СТАРТОВЫЙ КОМПЛЕКС Российский патент 1997 года по МПК B64G5/00 

Изобретение относится к ракетно-космической технике, а более конкретно - к стартовым комплексам и может быть использовано для обеспечения экологической безопасности и пожаровзрывобезопасности при подготовке к пуску и при пуске ракетоносителей, работающих на жидких ракетных горючих, в том числе несимметричном диметилгидразине, аэрозине, монометилгидразине.

Известен стартовый комплекс, содержащий хранилище жидких ракетных горючих, сооружения для заправки и слива компонентов жидких ракетных топлив, систему пожаротушения, включающую резервуары для технической воды, описанной в [1]
Описанный стартовый комплекс принят в качестве аналога, наиболее близкого к изобретению по совокупности существенных признаков. Общими признаками указанного аналога и заявляемого изобретения является наличие стартового устройства, хранилища жидких ракетных горючих, сооружения для заправки и слива компонентов жидких ракетных топлив и систему пожаротушения.

Недостатком описанного стартового комплекса является существование экологической опасности и пожаровзрывобезопасности при подготовке и пуске ракетоносителей, работающих на азотосодержащем горючем и окислителе, например на азотном тетраксиде.

Кроме того, описанный стартовый комплекс не предотвращает растекания указанного горючего и проникновения его в грунт при аварийных проливах на стартовом комплексе.

Техническим результатом изобретения является обеспечение экологической безопасности и пожаровзрывобезопасности при возникновении на стартовом комплексе аварийной ситуации.

Решение указанного технического результата достигается тем, что в состав стартового комплекса, содержащего стартовое устройство, хранилище жидких ракетных горючих, сооружения для заправки и слива компонентов жидких ракетных топлив, систему пожаротушения, включающую резервуар для технической воды, введена система структурирования азотосодержащих жидких ракетных горючих, включающая резервуары для хранения структурообразователя азотосодержащего горючего и систему подачи структурообразователя в зону аварийного пролива горючего, имеющую коллекторы с распылителями структурообразователя, концентрически расположенными относительно стартового устройства.

Резервуар для хранения структурообразователя может быть соединен с хранилищем азотосодержащего горючего.

Резервуар для хранения структурообразователя может быть соединен с бассейном для слива азотосодержащих жидких ракетных горючих.

Резервуар для хранения структурообразователя может быть соединен с баком горючего ракетоносителя.

Сущность изобретения приведена на чертежах, где на фиг. 1 показана структурная схема стартового комплекса; на фиг. 2 -схема размещения резервуаров со структурообразователем на фермах; на фиг. 3 график выработки топлива в баках ракетоносителя в период его старта (G масса вырабатываемого топлива, H расстояние от стартового стола; а, б, в кривые, характеризующие мощность ракетоносителя).

Стартовый комплекс содержит резервуар 1 для размещения структурообразователя азотосодержащих жидких ракетных горючих, установленный вблизи вероятного источника пролива указанных горючих, например стартового устройства 2, систему подачи структурообразователя в зону пролива горючих, включающую в себя аккумулятор давления 3 и/или насос 4, коллекторы 5, соединенные с резервуаром 1 посредством магистралей 6 с электрогидроклапанами 7 и 8.

Коллекторы 5 размещены в границах зоны безопасности стартового комплекса и имеют распылительные устройства 9, концентрически размещенные относительно стартового устройства 2 или другого вероятного источника пролива азотосодержащих жидких ракетных горючих.

Датчики 10 индикации аварийной ситуации на стартовом комплексе размещены вблизи зон вероятного пролива жидкого ракетного горючего и электрически соединены с электропневмоклапаном 11, разделяющим аккумулятор давления 3 системы вытеснения и резервуар 1, и насосом 4, нагнетающим структурообразователь из резервуара 1 в магистрали 6.

Датчики 12 растекания жидких ракетных горючих при возникновении аварийной ситуации могут быть размещены между пусковым столом 2 ракетоносителя и коллекторами 5 и электрически связаны с электрогидроклапанами 7, разделяющими гидромагистрали 6 от коллекторов 6.

Резервуар 1 для размещения структурообразователя, магистрали 6 и коллекторы 5 могут быть размещены ниже уровня площадки 13 стартового устройства (фиг. 2), а распылительные устройства 9 могут быть размещены заподлицо с площадкой 13 стартового устройства.

Резервуар 1 для размещения структурообразователя может быть соединен с бассейном 14 для слива азотосодержащих жидких ракетных горючих посредством электрогидроклапана 15, электрически соединенного с датчиком 10 аварийной ситуации, размещенным в бассейне 14, а также с хранилищем 16 жидкого ракетного горючего посредством магистрали с электрогидроклапаном 17 и с топливным баком 18 (фиг. 2) жидкого ракетного горючего ракетоносителя, находящегося на стартовом устройстве 2 посредством магистрали с электрогидроклапаном 19.

Резервуар 1 для размещения структурообразователя может быть установлен непосредственно на ферме 20 (фиг. 2) стартового устройства 2 с помощью стыковочного устройства 21; посредством гибких трубопроводов он соединен с полостью топливного бака 18 ракетоносителя, с возможностью их отстрела при отрыве ракетоносителя от пускового стола.

В состав стартового комплекса могут входить емкости 22 и 23 для размещения компонентов структурообразователя и смеситель 24 для получения структурообразователя непосредственно на стартовом комплексе.

Емкости 22 и 23 со смесителем 24 соединены магистралью с электрогидроклапанами 25 и 26, а смеситель 24 соединен с резервуаром 1 магистралью с клапаном 27.

Смеситель 24 посредством магистрали с электрогидроклапаном 28 может быть соединен с резервуаром 29 технической воды системы пожаротушения стартового комплекса.

Для подачи компонентов структурообразователя в смеситель 24 могут быть использованы насосы или системы вытеснения (на чертежах не показаны).

Соотношение азотосодержащего жидкого ракетного горючего, например несимметричного диметилгидразина, к структурообразователю на основе экспериментальных данных может быть выдержано 5 1.

Функционирование описанного стартового комплекса заключается в следующем.

При возникновении аварийной ситуации, связанной с проливом на стартовом комплексе азотосодержащего жидкого ракетного горючего, структурообразователь из резервуара 1 посредством аккумулятора давления 3 или насоса 4 подается в коллекторы 5, соединенные с резервуаром 1 через магистраль 6 с электрогидроклапанами 7 и 8.

Путем включения электрогидроклапанов 7 в заданном порядке, структурообразователь из резервуара 1 может подаваться или в один из коллекторов 5, или во все коллекторы 5 одновременно.

Распыление структурообразователя производится с помощью распылителей 9, концентрически расположенных относительно стартового стола.

Применение аккумулятора давления 3 для вытеснения структурообразователя из резервуара 1 и подачи его в коллекторы 5 или насоса 4 для нагнетания структурообразователя из резервуара 1 в коллекторы 5 определяется конкретной аварийной ситуацией. При наличии электрической энергии используется насос 4, а при отключении электрической энергии на стартовом комплексе используется система вытеснения с аккумулятором давления 3.

Запуск системы вытеснения производится при срабатывании электропневмоклапана 11.

Включение системы подачи структурообразователя из резервуара 1 в зону аварийной ситуации может происходить как с командного пункта стартового комплекса, так и по сигналу датчиков 10 аварийной ситуации, размещенных в местах вероятного пролива азотосодержащих жидких ракетных горючих. В последнем случае датчики 10 аварийной ситуации должны быть электрически связаны с электронасосом 4 или электропневмоклапаном 11.

Датчики 12 растекания азотосодержащего жидкого ракетного горючего установлены в зоне распылителей 9 и электрически связаны с электрогидроклапанами 7, что позволяет обеспечить требуемый режим включения в работу того или иного коллектора 5.

Коллекторы 5 с распылителями 8, а также датчики 12 растекания жидких горючих могут быть установлены как заподлицо с площадкой 13, так и над площадкой 13 посредством ферм.

Размещение распылителей над площадкой 13 позволяет, в случае выброса азотосодержащего горючего в атмосферу и образования газообразного облака указанного горючего, производить распыление структурообразователя над этим облаком и его подавление.

В зону возникновения аварийной ситуации, связанной с проливом ракетного горючего, структурообразователь может подаваться с опережением во времени.

Растекание ракетного горючего в этом случае будет происходить по поверхности слоя структурообразователя, что предотвратит проникновение указанного горючего в грунт.

При угрозе возникновения контакта азотосодержащего жидкого ракетного горючего с окислителем, например, с азотным тектраксидом при аварийной ситуации, необходимо с опережением во времени произвести структурирование указанного горючего, что будет способствовать снижению химической активности этого горючего и предотвращению взрыва.

При угрозе катастрофы, связанной со взрывом хранилища 16 с азотосодержащим жидким ракетным горючим, которая будет выявлена датчиком 10 аварийной ситуации, установленным на хранилище 16, структурообразователь из резервуара 1 путем открытия клапана 17 подается в хранилище 16.

В качестве системы подачи может быть использована система вытеснения с аккумулятором давления 3.

В качестве рабочего тела аккумулятора 3 может быть использован сжатый воздух.

При возникновении аварийной ситуации непосредственно при старте ракетоносителя, структурирование азотосодержащего жидкого ракетного горючего может быть произведено непосредственно в топливном баке 18 ракетоносителя.

В этом случае резервуар 1 со структурообразователем (фиг. 2) может быть установлен на ферме 20 посредством стыковочного устройства 21, при этом полость резервуара 1 с топливным баком 18 соединяется гибким шлангом с возможностью его отстрела при отрыве ракетоносителя от пускового стола.

На стартовом комплексе структурообразователь может храниться в резервуаре 1 в готовом виде и использоваться при аварийных ситуациях.

Структурообразователь может приготавливаться непосредственно на стартовом комплексе с использованием компонентов, входящих в структурообразователь и размещенных в емкостях 22 и 23.

При приготовлении структурообразователя азотосодержащих горючих непосредственно на стартовом комплексе компоненты структурообразователя из емкостей 22 и 23 путем открытия клапанов 25 и 26 подаются в смеситель 24. В качестве растворителя используется вода резервуара 29 системы пожаротушения.

Подача воды из резервуара 29 в смеситель 24 производится путем открытия клапана 28. Смеситель 24 соединен с резервуаром 1 магистралью с клапаном 27.

В результате взаимодействия структурообразователя с азотосодержащим жидким ракетным горючим, например, с несимметричным диметилгидразином, образуется продукт "НАВОЗИН".

"НАВОЗИН" является экологически безопасным, не растворимым в воде, химически неактивным продуктом.

При контакте продукта "НАВОЗИН" с азотным тетраксидом (окислителем) горения и бурного разложения его не происходит. Наблюдается лишь некоторое газовыделение, не приводящее к взрывоопасной ситуации.

В сухом виде продукт "НАВОЗИН" представляет собой сыпучее вещество, которое может собираться путем отсоса.

Предлагаемое техническое решение может найти применение при обеспечении экологической безопасности и пожаровзрывобезопасности при эксплуатации стартовых комплексов для пуска РН, работающих на топливной паре: несимметричный диметилгидразин и азотный тетраксид, например, РН "Арион" и "Протон".

Оно может быть использовано при обеспечении экологической безопасности как действующих стартовых комплексов, так и вновь создаваемых.

Анализ показал, что нанесение слоя структурообразователя перед фронтом растекающегося жидкого ракетного горючего позволяет предотвратить проникновение горючего в грунт.

Введение структурообразователя в топливный бак горючего РН в момент старта позволяет снизить мощность взрыва или вообще предотвратить взрыв РН.

Анализ процессов, происходящих в начальный период старта РН показал, что до отрыва РН от стартового стола образуется свободный объем в топливном баке за счет выработки топлива. При этом свободный объем, образующийся в топливном баке, характеризуется мощностью РН (фиг. 3, кривые а, б, в; G масса вырабатываемого топлива, H расстояние между стартовым столом и РН при его подъеме).

Хранение структурообразователя на стартовом комплексе может быть обеспечено в течение нескольких лет без изменения характеристик.

Для приготовления структурообразователя может быть использована техническая вода системы пожаротушения. В этом случае на стартовом комплексе могут храниться только компоненты (хлориды цинка и магния) структурообразователя, являющиеся экологически безопасными.

Использование: изобретение относится к ракетно-космической технике и обеспечивает экологическую безопасность и пожаровзрывобезопасность при подготовке к пуску и при пуске ракетоносителей, работающих на жидких ракетных горючих. Сущность изобретения: стартовый комплекс содержит стартовое устройство, хранилище жидких ракетных горючих, сооружения для заправки и слива компонентов жидких ракетных топлив, систему пожаротушения, включающую резервуар для технической воды; в стартовый комплекс введена система структурирования азотсодержащих жидких ракетных горючих и систему подачи структурообразователя в зону аварийного пролива горючего, имеющую коллекторы с распылителями структурообразователя, концентрически расположенные относительно стартового устройства. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Стартовый комплекс, содержащий стартовое устройство, хранилище жидких ракетных горючих, сооружения для заправки и слива компонентов жидких ракетных топлив, систему пожаротушения, включающую резервуар для технической воды, отличающийся тем, что в него введена система структурирования азотосодержащих жидких ракетных горючих, включающая резервуары дял хранения структурообразователя азотосодержащих жидких ракетных горючих и систему подачи структурообразователя в зону аварийного пролива горючего, имеющую коллекторы с распылителями структурообразователя, концентрически расположенные относительно стартового устройства. 2. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что резервуар для хранения структурообразователя соединен с хранилищем азотосодержащего горючего. 3. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что резервуар для хранения структурообразователя соединен с бассейном для слива азотосодержащих жидких ракетных горючих. 4. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что резервуар для хранения структурообразователя соединен с баком горючего ракетоносителя.