RU2301959C2 - Способ ликвидации заряда крупногабаритного ракетного двигателя на твердом топливе без соплового блока методом сжигания - Google Patents

Способ ликвидации заряда крупногабаритного ракетного двигателя на твердом топливе без соплового блока методом сжигания Download PDF

Info

Publication number
RU2301959C2
RU2301959C2 RU2005121431/02A RU2005121431A RU2301959C2 RU 2301959 C2 RU2301959 C2 RU 2301959C2 RU 2005121431/02 A RU2005121431/02 A RU 2005121431/02A RU 2005121431 A RU2005121431 A RU 2005121431A RU 2301959 C2 RU2301959 C2 RU 2301959C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nozzle
charge
combustion
rocket engine
channel
Prior art date
Application number
RU2005121431/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2005121431A (ru
Inventor
Герман Георгиевич Колосов (RU)
Герман Георгиевич Колосов
Тать на Васильевна Агапова (RU)
Татьяна Васильевна Агапова
Николай Александрович Карнаухов (RU)
Николай Александрович Карнаухов
Борис Васильевич Наумов (RU)
Борис Васильевич Наумов
Анатолий Никитович Поник (RU)
Анатолий Никитович Поник
Рашид Вагизович Шайхутдинов (RU)
Рашид Вагизович Шайхутдинов
Геннадий Васильевич Куценко (RU)
Геннадий Васильевич Куценко
ев Юрий Аркадьевич Вихл (RU)
Юрий Аркадьевич Вихляев
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт полимерных материалов"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт полимерных материалов"
Priority to RU2005121431/02A priority Critical patent/RU2301959C2/ru
Publication of RU2005121431A publication Critical patent/RU2005121431A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2301959C2 publication Critical patent/RU2301959C2/ru

Links

Landscapes

  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способам ликвидации зарядов крупногабаритных ракетных двигателей без сопловых блоков на открытых и закрытых стендах с системами газоочистки. В способе предлагается введение в центральный канал заряда топлива секционированной сопловой насадки, секции которой двумя трубопроводами со стороны переднего днища соединены с системами раздельной подачи нейтрализующего и охлаждающего водных растворов. В качестве нейтрализующего раствора используют водный раствор нитратов натрия, калия и кальция в смеси с окислителями - нитратом аммония и/или азотной кислотой, который подают гидромонитором в ядро потоков продуктов сгорания через центральную секцию сопловой насадки с расходом от 1,01 до 1,2 от расчетного расхода продуктов сгорания. В качестве охлаждающего раствора используют водный раствор полиакриламида и/или его сополимеров, который подают гидромонитором в периферические секции сопловой насадки с расходом, обеспечивающим контролирование распространения фронта горения по поверхности канала заряда и охлаждения обнажающихся внутренних стенок корпуса ракетного двигателя. Регулирование гидродинамических характеристик сопловой насадки проводят подачей переменного тока с ультразвукового генератора на излучатели, установленные в секционированной сопловой насадке. Продольные, поперечные щели и часть центрального канала крупногабаритного заряда от переднего днища до плоскости установки секционированной сопловой насадки заливают отверждаемым полиакриламидным гелем. Технической задачей изобретения является повышение взрывобезопасности процесса сжигания на закрытых стендах, оборудованных системами газоочистки, и обеспечение высоких экологических требований к составу газовых и аэрозольных выбросов при расширении перечня возможных дефектов зарядов крупногабаритных двигателей, допускаемых к ликвидации методом сжигания с одновременным обеспечением сохранности корпуса твердотопливного ракетного двигателя после ликвидации его заряда. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к способам ликвидации зарядов крупногабаритных ракетных двигателей на твердом ракетном топливе (ТРТ), преимущественно к способам сжигания канальных зарядов ТРТ со сложной конфигурацией поверхности горения, в частности с кольцевыми и продольными щелями в канале заряда, а также наличием дефектов, возникающих в процессе эксплуатации в составе ракетных комплексов.
Известны способы ликвидации ТРТ [Безопасность труда в промышленности №9, 1988 г., с.46-52, Л.А.Смирнов, О.В.Пиньков, Конверсия. Часть IV ЦНИИНТИ, КПК, 1996] методами сжигания и подрыва на открытых площадках. При этом продукты сгорания и взрыва ТРТ свободно рассеиваются в атмосфере. Недостатком данных способов является нанесение большого экологического ущерба окружающей среде. Методы резки и размыва зарядов ТРТ дороги, трудоемки и опасны.
При сжигании крупногабаритных зарядов возникают проблемы при очистке продуктов сгорания ПС. Габариты систем очистки ПС пропорциональны расходу ПС (20÷1000 кг/с), а с учетом необходимости погашения большого тепловыделения ПС (1*108÷5*109 Дж/кг) требуется около 10 кг хладагента на 1 кг ПС, что приводит к дополнительному увеличению объема парогазовой смеси.
Известен способ ликвидации заряда ТРТ [RU 2021560 C1, 5 F23G /100/, F02K 9/08], установленного вертикально, канал которого заполняют водным щелочным или содовым раствором хладагента, свободную поверхность зеркала ограничивают плавающим несгораемым экраном, а регулирование количества хладагента обеспечивают подводом по трубе со стороны переднего днища. Поверхность заряда ТРТ перед сжиганием подвергают действию ультразвукового излучения через среду хладагента. Недостатками для практической реализации способа является необходимость специальных вертикальных закрытых стендов для улавливания и очистки ПС и невозможность сохранения в целостности корпуса твердотопливного ракетного двигателя, что является обязательным условием для контроля соблюдения международных договоров по ограничению стратегических вооружений.
Прототип изобретения представлен в известном способе ликвидации заряда крупногабаритного ракетного двигателя на твердом топливе [RU 2242450, С06В 21/00, F42В 33/00], где предлагается повысить прочность геля введением в канал заряда каркаса в виде фермы, решетки, трубы и др. При использовании трубы гель располагается в зазоре между трубой и зарядом, а для усиления эффекта охлаждения ПС в трубу со стороны переднего дна устанавливают одну или несколько форсунок, подающих охлаждающую жидкость на основе водных растворов соды или щелочи для нейтрализации хлористого водорода в ПС. Недостатком прототипа является невозможность регулирования состава ПС, содержащих значительные количества угарного газа и водорода, которые способны образовать с воздухом взрывоопасные смеси в широких концентрационных пределах при резких перепадах расхода ПС, что приводит к возникновению объемных взрывов в газоводах очистных устройств закрытых горизонтальных стендов с тяжелыми последствиями для его конструкций и обслуживающего персонала.
Технической задачей изобретения является разработка способа ликвидации заряда крупногабаритного ракетного двигателя на твердом топливе методом сжигания, в котором при горении заряда регулируется расход продуктов сгорания, проводится дожигание угарного газа и водорода с одновременным формированием в составе ПС пламегасящих аэрозолей, охлаждаются продукты сгорания и обнажающиеся стенки корпуса твердотопливного ракетного двигателя, снижается термическое и химическое воздействия ПС на конструкционные элементы газоводов системы очистки ПС закрытого стенда.
Применение предлагаемого способа на открытом стенде позволяет предотвратить выброс галогенводородов и их вредное экологическое воздействие на окружающую среду.
Поставленную задачу решают тем, что в способе ликвидации заряда крупногабаритного ракетного двигателя на ТРТ без соплового блока, заключающемся в сжигании заряда ракетного двигателя, поверхность которого образована каналом, где кольцевая и/или продольные щели заполнены любым известным способом, отвержденным водным полиакриламидным гелем по оси заряда на расчетную глубину канала с учетом скорости горения твердого топлива и на основе результатов анализа распределения как внутренних дефектов заряда, так и дефектов крепления его к стенкам двигателя, вводят секционированную сопловую насадку, закрепленную в перегородке с уплотнением по периметрам контакта со стенками канала заряда и корпусом секционированной сопловой насадки, которая соединена двумя трубами, введенными со стороны переднего дна и подключенными к гидромониторам. Объем канала между передним дном ракетного двигателя и перегородкой с секционированной сопловой насадкой заполняют через массопровод отверждаемым полиакриламидным гелем. Ультразвуковые излучатели в центральной секции сопловой насадки кабелем соединяют через блок управления с ультразвуковым генератором (УЗГ). После отверждения полиакриламидного геля заряд крупногабаритного двигателя на твердом топливе сжигают на закрытом стенде. В зависимости от проектируемого расчетного расхода ПС в заданном программированном режиме с коэффициентом избытка в интервале от 1,01 до 1,2 от планируемого расхода ПС через центральную секцию сопловой насадки в ядро потока ПС гидромонитором из расходной емкости подают нейтрализующий водный раствор нитратов щелочных и щелочноземельных металлов с окислителями - нитратом аммония и/или азотной кислотой. Распространение фронта горения по каналу заряда и охлаждение обнажающихся участков внутренних поверхностей корпуса ракетного двигателя проводят регулированием подачи охлаждающего раствора на основе водного раствора полиакриламида или сополимера полиакриламида с добавками, например Файерсорб [Использование полимерных материалов в пожаротушении. Ф.И.Лобанов. Пожаровзрывобезопасность №1. 2004 г., с.64-68]. С учетом особенностей конструкции заряда и скорости горения топлива гидродинамические характеристики струй центральной зоны секционированной сопловой насадки изменяют, по мере надобности, подачей переменного тока с УЗГ, а за 1-5 с до завершения горения заряда переключают питание гидромонитора на емкость с водой и отключают гидромонитор после гашения очагов горения. В качестве гидромонитора используют установку КУГУ-350/200 или не уступающие ей по производительности ГМ-350/190-250, ГМН-20, ГМДУЭГ-250, широко применяемые в горнодобывающей промышленности [Основы динамики струй при разрушении горного массива. С.С.Шавловский, М.: "Наука", 1979, с.173].
Применение в составе нейтрализующего раствора в качестве окислителя 65%-ой азотной кислоты при очевидной ее дешевизне как реагента требует значительных затрат на комплектацию оборудования и мероприятий по защите и подготовке персонала по обслуживанию дополнительного оборудования стенда по сравнению с нитратом аммония.
В зависимости от элементного состава ракетного топлива в результате диспергирования и испарения капель нейтрализующего водного раствора в ПС происходит окисление угарного газа и водорода до углекислого газа и воды, а за счет реакций ионного обмена в ПС образуются аэрозоли галогенидов и карбонатов соответствующих щелочных и щелочноземельных металлов, обладающие ингибирующими и пламегасящими свойствами [RU 216377, US 6217788; Быстродействующие аэрозольные системы - реальный путь защиты взрывопожароопасных объектов. С.Ю.Серебренников. Пожаровзрывобезопасность №5. 2003 г., 74 с], которые широко используются в составах высокопредохранительных взрывчатых веществ для применения в шахтах, опасных по пыли и газу [Поздняков З.Г. Справочник по промышленным взрывчатым веществам и средствам взрывания. М.: Недра 1977 г., с.69, 106, 114].
Использование предлагаемого способа ликвидации заряда крупногабаритного ракетного двигателя на твердом топливе без соплового блока методом сжигания позволяет обеспечить высокие экологические требования к составу газовых и аэрозольных выбросов, обеспечить взрывобезопасность технологического процесса особенно на закрытых стендах при самых широких сочетаниях возможных дефектов зарядов, составов смесевых твердых ракетных топлив и особенностей конструкции ракетных двигателей на твердом топливе.
Проверка эффективности предлагаемого способа была проведена экспериментально на модельных зарядах массой 6-10 кг и натурных зарядах массой 2,5 тонны. На основе опытных данных разработана конструкция секционированной сопловой насадки, обеспечивающая за счет регулирования расхода охлаждающего раствора контроль развития фронта горения ТРТ на расстоянии 1,5-5 м по каналу заряда с точностью 5%, с возможностью полного гашения заряда в интервале давлений 0,1-1,0 МПа в камере твердотопливного ракетного двигателя. Подтверждена невозможность контролирования развития фронта горения в каналах зарядов ТРТ, имеющих незафлегматизированные продольные и поперечные щели за счет коструктивных решений секционированной сопловой насадки при самых широких допустимых давлениях подачи охлаждающих растворов. Эффективность охлаждающих растворов на основе водных растворов полиакриламида и его сополимеров превышает водные растворы углекислых солей щелочных металлов в 2-5 раз по величине расхода раствора на сохранение целостности корпуса ракетного двигателя твердого топлива, а также на регулирование развития фронта горения ТРТ по длине канала заряда. Подтверждена эффективность применения нейтрализующего раствора на дожигание угарного газа и водорода в продуктах сгорания и связывания галогенводородов прямыми измерениями в 12 точках по следу газового выброса продуктов сгорания на открытом и закрытом стендах.
Патентуемый способ ликвидации заряда крупногабаритного ТРТ иллюстрируется следующими графическими материалами.
Чертеж-схема установки сжигания заряда бессоплового блока.
1 - приемник газовода системы очистки ПС закрытого стенда;
2 - корпус ракетного двигателя твердого топлива;
3 - заряд смесевого твердого топлива;
4 - кольцевые и продольные щели и часть канала заряда, залитые флегматизирующим полиакриламидным гелем;
5 - секционированная сопловая насадка;
6 - перегородка из сгораемого материала;
7 - расходная емкость системы заполнения отверждаемым флегматизирующим гелем;
8 - расходная емкость с нейтрализующим раствором нитратов щелочных и щелочноземельных металлов с окислителем;
9 - расходная емкость с водой;
10 - расходная емкость с охлаждающим раствором на основе водного раствора полиакриламида и/или сополимера полиакриламида с добавками;
11 - гидромонитор для подачи охлаждающего раствора в периферическую часть секционированной сопловой насадки;
12 - гидромонитор для подачи нейтрализующего раствора в центральную часть секционированной сопловой насадки;
13 - ультразвуковой генератор (УЗГ) для питания излучателей, управляющих гидродинамическим режимом в секционированной сопловой насадке.

Claims (5)

1. Способ ликвидации заряда крупногабаритного ракетного двигателя на твердом топливе без соплового блока методом сжигания заряда ракетного двигателя, поверхность горения которого образована каналом, где кольцевая щель и/или продольные щели заполнены отвержденным водным полиакриламидным гелем, в канал введена труба для упрочнения водного геля, располагающегося в зазоре между трубой и каналом, а внутри трубы со стороны переднего дна размещены одна или несколько форсунок для подачи охлаждающей и нейтрализующей продукты сгорания жидкости, содержащей соду или щелочь, отличающийся тем, что по оси канала заряда на расчетную глубину канала вводят секционированную сопловую насадку с расположенными внутри нее или на подводящей трубе излучателями и с секциями, соединенными с двумя трубами, введенными со стороны переднего дна, объем канала заряда между секционированной сопловой насадкой и передним дном ракетного двигателя заполняют отверждаемым полиакриламидным гелем, кабель питания ультразвуковых излучателей размещают внутри или снаружи подающих труб, в процессе сжигания заряда ракетного двигателя по трубам в секционированную сопловую насадку раздельно с регулируемыми расчетными расходами подают нейтрализующий раствор нитратов щелочных и/или щелочноземельных металлов и водный раствор окислителя и охлаждающий водный раствор на основе полиакриламида и/или его сополимеров с добавками, гидродинамический режим работы секционированной сопловой насадки регулируют давлением подачи растворов и частотой переменного тока, подаваемого по кабелям на ультразвуковые излучатели.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу нейтрализующего водного раствора проводят через сопла центральной секции сопловой насадки в ядро потока продуктов сгорания с учетом элементного состава топлива и текущего значения расхода продуктов сгорания с коэффициентом избытка в интервале 1,01...1,20 расчетного значения и прекращают за 1...5 с до расчетного времени завершения горения заряда с учетом конструкции заряда и скорости горения топлива, а в секции сопловой насадки подают воду с тем же расходом в течение времени, достаточного для тушения очагов горения, на весь период времени на ультразвуковые излучатели секционированной сопловой насадки с ультразвукового генератора подают переменный ток для обеспечения максимальной аэрации струи воды.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что регулированием расхода охлаждающего водного раствора на основе полиакриламида и/или его сополимеров с добавками, подаваемого через периферические струйные сопла секционированной сопловой насадки, контролируют развитие фронта горения твердого топлива в цилиндрическом канале заряда ракетного двигателя твердого топлива и охлаждение обнажающихся стенок и заднего днища двигателя.
4. Способ по п.1. или 2, отличающийся тем, что нейтрализующий раствор состоит из нитрата натрия и/или нитрата калия и окислителя - азотной кислоты и/или азотнокислого аммония и воды.
5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что нейтрализующий раствор дополнительно содержит нитрат кальция.
RU2005121431/02A 2005-07-07 2005-07-07 Способ ликвидации заряда крупногабаритного ракетного двигателя на твердом топливе без соплового блока методом сжигания RU2301959C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005121431/02A RU2301959C2 (ru) 2005-07-07 2005-07-07 Способ ликвидации заряда крупногабаритного ракетного двигателя на твердом топливе без соплового блока методом сжигания

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005121431/02A RU2301959C2 (ru) 2005-07-07 2005-07-07 Способ ликвидации заряда крупногабаритного ракетного двигателя на твердом топливе без соплового блока методом сжигания

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005121431A RU2005121431A (ru) 2007-01-20
RU2301959C2 true RU2301959C2 (ru) 2007-06-27

Family

ID=37774376

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005121431/02A RU2301959C2 (ru) 2005-07-07 2005-07-07 Способ ликвидации заряда крупногабаритного ракетного двигателя на твердом топливе без соплового блока методом сжигания

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2301959C2 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2397353C1 (ru) * 2009-02-24 2010-08-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" Устройство для защиты секции камеры локализации и охлаждения продуктов сгорания от прожига при ликвидации заряда ракетного двигателя на твердом топливе
RU2406069C1 (ru) * 2009-07-27 2010-12-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" Способ разрушения заряда из твердого ракетного топлива

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2021560C1 (ru) * 1993-04-15 1994-10-15 Люберецкое научно-производственное объединение "Союз" Способ ликвидации заряда твердого ракетного топлива
RU2123991C1 (ru) * 1997-10-15 1998-12-27 Федеральный центр двойных технологий "Союз" Способ ликвидации зарядов твердого ракетного топлива
RU2242450C1 (ru) * 2003-04-07 2004-12-20 ФГУП Федеральный центр двойных технологий "Союз" Способ ликвидации крупногабаритного заряда ракетного двигателя на твердом топливе

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2021560C1 (ru) * 1993-04-15 1994-10-15 Люберецкое научно-производственное объединение "Союз" Способ ликвидации заряда твердого ракетного топлива
RU2123991C1 (ru) * 1997-10-15 1998-12-27 Федеральный центр двойных технологий "Союз" Способ ликвидации зарядов твердого ракетного топлива
RU2242450C1 (ru) * 2003-04-07 2004-12-20 ФГУП Федеральный центр двойных технологий "Союз" Способ ликвидации крупногабаритного заряда ракетного двигателя на твердом топливе

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2397353C1 (ru) * 2009-02-24 2010-08-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" Устройство для защиты секции камеры локализации и охлаждения продуктов сгорания от прожига при ликвидации заряда ракетного двигателя на твердом топливе
RU2406069C1 (ru) * 2009-07-27 2010-12-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" Способ разрушения заряда из твердого ракетного топлива

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005121431A (ru) 2007-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2118551C1 (ru) Способ пожаротушения (его вариант), устройство для его осуществления (его варианты) и система пожаротушения
KR101502161B1 (ko) 화재 진압 시스템
Krasnyansky Prevention and suppression of explosions in gas-air and dust-air mixtures using powder aerosol-inhibitor
DE69430426T2 (de) Vorrichtung und verfahren zur feuerbekämpfung
US20120312564A1 (en) Method and device for quenching oil and petroleum products in tanks
US7735571B2 (en) Device for extinguishing fire by injection of a gas generated by the combustion of a pyrotechnic block
Fallis et al. Advanced propellant/additive development for fire suppressing gas generators
Bittner et al. Effect of jet momentum ratio and equivalence ratio on the ignition process of TMEDA and white fuming nitric acid (WFNA)
RU2115450C1 (ru) Способ объемного тушения пожара и устройство для его осуществления
RU2090229C1 (ru) Устройство для объемного тушения пожара "спат"
RU2244579C1 (ru) Способ пожаротушения и система пожаротушения для осуществления способа
RU2355450C2 (ru) Способ и устройство для тушения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в резервуарах
RU2087170C1 (ru) Способ объемного пожаротушения
RU97100715A (ru) Способ объемного тушения пожара, и устройства для его осуществления
RU96103397A (ru) Способ тушения пожара в куполе горной выработки шахты
RU2090227C1 (ru) Способ объемного тушения пожаров и устройство для его осуществления
RU2370293C1 (ru) Способ газодисперсного тушения пожаров и устройство для его осуществления
RU2097079C1 (ru) Устройство для объемного пожаротушения
RU2095099C1 (ru) Способ пожаротушения и устройство для его осуществления
RU2111030C1 (ru) Способ аэрозольного пожаротушения в полузамкнутых объемах и устройство для его осуществления
Liebman Extinguishing Agents for Mine Face Gas Explosions
RU2426569C1 (ru) Способ пожаротушения и устройство для его реализации
RU2292927C1 (ru) Способ предупреждения пожаров и взрывов в сооружениях и генератор для его осуществления
Liebman et al. Ranking of Extinguishing Agents Against Coal Dust Explosions
RU2019214C1 (ru) Способ объемного пожаротушения огнетушащими составами

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20140807

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180708