4. Отравление через кожу. В этом случае летальная доза и время могут быть в 8-12 раз больше, чем в первом случае. Очень часто отравление может быть местным, часто возникают побочные явления в форме ожога, иногда очень сильного и долго незаживающего. При отравлении через кожные покровы всегда есть время принять меры к противодействию и самое главное нужно немедленно удалить влажную одежду, так как именно она чаще всего является причиной контакта кожи с токсичным веществом.

5. Специфический - попадание токсичной или обжигающей жидкости или газа в глаза. Здесь нельзя говорить о летальных дозах или времени, даже ничтожное количество некоторых веществ в виде капелек или брызг может привести к потере зрения. Отравление человеческого организма, за редким исключением мгновенного смертельного исхода, чаще всего происходит в результате длительного, часто повторяющегося контакта с ядовитыми веществами в дозах, незначительно превышающих предельно допустимые. Хроническое или разовое отравление иногда может вызвать очень серьезные и длительные расстройства функциональной деятельности организма. Поэтому во всех случаях работы с токсическими веществами, любой степени токсичности, необходим строжайший медицинский контроль всех работающих.

В приложении приведен краткий перечень основных видов топлив и их компонентов, указаны степени их токсичности, предельные допустимые концентрации в воздухе, краткие характеристики их отравляющего действия, признаки отравления и меры первой помощи при отравлении.

Можно указать некоторые простейшие меры личной защиты при работе с токсичными компонентами топлива, которые целесообразно применять в любых условиях.

53

Использование для индивидуальной защиты специальной прорезиненной одежды, обуви, фартуков, резиновых перчаток и очков целесообразно при работе с продуктами, поражающими кожные покровы или глаза. К таким продуктам в первую очередь относятся азотная кислота и окислители на ее основе.

Хорошей мерой индивидуальной защиты является обработка обеззараживающим раствором пораженного участка - лучше сразу или не позже 30 - 40 с после поражения. Такими растворами являются вода, мыльные и содовые растворы, особенно хорошо зеленое мыло с водой, спирт, глицерин, слабые (от 2,5 до 7%) растворы аммиака и др. Применение специальных смывок всегда должно быть согласовано с медицинским контролем.

Применение различных препаратов, воды, молока и других противоядий внутрь должно производиться только по указанию врача или на основе специальных инструкций по технике безопасности для работы с определенным продуктом, по такой же инструкции производится оказание первой помощи.

Глава 2

ЖИДКИЕ ТОПЛИВА. ОКИСЛИТЕЛИ

В составе топлива для реакции горения должны быть два компонента - окислитель и горючее. Рассмотрев физико-химические и эксплуатационные свойства ракетных топлив, остановимся вначале на окислителях.

В процессе окислительно-восстановительной химической реакции, реакции горения, как известно, происходит обмен электронами и выделяющаяся при этом энергия переходит в тепло. Для химического ракетного двигателя продукты реакции являются рабочим телом, они истекают с большой скоростью из сопла, создают тягу, и, таким образом, осуществляется рабочий процесс двигателя.

В соответствии с принятой терминологией окислителем называется вещество или группа веществ, которые в процессе химической реакции приобретают электрон или несколько электронов на внешние оболочки атома. Количество веществ, которые можно использовать как окислители, в настоящее время очень велико, поэтому необходимо их классифицировать.

2.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ОКИСЛИТЕЛЕЙ

Окислители можно классифицировать по фазовому состоянию, химической структуре, энергетическим признакам и по применяемости.

По фазовому состоянию окислители делят на твердые - используемые в ТРТ, жидкие - используемые в ЖРТ. Последние, в свою очередь, делят на нормальные и криогенные.

Нормальными называются жидкости, находящиеся в жидко-фазном состоянии при нормальном давлении р= 1,033 кгс/см² и температуре Т = 288 К.

Криогенными, т. е. хладоносителями, называются окислители, имеющие низкие температуры кипения. Такие жидкости при нормальном давлении и температуре находятся в парообразном или газофазном состоянии.

По энергетическим признакам применяющиеся окислители можно разделить на высокотеплопроизводительные, которые в

55

паре с водородом как горючим достигают теплопроизводительности 10,5 МДж/кг топл. (2500 ккал/кг), и низкотеплопроизводительные, у которых теплопроизводительность ниже (2000 ккал/кг). Такое разделение, как правило, сочетается с разделением по криогенности. Обычно высокотеплопроизводи-тельные окислители являются криогенными жидкостями и, наоборот, яизкотеплопроизводительные — нормальными.

По химической структуре окислители можно разделить на пять групп.

I группа. Простые, элементарные окислители. Сюда относятся кислород, фтор, озон, хлор, бром и др.

II группа. Соединения окислителей. Например, моноокись фтора ОF₂ (ее еще называют дифторид кислорода), трифторид хлора СlРз, пентафторид брома ВгР₅, перхлорилфторид СlFО₃ и др.

III группа. Соединения окислителя с горючим. Например, пе­рекись водорода Н₂О2, хлорная кислота НСЮ₄.

IV группа. Соединения окислителя с нейтральным веществом. Например, азотный тетраксид или четырехокись азота М₂О₄, трифторид азота NF₃ и др.

V группа. Сложные окислители - соединения окислителя с горючим и нейтральным веществом. Например, азотная кислота НNО₃, тетранитрометан СN₄О₈.

По применяемости современные окислители можно разделить на две группы: основные или широко известные и широко применяемые окислители и перспективные окислители.

Число широко используемых окислителей сравнительно не.велико, и их свойства нетрудно запомнить. Число же перспективных окислителей в последние годы значительно увеличилось и продолжает расти. Часть перспективных окислителей уже входит в практику, некоторые еще находятся в стадии лабораторных исследований.

Разделение окислителей на основные - широко применяемые и перспективные дает возможность подробно рассмотреть и запомнить их физико-химические и эксплуатационные свойства.

2.2. ОСНОВНЫЕ ОКИСЛИТЕЛИ

К числу основных широко используемых окислителей относятся кислород, перекись водорода, азотная кислота, азотный тетраксид и смеси азотной кислоты и азотного тетраксида. Основные показатели этих окислителей приведены в табл. 2.1, а их внешняя и эксплуатационная характеристики рассмотрены ниже.

Кислород

Жидкий кислород, используемый в ракетных двигателях, является окислителем с высоким энергетическим уровнем, как видно из таблицы, он представляет собой жидкость со значитель-

56

ной степенью криогенности. Жидкий кислород без запаха, в тонких слоях прозрачный, бесцветный, в толстых слоях имеет голубоватый цвет.

Кислород получают из сжиженного воздуха. За счет небольшой разности температур кипения производится отделение кислорода (T_кип=90К) и азота (T_кип=81 К).

Запасы жидкого кислорода в атмосфере Земли огромны, но не безграничны, и в будущем может возникнуть необходимость добывать кислород иным путем или ограничить его использование.

Кислород считается не токсичным, не ядовитым, но длитель-ное пребывание в его атмосфере не рекомендуется. Контакт с жидким кислородом может привести к обмораживанию. Например, прикосновение рукой к трубам, по которым течет жидкий кислород, может вызвать мгновенное примерзание кожного пок-рова руки к поверхности металла, результатом чего является длительно не заживающая рана.

Попадание жидкого кислорода на одежду может вызвать ее воспламенение, иногда со слабым взрывом, если одежда пропитана маслами нефтяного происхождения. Попадание жидкого кислорода на пористые материалы (с последующей их пропиткой), например, теплоизоляцию баков, может привести к взры-ву этих материалов при наличии ударного или теплового им-пульса.

Контакт жидкого кислорода с маслами нефтяного происхож-дения (солидол или тавот, автол, СУ и др.) всегда приводит к взрыву. Все емкости и трубопроводы для жидкого кислорода пе-ред заполнением должны тщательно обезжириваться и обезво-живаться.

Жидкий кислород обладает хорошей текучестью, он способен проникать через очень малые зазоры и в силу этих свойств является хорошим смазывающим материалом для подшипников турбонасосных агрегатов.

Кислород не является коррозионноактивным, и поэтому выбор конструкционных материалов не ограничен. Однако надо учитывать, что жидкий кислород - жидкость с высокой степенью криогенности, и ее контакт с конструкционным материалом вызывает так называемое «охрупчивание» материала.

Материал становится хрупким, теряет пластичность, ковкость и под нагрузкой сопротивляемость его падает. В качестве прокладочного материала при работе с жидким кислородом применяют фторопласты, винипласты, специальные сорта резины из изопренового каучука.

Прокладки органического происхождения недопустимы, так как они могут воспламеняться. Лучшими металлическими про-кладками являются свинец, чистый алюминий и медь.

Транспортировка жидкого кислорода в небольших количествах (до 10-15 л) осуществляется в металлических сосудах

58

Дьюара (рис. 2.1). Для заправки баков ракет (до 3-5т) кислород доставляется в баках-танках, построенных по типу сосуда Дьюара. Для заправки ракет с емкостью баков в несколько десятков тонн и более используются специальные железнодорожные цистерны, но более целесообразно в таком случае иметь установку для производства жидкого кислорода и его хранилище в непосредственной близости от стартовой площадки и производить заправку баков через специальные трубопроводы. Баки хранилищ и баки ракеты для жидкого кислорода должны иметь надежную теплоизоляцию, ведь температура кипения жидкого кислорода почти на 200° С ниже нормальной температуры (288-293 К). По условиям теп-лопередачи при такой разнице температур во избежание кипения жидкого кислорода слой теплоизоляции бака должен до-стигать 300-400 мм. Такая толщина теплоизоляционного слоя на баках хранилищ возможна, но на баках ракет недопустима из-за тяжести и низкой прочности.

Действующие в полете ракеты ускорения приведут к тому, что весь слой изоляции под действием сил инерции будет сорван с бака.

На практике обычно приходится ограничиваться минимально допустимой толщиной слоя теплоизоляции, которая обеспечивает минимальное испарение кислорода, обычно около 0,3-0,6% объема жидкости в час. Это значит, что в условиях длительного времени пребывания ракеты на старте нужно производить подпитку баков кислородом. При минимальной толщине слоя теплоизоляции, обычно около 65-75 мм, пристеночный слой кислорода находится в состоянии слабого кипения, а это приводит к снижению плотности жидкости. Последнее обстоятельство надо учитывать при расчете размеров трубопроводов, и поэтому рекомендуется принимать расчетную плотность жидкого кислорода, равной 1,1 -1,05 кг/м³.

При заправке баков ракеты потери жидкого кислорода в результате испарения при контакте со стенками «горячих» — «не захоложенных емкостей» бывают очень велики и иногда достигают полного объема бака.

Жидкий кислород обладает очень высокой упругостью паров (см. приложение). С увеличением температуры упругость пара значительно возрастает, и поэтому кислородные баки должны дренироваться в атмосферу.

59

За счет упругости паров жидкого кислорода можно обеспе-чить наддув баков, закрывая или регулируя при этом дренаж-ный клапан. Для гарантии безопасности нагрузки на стенки бак должен иметь предохранительный клапан.

Баки и трубопроводы перед заполнением жидким кислородом должны продуваться горячим воздухом для полного удаления влаги, иначе возможны примерзания клапанов и другой арма-туры; Кислород обеспечивает высокий удельный импульс тяги и является относительно дешевым окислителем: по пятибальной шкале стоимости его индекс равен единице. Производственные возможности получения жидкого кислорода также довольно просты. Именно этими условиями определяется широта применения кислорода.