СТЕНДОВАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1995 года по МПК F02K9/96 

Изобретение относится к уничтожению и утилизации ракетных двигателей твердого топлива путем сжигания зарядов твердого ракетного топлива (ТРТ), в особенности к стендовым установкам для утилизации зарядов ТРТ.

Известна установка для уничтожения ТРТ [1] Установка содержит устройства для измельчения ТРТ и смешения с водой, камеру сжигания, камеру дожигания, устройства охлаждения, нейтрализации и очистки продуктов сгорания.

Недостатками данного устройства являются необходимость предварительного измельчения ТРТ, сложность конструкции вращающейся камеры сгорания.

Известна стендовая установка, позволяющая сжигать заряды ТРТ непосредственно в корпусе РДТТ [2] Установка представляет собой вертикально ориентированный стенд упорного типа, на котором заряд в корпусе размещается выходным отверстием корпуса вверх.

Недостатком данной установки является реализация расчетных параметров РДТТ (расход, температура, давление, длина факела, состав продуктов сгорания), которые, как правило, велики, что приводит к невозможности использования существующих систем очистки газа, например эжекционных скрубберов.

Известна стендовая установка [3] позволяющая сжигать заряды ТРТ, которая содержит вертикально установленные корпус с входным и выходным отверстиями, заряд ТРТ, размещенный в нем, и емкость с жидким хладагентом (водой), соединенную с корпусом через входное отверстие, а также узел принудительной подачи жидкого хладагента в корпусе, причем хладагент подается в корпус после начала работы. Установка позволяет в заданный момент времени прекратить сжигание заряда, однако в этой установке в процессе сжигания также реализуются расчетные параметры горения. Данная установка принята за прототип.

Задачей, решаемой изобретением, является создание стендовой установки, обеспечивающей пониженные расход, температуру и токсичность продуктов сгорания при сжигании зарядов, что позволяет в экологически чистых условиях ликвидировать заряды ТРТ.

Поставленная задача достигается тем, что в стендовой установке, содержащей вертикально установленные камеру сгорания, корпус с входным и выходным отверстиями, заряд ТРТ, размещенный в корпусе, емкость с жидким хладагентом, выходное отверстие корпуса расположено в верхней части, а входное, связанное с емкостью, с жидким хладагентом, расположено в нижней части. Свободный объем корпуса с зарядом заполнен жидким хладагентом. Для поддержания необходимого уровня жидкого хладагента в процессе горения заряда установка снабжена узлом регулирования расхода жидкого хладагента. Объем емкости с жидким хладагентом по меньшей мере в 3-4 раза превосходит свободный объем корпуса с зарядом, что обеспечивает заполнение корпуса хладагентом в течение всего времени горения заряда. Для уменьшения потребного количества хладагента, испаряющегося в процессе сжигания на свободной поверхности хладагента, в верхней части корпуса размещено с зазором относительно внутренней поверхности заряда экранирующее устройство, например в виде поплавка.

На чертеже показана предлагаемая установка.

Камера сгорания 1 с зарядом ТРТ 2 в корпусе 3 установлены вертикально. При этом сопловый блок корпуса демонтирован. Камера сгорания 1 функционально совмещена с газоотводным трактом 4. Газоотводный тракт связан патрубками 5, с очистными эжекционными скрубберами 6 и выхлопной трубой 7. В нижней зоне камеры сгорания имеется поворотный люк 8, на котором производится перекантовка заряда из горизонтального в рабочее вертикальное положение. В нижней зоне расположена емкость для жидкого хладагента 9. Воздух для дожигания окиси углерода в продуктах сгорания подается в газоотводной тракт через коллектор 10, а водный раствор соды для охлаждения и нейтрализации продуктов сгорания подается через форсунки 11.

Корпус с зарядом закреплен на установочном столе 12. Камера сгорания охлаждается водой через водораспылитель 13. Вода собирается в сборниках 14. Установочный стол имеет присоединительную горловину 15, которая обеспечивает подачу жидкого хладагента из емкости 9 по трубопроводу 16 через регулятор расхода жидкого хладагента 17 в полость корпуса и заряда. На свободной поверхности хладагента в корпусе с зарядом расположен поплавок 18, который служит экраном, снижающим интенсивность испарения хладагента. В верхней части газоотводного тракта расположен предохранительный клапан 19.

Стенд работает следующим образом.

Заряд 2 в корпусе 3 устанавливается на поворотный люк 8 и перекантовывается в вертикальное рабочее положение. Хладагент из емкости 9 подается в полость корпуса с зарядом, что обеспечивает горение с пониженным расходом продуктов сгорания. После воспламенения поверхность горения может регулироваться путем изменения уровня воды в корпусе с помощью регулятора расхода жидкого хладагента 17. Образуемые продукты сгорания совместно с паром от испарения подаваемой воды попадают в зону дожигания где за счет дополнительной подачи воздуха из коллектора 10 происходит очистка продуктов сгорания от окиси углерода за счет ее дожигания до двуокиси углерода. Затем пpодукты сгорания попадают в газоотводный тракт 4, в который подается нейтрализующий раствор через форсунки 11, и где температура газа доводится до 500 К, после чего газ попадает в скрубберы 6 для его окончательной очистки с последующим выбросом в атмосферу.

При соответствии нормам ПДК состава газа после зоны интенсивного охлаждения и нейтрализации газы выбрасываются в атмосферу (без дополнительной очистки в скрубберах).

На данной стендовой установке производили сжигание заряда смесевого ТРТ, прочно скрепленного с органопластиковым корпусом с неразъемными днищами с центральными полюсными отверстиями, одно из которых, большее по диаметру, являлось выходным, а другое служило для соединения с емкостью с водой. Конструкция заряда с центральным сквозным каналом. Масса топлива 12500 кг. Топливо на основе перхлората аммония (70%), эпоксидного связующего (14%), порошка алюминия (16% ). Демонтаж соплового блока и подача в канал заряда воды позволили за счет уменьшения поверхности горения снизить давление в корпусе при горении до 1,5-2,0 атм и скорость горения до 2 мм/с, что значительно уменьшило расход продуктов сгорания. Количество подаваемой воды 18000 л. Расход продуктов сгорания 5 кг/с, температура продуктов сгорания 500 К.

Такие значения параметров продуктов сгорания позволяют применять стандартные промышленные скрубберы в соответствии с их паспортными данными для очистки газов от токсичных веществ со степенью очистки до 98%
Изобретение может быть использовано при ликвидации зарядов РДТТ ракет, снимаемых с вооружения, зарядов, отбракованных в процессе производства.

Источники информации:
1. Патент США N 3848548, опубл. 1974 г. НКИ 110/7, МКИ F 23 G 7/00.

2. Langill A.W. Kapandritis G.N. Multi-Component Test Fixtures for Solid Rocket Motor Testing. "JEEE Transaction and Aerospace", 1963, I, N 2. Реферат на русском языке в книге: Конструкция и отработка РДТТ. Под ред. А.М.Виницкого. М. Машиностроение, 1980, стр. 106-107, рис.7.10.

3. Патент Франции N 2185941, опубл. 1974 г. МКИ В 05 С 5/00 (прототип). Реферат на русском языке: РЖ. 34 Авиационные и ракетные двигатели N 12 за 1974 г. стр. 24, N 12.34.155П.

Использование: при уничтожении и утилизации ракетных двигателей твердого топлива путем сжигания зарядов твердого ракетного топлива /ТРТ/, в стендовых установках для утилизации зарядов ТРТ. Сущность изобретения: стендовая установка содержит вертикально установленные в камере сгорания корпус с входным и выходным отверстиями, заряд твердого ракетного топлива, размещенный в корпусе, емкость с жидким хладагентом, связанную узлом регулирования расхода жидкого хладагента. Часть свободного объема корпуса с зарядом заполнена жидким хладагентом, при этом объем емкости с жидким хладагентом больше свободного объема корпуса с зарядом. На свободной поверхности жидкого хладагента в верхней части корпуса размещено экранирующее устройство. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. СТЕНДОВАЯ УСТАНОВКА, содержащая вертикально установленные в камере сгорания корпус с входным и выходным отверстиями, заряд твердого ракетного топлива, размещенный в корпусе, емкость с жидким хладагентом, связанную с корпусом через входное отверстие, отличающаяся тем, что входное отверстие в корпусе расположено в нижней его части, а выходное в верхней, причем часть свободного объема корпуса заполнена жидким хладагентом, при этом объем емкости с жидким хладагентом больше свободного объема корпуса с зарядом, а между емкостью и корпусом размещен узел регулирования расхода жидкого хладагента. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на свободной поверхности жидкого хладагента в верхней части камеры сгорания размещено экранирующее устройство. 3. Установка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что экранирующее устройство выполнено в виде поплавка, установленного с зазором относительно внутренней поверхности заряда.