RU2196081C2 - Method of destruction of unusable residues of liquid components of rocket propellant in used stages of liquid-propellant rockets - Google Patents
Method of destruction of unusable residues of liquid components of rocket propellant in used stages of liquid-propellant rockets Download PDFInfo
- Publication number
- RU2196081C2 RU2196081C2 RU2000128931A RU2000128931A RU2196081C2 RU 2196081 C2 RU2196081 C2 RU 2196081C2 RU 2000128931 A RU2000128931 A RU 2000128931A RU 2000128931 A RU2000128931 A RU 2000128931A RU 2196081 C2 RU2196081 C2 RU 2196081C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stage
- destruction
- propellant
- liquid
- residues
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 230000006378 damage Effects 0.000 title claims abstract description 13
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 235000015842 Hesperis Nutrition 0.000 title claims 2
- 235000012633 Iberis amara Nutrition 0.000 title claims 2
- 239000003380 propellant Substances 0.000 title abstract description 7
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 7
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 12
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 abstract description 3
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000011109 contamination Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- RHUYHJGZWVXEHW-UHFFFAOYSA-N 1,1-Dimethyhydrazine Chemical compound CN(C)N RHUYHJGZWVXEHW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 3
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 3
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 3
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- -1 for example Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 230000001914 calming effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- WFPZPJSADLPSON-UHFFFAOYSA-N dinitrogen tetraoxide Chemical compound [O-][N+](=O)[N+]([O-])=O WFPZPJSADLPSON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 150000002429 hydrazines Chemical class 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 238000010407 vacuum cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Fire-Extinguishing Compositions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к ракетной технике и может быть применено в ракетах-носителях (РН), использующих токсичные и экологически опасные компоненты ракетных топлив (КРТ). The invention relates to rocket technology and can be used in launch vehicles (LV) using toxic and environmentally hazardous components of rocket fuels (SRT).
Известно, что подавляющее большинство типов жидких КРТ являются токсичными вeществами либо веществами, вызывающими длительное загрязнение окружающей среды. Особо актуальным является этот вопрос для районов падения отработанных ступеней РН, так как при ударе о Землю разрушаются их топливные баки, содержащие невыработанные остатки КРТ. It is known that the vast majority of types of liquid CMT are toxic substances or substances that cause long-term environmental pollution. This issue is especially relevant for the areas of incidence of spent LV stages, since when they hit the Earth, their fuel tanks are destroyed, containing undeveloped SRT residues.
По статистике масса этих остатков для первых ступеней РН легкого класса (например РН "Космос") составляет около 300 кг по горючему - несимметричному диметилгидразину (НДМГ) и около 1000 кг - по окислителю на основе азотной кислоты (АК). Для первых ступеней тяжелых РН (например РН "Протон") невыработанный остаток по НДМГ составляет около 1200 кг и по азотному тетраоксиду - около 3600 кг. According to statistics, the mass of these residues for the first stages of a light class LV (for example, Cosmos LV) is about 300 kg for combustible - asymmetric dimethylhydrazine (UDMH) and about 1000 kg for an oxidizing agent based on nitric acid (AA). For the first stages of heavy launch vehicles (for example, Proton launch vehicles), the undeveloped residue for UDMH is about 1200 kg and for nitrogen tetraoxide, about 3600 kg.
Основу невыработанных остатков составляет так называемый гарантийный запас КРТ, необходимый для компенсации среднестатистических отклонений от нормы в работе системы управления РН, среднестатистических отклонений от нормы состояния атмосферы и т.п. Для снижения массы гарантийных запасов либо для изменения режима работы ступени до полной выработки одного из компонентов топлива необходима существенная доработка системы управления РН, что экономически не всегда целесообразно. Таким образом, проблема загрязнения окружающей среды невыработанными остатками КРТ в районах падения ступеней в обозримом будущем останется актуальной. The basis for the undeveloped residuals is the so-called SRT guarantee reserve, which is necessary to compensate for the average statistical deviations from the norm in the operation of the LV control system, the average statistical deviations from the norm of the state of the atmosphere, etc. To reduce the mass of guarantee reserves or to change the operating mode of a stage until one of the fuel components is fully developed, a substantial refinement of the LV control system is necessary, which is not always economically feasible. Thus, the problem of environmental pollution by undeveloped remnants of MCT in the areas of falling steps in the foreseeable future will remain relevant.
Известен способ ликвидации невыработанных остатков жидких КРТ путем их рассеивания за пределами верхней границы атмосферы Земли на высотах более 100 км. Суть этого способа, реализованного в настоящее время на второй ступени РН "Протон", заключается в том, что сразу после ее отделения подается команда на принудительное открытие заправочно-сливных и дренажно-предохранительных клапанов баков окислителя и горючего ступени. A known method of eliminating undeveloped residues of liquid MCT by dispersing them beyond the upper boundary of the Earth’s atmosphere at altitudes of more than 100 km. The essence of this method, which is currently being implemented at the second stage of the Proton launch vehicle, is that immediately after its separation, a command is sent to force the filling and drain and drain and safety valves of the oxidizer tanks and fuel stage to be opened.
За весьма продолжительное время движения обработанной ступени на заатмосферном участке траектории спуска (10...15 минут) происходит полная вакуумная очистка баков. При этом большая часть (~80%) KPТ переходит в газообразное состояние, а остальная часть кристаллизуется вследствие понижения температуры КРТ во время кипения в условиях вакуума. Paзмеры кристаллов определяются равновесным состоянием капель при температуре кристаллизации и составляют от 0,7 до 5 мкм. Эти кристаллы рассеивается на гигантской площади и не вызывают загрязнения окружающей среды. Однако описанный способ не применим для первых cтупеней РН по следующим причинам. Во-первых, высота отделения I ступеней составляет 40...70 км, а время их движения на высотах свыше 35...40 км, на которых еще возможна эффективная вакуумная очистка баков, очень мало (1,0...1,5 мин). Во-вторых, из-за больших по массе остатков КРТ на I ступенях, малой площади их рассеяния, непрерывного роста давления по траектории спуска и пребывания по этой причине большей части сдренированных КРТ в капельно-жидком состоянии велика вероятность их выпадения на Землю с атмосферными осадками либо в чистом виде. For a very long time of movement of the treated stage in the transatmospheric section of the descent trajectory (10 ... 15 minutes), the tanks are completely vacuum cleaned. In this case, the majority (~ 80%) of the KPT transforms into a gaseous state, and the rest crystallizes due to a decrease in the temperature of the SRT during boiling under vacuum. The crystal sizes are determined by the equilibrium state of the droplets at the crystallization temperature and range from 0.7 to 5 μm. These crystals are scattered over a gigantic area and do not cause environmental pollution. However, the described method is not applicable for the first stages of the pH for the following reasons. Firstly, the height of the first stage compartment is 40 ... 70 km, and the time of their movement at altitudes above 35 ... 40 km, at which efficient vacuum cleaning of the tanks is still possible, is very small (1.0 ... 1, 5 minutes). Secondly, due to the large mass of MCT residues at I steps, the small area of their dispersion, the continuous increase in pressure along the descent trajectory and the presence for this reason, the majority of the trained MCTs in the droplet-liquid state are likely to fall to Earth with precipitation either in pure form.
Известно, что в общем случае уничтожение либо утилизация вредных химических веществ сводится к их химическому преобразованию с получением безвредных продуктов реакции. Это возможно, во-первых, за счет химического взаимодействия вредных веществ с так называемыми веществами-нейтрализаторами, например основаниями - для нейтрализации окислителей на базе АК или AT; органическими и минеральными кислотами, а также сильными окислителями - для нейтрализации НДМГ. Возможно также химическое взаимодействие вредных веществ ряда гидразинов и аминов с веществами-комплексообразователями с получением устойчивых безвредных комплексных соединений. Во-вторых, возможно каталитическое окисление азотводородов (типа гидразиновых) и аминов кислородом воздуха в специальных установках. Реализация перечисленных выше способов, за исключением последнего, требует большого количества нейтрализаторов: от 0,7 до 0,9 кг на 1 кг окислителя типа АК или AT, до 16...24 кг на 1 кг горючего типа НДМГ. Последний же способ (каталитическое окисление) применим только по отношению к горючим и не применим по отношению к окислителям. It is known that in the general case, the destruction or disposal of harmful chemicals is reduced to their chemical transformation to produce harmless reaction products. This is possible, firstly, due to the chemical interaction of harmful substances with the so-called neutralizing substances, for example, bases - to neutralize oxidants based on AK or AT; organic and mineral acids, as well as strong oxidizing agents - to neutralize UDMH. It is also possible chemical interaction of harmful substances of a number of hydrazines and amines with complexing agents to obtain stable harmless complex compounds. Secondly, the catalytic oxidation of nitrogen hydrogen (such as hydrazine) and amines with oxygen in air is possible in special plants. The implementation of the above methods, with the exception of the latter, requires a large number of neutralizers: from 0.7 to 0.9 kg per 1 kg of an oxidizer like AK or AT, up to 16 ... 24 kg per 1 kg of fuel type UDMH. The latter method (catalytic oxidation) is applicable only to combustibles and not applicable to oxidizing agents.
Известен ряд термических методов уничтожения вредных веществ [1]. Источником тепла при этом выступает химическая реакция сгорания дополнительного, как правило углеводородного, топлива в воздухе. При этом возможно также предварительное растворение или перемешивание токсичных горючих типа НДМГ с бензином, спиртом, керосином с последующим их сжиганием на противнях. Аналогично поступают при проливах НДМГ на грунт. Зараженный грунт перемешивают с опилками (или торфом) и керосином, а затем сжигают. A number of thermal methods for the destruction of harmful substances are known [1]. The heat source in this case is a chemical reaction of combustion of additional, usually hydrocarbon, fuel in the air. In this case, it is also possible to pre-dissolve or mix toxic fuels such as UDMH with gasoline, alcohol, kerosene, followed by their burning on baking sheets. Similarly, with UDMH straits on the ground. The contaminated soil is mixed with sawdust (or peat) and kerosene, and then burned.
Известен также термический способ уничтожения паров КРТ, их водных растворов (так называемых промстоков) и КРТ в виде жидкости в промышленных печах, в которых нейтрализуемые вещества подают в зону горения углеводородного топлива (как правило, используется керосин). Данный способ взят в качестве прототипа [2]. Суть данного способа заключается в том, что промcток попадает в высокотемпературный поток газа с требуемыми химическими свойствами. Так, для уничтожения ракетных окислителей на базе AT и АК требуется температура Т~ 1600. . .1800 К и восстановительный состав продуктов горения. Для уничтожения азотоводородов типа НДМГ и аминов требуется температура Т~1000 К и окислительная среда. Состав среды и температура создаются за счет подбора соотношения массовых расходов воздуха и углеводородного топлива, применяемого на данной установке. There is also a known thermal method for destroying SRT vapors, their aqueous solutions (so-called industrial stocks) and SRT in the form of liquid in industrial furnaces in which neutralizable substances are fed into the combustion zone of hydrocarbon fuel (kerosene is usually used). This method is taken as a prototype [2]. The essence of this method lies in the fact that the effluent enters the high-temperature gas stream with the required chemical properties. So, for the destruction of rocket oxidizers based on AT and AK, a temperature of T ~ 1600 is required. .1800 K and reducing composition of combustion products. For the destruction of nitrogen hydrogen such as UDMH and amines, a temperature of T ~ 1000 K and an oxidizing environment are required. The composition of the medium and temperature are created by selecting the ratio of the mass flow rates of air and hydrocarbon fuel used in this installation.
Прототип имеет следующие недостатки. Во-первых, для реализации этого способа требуется большое количество керосина или иного топлива (от 0,1 до 0,5 кг керосина на 1 кг водного раствора уничтожаемого вещества). Во-вторых, для сгорания керосина требуется воздух, что ограничивает либо делает невозможным применение этого метода на больших высотах. В-третьих, в связи с тем, что для нейтрализации окислителя и горючего требуются существенно разные условия, затрудняется их одновременное уничтожение в одном агрегате такого типа. Необходимо также отметить, что очень близким аналогом является способ одновременного термического преобразования окислителя и горючего в продукты реакции в камерах сгорания ракетных двигателей и в камерах сгорания газогенераторов ракетных двигателей [3]. Однако преобразование КРТ в указанных агрегатах происходит не с целью их полного обезвреживания, а с целью получения газов с высокой работоспособностью либо с определенным составом, что, как правило, слабо согласуется с понятием "экологическая безопасность" продуктов сгорания. Кроме того, способ подачи КРТ в эти агрегаты либо насосный, либо вытеснительный при очень высоких исходных давлениях. И, наконец, истечение продуктов сгорания из этих агрегатов в окружающую среду всегда в конечном счете происходит либо через сопло двигателя, либо через выхлопную систему турбины, выходящую во всех случаях на донную часть ракеты. Последнее обстоятельство при выключенном двигателе исключает использование таких устройств для уничтожения невыработанных остатков КРТ, так как ступень на этапе спуска в атмосфере движется двигательным отсеком вперед и давление торможения набегающего потока воздуха на днище ракеты очень высоко. Это создает противодавление выхлопу продуктов реакции и блокирует процесс подачи КРТ. The prototype has the following disadvantages. Firstly, the implementation of this method requires a large amount of kerosene or other fuel (from 0.1 to 0.5 kg of kerosene per 1 kg of an aqueous solution of the substance to be destroyed). Secondly, air is required for kerosene combustion, which limits or makes it impossible to use this method at high altitudes. Thirdly, due to the fact that essentially different conditions are required to neutralize the oxidizing agent and fuel, their simultaneous destruction in one unit of this type is difficult. It should also be noted that a very close analogue is the method of simultaneous thermal conversion of the oxidizing agent and fuel into reaction products in the combustion chambers of rocket engines and in the combustion chambers of gas generators of rocket engines [3]. However, the conversion of MCT in these units is not for the purpose of their complete neutralization, but in order to produce gases with high working capacity or with a specific composition, which, as a rule, is poorly consistent with the concept of "environmental safety" of combustion products. In addition, the method of supplying SRT to these units is either pumping or displacing at very high initial pressures. And finally, the outflow of combustion products from these units into the environment always ultimately occurs either through the engine nozzle or through the exhaust system of the turbine, which in all cases goes to the bottom of the rocket. The latter circumstance, when the engine is turned off, eliminates the use of such devices to destroy undeveloped SRT residues, since the stage at the stage of descent in the atmosphere moves the engine compartment forward and the braking pressure of the incoming air flow on the rocket bottom is very high. This creates a backpressure to the exhaust of the reaction products and blocks the supply of CMT.
Задачей изобретения является разработка способа уничтожения невыработанных остатков КРТ на этапе спуска ступени (т.е. после ее отключения и до столкновения с Землей) на атмосферном участке траектории спуска. Эта задача решается путем одновременной подачи невыработанных остатков КРТ в специальную камеру дожигания, размещенную на борту ступени, в нижней ее части, например - в двигательном отсеке, после входа ступени в атмосферу и ее ориентации тяжелым двигательным отсеком навстречу набегающему потоку воздуха. При этом подача остатков КРТ, собравшихся у нижних днищ баков, в камеру дожигания происходит под действием остаточного давления наддува топливных баков и гидростатических сил, обусловленных, в свою очередь, высотой столба жидкости и величиной ускорения торможения. При этом гидравлические характеристики системы подачи КРТ в камеру дожигания подбирают такими, чтобы оба компонента поступали с такими же массовыми расходами, как и при их подаче в двигатель. Это обеспечит их практически одновременное окончание. Во избежание блокирования подачи КРТ давлением торможения набегающего потока выхлоп из камеры дожигания выведен не в донную часть ракеты. The objective of the invention is to develop a method for the destruction of undeveloped residues of SRT at the stage of descent of the stage (i.e., after it is turned off and before the collision with the Earth) in the atmospheric section of the descent trajectory. This problem is solved by simultaneously supplying undeveloped SRT residues to a special afterburner placed on board the stage, in its lower part, for example, in the engine compartment, after the stage enters the atmosphere and is oriented by the heavy engine compartment towards the oncoming air stream. At the same time, the SRT residues collected at the lower bottoms of the tanks are fed into the afterburning chamber under the influence of the residual boost pressure of the fuel tanks and hydrostatic forces, which, in turn, are caused by the height of the liquid column and the magnitude of the braking acceleration. In this case, the hydraulic characteristics of the SRT supply system to the afterburning chamber are selected so that both components arrive at the same mass flow rates as when they were supplied to the engine. This will ensure their almost simultaneous ending. In order to avoid blocking the SRT supply by the pressure of inhibition of the oncoming flow, the exhaust from the afterburning chamber is not brought out to the bottom of the rocket.
Сущность изобретения заключается в установлении такой совокупности процессов, при которой остатки КРТ первоначально собираются у заборных устройств соответствующих баков и в нижерасположенных магистралях (от момента отделения ступени до момента начала ее торможения КРТ пребывают в состоянии невесомости в виде газожидкостной смеси), затем отбираются от расходных магистралей в наиболее низких точках до соответствующих отсечных клапанов и подаются в камеру дожигания. Соотношение расходов подаваемых КРТ подбирают такими, чтобы обеспечить одновременность их выработки, а общий их расход такой, чтобы они успели выработаться до падения ступени на Землю. The essence of the invention is to establish such a combination of processes in which the remains of the SRT are initially collected from the intake devices of the corresponding tanks and in the downstream highways (from the moment the stage is separated to the moment of the start of its braking, the SRTs are in zero gravity in the form of a gas-liquid mixture), then are selected from the supply lines at the lowest points to the corresponding shut-off valves and are fed into the afterburner. The ratio of the costs supplied by MCT is selected so as to ensure the simultaneity of their production, and their total consumption is such that they have time to work out before the step falls to Earth.
Суть изобретения поясняется работой типовой пневмогидравлической схемы первой ступени РН (см. чертеж) (элементы пневмогидравлической схемы, не имеющие отношение к существу изобретения, опущены). The essence of the invention is illustrated by the operation of a typical pneumohydraulic circuit of the first stage of the launch vehicle (see drawing) (elements of the pneumohydraulic circuit that are not relevant to the essence of the invention are omitted).
На схеме позициями обозначено:
1 - камера сгорания ракетного двигателя;
2 - отсечной клапан окислителя (ОК "О") (срабатывает в момент отключения двигателя и перекрывает подачу окислителя в камеру сгорания);
3 - клапан сообщения нижней части заправочной магистрали окислителя с расходной магистралью окислителя;
4 - заправочно-сливной клапан окислителя ЗСК "О";
5 - заправочная магистраль окислителя;
6 - бак горючего;
7 - бак окислителя;
8 - заборное устройство в баке окислителя;
9 - заборное устройство в баке горючего;
10 - пусковой мембранный клапан окислителя (срабатывает в момент запуска двигателя, при этом мембрана вскрывается и окислитель поступает в двигатель; так как к рассматриваемому моменту времени мембрана вскрыта, на схеме она показана пунктиром);
11 - пусковой мембранный клапан горючего;
12 - заправочная магистраль горючего;
13 - заправочно-сливной клапан горючего (ЗСК "Г");
14 - клапан сообщения нижней части заправочной магистрали горючего с расходной магистралью горючего;
15 - насос горючего;
16 - насос окислителя (оба насоса на работающей ступени приводятся в действие турбиной, обозначенной буквой Т);
17 - клапан подачи горючего в камеру дожигания;
18 - камера дожигания;
19 - отсечной клапан горючего (ОК "Г");
20 - клапан подачи окислителя в камеру дожигания.In the diagram, the positions indicated:
1 - a combustion chamber of a rocket engine;
2 - shut-off valve of the oxidizer (OK "O") (triggered when the engine is turned off and shuts off the supply of oxidizer to the combustion chamber);
3 - valve message bottom of the oxidizer refueling line with the oxidizer consumable line;
4 - filling and drain valve oxidizer ZSK "O";
5 - oxidizer refueling line;
6 - fuel tank;
7 - oxidizer tank;
8 - intake device in the oxidizer tank;
9 - intake device in the fuel tank;
10 - start-up membrane valve of the oxidizer (it activates at the time of engine start, while the membrane opens and the oxidizer enters the engine; since the membrane is opened by the moment in question, it is indicated by a dotted line in the diagram);
11 - starting membrane valve for fuel;
12 - fuel main;
13 - fuel filling and drain valve (ZSK "G");
14 - the valve of the message of the lower part of the fuel supply line with the fuel supply line;
15 - fuel pump;
16 - oxidizer pump (both pumps at the working stage are driven by a turbine indicated by the letter T);
17 - valve for supplying fuel to the afterburner;
18 - afterburner;
19 - fuel shut-off valve (OK "G");
20 - valve for supplying oxidizer to the afterburner.
Способ уничтожения невыработанных остатков КРТ заключается в следующем. После ориентации ступени в атмосфере двигательным отсеком вперед и начала ее торможения остатки КРТ стекают к заборным устройствам 8 и 9 баков окислителя 7 и горючего 6 соответственно. Одновременно окислитель заполняет заправочную магистраль 5 выше заправочно-сливного клапана 4, расходную магистраль выше и ниже пускового клапана 10, насос окислителя 16 и расходную магистраль вплоть до отсечного клапана окислителя 2. По системе горючего невыработанные остатки аналогично сказанному выше заполняют заправочную магистраль 12 выше заправочно-сливного клапана 13, расходную магистраль выше и ниже пускового клапана 11, насос горючего 15 и расходную магистраль вплоть до отсечного клапана 19. The method of destruction of undeveloped residues of SRT is as follows. After the stage is oriented in the atmosphere by the engine compartment forward and its inhibition begins, the SRT residues flow to the intake devices 8 and 9 of the oxidizer tanks 7 and fuel 6, respectively. At the same time, the oxidizing agent fills the filling line 5 above the filling and drain valve 4, the supply line above and below the starting valve 10, the oxidizing pump 16 and the supply line up to the shut-off valve of the oxidizing agent 2. In the fuel system, unworked residues fill the filling line 12 above the filling line in the same way as above. drain valve 13, the supply line above and below the start valve 11, the fuel pump 15 and the supply line up to the shut-off valve 19.
Время ориентации ступени в атмосфере и успокоение ее колебаний составляет не более 10. ..15% общего времени ее движения на атмосферном участке траектории спуска. Затем срабатывают клапаны 20 и 17 подачи остатков KРT в камеру дожигания 18 и клапаны 3 и 14 сообщения заправочных магистралей и расходных магистралей. Под действием газов наддува в баке окислителя Рб о и горючего Рб г компоненты поступают в камеру дожигания 18, где воспламеняются (сами или принудительно). Выхлоп продуктов сгорания выводится не в донную часть ступени. Точки забора остатков КРТ из заправочных магистралей 5 и 12 находятся в непосредственной близости от соответствующих заправочно-сливных клапанов 4 и 13. Точки забора КРТ из расходных магистралей находятся в непосредственной близости от отсечных клапанов 2 и 19, причем ниже точек врезки трубопроводов сообщения заправочных магистралей и расходных магистралей. После выработки остатков КРТ и разрушения топливных баков от удара о Землю в окружающую среду может попасть и со временем частично попадает та их часть, что осталась в элементах автоматики двигателя, а также - в виде пленки смачивания на стенках баков и трубопроводов и в виде пара в газах наддува. Общая их масса составляет десятки килограммов. Вопрос их уничтожения не является предметом настоящей заявки на изобретение.The orientation time of a step in the atmosphere and the calming of its oscillations is not more than 10. ..15% of the total time of its movement in the atmospheric section of the descent trajectory. Then, the valves 20 and 17 for supplying KPT residues to the afterburner 18 and the valves 3 and 14 of the message of the filling lines and consumable lines are activated. Under the action of pressurization gas into the oxidizer tank of R b and R b fuel z components enter the afterburner chamber 18 where the ignited (or be forced). The exhaust of the combustion products is not discharged to the bottom of the stage. The intake points of the SRT from the supply lines 5 and 12 are in the immediate vicinity of the corresponding filling and drain valves 4 and 13. The intake points of the SRT from the supply lines are in the immediate vicinity of the shut-off valves 2 and 19, and below the tie-in points of the communication lines of the filling lines and supply lines. After the generation of MCT residues and the destruction of the fuel tanks from an impact on the Earth, the environment may partly come into the environment and eventually part of it that remains in the engine automation components, as well as in the form of a wetting film on the walls of tanks and pipelines and in the form of steam in boost gases. Their total mass is tens of kilograms. The question of their destruction is not the subject of this application for invention.
Литература
1. Бернадинер М. Н., Шурыгин А.П. Огневая переработка и обезвреживание промышленных отходов. - М.: Химия, 1990. - 301 с.; подразделы 1.6; 4.3.Literature
1. Bernadiner M.N., Shurygin A.P. Fire processing and disposal of industrial waste. - M .: Chemistry, 1990. - 301 p .; subsections 1.6; 4.3.
2. Пономаренко В.К. Ракетные топлива. - СПб: ВИККА им. А.Ф. Можайского, 1995. - 605 с.; с. 299-301. 2. Ponomarenko V.K. Rocket fuels. - St. Petersburg: WICCA them. A.F. Mozhaysky, 1995 .-- 605 p .; from. 299-301.
3. Статьи "Газогенератор жидкостного ракетного двигателя" и "Камера ракетного двигателя" в кн. Космонавтика: Энциклопедия /Гл. ред. В.П. Глушко; Редколлегия: В. П. Бармин, К.Д. Бушуев, В.С. Верещагин и др. - М.: Сов. энциклопедия, 1985. - 528 с.; с. 73, 74 и 154 соответственно. 3. Articles "Liquid-propellant gas generator" and "Rocket engine chamber" in the book. Cosmonautics: Encyclopedia / Ch. ed. V.P. Glushko; Editorial board: V.P. Barmin, K.D. Bushuev, V.S. Vereshchagin et al. - M.: Sov. Encyclopedia, 1985 .-- 528 p .; from. 73, 74 and 154, respectively.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000128931A RU2196081C2 (en) | 2000-11-20 | 2000-11-20 | Method of destruction of unusable residues of liquid components of rocket propellant in used stages of liquid-propellant rockets |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000128931A RU2196081C2 (en) | 2000-11-20 | 2000-11-20 | Method of destruction of unusable residues of liquid components of rocket propellant in used stages of liquid-propellant rockets |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000128931A RU2000128931A (en) | 2002-10-20 |
| RU2196081C2 true RU2196081C2 (en) | 2003-01-10 |
Family
ID=20242319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000128931A RU2196081C2 (en) | 2000-11-20 | 2000-11-20 | Method of destruction of unusable residues of liquid components of rocket propellant in used stages of liquid-propellant rockets |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2196081C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2359876C1 (en) * | 2007-12-27 | 2009-06-27 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Method for cleaning of rocket separating part from liquid toxic remains of rocket fuel components and device for its realisation |
| RU2414391C1 (en) * | 2009-06-22 | 2011-03-20 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Method of descending space rocket stage separation part and device to this end |
| RU2484283C2 (en) * | 2011-07-06 | 2013-06-10 | Артем Витальевич Казимиров | Utilisation method of residual components of rocket fuel in spent stages of carrier rockets |
| RU2615611C1 (en) * | 2016-02-08 | 2017-04-05 | Закрытое акционерное общество "Турмалин" | Plant on thermal neutralisation of vapors and industrial wastes of propellant components |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5251852A (en) * | 1991-09-06 | 1993-10-12 | General Electric Company | Thermal fuel transfer and tank isolation to reduce unusable fuel |
| RU2043955C1 (en) * | 1992-04-02 | 1995-09-20 | Кадишевич Александр Соломонович | Method of injecting space vehicle into orbit |
-
2000
- 2000-11-20 RU RU2000128931A patent/RU2196081C2/en active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5251852A (en) * | 1991-09-06 | 1993-10-12 | General Electric Company | Thermal fuel transfer and tank isolation to reduce unusable fuel |
| RU2043955C1 (en) * | 1992-04-02 | 1995-09-20 | Кадишевич Александр Соломонович | Method of injecting space vehicle into orbit |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ПОНОМАРЕНКО В. К. Ракетные топлива. - С-Пб: ВИККА им. А.Ф. Можайского, 1995, с.299-301. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2359876C1 (en) * | 2007-12-27 | 2009-06-27 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Method for cleaning of rocket separating part from liquid toxic remains of rocket fuel components and device for its realisation |
| RU2414391C1 (en) * | 2009-06-22 | 2011-03-20 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Method of descending space rocket stage separation part and device to this end |
| RU2484283C2 (en) * | 2011-07-06 | 2013-06-10 | Артем Витальевич Казимиров | Utilisation method of residual components of rocket fuel in spent stages of carrier rockets |
| RU2615611C1 (en) * | 2016-02-08 | 2017-04-05 | Закрытое акционерное общество "Турмалин" | Plant on thermal neutralisation of vapors and industrial wastes of propellant components |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4819571A (en) | Process for the destruction of organic waste material | |
| US5582001A (en) | Hybrid rocket combustion enhancement | |
| EP2396598B1 (en) | Method of treating an exhaust gas stream | |
| WO2008048817A2 (en) | Engine/steam generator with afterburner | |
| US6047541A (en) | HAN TEAN (xm-46) mixing gas generator propellant tank pressurizer for launch vehicles and spacecraft | |
| US5934207A (en) | Method and apparatus for disposing of leachate | |
| Florczuk et al. | Performance evaluation of the hypergolic green propellants based on the HTP for a future next generation spacecrafts | |
| Karabeyoglu et al. | Modeling of N2O decomposition events | |
| US8024918B2 (en) | Rocket motor having a catalytic hydroxylammonium (HAN) decomposer and method for combusting the decomposed HAN-based propellant | |
| HK1007523B (en) | Process for the destruction of organic waste material | |
| US5249952A (en) | Exhaust fume energy source and waste combustion apparatus | |
| WO2014193300A1 (en) | Dual mode chemical rocket engine, and dual mode propulsion system comprising the rocket engine | |
| RU2196081C2 (en) | Method of destruction of unusable residues of liquid components of rocket propellant in used stages of liquid-propellant rockets | |
| Schmidt | Handling and use of fluorine and fluorine-oxygen mixtures in rocket systems | |
| WO2002102714A1 (en) | Treatment of organic waste and sludge | |
| RU2654235C1 (en) | Method of the liquid oxygen and kerosene unprocessed residues gasification in the booster rocket tanks and the device for its implementation | |
| RU2484283C2 (en) | Utilisation method of residual components of rocket fuel in spent stages of carrier rockets | |
| Hatano et al. | FLIGHT DEMONSTRATION OF A GAP/N2O DIRECT INJECTION GAS-HYBRID ROCKET SYSTEM USING A SMALL ROCKET | |
| RU2028468C1 (en) | Method of neutralizing toxic rocket fuel components in descent stage of rocket | |
| JPH0833191B2 (en) | Incineration of organic waste | |
| RU2189484C2 (en) | Method of destruction of unusable remaining components of rocket propellants in used stages of liquid-propellant rockets | |
| Chehroudi et al. | Liquid propellants and combustion: fundamentals and classifications | |
| RU2359876C1 (en) | Method for cleaning of rocket separating part from liquid toxic remains of rocket fuel components and device for its realisation | |
| WO2025153954A1 (en) | Device and method for destroying materials containing explosophore moieties | |
| US20230111663A1 (en) | Installation and method for destroying pyrotechnic waste |