Трушляков В.И. и др. Монография (818589), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Наименование работ Отработка системы подачи окислителя Отработка клапана-заборника 250 Разработка программно-временного устройства 80 850 Макетирование первой ступени Разработка конструкторской документации на бортову ю систему обезвреживания Отработка бортовой системы обезвреживания на экспери- ментальной установке 300 2 580 При проведении сравнительных расчетов стоимость летно-конструкторских испьгганий ие учитывалась.
Вместе с тем необходимо отметить, что функционирование бортовой системы обезвреживания происходит на пассивном участке траектории, и ее работа не влияет на выполнение основной целевой задачи РН - выведение полезной нагрузки на орбиту функционирования, что является дополни- тельным аргументом в ее пользу.
Совокупные затраты по калгдому варианту систем обезвреживания с учетом затрат природопользования приведены в табл. 2.13-2.14 (в ценах 1980 г). Таблица 2.13 Обозна- Раз- Значения исходных данных и показа- телей для различных вариантов Наименование мер- ность исходных данных и показателей чение Вар-т 1 Вар-т 2 Вар-т 3 Вар-т 4 АК-27 И НДМГ АК-27И АК-27И НДМГ НДМГ АК-27И НДМГ Используемое топливо ХО, СО пары топлива АК-27И 76 Загрязняющие О С вещества при подготовке РН, полете на АУТ и падении ОЧ-1 тыс. руб.
тонну ХО, СО пары топлива НДМГ АК-27 И ХО, СО ХО, СО пары пары топлива топлива НДМГ АК-27И АК-27И 26,3 2,6 526,8 26,3 26,3 2,6 526,8 26,3 26,3 2,6 526,8 26,3 26,3 2,6 526,8 26,3 526,8 526,8 26,3 26,3 26,3 26,3 10 10 1О 10 256 186 76 376 кг 846 кг 114 12 980 !14 12 970 Оно Осе 114 12 960 1!5 13 050 кг 180 76 !10 76 0 76 0 76 а АК ОлАК 730 116 730 116 444 116 850 1!6 в двигателе Масса захороненно го НДМГвпочве О НДМГ кг 27 40 77 Нормативы платы за выброс в атмосферу: ХО СО НДМГ (паров) АК-27И (паров) НДМГ (при падении ОЧ-1) АК-27И (при падении ОЧ-1) Нормативы платы за- хоронение в почве НДМГ Масса остатков НДМГ в баке горючего и двигателе ОЧ-1 РН на момент разделения ступеней Масса остатков АК-27И в баке окис- лнтеля и двигателе ОЧ-1 РН на момент разделения ступеней Масса выброшенных вредных веществ в атмосферу на АУТ: ХО СО Масса остатков топлива в ОЧ-1 в районе падения: НДМГ: в баках в двигателе АК-27И: в баках О'НДМГ кг Оанд МГ П одолжение табл.
2.13 526,8 526,8 560 !016 Окончание табл. 2.13 Масса выброшенных паров топлива в атмо- сферу в РП: НДМГ АК-27И Сз~НДМГ Сг~АК 120 460 8! 460 18 287 !8 560 Площадь территории РП, заражаемой жидкими компонентами 2 0,016 0,014 0,0069 0,0126 топлива при падении одной ОЧ-1 Нормативы платы за ликвидацию послед- ствий пуска в расчете на единицу заражен- ной площади: на снятие зараженного грунтй на перевозку и захо- ронение на планировку мест- ности СгСН 8 000 8 000 8 000 тыс.
руб. за 2 Сгп !0 000 10 000 10 000 1О 000 СгПМ 6 000 6 000 6 000 на протнвоэрознонные мероприятия С ПЭ 1О 000 1О 000 1О 000 10 000 Реализация бортовой системы обезвреживания отделившейся части РН «Кос- - с системой подачи окислителя нз основного бака с ограничительным остатком окислителя днищем; - с автономной системой подачи окислителя нз дополнительного бака с вытесчительной системой н системой ввода катализатора в окислитель. Многокритериальный аналнз перечисленных выше вариантов на основе критериев по массе, стоимости разработки с учетом экспериментальной отработки, 78 мое» возможна многоварнантно: - на базе системы подачи окислителя нэ магистрального трубопровода бака окислителя с клапаном-заборннком; - на базе автономной системы подачи окислителя нз дополнительного бака вытесннтельной системой подачи; конструктивной и технологической сложности, степени изменения пневмогидравлической системы, влияния бортовой системы обезвреживания на надежность функционирования РН при выполнении целевой задачи показал, что наибольшее значение комплексного суммарного критерия имеет бортовая система обезвреживания с подачей окислителя из магистрального трубопровода на базе клапаназаборника.
Таблица 2.14 Таким образом, наиболее перспективными по суммарным затратам на разработку и реализацию, а также по достигаемым результатам являются следующие методы: - уменьшение остатков КРТ на активном участие траектории полета; - обезвреживание остатков КРТ на пассивном участке полета ОЧ до входа в плотные слои атмосферы.
Прн зтом толью термохимический метод обезвреживания может обеспечить полную очистку ОЧ РН. ГЛАВА 3. Теоретико-экспериментальные исследовании остатков НДМГ на основе газификации 3.1. Методология и физико-химическаи модель процесса газификации остатков НДМГ Газификация самовоспламеняющихся топлив широко используется в химических системах надпува топливных баков. В таких системах газ наддува образуется в результате химического взаимодействия окислителя с жидкими компонентами горючего и его парами.
Процесс взаимодействия происходит не в камере сгорания, а непосредственно в топливном баке. Используются различные варианты этой системы. Различия связаны с применением реагентов в твердом, жидком нлн газообразном состояниях, т.к. при таком способе генерации рабочего тела наддува существенно упрощается пневмогидравлическая система газогенерации и, следовательно, всего ЖРД.
Таким образом, можно констатировать, что химические системы наддува топливных баков ракет 141 имеют принципиальное сходство с предлагаемой системой обезвреживания остатков КРТ. Сходство заключается в использовании в обоих случаях самовоспламеняющихся топлив, в наличии системы подачи окислителя или горючего, кроме того, подобны и химические и большинство физнче- ских процессов, протекаощнх при химическом наддуве и термохимическом обезвреживании остатков. В то же время при реализации системы термохнмического обезвреживания имеются н существенные различия с химическими системами наддува, в первую очередь связанные с отсутствием перегрузки, неопределенностью фазового состояния, наличием истечения из бака продуктов разложения, ограниченным уровнем достигаемых в процессе температур и давлений, характером движения газов и т.д.
Схематически процессы, протекающие после впрыска окислителя в бак с остатками горючего можно представить в следующем виде (рнс. 3.1). Предлагаемый метод термохимического обезвреживания для конкретного типа РН !9! с остатками НДМГ в ОЧ до !000 кг основан на обеспечении условий прохохсления физико-химических процессов, изображенных на рис. 3.1, таким образом, чтобы газифицировать, окислить и разложить все имеющиеся остатки 80 Впрыск окислителя в бак горючего с остатками НДМГ Диффузия окислителя Теплообмен и подъем температуры в баке и давлений Испарение НДМГ Термическое илн термокатали- тическое разложение НДМГ Рис.
3.1. Схема процессов при обезвреживании НДМГ в баке горючего Реакция в газовой среде около окислителя Газообразные продукты реакции Истечение продуктов из бака в окружающее пространство Реакция горючего на поверхности Взаимодиффузия компонентовтоплива и реакция между ними токсичного горючего н удалить в окружающее пространство при минимальной температуре со стенок ОЧ (не более 300 — 400 'С)„минимальном давлении (не более 0,1МПа), за минимальное время (6 — 20 мнн) с минимальной токсичностью газообразных продуктов обезвреживания.
Как было показано, наиболее целесообразно обезвреживать остатки НДМГ в топливном баке штатным окнслнтелем (четырехокнсью азота, азотной кислотой либо азотнокнслым окнслнтелем). При этом нет необходимости обезвреживать остаточное горючее стехнометрнческнм количеством окислителя. Во-первых, потому, что НДМГ является эндотермнчным нестабильным соединением н при высоких температурах бурно разлагается с дополнительным тепловыделеннем, ускорающим дальнейшее протекание реакции. Во-вторых, использование сгехнометрических количеств окислителя требует существенного увеличения веса на борту ракеты (3 — 3,5 кг на кг остаточного НДМГ), н кроме того, как будет пока- зано нюке, количество тепла, вьщеляющегося в таком процессе, чрезмерно велико н затрудняет быстрое проведение обезвреживания без повреждения топливного бака.
В общем внле реакции химического взаимодействия НДМГ с окнслнтелем на азотнокнслой основе имеют сложный и (предполагается, что обеспечено детерминированное положение остатков НДМГ в условиях космического полета ОЧ, т.е. в состоянии невесомости) неоднозначный характер. Описание этих процессов приведено в литературе, но не отражает всей совокупности протекающих прн обезвреживании реакций особенно промежуточных.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
