剤の凝固点効果との観点から、酸化剤との還元剤の反応性を維持しつつ還元剤の凝固点を下げるのに許容できる重量比の範囲とするためである。   Moreover, it is preferable that the weight ratio of hydrazine and hydroxylamine aqueous solution is 7 to 3. This is because, as the specific gravity of the hydroxylamine aqueous solution increases, the reactivity of the reducing agent with the oxidizing agent decreases. From the viewpoint of maintaining the reactivity of the reducing agent with the oxidizing agent and the freezing point effect of the reducing agent, In order to maintain the reactivity of the reducing agent and the range of the weight ratio acceptable for lowering the freezing point of the reducing agent.

＜試験例１：凝固点の測定＞
また、ヒドラジンとヒドロキシルアミン水溶液の混合比を変えたときの凝固点を測定した試験結果を図１に示す。
本試験例では、試験管にヒドラジンと水とヒドロキシルアミンの混合比を変えた溶液を入れ、液体窒素で冷却してそれぞれの凝固点を測定した。
図１に示すように、ヒドラジン原液と５０％ヒドロキシルアミン水溶液との重量比を９対１の割合で混合した溶液の凝固点は、−５℃程度であった。
また、ヒドラジン原液と５０％ヒドロキシルアミン水溶液との重量比を８対２の割合で混合した溶液の凝固点は、−２０℃程度であった。
また、ヒドラジン原液と５０％ヒドロキシルアミン水溶液との重量比を７対３の割合で混合した溶液の凝固点は、−５１℃程度であった。
また、ヒドラジン原液と５０％ヒドロキシルアミン水溶液との重量比を６対４の割合で混合した溶液の凝固点は、−６１℃程度であった。 <Test Example 1: Measurement of freezing point>
Moreover, the test result which measured the freezing point when changing the mixing ratio of a hydrazine and hydroxylamine aqueous solution is shown in FIG.
In this test example, a solution in which the mixing ratio of hydrazine, water, and hydroxylamine was changed in a test tube, and cooled with liquid nitrogen to measure each freezing point.
As shown in FIG. 1, the freezing point of a solution in which the weight ratio of the hydrazine stock solution and the 50% hydroxylamine aqueous solution was mixed at a ratio of 9 to 1 was about −5 ° C.
Moreover, the freezing point of the solution in which the weight ratio of the hydrazine stock solution and the 50% hydroxylamine aqueous solution was mixed at a ratio of 8 to 2 was about −20 ° C.
Moreover, the freezing point of the solution in which the weight ratio of the hydrazine stock solution and the 50% hydroxylamine aqueous solution was mixed at a ratio of 7 to 3 was about −51 ° C.
Moreover, the freezing point of the solution in which the weight ratio of the hydrazine stock solution and the 50% aqueous hydroxylamine solution was mixed at a ratio of 6 to 4 was about -61 ° C.

よって、５０％ヒドロキシルアミン水溶液を用いた場合、ヒドラジンと５０％ヒドロキシルアミン水溶液との重量比は、７対３以上、６対４以下であるのが好ましい。
この結果、ヒドラジンとヒドロキシルアミン水溶液とを混合したものを還元剤として用いる場合、ヒドラジンと５０％ヒドロキシルアミン水溶液との重量比が、７対３以上、６対４以下の範囲では、溶液の凝固点は−５０℃以下に下げることができるため、前記還元剤を供給するための燃料系統を加熱するために要するヒータ用の電力を低減することができる。 Therefore, when a 50% hydroxylamine aqueous solution is used, the weight ratio of hydrazine to 50% hydroxylamine aqueous solution is preferably 7 to 3 or more and 6 to 4 or less.
As a result, when a mixture of hydrazine and hydroxylamine aqueous solution is used as the reducing agent, the freezing point of the solution is within the range of 7: 3 or more and 6: 4 or less in the weight ratio of hydrazine and 50% hydroxylamine aqueous solution. Since the temperature can be lowered to −50 ° C. or lower, the heater power required to heat the fuel system for supplying the reducing agent can be reduced.

＜試験例２：反応性の確認＞
また、ヒドラジンとヒドロキシルアミン水溶液とを混合させた推進薬の低温での反応性を確認した。
調整した燃料としては、ヒドラジン原液と５０％ヒドロキシルアミン水溶液との重量比を７対３の割合で混合した溶液と、ヒドラジン原液と５０％ヒドロキシルアミン水溶液との重量比を６対４の割合で混合した溶液を用いた。 <Test Example 2: Confirmation of reactivity>
Moreover, the reactivity at the low temperature of the propellant which mixed hydrazine and the hydroxylamine aqueous solution was confirmed.
As the prepared fuel, a solution in which the weight ratio of hydrazine stock solution and 50% hydroxylamine aqueous solution was mixed in a ratio of 7 to 3 and the weight ratio of hydrazine stock solution and 50% hydroxylamine aqueous solution in a ratio of 6 to 4 were mixed. The solution used was used.

ヒドラジンとヒドロキシルアミン水溶液とを混合させた推進薬の低温での反応性を確認するのに用いた装置を図２に示す。
装置本体１１内に液体窒素１２を供給し、装置本体１１内を液体窒素１２で冷却した。液体窒素１２で冷却した装置本体１１内に、酸化剤１３をマイクロピペット１４で分散網１５を置いたガラス皿１６の上に滴下した。低温になるほど着火性は低くなるが、分散網１５を用いることで、酸化剤１３と還元剤１７との混合を促進することができる。また、装置本体１１内のスタンド１８の支柱１８ａの上端側に設けたクランプ１８ｂで噴射冶具１９を固定し、マイクロピペット２０の先端は、噴射冶具１９に固定しているノズル取付冶具２１ａ及びノズル２１ｂに連結した。そして、調整した還元剤１７はマイクロピペット２０を用いて分散網１５を置いたガラス皿１６の上に滴下した。そして、ガラス皿１６の上に還元剤１７を滴下した時の酸化剤１３と還元剤１７との反応の様子を反応用窓２２を介して撮像装置２３を用いて撮影した。
また、装置本体１１内に設けている測温抵抗体２４は温度調節器２５と連結し、温度調節器２５により電磁弁２６の開閉を制御して装置本体１１内への液体窒素１２の供給量を調整した。また、装置本体１１内の温度は温度計２７により測定し、ガラス皿１６の下部温度は温度計２８により測定した。温度計２７、２８で測定された温度は情報処理装置２９に送信し、情報表示部３０に表示される。 FIG. 2 shows an apparatus used to confirm the low-temperature reactivity of a propellant mixed with hydrazine and a hydroxylamine aqueous solution.
Liquid nitrogen 12 was supplied into the apparatus main body 11, and the inside of the apparatus main body 11 was cooled with liquid nitrogen 12. In the apparatus main body 11 cooled with the liquid nitrogen 12, the oxidizing agent 13 was dripped on the glass dish 16 which put the dispersion | distribution net | network 15 with the micropipette 14. FIG. Although the ignitability becomes lower as the temperature becomes lower, the use of the dispersion network 15 can promote the mixing of the oxidizing agent 13 and the reducing agent 17. Further, the injection jig 19 is fixed by a clamp 18b provided on the upper end side of the column 18a of the stand 18 in the apparatus main body 11, and the tip of the micropipette 20 is fixed to the injection jig 19 with a nozzle mounting jig 21a and a nozzle 21b. Connected. Then, the adjusted reducing agent 17 was dropped on the glass dish 16 on which the dispersion net 15 was placed using the micropipette 20. The state of the reaction between the oxidizing agent 13 and the reducing agent 17 when the reducing agent 17 was dropped on the glass plate 16 was photographed using the imaging device 23 through the reaction window 22.
A resistance temperature detector 24 provided in the apparatus main body 11 is connected to a temperature regulator 25, and the temperature regulator 25 controls the opening and closing of the electromagnetic valve 26 to supply the liquid nitrogen 12 into the apparatus main body 11. Adjusted. The temperature inside the apparatus main body 11 was measured by a thermometer 27, and the lower temperature of the glass dish 16 was measured by a thermometer 28. The temperatures measured by the thermometers 27 and 28 are transmitted to the information processing device 29 and displayed on the information display unit 30.

試験の結果、燃料として用いたヒドラジン原液と５０％ヒドロキシルアミン水溶液との重量比を７対３の割合で混合した溶液と、ヒドラジン原液と５０％ヒドロキシルアミン水溶液との重量比を６対４の割合で混合した溶液のいずれも、−４０℃から常温の範囲で反応し、着火した。   As a result of the test, the weight ratio of the hydrazine stock solution used as fuel and the 50% hydroxylamine aqueous solution in a ratio of 7 to 3 and the weight ratio of the hydrazine stock solution and 50% hydroxylamine aqueous solution to the ratio of 6 to 4 Each of the solutions mixed in (1) reacted in the range from −40 ° C. to room temperature and ignited.

よって、５０％ヒドロキシルアミン水溶液を用いた場合、ヒドラジンと５０％ヒドロキシルアミン水溶液との重量比は、７対３以上、６対４以下であるのが好ましい。
この結果、ヒドラジンとヒドロキシルアミン水溶液とを混合したものを還元剤として用いる場合、ヒドラジンと５０％ヒドロキシルアミン水溶液との重量比が、７対３以上、６対４以下の範囲では、溶液が−４０℃から常温の範囲で反応させることができるため、反応に用いるヒータ用の電力を低減することができる。 Therefore, when a 50% hydroxylamine aqueous solution is used, the weight ratio of hydrazine to 50% hydroxylamine aqueous solution is preferably 7 to 3 or more and 6 to 4 or less.
As a result, when a mixture of hydrazine and hydroxylamine aqueous solution is used as the reducing agent, the solution is −40 when the weight ratio of hydrazine to 50% hydroxylamine aqueous solution is 7 to 3 or more and 6 to 4 or less. Since the reaction can be carried out in the range of from 0 ° C. to room temperature, the electric power for the heater used for the reaction can be reduced.

また、５０％ヒドロキシルアミン水溶液を用いた場合、ヒドラジンと５０％ヒドロキシルアミン水溶液との重量比を６対４の割合で混合した溶液は、還元剤の凝固点降下度は優れているが、ヒドラジンと５０％ヒドロキシルアミン水溶液との重量比を７対３の割合で混合した溶液に比べ、酸化剤との還元剤の反応性は低下する。このため、還元剤の酸化剤との反応性維持と還元剤の凝固点降下度との観点から、ヒドラジンと５０％ヒドロキシルアミン水溶液との重量比は、７対３であるのが最も好ましい。   When a 50% hydroxylamine aqueous solution is used, a solution in which the weight ratio of hydrazine and 50% hydroxylamine aqueous solution is mixed at a ratio of 6: 4 is excellent in reducing the freezing point of the reducing agent. The reactivity of the reducing agent with the oxidizing agent is reduced as compared with a solution in which the weight ratio with the aqueous solution of% hydroxylamine is mixed at a ratio of 7 to 3. For this reason, from the viewpoint of maintaining the reactivity of the reducing agent with the oxidizing agent and the freezing point depression degree of the reducing agent, the weight ratio of hydrazine and 50% aqueous hydroxylamine solution is most preferably 7 to 3.

また、ヒドラジンと５０％ヒドロキシルアミン水溶液とを混合した溶液を還元剤として用いる場合、許容できるヒドラジンと５０％ヒドロキシルアミン水溶液との重量比の下限は、ヒドラジンと５０％ヒドロキシルアミン水溶液とを４７対５３である。これは、ヒドラジンの混合割合を更に小さくすると還元剤の凝固点降下の効果は期待できなくなると共に、酸化剤との反応性が低下するからである。   When a mixed solution of hydrazine and 50% hydroxylamine aqueous solution is used as the reducing agent, the lower limit of the weight ratio of hydrazine to 50% hydroxylamine aqueous solution is 47:53 between hydrazine and 50% hydroxylamine aqueous solution. It is. This is because if the mixing ratio of hydrazine is further reduced, the effect of reducing the freezing point of the reducing agent cannot be expected and the reactivity with the oxidizing agent is reduced.

なお、本試験例では、分散網１５を用いて酸化剤１３と還元剤１７との混合を促進するようにしているが、二液式スラスタに適用する場合、酸化剤１３と還元剤１７との混合機構を改良することにより着火速度の改善を図ることができる。   In this test example, the dispersion network 15 is used to promote mixing of the oxidizing agent 13 and the reducing agent 17, but when applied to a two-component thruster, the oxidizing agent 13 and the reducing agent 17 are mixed. The ignition speed can be improved by improving the mixing mechanism.

従って、本実施の形態に係る耐低温性推進薬によれば、前記還元剤にヒドラジンとヒドロキシルアミン水溶液とを混合した燃料を用いているため、前記還元剤の凝固点をヒドラジン単体のものよりも低下させることができ、前記還元剤の凝固を防ぐために前記還元剤の加熱に用いる電力を軽減することができる。また、ヒドラジンとヒドロキシルアミン水溶液とを混合した燃料は、更に低温で反応させることができるため、反応に用いるヒータ用の電力を低減することができる。更に、ヒドラジン、ヒドロキシルアミンは炭素を含まない燃料であるため、燃焼時に煤が発生することはなく、例えば推進器に搭載される燃焼器の閉塞などを防ぐことができる。このため、推進力及び着火性が良好な宇宙機器の推進燃料として用いることができる。   Therefore, according to the low temperature propellant according to the present embodiment, since the fuel in which the reducing agent is mixed with hydrazine and a hydroxylamine aqueous solution is used, the freezing point of the reducing agent is lower than that of hydrazine alone. In order to prevent the reducing agent from solidifying, the electric power used for heating the reducing agent can be reduced. Moreover, since the fuel which mixed hydrazine and the hydroxylamine aqueous solution can be made to react at low temperature, the electric power for heaters used for reaction can be reduced. Furthermore, since hydrazine and hydroxylamine are fuels that do not contain carbon, soot is not generated during combustion, and for example, blockage of the combustor mounted on the propulsion device can be prevented. For this reason, it can be used as a propellant for space equipment having good propulsive force and ignitability.

このように、本発明の耐低温性推進薬は、人工衛星の姿勢制御用のスラスタやロケット等の推進器等の燃料として用いるのに好適であり、従来の燃料よりも還元剤の凝固点は低い上、更に低温で安全に燃焼させることができるので、ヒータによる電力消費が抑制され、宇宙機器の軽量化、減容化が図れる。   As described above, the low temperature resistant propellant of the present invention is suitable for use as a fuel for propulsion devices such as thrusters and rockets for attitude control of artificial satellites, and the freezing point of the reducing agent is lower than that of conventional fuels. In addition, since it can be safely burned at a lower temperature, power consumption by the heater is suppressed, and the space equipment can be reduced in weight and volume.

以上のように、本発明に係る耐低温性推進薬は、還元剤の凝固点が低く、低温で安全な反応が可能となり、ヒータによる電力消費を抑制できるため、人工衛星、ロケット等の推進器等の燃料として用いるのに適している。   As described above, the low temperature resistant propellant according to the present invention has a low freezing point of the reducing agent, enables a safe reaction at a low temperature, and can suppress power consumption by the heater. Suitable for use as fuel.

１１ 装置本体
１２ 液体窒素
１３ 酸化剤
１４、２０ マイクロピペット
１５ 分散網
１６ ガラス皿
１７ 還元剤
１８ スタンド
１８ａ 支柱
１８ｂ クランプ
１９ 噴射冶具
２１ａ ノズル取付冶具
２１ｂ ノズル
２２ 反応用窓
２３ 撮像装置
２４ 測温抵抗体
２５ 温度調節器
２６ 電磁弁
２７、２８ 温度計
２９ 情報処理装置
３０ 情報表示部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Apparatus main body 12 Liquid nitrogen 13 Oxidizing agent 14, 20 Micropipette 15 Dispersion net 16 Glass pan 17 Reducing agent 18 Stand 18a Prop 18b Clamp 19 Injection jig 21a Nozzle mounting jig 21b Nozzle 22 Reaction window 23 Imaging device 24 Resistance temperature detector 25 Temperature Controller 26 Solenoid Valve 27, 28 Thermometer 29 Information Processing Device 30 Information Display Unit

Claims (3)

ロケット等の推進器に推力を発生させるために用いられる還元剤と酸化剤とからなる耐低温性推進薬であって、
前記還元剤として、ヒドラジンとヒドロキシルアミン水溶液とを混合した燃料を用いることを特徴とする耐低温性推進薬。 A low temperature propellant composed of a reducing agent and an oxidizing agent used to generate thrust in a propulsion device such as a rocket,
A low temperature resistant propellant characterized by using a fuel in which hydrazine and a hydroxylamine aqueous solution are mixed as the reducing agent. 請求項１において、
前記ヒドロキシルアミン水溶液の濃度が５０％以下であることを特徴とする耐低温性推進薬。 In claim 1,
A low temperature propellant, wherein the concentration of the hydroxylamine aqueous solution is 50% or less. 請求項１又は２において、
前記ヒドラジンと前記ヒドロキシルアミン水溶液との重量比が、７対３であることを特徴とする耐低温性推進薬。 In claim 1 or 2,
A low temperature resistant propellant, wherein the weight ratio of the hydrazine and the hydroxylamine aqueous solution is 7 to 3.
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