Nadtlenek wodoru klasy HTP jako uniwersalne medium napędowe oraz utleniacz

• Autorzy: Rarata G. , Surmacz P.

Warianty tytułu

EN

Hydrogen peroxide HTP class as a universal medium for propulsion and oxidiser

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Aktualnie wdziedzinie napędów, zresztą nie tylko kosmicznych, trwają intensywne poszukiwania nietoksycznych, bezpiecznych, tanich, dających się magazynować oraz posiadających dużą gęstość energii, jednoskładnikowych materiałów pędnych oraz utleniaczy. Takim związkiem chemicznym, będącym jednocześnie jednoskładnikowym materiałem pędnym oraz wydajnym utleniaczem jest znany już od blisko 200 lat nadtlenek wodoru. Pomimo faktu, że na przestrzeni ostatnich trzech dekad rozwoju napędów rakietowych pojawiło się wiele innych napędowych układów chemicznych, oferujących znaczne osiągi (stałe kompozytowe materiały pędne znalazły zastosowanie zarówno wpociskach, jak iwcywilnej eksploatacji przestrzeni kosmicznej, pojawiła się też kolejna generacja wysokoenergetycznych materiałów pędnych oraz wydajne katalizatory rozkładu hydrazyny oraz zaawansowane konstrukcje silników na ciekłe materiały pędne) to zainteresowanie nadtlenkiem wodoru oraz prace nad jego aplikacjami w technice rakietowej uległy obecnie wręcz gwałtownej eskalacji. Wpływ na to bez wątpienia mają też popularniejsze ostatnio ogólnoświatowe trendy poszukiwania „ekologicznych” czy też „zielonych” paliw. Inżynierowie od napędów, i nie tylko, ponownie zwracają uwagę na ten nietoksyczny, bezpieczny, tani, dający się magazynować oraz po siadający dużą gęstość energii, jednoskładnikowy materiał pędny i wydajny utleniacz zarazem.

EN

Nowadays space propulsion technologies are urgent for less toxic, storable and environmentally friendly propellants and oxidizers – to replace nitrogen tetroxide (NTO) and hydrazine in certain applications. Hydrogen peroxide is a very attractive replacement oxidizer and monopropellant as well. The history of its use proves that H2O2 has high specific impulse, is cheap, safe and possesses desirable storage properties. It is commonly misunderstood that hydrogen peroxide cannot be stored for long periods of time. But it can, and It also can be utilized with success as a hypergolic fuel oxidizer combination and in such systems it would be highly desirable for virtually any high energydensity applications such as small but powerful gas generating systems, attitude control motors (hybrid ones for example), or main propulsion systems. These systems would be implemented on platforms ranging from guided bombs to replacement of environmentally unfriendly existing systems to manned space vehicles. Besides, hydrogen peroxide is a currently used as a storable, acceptable propellant which is finding use in various emerging systems, not only in propulsion technologies.

Słowa kluczowe

PL

nadtlenek wodoru klasy HTP; uniwersalne medium napędowe; utleniacz

EN

hydrogen peroxide HTP; universal medium for propulsion; oxidiser

• Wydawca: Wydawnictwa Naukowe Instytutu Lotnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Lotnictwa
• Rocznik: 2009
• Tom: Nr 7 (202)
• Strony: 125--158
• Opis fizyczny: Bibliogr. 44 poz., rys., tab., wzory

Twórcy

autor

Rarata G.

autor

Surmacz P.

• instytut Lotnictwa

Bibliografia

• [1] Puzanowska-Tarasiewicz H., Kuźmicka L., Tarasiewicz M.: Wpływ reaktywnych form azotu na organizm człowieka. Pol. Merk. Lek., 2009, XXVII, 162, 496.
• [2] Gierżatowicz R., Pawłowski L.: Nadtlenek wodoru w sozotechnice – perspektywy wykorzystania. Politechnika Lubelska, 1996.
• [3] Schumb W. C., Satterfield C. N., Wentworth R. L.: Hydrogen Peroxide – Report No 45. Amonograph Prepared with Support from the Office of Naval Research Contract No N5ori-07819 NR – 092 – 008, 1953.
• [4] Patnaik P.: Handbook of Inorganic Chemicals. ISBN, 2002.
• [5] http://www.h2o2.com/technical-library/physical-chemical-properties/
• [6] Schumb W. C., Satterfield C. N., Wentworth R. L.: Hydrogen Peroxide. ACS Monograph, Reinhold Publishing Corp., New York, 1955.
• [7] Bartosz G.: Druga twarz tlenu – Wolne rodniki w przyrodzie. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2003.
• [8] Advance Oxidation Processes. Department of Chemical Technology, Chemical Faculty, Gdańsk University of Technology.
• [9] Thénard L. J.: Annales de chimie et de physique. 8, 1818.
• [10] Andrews D.: Advantages of Hydrogen Peroxide as a Rocket Oxidant. Journal of the British Interplanetary Society, Vol. 43, No 7, London, 1990.
• [11] Kirk-Othmer: Encyclopaedia of Chemical Technology. 4th Edition, 1993, vol. 13, 1993.
• [12] http://www.zapulawy.pl/index.php
• [13] Gałecki J.: Preparatyka nieorganiczna – czyste odczynniki chemiczne. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1964.
• [14] http://www.peroxidepropulsion.com
• [15] Hellmuth W.: Experience with the Application of Hydrogen Peroxide for Production of Power Jet Propulsion, unknown date.
• [16] Dove J. E., Riddick J.: Concerning the preparation of anhydrous hydrogen peroxide. Departament of Chemistry, University of Toronto, 1967.
• [17] http://www.swissrocketman.com/perochem/index.html
• [18] Military specification propellant, Hydrogen Peroxide, MIL-P-16005E, USA, 1968.
• [19] Military specification, Stabilized 70% and 90% Hydrogen Peroxide for Torpedo Use, MIL-22868, Bureau of Naval Weapons, USA, 1961.
• [20] Wernimont E., Ventura M.: Review of Hydrogen Peroxide Specification MIL-P-16005E. General Kinetics, LLC, 2001.
• [21] Ventura M. C.: Long Term Storability of Hydrogen Peroxide. 41st IAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit, Tucson, 2005.
• [22] Chang W.: Zirconium in Hydrogen Peroxide Applications. Allegheny Technologies, Technical Data Sheet, USA, 2003.
• [23] Wernimont E., Ventura M., Garboden G., Mullens P.: Past and Present Uses of Rocket Grade Hydrogen Peroxide. General Kinetics, LLC Aliso Viejo, CA 92656.
• [24] Stokes P. R.: Hydrogen Peroxide for Power and Propulsion. Science Museum, London, 1998.
• [25] Ford R.: Germany’s Secret Weapons in World War II. Amber Books Ltd, 2000.
• [26] http://www.spaceuk.org/bk/bk.htm
• [27] Hill N. C.: Black Arrow. A Vertical Empire: The History of the UK Rocket and Space Programme, 1950-1971, London: Imperial College Press., 2006.
• [28] Rarata G., Surmacz S.: Rozwój i zastosowanie rakietowych napędów hybrydowych. Prace Instytutu Lotnictwa 2009, nr 198.
• [29] The 3rd International Conference on Green Propellant for Space Propulsion in combination with the 9th International Hydrogen Peroxide Propulsion Conference, Poitiers, France, 2006.
• [30] Karabeyoglu A.: Hybrid Rocket Propulsion for Future Space Launch. Department of Aeronautics and Astronautics, Stanford University, Aero/Astro 50th Year Anniversary, 2008.
• [31] https://engineering.purdue.edu/AAE/Research/ByProfessor/Propulsion
• [32] Tsohas J., Appel B., Rettenmaier A., Walker M., Heister S. D.: Development and Launch of the Purdue Hybrid Rocket Technology Demonstrator. 45th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit, Denver, 2009.
• [33] Lewkiewicz-Małysa A., Rogowska-Kwas R., Winid B.: Redukcja zanieczyszczeń węglowodorowych w procesie utleniania chemicznego. Wydwanictwo Politechniki Krakowskiej, 2008.
• [34] Sellers J. J., Brown R., Malcolm P.: Practical Experience with Hydrogen Peroxide Catalysts. 2nd International Hydrogen Peroxide Propulsion Conference, Purdue University, 1999.
• [35] Chung L., Huang H. S.: Phoenix-NASA Low Temperature Multi-Pollutant (NOx, SOx and Mercury) Control System for Fossil Fuel Combustion. International Conference for Power Engineering, Hangzhou, China, 2007.
• [36] Rusek J. J.: Hydrogen Peroxide for Propulsion and Power Applications: A Swift Perspective. Swift Enterprises, Ltd., West Lafayette, Indiana.
• [37] Valdez T. I., Narayanan S. R.: Hydrogen Peroxide Oxidant Fuel Cell Systems for Ultra-Portable Applications. Jet Propulsion Laboratory, Pasadena.
• [38] Parrish C. F.: High temperature decomposition of hydrogen peroxide. National Aeronautics and Space Administration, USA.
• [39] http://research.vuse.vanderbilt.edu/cim/research_monopropellant.html
• [40] Winterbourn C. C.: Toxicity of iron and hydrogen peroxide: the Fenton reaction. Toxicology Letters, 82/83, 1995.
• [41] Sengupta D., Mazumder S., Cole J. V. Lowry S.: Controlling Non-Catalytic Decomposition of High Concentration. CFD Research Corporation, 215 Wynn Drive, Huntsville, USA.
• [42] Goldfarb M., Barth E. J., Gogola M. A., Wehrmeyer J. A.: Design and Energetic Characterization of a Liquid-Propellant-Powered Actuator for Self-Powered Robots. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, vol. 8, no 2, June 2003.
• [43] Chih-Kuang K., Guan-Bang Ch., Yei-Chin Ch.: Development of a High Test Hydrogen Peroxide (HTP) Micro-Thruster. Institute of Aeronautics and Astronautics, National Cheng Kung University Tainan, Taiwan.
• [44] Takahashi K., Ikuta T., Dan Y., Nagayama K., Kishida M.: Catalytic Porous Microchannel for Hydrogen Peroxide MEMS Thruster. Proceedings of the 23rd Sensor Symposium, 2006.