УСТАНОВКА ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ЗАРЯДОВ ТВЕРДОГО РАКЕТНОГО ТОПЛИВА Российский патент 1997 года по МПК F23G7/00 

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

Известна стендовая установка, позволяющая сжигать заряды ТРТ непосредственно в корпусе РДТТ [1] Установка представляет собой вертикально-ориентированный стенд упорного типа, на котором заряд в корпусе размещается выходным отверстием корпуса вверх.

Недостатком данной установки является реализации 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 [2] 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.

Известна стендовая установка [3] содержащая 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 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. Данная установка принята за прототип. Недостатком установки является то, что процесс сжигания из-за необходимости регулирования подачи воды в двигатель в течении времени работа установки является трудоемким, создает проблемы взрывобезопасности и проблемы при работе в условиях отрицательных температур окружающего воздуха.

Задачей, решаемой изобретением, является создание стендовой установки, обеспечивающей понижение давления, температуры и токсичность продуктов сгорания при сжигании зарядов, что позволяет в экологически чистых условиях ликвидировать заряды ТРТ. При этом процесс сжигания и очистка продуктов сгорания проходит без применения воды, что позволяет проводить утилизацию в полевых условиях в зимнее время и установка может быть мобильной.

Поставленная задача достигается тем, что в установке, содержащей герметичную камеру сгорания с газоходом, внутри которого сжигается утилизируемый заряд в корпусе РДТТ, за счет отбора тепла газоходом и защитным кожухом из теплоемкого материала снижаются температура и давление в емкости по сравнению с расчетными, что позволяет использовать установку меньших габаритов при одинаковых массах утилизируемых зарядов. Очистка накопленных продуктов сгорания происходит длительное время по сравнению с временем сжигания РДТТ в камере очистки, за счет применения регулятора расхода продуктов сгорания. Это позволяет нейтрализовать HCl в продуктах сгорания впрыском из газогенератора с насадочной форсункой порошкообразного нейтрализатора (KOH, NaCO₃), либо применить малогабаритный каталитический фильтр сухой очистки. При этом проход газов через блок очистки большую часть времени производится за счет давления, накопленного в емкости во время сжигания заряда.

Изобретение поясняется чертежом. Установка содержит три герметичные емкости: камеру сгорания 1, рессивер 2 и камеру очистки 3. Камера сгорания перекрыта передней крышкой 4. Внутри нее установлен газоход 5 с отверстиями для прохода газов, защитный кожух 6 из теплоемкого материала и двигатель с зарядом ТРТ 7. Камера сгорания через газоход сообщается с рессивером, предназначенный для накопления продуктов сгорания и для снижения максимального рабочего давления. Таких рессиверов может быть несколько, в зависимости от массы утилизируемого заряда. Далее по газоходу расположены камера очистки с блоком очистки 8, выполненный либо в виде каталитического фильтра, либо в виде пылеулавливающего циклона, блок 9 дожигания CO, соединенный через регулятор расхода 10 с камерой очистки и выхлопная труба 11. К камере сгорания подсоединены также нагнетатель 12 инертных отработанных газов теплового двигателя с вентилем 13. Во всех трех емкостях установлены приборы контроля состава продуктов сгорания 14 и блоки 15 впрыска в емкость нейтрализатора, выполненные в виде газогенератора с насадочной форсункой для распыления нейтрализатора, в том числе и порошкообразного. В нижней части емкостей размещены поддоны 16 для сбора твердого конденсана продуктов сгорания. Для компенсации силы тяги РДТТ при сжигании установка опирается на опорную плиту 17.

Установка работает следующим образом.

На 1 этапе производится сжигание заряда ТРТ при закрытом регулятора расхода 9. Высокотемпературные продукты сгорания попадают внутрь газохода 5, защитного кожуха 6 из теплоемкого материала и отдают им часть своей тепловой энергии, при этом температура и давление продуктов сгорания снижаются. Далее продукты сгорания, попадают в емкость 1, рассивер 2, камеру очистки 3, при этом твердая составляющая продуктов сгорания оседает в поддонах 16.

На 2 этапе в процессе сжигания и после него в емкостях 1, 2, 3 из блоков впрыска 15 подается порошкообразный твердый нейтрализатор (KOH, кальцинированная сода) до тех пор пока концентрация HCl в продуктах сгорания не снизится до экологически безопасного уровня, что контролируется приборами состава продуктов сгорания 14.

На 3 этапе открывается регулятор расхода 10 и газы, проходят через блок очистки 8, попадают в блок 9, где CO дожигается до CO₂ и под действием давления накопленного в установке при сжигании РДТТ очищенные газы выбрасываются в атмосферу через трубу 11. При этом расход газов устанавливается таким, который обеспечивает их достаточно очистку в блоке 8, после чего экологически безопасные продукты сгорания сбрасываются в окружающую атмосферу.

На 4 этапе, когда давление в установке снижается до атмосферного, для продувки установки перед утилизацией следующего двигателя в нее подаются при открытом вентиле 13 нагнетателем 12, отработанные инертные газы теплового двигателя.

На этом этапе продувка установки может осуществляться за счет вытяжного вентилятора, установленного на выходе камеры очистки. В этом случае отпадает необходимость использования нагнетателя 12 и вентиля 13.

Если утилизируются заряды, продукты сгорания которых содержат большую концентрацию HCl и нейтрализация их порошкообразным нейтрализатором недостаточна, то в блоке очистки 7 вместо пылеулавливающего циклона устанавливается каталитический фильтр, дополнительно нейтрализующий HCl на 3 этапе. Работа установки происходит аналогично описанной, но ее производительность снижается.

Установка с использованием описанного принципа прошла испытание при сжигании зарядов ТРТ массой 100 кг. Значения параметров продуктов сгорания при испытаниях подтверждают возможность проведения экологически безвредной и взрывобезопасной утилизации зарядов РДТТ. Твердый конденсат продуктов сгорания может быть использован для получения оксида алюминия, используемого в сантехнике и для шлифовки оптических изделий и изделий из металла.

Настоящее изобретение может быть использовано при утилизации (ликвидации) зарядов РДТТ ракет, снимаемых с вооружения, зарядов, отбракованных в процессе производства. Очистка продуктов сгорания проводится без применения воды, что позволяет проводить утилизацию в полевых условиях в зимнее время и установка может быть мобильной.

Изобретение может быть использовано при утилизации зарядов РДТТ ракет, снимаемых с вооружения, зарядов, отбракованных в процессе производства. Очистка продуктов сгорания проводится без применения воды, что позволяет проводить утилизацию в полевых условиях в зимнее время и установка может быть мобильной. В установке, содержащей герметичную камеру сгорания с газоходом, внутри которого сжигается утилизируемый заряд в корпусе РДТТ, за счет отбора тепла газоходом и защитным кожухом из теплоемкого материала снижаются температура и давление в емкости по сравнению с расчетным, что позволяет использовать установку меньших габаритов при одинаковых массах утилизируемых зарядов. Очистка накопленных продуктов сгорания происходит длительное время по сравнению с временем сжигания РДТТ в камере очистки, за счет применения регулятора расхода продуктов сгорания. Это позволяет нейтрализовать HCl в продуктах сгорания впрыском из газогенератора с насадочной форсункой порошкообразного нейтрализатора (KOH, NaCO₃), либо применить малогабаритный каталитический фильтр сухой очистки. При этом проход газов через блок очистки большую часть времени производится за счет давления, накопленного в емкости во время сжигания заряда. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Установка для утилизации зарядов твердого ракетного топлива, содержащая камеру сгорания, в которой установлен заряд твердого ракетного топлива в корпусе, отличающаяся тем, что камера сгорания содержит газоход, защитный кожух из теплоемкого материала, блок впрыска нейтрализатора и соединена с камерой очистки продуктов сгорания через ресивер, а блок очистки, расположенный в камере очистки, соединен с блоком дожигания окиси углерода через регулятор расхода, причем камера сгорания соединена также с нагнетателем инертных отработанных газов теплового двигателя. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в ней блок впрыска нейтрализатора выполнен в виде газогенератора с насадочной форсункой для распыления нейтрализатора. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в ней блок очистки выполнен в виде каталитического фильтра. 4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в ней блок очистки выполнен в виде пылеулавливающего циклона. 5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в ней камера сгорания, ресивер и камера очистки выполнены в виде герметичных емкостей.