고시험 과산화물

High-test peroxide

HTP(High-test peroxide)는 고농축 과산화수소 용액(85~98%)이며, 나머지는 주로 물로 구성되어 있습니다.촉매와 접촉하면 수증기와 산소의 고온 혼합물로 분해되며 액체 물은 남아 있지 않습니다.HTP 로켓과 어뢰의 추진체로 사용되며 고성능 버니어 엔진에 사용되어 왔다.

특성.

과산화수소는 매우 높은 농도(대략 70% 이상)에서 추진제로 가장 잘 작동합니다.과산화수소의 농도는 약간의 뜨거운 가스(산소+증기)를 발생시키지만, 약 67% 이상의 농도에서 과산화수소를 분해하는 열은 표준 압력에서 모든 액체를 완전히 증발시킬 만큼 충분히 커집니다.이 농도를 초과하는 농도의 분해는 액체를 완전히 가열된 가스로 변환할 수 있기 때문에 이는 안전성과 이용의 전환점을 나타냅니다(농도가 높을수록 가스가 뜨거워집니다).이 매우 뜨거운 증기/산소 혼합물은 최대 추력, 동력 또는 작업을 발생시키는 데 사용될 수 있지만, 물질의 폭발적 분해는 훨씬 더 위험합니다.

따라서 일반 추진제 등급의 농도는 70~98%이며, 공통 등급은 70, 85, 90 및 98%[1]입니다.

동결로 인한 과산화물의 부피 변화는 비율에 따라 달라집니다.저농도 과산화물(45% 이하)은 냉동 시 팽창하고 고농도(65% 이상)는 [2]: 4–39 수축합니다.

과산화수소는 과산화수소 함량이 높을수록 안정성이 높아진다.예를 들어 98% 과산화수소가 70% 과산화수소보다 안정적이다.물은 오염물질로 작용하며, 물의 농도가 높을수록 과산화물의 안정성이 떨어집니다.과산화물의 저장성은 유체가 접촉하는 물질의 표면 대 부피 비율에 따라 달라집니다.저장 가능성을 높이려면 비율을 [3]최소화해야 합니다.

적용들

적절한 촉매와 함께 사용할 경우 [4]HTP를 모노로프제로 사용하거나 2프로프제로 [5]별도의 연료와 함께 사용할 수 있습니다.

HTP는 제2차 세계대전 중 독일의 사용을 시작으로 오늘날까지 [6]많은 애플리케이션에서 안전하고 성공적으로 사용되고 있습니다.제2차 세계 대전 중, 제2차 세계 대전 후반에 Messerschmitt Me 163 포인트 방어 요격 전투기에 동력을 공급한 Walter HWK 509A 로켓 엔진과 같은 일부 독일 2중 추진제 로켓 설계에 산화제로 사용되었으며, 표준 혼합 T-Stoff의 80%를 포함하고 있으며, 또한 독일 XVi 타입에 포함되었습니다.

미국의 몇몇 중요한 프로그램에는 X-15 프로그램의 반응 제어 추진기와 벨 로켓 벨트가 포함된다.NASA의 달 착륙선 연구선은 달 착륙선을 시뮬레이션하기 위해 로켓 추력을 위해 그것을 사용했다.

영국 해군은 1958년부터 1969년 사이 실험용 고속 표적/훈련 잠수함 익스플로러와 엑스칼리버에서 산화제로 HTP를 실험했다.

러시아 최초의 HTP 어뢰는 정확히 기능하는 명칭인 53-57로 알려져 있는데, 53은 어뢰관의 직경(cm)을 의미하며, 57이 도입된 해까지 사용되었다.냉전 경쟁에 힘입어 그들은 65센티미터(26인치) 튜브에서 발사되는 더 큰 HTP 어뢰를 개발하라고 명령했다.HTP는 2000년 8월 12일 K-141 쿠르스크 잠수함을 침몰시킨 65식 어뢰 중 하나이다.

HTP를 어뢰 연료로 사용한 영국의 실험은 1956년 과산화물 화재로 잠수함 HMS 사이돈(P259)이 손실된 후 중단되었다.

HTP를 이용한 영국의 실험은 로켓 연구를 계속하였고, 1971년 블랙 애로우 발사체로 끝이 났다.블랙 애로우 로켓은 HTP와 등유 연료를 사용하여 프로스페로 X-3 위성을 남호주 우메라에서 성공적으로 발사했다.

1960년대 벌컨과 빅터 폭격기에 장착된 영국 블루 스틸 미사일은 AVRO에 의해 생산되었다.85% 농도의 HTP를 사용했습니다.트윈 챔버 스텐터 로켓에 불을 붙이기 위해 HTP가 촉매 스크린을 통과했습니다.그리고 나서 등유를 두 개의 챔버에 주입하여 각각 20,000파운드와 5,000파운드의 추진력을 생산했다.큰 챔버는 상승과 가속을 위한 것이고, 작은 챔버는 순항 속도를 유지하기 위한 것이었다.이 미사일은 고공에서 발사했을 때 사거리가 100해리, 저공에서 발사했을 때 사거리가 약 50해리였다.속도는 마하 2.0 정도였다.고공 발사 후, 그것은 7만에서 8만 피트까지 올라갈 것이다.저공에서 4만 피트까지 올라가지만 속도는 여전히 마하 2.0 정도일 것이다.

82%의 농도로 러시아 소유즈 로켓에서 부스터와 궤도 차량에 터보펌프를 구동하는 데 여전히 사용되고 있다.

블루 플레임 로켓으로 움직이는 이 자동차는 1970년 10월 23일 헬륨 가스에 의해 가압된 고시험 과산화물과 액화천연가스(LNG)를 조합하여 시속 622.407마일 (시속 1,001.667km)의 세계 최고 속도 기록을 달성했다.

추진제급 과산화수소는 현재 군사 시스템에 사용되고 있으며 수많은 국방 및 항공우주 연구 개발 프로그램에 사용되고 있습니다.Blue Origin과 Armadillo Aerospace와 같은 많은 민간 자금 로켓 회사들은 과산화수소를 사용하고 있으며, 일부 아마추어 단체들은 그들의 사용과 소량의 판매를 위해 그들만의 과산화수소를 제조하는 것에 관심을 표명했다.HTP는 ILR-33[7] AMBER 및[8] Nuclear suborbital 로켓에 사용됩니다.

HTP는 블러드하운드 SSC 자동차로 육상 속도 기록을 깨기 위해 다시 사용될 것이며, 시속 1,000마일(시속 1,600km) 이상을 목표로 할 것이다.하이브리드 연료 로켓의 산화제가 되어 고체 연료 하이드록실 종단 폴리부타디엔과 반응합니다.

유용성

일반적으로 고농도 추진제 등급 과산화수소의 공급업체는 Solvay Interox, PeroxyChem(이전의 FMC Global Peroxgens, FMC Corporation [9]부문) 및 Evonik 등 다른 등급의 과산화수소를 생산하는 대형 상업 기업 중 하나입니다.X-L 우주 시스템은 기술 등급의 과산화수소를 [10]HTP로 업그레이드합니다.최근 추진제급 과산화수소를 만든 업체로는 에어리퀴드, 듀폰 등이 있다.듀폰은 최근 과산화수소 제조사업을 에보닉에 매각했다.

프로펠러 등급의 과산화수소는 자격을 갖춘 구매자에게 제공됩니다.일반적인 상황에서 이 화학물질은 적절한 취급 및 활용 능력을 가진 기업 또는 정부 기관에만 판매됩니다.비전문가가 70% 이하의 과산화수소를 구입하여(나머지 30%는 주석염, 인산염, 질산염, 기타 화학첨가물 등 불순물 및 안정화 물질의 흔적이 있는 물) 농도를 자체적으로 높인 경우.증류는 과산화수소와 함께 매우 위험합니다. 과산화수소는 발화할 수 없지만 방출된 산소가 접촉하는 모든 물질에 발화할 수 있습니다. 온도와 압력의 특정 조합에 따라 폭발이 가능합니다. 폭발은 액체의 빠른 반응성 증발로 인해 높은 온도가 발생합니다.격납 혈관의 격렬한 파열로 이어지는 열과 압력.일반적으로 주변 압력에서 고농도 과산화수소의 끓는 질량은 폭발할 수 있는 기상 과산화수소를 생성한다.이 위험은 진공 증류를 통해 완화되지만 완전히 제거되지는 않습니다.과산화수소를 농축하는 다른 방법으로는 스파링과 부분결정화가 있다.

35% 이상의 농도의 과산화수소는 미국 국토안보부의 관심 화학물질 [11]목록에 나타난다.

안전.

많은 일반적인 물질이 과산화물의 발열 분해를 증기와 산소로 촉매하기 때문에 HTP를 취급할 때는 각별한 주의와 장비가 필요합니다.일반적인 재료인 철과 구리는 과산화물과 호환되지 않지만 사용되는 과산화물의 등급에 따라 몇 초 또는 몇 분 동안 반응이 지연될 수 있습니다.

작은 과산화수소 유출은 이 지역에 물을 범람시킴으로써 쉽게 처리할 수 있다.이것은 반응하는 과산화물을 식힐 뿐만 아니라 그것을 완전히 희석시킨다.따라서 과산화수소를 취급하는 현장에는 비상용 샤워시설이 설치돼 있고 호스나 안전근무자가 배치돼 있다.

피부와 접촉하면 피부 아래의 산소가 생성되어 즉시 미백이 됩니다.몇 초 안에 씻어내지 않으면 광범위한 화상을 입을 수 있습니다.눈과 접촉하면 실명을 일으킬 수 있기 때문에 보통 눈 보호대를 사용합니다.

쿠르스크 잠수함 참사는 어뢰의 연료와 반응하는 어뢰에서 HTP가 실수로 방출되는 것을 포함했다.

레퍼런스

  1. ^ "MIL-PRF-16005F Performance Specification: Propellant, Hydrogen Peroxide" (PDF). Department of Defense Index of Specifications and Standards. 1 August 2003. Retrieved 12 November 2016 – via Whiskey Yankee LLC.
  2. ^ "Fire, Explosion, Compatibility and Safety Hazards of Hydrogen Peroxide" (PDF). NASA.
  3. ^ Ventura, Mark. Long Term Storability of Hydrogen Peroxide. 41st AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit. AIAA. General Kinetics Inc. AIAA-2005-4551.
  4. ^ "Green Hydrogen Peroxide (H2O2) Monopropellant with Advanced Catalyst Beds". ESA. Retrieved July 25, 2018.
  5. ^ "Development of a Low Thrust Bipropellant Thruster Based on Green Propellants". ESA. Retrieved July 25, 2018.
  6. ^ Ventura, M.; Garboden, G. (19 June 1999). "A Brief History of Concentrated Hydrogen Peroxide Uses" (PDF). General Kinetics. Retrieved 12 November 2016 – via Whiskey Yankee LLC.
  7. ^ Cieśliński, Dawid (2021). "Polish civil rockets' development overview".
  8. ^ "Nucleus: A Very Different Way to Launch into Space". Nammo. Retrieved 2022-02-06.
  9. ^ "One Equity Partners Completes Acquisition of PeroxyChem". PeroxyChem. 3 March 2014. Retrieved 12 November 2016.
  10. ^ "X-L Space System". xlspace.com. Retrieved 12 November 2016.
  11. ^ Department of Homeland Security (20 November 2007). "Appendix to Chemical Facility Anti-Terrorism Standards; Final Rule" (PDF). Federal Register. 72 (223): 65421–65435. Retrieved 12 November 2016.