СПОСОБ СЖИГАНИЯ ЗАРЯДА ТВЕРДОГО РАКЕТНОГО ТОПЛИВА Российский патент 2003 года по МПК F02K9/24 

Изобретение относится к ракетной технике и используется при сжигании заряда твердого ракетного топлива (ТРТ), скрепленного как с металлическим, так и с корпусом, выполненным из композиционных материалов. Заряд может иметь внутренние дефекты.

В настоящее время известны способы ликвидации зарядов ТРТ на основе подрыва, резки, растворения и сжигания [1, 2, 3]. Однако все перечисленные методы обладают принципиальными недостатками: они или чрезвычайно дороги и трудоемки, или наносят большой экологический ущерб.

В качестве прототипа рассмотрен способ ликвидации заряда ТРТ [4] методом сжигания заряда, у которого канал заполнен жидким или гелеобразным хладагентом. Достоинством этого способа по сравнению с вышеперечисленными аналогами является уменьшение горящей поверхности за счет применения флегматизатора в виде гелеобразного хладагента. Применение флегматизатора приводит также к уменьшению давления в камере сгорания по сравнению со сжиганием без хладагента и, как следствие, к снижению вероятности разрыва при сжигании. Снижение расхода необходимо для того, чтобы было возможно использование очистительных установок продуктов сгорания (ПС) небольшой производительности. К недостаткам данного способа можно отнести то, что при сжигании зарядов в металлическом корпусе из-за большой теплопроводности металла возможны прогрев и последующее неконтролируемое воспламенение ТРТ со стороны корпуса. При сжигании зарядов в корпусе из композиционных материалов из-за длительного воздействия тепла возможна неконтролируемая деформация корпуса, а также отгорание фрагментов корпуса и засорение ими очистительных установок. При наличии внутренних дефектов заряда возможно его разрушение. При этом из-за большого радиуса зоны разрушительного действия взрыва большие проблемы возникают при устранении последствий такого взрыва.

Технической задачей изобретения является создание такого способа сжигания заряда твердого топлива, который уменьшает расход ПС, исключает возможность воспламенения ТРТ из-за нагрева металлического корпуса, а также исключает неконтролируемую деформацию и отгорание фрагментов корпуса из композиционных материалов, что в свою очередь снижает вероятность разрушения заряда при сжигании. Кроме того, технической задачей является значительное снижение размеров зоны разрушительного действия взрыва при возможной дезинтеграции дефектного заряда во время испытаний.

Поставленная задача решается тем, что перед сжиганием заряда ТРТ, скрепленного с корпусом, в этом корпусе заглушают одно из двух осевых отверстий (т.е. находящихся на продольной оси заряда) и заполняют канал заряда флегматизатором горения. Затем вертикально устанавливают заряд заглушенным отверстием вниз на опорную плиту, расположенную в углублении в земле. Заряд закрепляют на опорной плите, после чего на корпус надевают водонепроницаемый чехол с сухарями, обеспечивающими зазор между корпусом и чехлом. В нижней части чехла выполнены сливные отверстия для протока воды для охлаждения наружной части корпуса. Заряд с чехлом засыпают землей до уровня верхнего края чехла и подают воду в зазор. Затем поджигают заряд. После воспламенения заряда горение распространяется по поверхности заряда, свободной от флегматизатора. Расход продуктов горения уменьшен по сравнению с расходом при сжигании заряда без флегматизатора за счет ограничения флегматизатором поверхности горения. При горении заряда корпус охлаждается водой, поступающей в зазор в верхней части чехла и вытекающей из нижней части чехла через сливные отверстия. Такое охлаждение не позволяет температуре корпуса подняться до величины, достаточной для вспышки ТРТ в корпусе. В случае возможного разрыва, например, при подключении к процессу сжигания дополнительной поверхности горения дефекта заряда слой земли вокруг заряда, засыпанный в углублении, не позволят разлететься осколкам на значительное расстояние.

Применение описанного способа сжигания заряда твердого топлива показано на фиг. 1, 2. На фиг. 1 изображен заряд, скрепленный с корпусом, установленный на опорной плите. На фиг. 2 показан вид сверху на заряд и опорную плиту до момента присыпки землей опорных пластин. Заряд 4 с каналом, заполненным флегматизатором горения 5, устанавливают вертикально в углублении. При этом его упирают держателями 11, закрепленными на заглушающей крышке 9 при помощи болтов 10, на опорную плиту 14. Крепление заряда к опорной плите осуществляется при помощи опорных пластин 7, соединенных с хомутом 8, установленным вокруг держателей. Опорные пластины присыпают землей. На корпус надевают открытый сверху водонепроницаемый чехол 13 со сливными отверстиями 12 в нижней части чехла и сухарями 2, обеспечивающими зазор между корпусом и чехлом. Заряд с чехлом, расположенный в углублении, засыпают землей 6 до уровня верхнего края чехла. В зазор между корпусом и чехлом подается вода через шланги 1. У поверхности горения заряда устанавливают воспламенитель 3, который поджигает заряд.

Для проверки предложенного способа был проработан проект экспериментального сжигания заряда смесевого твердого ракетного топлива, скрепленного с металлическим корпусом. Масса заряда ТРТ 250 кг. Сжигается дефектный заряд с каналом, наполовину заполненным водно-гелевым составом в качестве флегматизатора. При сжигании этого заряда происходит устойчивое горение в течение 15 минут. Данный проект обеспечивает высокое качество защиты корпуса от воздействия тепловых потоков на корпус, предотвращение воспламенения ТРТ из-за прогрева металлического корпуса. Кроме того, обеспечена возможность безопасного сжигания заряда твердого ракетного топлива.

Способ может быть промышленно использован при ликвидации зарядов твердого ракетного топлива, в том числе и дефектных. Уменьшение расхода продуктов сгорания за счет применения флегматизатора горения позволяет использовать очистительные устройства небольшой мощности, что значительно повышает экологичность процесса сжигания зарядов ТРТ. По различным оценкам при закапывании в землю в случае разрыва заряда радиус зоны разрушений снижается в 2...5 раз.

Источники информации
1. Л.А. Смирнов, О.В. Тиньков. Конверсия. Часть IV. ЦНИИНТ ИКПК, 1996 г.

2. Способ ликвидации зарядов ТРТ. Патент РФ 2021560 от 15.10.1994.

3. Стендовая установка. Патент РФ 2045675 от 10.10.1995.

4. Способ ликвидации зарядов ТРТ. Патент РФ 2169282 от 24.01.2001.

Способ сжигания заряда твердого ракетного топлива, скрепленного с корпусом, заключается в заглушении крышкой одного из осевых отверстий корпуса, вертикальной установке заряда с каналом, заполненным флегматизатором горения, заглушенным отверстием вниз, и сжигании заряда. Заряд с помощью крышки крепят к опорной плите, расположенной в углублении в земле. На корпус надевают водонепроницаемый чехол со сливными отверстиями, расположенными в его нижней части, и сухарями, обеспечивающими зазор между корпусом и чехлом. Заряд с чехлом засыпают землей до уровня верхнего края чехла, подают воду в зазор и поджигают заряд. Изобретение позволит уменьшить расход продуктов сгорания, снизить вероятность разрушения заряда при сжигании и уменьшить зону разрушительного действия взрыва при возможной дезинтеграции дефектного заряда во время испытаний. 2 ил.

Способ сжигания заряда твердого ракетного топлива, скрепленного с корпусом, заключающийся в заглушении крышкой одного из осевых отверстий корпуса, вертикальной установке заряда с каналом, заполненным флегматизатором горения, заглушенным отверстием вниз, и сжигании заряда, отличающийся тем, что заряд с помощью крышки крепят к опорной плите, расположенной в углублении в земле, после чего на корпус надевают водонепроницаемый чехол со сливными отверстиями, расположенными в его нижней части, и сухарями, обеспечивающими зазор между корпусом и чехлом, засыпают заряд с чехлом землей до уровня верхнего края чехла, подают воду в зазор и поджигают заряд.