Спосіб зберігання компонента ракетного палива у наземній ємності

Реферат: Спосіб зберігання компонента ракетного палива у наземній ємності містить часткове заповнення робочого об'єму наземної ємності через верхній трубопровід зливання-видавання, починаючи з нижнього рівня, компонентом ракетного палива у рідкому стані при температурі вище температури його твердіння, і наступні циклічні зливання компонента ракетного палива порціями, меншими робочого об'єму наземної ємності. Після зливання кожної порції компонента ракетного палива при зниженій температурі остаточного об'єму компонента ракетного палива до температури твердіння останнього, у верхній трубопровід зливання-видавання подають стиснений газ під тиском, котрий перевищує гідростатичний тиск остаточного об'єму компонента ракетного палива, і формують в останньому стійкі канали наскрізного проходу, починаючи зі зрізу верхнього трубопроводу зливання-видавання до поверхні компонента ракетного палива у наземній ємності, після чого доливають наземну ємність порцією компонента ракетного палива. UA 97329 U (12) UA 97329 U UA 97329 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до ракетно-космічної галузі, а саме до наземного обладнання, і може застосовуватися для зберігання високотоксичних компонентів ракетного палива (КРП) у наземних ємностях. На ракетних комплексах існує проблема аварійного зливання КРП з баків ракети при їх розгерметизації, а також при плановому зливанні КРП з баків ракети після зняття її з експлуатації і безпереливному транспортуванні ємностей-контейнерів з КРП на місце їх утилізації. Зливання КРП здійснюють на відкритому повітрі з метою забезпечення безпеки. Оскільки ємність-контейнер, в яку зливають КРП, має стандартні габарити і певний об'єм, а ракети різних типів, що зливають, мають різний об'єм баків, то виникає ситуація, коли після повного зливання КРП з баків ракети ємність-контейнер залишається заповненою не повністю. Будь-яка ємність, призначена для розміщення в ній високотоксичних висококиплячих КРП (азотний тетраоксид AT, несиметричний диметилгідразин - НДМГ), має зливо-наливний трубопровід з верхнім видаванням (верхній трубопровід зливання-видавання). Тому знаходження не повністю заповненої ємності на відкритому повітрі взимку при температурі твердіння (кристалізація КРП) призводить до втрати її працездатності на період часу її розігрівання (температура кристалізації AT складає мінус 11,23 °C). Це відбувається через те, що зливо-наливний трубопровід у ємності з верхнім видаванням входить у верхню частину ємності і закінчується біля нижньої її частини (на відстані 1/4 діаметра зливо-наливного трубопроводу). Твердіння (кристалізація) навіть невеликої кількості рідини, якщо нижня частина зливо-наливного трубопроводу знаходиться у рідині, призводить до неможливості зливо-наливних операцій. Відомими є технологічні схеми відновлювання працездатності ємностей для зберігання КРП. Вони ґрунтуються на відігріванні усієї ємності з рідиною, що затверділа, у опалювальному приміщенні (тепляку) за допомогою внутрішніх або зовнішніх теплообмінників. Але під час експлуатації у польових умовах тепляк, який має вентиляцію, газовий контроль, пожежогасіння та інші системи безпеки, відсутній. Наявність теплообмінника збільшує масу ємності-контейнера, ускладнює пункт зливання за рахунок наявності генераторів-теплоносіїв (пари або гарячої води) і дренажних пристроїв. Внутрішній теплообмінник може розгерметизуватися і погіршати кондиційність КРП. Крім цього теплообмінники, котрі живляться електричним струмом, значно збільшують електроспоживання пункту зливання і знижують рівень безпеки робіт з ємністю. Відомим є спосіб заправлення рідким кріогенним компонентом палива бака ракети, що містить подавання на днище бака рідкого переохолодженого кріогенного компонента з відведенням у дренаж його пари, заповнення бака до заданого рівня переохолодженим кріогенним компонентом, вирівнювання його температури у баку, причому кількість уведеного компонента вибирають таким чином, щоб у процесі заповнення бака забезпечувалося збереження верхнього шару киплячого компонента (див, патент України № 54559u, МПК B64G 5/00, F17C 6/00, 2010 р.). Недоліком цього способу є його низькі експлуатаційні характеристики, тому що він може застосовуватися тільки для кріогенних компонентів, котрі переохолоджуються, але не тверднуть, і, таким чином, можливим є доливання бака другою і наступними порціями компонента. Найближчим до запропонованого по технічному рішенню є вибраний як прототип спосіб зберігання компонента ракетного палива у наземній ємності, який описаний у книзі (Хлыбов В.Ф. "Основы устройства и эксплуатации заправочного оборудования". - М.: МО РФ, 2003. - С. 5558). Цей спосіб містить часткове заповнення робочого об'єму наземної ємності через верхній трубопровід зливання-видавання, починаючи з нижнього рівня, компонентом ракетного палива у рідкому стані при температурі вище температури його твердіння, і наступні циклічні зливання компонента ракетного палива порціями, меншими робочого об'єму наземної ємності. Недоліком цього способу є його невисокі експлуатаційні характеристики, тому що при значному енергоспоживанні не забезпечується можливість циклічного заповнення робочого об'єму наземної ємності під час зберігання висококиплячих рідких КРП. В основу корисної моделі поставлена задача створення удосконаленого способу зберігання компонента ракетного палива у наземній ємності, який би дозволяв підвищити його експлуатаційні характеристики шляхом уведення в нього нових операцій, таких як: - після зливання кожної порції компонента ракетного палива при зниженій температурі остаточного об'єму компонента ракетного палива до температури твердіння останнього, у верхній трубопровід зливання-видавання подається стиснений газ під тиском, котрий перевищує гідростатичний тиск остаточного об'єму компонента ракетного палива, і формуються в останньому стійкі канали наскрізного проходу, починаючи зі зрізу верхнього трубопроводу 1 UA 97329 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 зливання-видавання до поверхні компонента ракетного палива у наземній ємності, після чого доливається наземна ємність порцією компонента ракетного палива, що дозволяє простими засобами, без зміни конструкції наземної ємності, забезпечити можливість доливання у цю ємність додаткової порції КРП; - стиснений газ подається з температурою нижче температури твердіння компонента ракетного палива, що дозволяє ініціювати процес твердіння (кристалізації) КРП і, таким чином, прискорити процес утворення каналів наскрізного проходу; - стиснений газ подається порціями, що дозволяє активізувати процес формування каналів у КРП, котрий твердіє у наземній ємності. Поставлена задача вирішується таким чином, що у запропонованому способі зберігання КРП у наземній ємності, що містить часткове заповнення робочого об'єму наземної ємності через верхній трубопровід зливання-видавання, починаючи з нижнього рівня, компонентом ракетного палива у рідкому стані при температурі вище температури його твердіння, і наступні циклічні зливання компонента ракетного палива порціями, меншими робочого об'єму наземної ємності, в ньому після зливання кожної порції компонента ракетного палива при зниженій температурі остаточного об'єму компонента ракетного палива до температури твердіння останнього, у верхній трубопровід зливання-видавання подають стиснений газ під тиском, котрий перевищує гідростатичний тиск остаточного об'єму компонента ракетного палива, і формують в останньому стійкі канали наскрізного проходу, починаючи зі зрізу верхнього трубопроводу зливання-видавання до поверхні компонента ракетного палива у наземній ємності, після чого доливають наземну ємність порцією компонента ракетного палива. Стиснений газ подають з температурою нижче температури твердіння компонента ракетного палива. Стиснений газ подають порціями. Для пояснення способу додається креслення, на якому схематично зображений пристрій, у якому втілюється даний спосіб, та його детальний опис. Наземна ємність 1 має верхній трубопровід 2 зливання-видавання, КРП 3, дренажний трубопровід 4, трубопровід 5 подавання КРП у верхній трубопровід 2 зливання-видавання, трубопровід 6 подавання стисненого газу, запірні елементи 7 і 8, канали 9 наскрізного проходу, зріз 10. Робота наземної ємності здійснюється наступним чином. Під час зливання з бака ракети компонент 3 ракетного палива по трубопроводу 5 через запірний елемент 7 надходить у верхній трубопровід 2 зливання-видавання і далі у наземну ємність 1. Якщо кількість злитого КРП 3 менше робочого об'єму наземної ємності 1, то ця ємність залишається на місці зливання до повного її заповнення компонентом 3 ракетного палива, котрий зливають з наступного бака ракети. При цьому час між зливанням з різних баків обмежений. Остання наземна ємність 1, частково заповнена, знаходиться на відкритому повітрі. Тому, якщо температура навколишнього середовища нижче, ніж температура твердіння (кристалізації) КРП, то наземна ємність 1 втрачає працездатність, тому що рідина замерзає (кристалізується), у тому числі і у верхньому трубопроводі 2 зливання-видавання. Долити КРП у вказану ємність у цьому випадку не можливо без обігріву КРП. Але, якщо після заповнення частини об'єму наземної ємності 1 компонентом 3 ракетного палива через верхній трубопровід 2 зливання-видавання почати подавання стиснутого газу (повітря) по трубопроводу 6 з тиском вище гідростатичного тиску КРП 3, залитого у наземну ємність 1, і з витрачанням, котрого достатньо для утворення і виходу газових бульбашок, то навколо виходу верхнього трубопроводу 2 зливання-видавання, починаючи від його зрізу 10, у тілі КРП 3 формуються порожнисті канали 9 наскрізного проходу, що супроводжується утворенням порожнистого кратера в області зрізу 10, аж до формування порожнини кільцеподібної і конусної форми, вільного від рідини і каналів 9 наскрізного проходу до поверхні КРП 3 у наземній ємності 1, котрі (канали 9) стабілізуються по формі у міру твердіння (кристалізації) КРП 3. Вільною від рідини КРП 3, що затверділа, залишається також внутрішня порожнина трубопроводу 5. Це дає можливість долити з інших баків ракети чергову порцію КРП у наземну ємність 1 з КРП 3. Дренажні гази, що утворюються під час подавання стиснутого газу, виводять з наземної ємності 1 через дренажний трубопровід 4 і подають у систему нейтралізації. Ініціювання процесу твердіння (кристалізації) КРП 3, що знаходиться у наземній ємності 1, здійснюють тим, що стиснений газ, котрий подають по трубопроводу 6, попередньо охолоджують до температури, нижче температури замерзання КРП. 2 UA 97329 U 5 Для активізації процесу формування каналів 9 наскрізного проходу у КРП 3, що зберігається у наземній ємності 1, стиснений газ по трубопроводу 6 подають в наземну ємність 1 порціями (дискретно) або пульсуючим струменем. КРП зливають з ракети після відстикування від неї головного блока за патентом України № 92378u, МПК B64G 5/00, B66F 5/00, 2014 р. Таким чином, запропонований спосіб дозволяє значно підвищити надійність і безпечність робіт з високотоксичними КРП. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 25 1. Спосіб зберігання компонента ракетного палива у наземній ємності, що містить часткове заповнення робочого об'єму наземної ємності через верхній трубопровід зливання-видавання, починаючи з нижнього рівня, компонентом ракетного палива у рідкому стані при температурі вище температури його твердіння, і наступні циклічні зливання компонента ракетного палива порціями, меншими робочого об'єму наземної ємності, який відрізняється тим, що після зливання кожної порції компонента ракетного палива при зниженій температурі остаточного об'єму компонента ракетного палива до температури твердіння останнього, у верхній трубопровід зливання-видавання подають стиснений газ під тиском, котрий перевищує гідростатичний тиск остаточного об'єму компонента ракетного палива, і формують в останньому стійкі канали наскрізного проходу, починаючи зі зрізу верхнього трубопроводу зливаннявидавання до поверхні компонента ракетного палива у наземній ємності, після чого доливають наземну ємність порцією компонента ракетного палива. 2. Спосіб зберігання компонента ракетного палива у наземній ємності за п. 1, який відрізняється тим, що стиснений газ подають з температурою нижче температури твердіння компонента ракетного палива. 3. Спосіб зберігання компонента ракетного палива у наземній ємності за п. 1, який відрізняється тим, що стиснений газ подають порціями. Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3