RU2215169C1

RU2215169C1 - Solid-propellant charge combustion method

Info

Publication number: RU2215169C1
Application number: RU2002105936A
Authority: RU
Inventors: В.И. Калашников; А.Н. Ключников; Ю.М. Милехин; О.Н. Нефедов; Н.Н. Соколов; Ю.Б. Банзула
Original assignee: Федеральный центр двойных технологий "Союз"
Priority date: 2002-03-06
Filing date: 2002-03-06
Publication date: 2003-10-27

Abstract

FIELD: rocketry. SUBSTANCE: proposed method of combustion of solid-propellant rocket charge connected with housing comes to blanking one of axial holes of housing by cover, installing charge with channel filled with burning stabilizer with stopped hole pointed downwards in vertical position, and combustion of charge. Charge is secured by cover on support plate placed in pit in ground. Watertight casing is fitted on housing, casing being provided with drain holes in lower part and locks providing clearance between housing and casing. Charge with casing is buried with soil to level of casing upper edge, water is fed into clearance and charge is ignited. Invention makes it possible to reduce consumption of combustion products, probability of destruction if charge at combustion and zone of destructive action of explosion at possible disintegration of defective charge at testing. EFFECT: improved safety. 2 dwg

Description

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. The invention relates to rocket technology and is used in the combustion of a charge of solid rocket fuel (TRT), bonded with both a metal and a body made of composite materials. The charge may have internal defects.

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. Currently, there are known methods of eliminating TPT charges based on blasting, cutting, dissolving and burning [1, 2, 3]. However, all these methods have fundamental shortcomings: they are either extremely expensive and time-consuming, or cause great environmental damage.

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. As a prototype, a method for eliminating the charge of TRT [4] by the method of burning a charge in which the channel is filled with liquid or gel-like refrigerant is considered. The advantage of this method compared to the above analogues is the reduction of the burning surface due to the use of a phlegmatizer in the form of a gel-like refrigerant. The use of a phlegmatizer also leads to a decrease in the pressure in the combustion chamber compared to combustion without refrigerant and, as a consequence, to a decrease in the probability of a burst during combustion. Reducing the flow rate is necessary so that it is possible to use small-capacity combustion plants. The disadvantages of this method include the fact that when burning charges in a metal case due to the high thermal conductivity of the metal, heating and subsequent uncontrolled ignition of TPT from the case are possible. When charges are burnt in a case made of composite materials due to prolonged exposure to heat, uncontrolled deformation of the case is possible, as well as the burning of fragments of the case and clogging of treatment plants by them. In the presence of internal charge defects, its destruction is possible. Moreover, due to the large radius of the zone of the destructive effect of the explosion, big problems arise when eliminating the consequences of such an explosion.

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. An object of the invention is the creation of such a method of burning a charge of solid fuel, which reduces the consumption of substrates, eliminates the possibility of ignition of TPT due to heating of the metal case, and also eliminates uncontrolled deformation and combustion of fragments of the case from composite materials, which in turn reduces the probability of destruction of the charge when burning. In addition, the technical task is to significantly reduce the size of the zone of the destructive effect of the explosion with the possible disintegration of the defective charge during the tests.

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. The problem is solved by the fact that before burning the charge TPT, bonded to the housing, one of the two axial openings (i.e., located on the longitudinal axis of the charge) is plugged in this housing and the charge channel is filled with a combustion phlegmatizer. Then, the charge is vertically set with a plugged hole down on a base plate located in a recess in the ground. The charge is fixed on the base plate, after which a waterproof cover with crackers is put on the case, providing a gap between the case and the cover. In the lower part of the cover there are drain holes for water flow for cooling the outer part of the body. The charge with the cover is covered with earth to the level of the upper edge of the cover and feed water into the gap. Then set fire to the charge. After ignition of the charge, combustion spreads over the surface of the charge, free from the phlegmatizer. The consumption of combustion products is reduced in comparison with the consumption when burning a charge without a phlegmatizer due to the restriction of the combustion surface by a phlegmatizer. When the charge is burning, the housing is cooled by water entering the gap in the upper part of the cover and flowing out of the lower part of the cover through the drain holes. Such cooling does not allow the temperature of the case to rise to a value sufficient to flash TPT in the case. In the event of a possible rupture, for example, when an additional charge surface is connected to the combustion process of a charge defect, the layer of earth around the charge, filled in the recess, will not allow fragments to fly apart over a considerable distance.

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. An application of the described method for burning a solid fuel charge is shown in FIG. 1, 2. In FIG. 1 shows a charge bonded to a housing mounted on a base plate. In FIG. 2 shows a top view of the charge and the base plate until the ground sprinkles the base plates. Charge 4 with a channel filled with combustion phlegmatizer 5 is installed vertically in the recess. At the same time, it is supported by the holders 11, mounted on the plug cover 9 with the help of bolts 10, on the base plate 14. The charge is attached to the base plate using the base plates 7 connected to the clamp 8 mounted around the holders. Base plates sprinkled with earth. A waterproof cover 13 is opened, open at the top, with drain holes 12 at the bottom of the cover and crackers 2, which provide a gap between the case and the cover. A charge with a cover located in the recess is covered with earth 6 to the level of the upper edge of the cover. In the gap between the housing and the cover water is supplied through the hoses 1. An igniter 3 is installed at the charge burning surface, which ignites the charge.

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. To verify the proposed method, the project of experimental combustion of the charge of mixed solid rocket fuel, bonded to a metal casing, was worked out. The mass of the TPT charge is 250 kg. A defective charge is burned with a channel half-filled with a water-gel composition as a phlegmatizer. When this charge is burned, steady burning occurs for 15 minutes. This project provides high quality protection of the housing from the effects of heat fluxes on the housing, preventing ignition of the TRT due to heating of the metal housing. In addition, it is possible to safely burn solid rocket fuel.

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. The method can be industrially used in the elimination of charges of solid rocket fuel, including defective ones. Reducing the consumption of combustion products due to the use of a phlegmatizer of combustion allows the use of cleaning devices of low power, which significantly increases the environmental friendliness of the process of burning TRT charges. According to various estimates, when buried in the ground in case of a charge rupture, the radius of the destruction zone decreases by 2 ... 5 times.

Источники информации
1. Л.А. Смирнов, О.В. Тиньков. Конверсия. Часть IV. ЦНИИНТ ИКПК, 1996 г.Sources of information
1. L.A. Smirnov, O.V. Tinkov. Conversion. Part IV TSNIINT IKPK, 1996

2. Способ ликвидации зарядов ТРТ. Патент РФ 2021560 от 15.10.1994. 2. A method for eliminating TPT charges. RF patent 2021560 from 10.15.1994.

3. Стендовая установка. Патент РФ 2045675 от 10.10.1995. 3. Poster installation. RF patent 2045675 from 10.10.1995.

4. Способ ликвидации зарядов ТРТ. Патент РФ 2169282 от 24.01.2001. 4. A method for eliminating TPT charges. RF patent 2169282 from 24.01.2001.

Claims

A method of burning a charge of solid rocket fuel bonded to the housing, which consists in plugging a cover of one of the axial openings of the housing, installing a charge vertically with a channel filled with a burning phlegmatizer, plugging the hole down, and burning the charge, characterized in that the charge is attached to the support with a cap a plate located in a recess in the ground, after which a waterproof cover is put on the case with drain holes located in its lower part and crackers providing a gap between the case and a cover, fill the charge with the cover with earth to the level of the upper edge of the cover, supply water to the gap and set fire to the charge.