Способ обезвреживания баков ступеней ракет от остатков жидких токсичных компонентов ракетного топлива и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к военному производству, конкретно к системам обезвреживания топливных баков ракет с жидкостными ракетными двигателями на токсичных компонентах топлива. Способ включает предварительное выпаривание горючего и окислителя, осуществление химического окисления и пиролиз горючего в присутствии катализатора и определение степени обезвреживания. Для осуществления способа устройство содержит циркуляционный контур с химическим реактором, теплообменником, датчиком температуры, блоком принудительной циркуляции, дренажным трубопроводом с дренажно-предохранительным клапаном и адсорбционным фильтром. Циркуляционный контур связан с баками горючего и окислителя трубопроводами. На входных трубопроводах расположены дроссели регулирования подачи газа в каждый из баков. Использование изобретения обеспечивает повышение степени обезвреживания. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к системам обезвреживания топливных баков ракет с жидкостными ракетными двигателями на токсичных компонентах топлива. В качестве компонентов ракетного топлива (КРТ) на основе горючего несимметричного диметилгидразина (НДМГ) используются окислители азотная кислота (АК) или азотный тетраксид (AT).

Известно использование компонентов КРТ на основе НДМГ в ракете-носителе (РН) “Космос-3М”, “Циклон” (НДМГ-АК), а на основе НДМГ в РН “Протон” (НДМГ-AT). Однако обе топливные пары КРТ являются самовоспламеняющимися.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ и устройство, приведенные на с.27-28 кн. Трушляков В.И., Шалай В.В. Уменьшение вредного воздействия ракетных средств выведения на окружающую среду: Учеб. пособие. Омск: Изд. ОмПИ, 1993, 100 с. [1].

К недостаткам способа-прототипа и устройства-прототипа при применении к обезвреживанию баков ступеней РН, снимаемых с вооружения (после слива КРТ), следует отнести: низкую степень обезвреживания, т.к. способ и устройство первоначально предназначались для обезвреживания только жидких остатков КРТ, а не “мокрых” внутренних поверхностей топливных отсеков после слива КРТ, кроме того, в описанных способе и устройстве невозможно достигнуть требуемой степени обезвреживания внутренних поверхностей стенок баков, т.к. для этого требуется более высокая температура, чем при обезвреживании жидких остатков КРТ, т.е. не 100-400°С, а 500-600°С.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение степени обезвреживания внутренних поверхностей баков ступеней ракет от остатков жидких токсичных КРТ на основе НДМГ в качестве горючего и снижение техногенного воздействия на окружающую среду.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе обезвреживании баков ступеней ракет от остатков токсичных КРТ на основе НДМГ в качестве горючего, включающем химическое окисление горючего и определение достаточности степени обезвреживания по редокс-индикатору, предварительно выпаривают горючее и окислитель, а химическое окисление и пиролиз горючего осуществляют в присутствии катализатора. В качестве окислителя используют АК или AT.

Установка обезвреживания баков ступеней ракет от остатков жидких токсичных КРТ, содержащая бак окислителя, бак горючего, циркуляционный контур и редокс-индикатор, дополнительно содержит химический реактор в циркулярном контуре, теплообменник, блок принудительной циркуляции, датчик температуры, дренажный трубопровод с дренажно-предохранительным клапаном и адсорбционным фильтром и связан трубопроводами с баками горючего и окислителя, при этом на входных трубопроводах расположены дроссели регулирования подачи газа из химического реактора в каждый из баков. Блок принудительной циркуляции выполнен в виде вентилятора с приводом.

На чертеже представлена схема установки для обезвреживания баков ступеней ракет от остатков КРТ.

Устройство содержит бак горючего 1, бак окислителя 2, химический реактор 3, теплообменник 4, трубопроводы 5, 6, 7, вентилятор 8, привод управления вентилятором 9, адсорбционный фильтр 10, дренажно-предохранительный клапан 11, дроссели регулирования подачи газа в баки горючего и окислителя 12, 13, редокс-индикатор 14, датчик температуры 15, заправочные и дренажные штуцеры 16, 17, 18, 19, запорную арматуру 20, дренажный трубопровод 21.

Способ реализуется на предлагаемом устройстве следующим образом.

В баках горючего и окислителя 1, 2 выпаривают остатки НДМГ и АК (AT). Парогазовую смесь из выходных частей баков горючего 16 и окислителя 18 нагнетают в химический реактор 3, где начинается сначала окисление, а затем под влиянием высокой температуры и в присутствии катализатора (нитрата меди) параллельно происходит процесс разложения (пиролиза) НДМГ с выделением тепла. Значительная часть тепла идет на разогрев элементов рабочей зоны реактора и самих газов, которые из реактора попадают в баки РН, разогревают и испаряют (выпаривают из внутренних поверхностей стенок бака) остатки КРТ (НДМГ и АК/АТ). Излишек тепла от реактора 3 отводят жидкостным теплообменником 4. Температуру рабочей зоны реактора сохраняют в пределах 900-1000°С. Дроссели 12, 13, расположенные на входных трубопроводах 6, 7, позволяют регулировать приток газов из реактора 3 в каждый из баков 1, 2 независимо друг от друга. На начало работы расход устанавливают равным начальному, дроссели регулируют на одинаковую производительность.

Пары горючего по циркуляционному контуру паров горючего, включающему в себя теплообменник 4, блок принудительной циркуляции 8, 9, редокс-индикатор 14, дроссель регулирования 12 подачи в бак горючего 1, трубопроводы 5, 7, и пары окислителя по циркуляционному контуру паров окислителя, также включающему в себя теплообменник 4, блок принудительной циркуляции 8, 9, редокс-индикатор 14, дроссель регулирования 13 подачи в бак окислителя 2, трубопроводы 5, 6, подают в реактор 3, где происходит их самовоспламенение и примерно через 20 секунд работы температура рабочей зоны реактора уже равна рабочей.

Одновременно нагреваются баки с остатками КРТ горячими газами, вследствие чего происходит выпаривание остатков НДМГ и АК/АТ. В результате роста давления парогазовой смеси срабатывает дренажно-предохранительный клапан 11 и избыточное количество продуктов обезвреживания сбрасывают в атмосферу через него и адсорбционный фильтр 10. Степень очистки, определяемая по редокс-индикатору 14, составляет 97-99%.

Преимущество предлагаемых способа и устройства заключается в следующем: обеспечивается требуемая степень обезвреживания внутренних поверхностей топливных баков, снижается техногенное воздействие на окружающую среду при утилизации РН на жидких токсичных КРТ после их снятия с боевого дежурства.

Источник информации, принятый во внимание

1. Трушляков В.И., Шалай В.В. Уменьшение вредного воздействия ракетных средств выведения на окружающую среду: Учеб. Пособие. Омск: Изд. ОмПИ, 1993, 100 с.

Формула изобретения

1. Способ обезвреживания баков ступеней ракет от остатков жидких токсичных компонентов ракетного топлива на основе несимметричного диметилгидразина в качестве горючего, включающий химическое окисление горючего и определение достаточности степени обезвреживания по редокс-индикатору, отличающийся тем, что предварительно выпаривают горючее и окислитель, а химическое окисление и пиролиз горючего осуществляют в присутствии катализатора.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве окислителя используют азотную кислоту.

3. Установка обезвреживания баков ступеней ракет от остатков жидких токсичных компонентов ракетного топлива, содержащая бак окислителя, бак горючего, циркуляционный контур и редокс-индикатор, отличающаяся тем, что циркуляционный контур содержит химический реактор, теплообменник, блок принудительной циркуляции, датчик температуры, дренажный трубопровод с дренажно-предохранительным клапаном и адсорбционным фильтром и связан трубопроводами с баками горючего и окислителя, при этом на входных трубопроводах расположены дроссели регулирования подачи газа из химического реактора в каждый из баков.

4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что блок принудительной циркуляции выполнен в виде вентилятора с приводом.

РИСУНКИ

Рисунок 1