Сага о ракетных топливах-обратная сторона медали

в 13:16, , рубрики: космонавтика, Научно-популярное, ракетные топлива, ракетостроение, физика, химия, Читальный зал

image

При обсуждении статьи «Сага о ракетных топливах» был затронут довольно болезненный вопрос о безопасности жидких ракетных топлив, а так же продуктов их сгорания ну и немного про заправку РН.
Однозначно не являюсь специалистом в этой области, но «за экологию » обидно.

Статья оканчивается вырезкой из публикации «Плата за доступ в космическое пространство».

Условные обозначения (не все используются в этой статье, греческие буквы трудно пишутся, поэтому скриншот)

Индексы и сокращения (не все используются в этой статье):

а – активный
без — безопасный
вх – входной
взр – взрыв
вых – выходной
г – горючее
дв – двигатель
з – задержка
ж – жидкость
к — камера
кип – кипение
кр – критический
л – летный
м – модельный
н – натурный
max – максимальный
min – минимальный
о – окислитель
т — топливо
АК – азотная кислота
АТ – азотный тетроксид
АЭС – атомная электростанция
ГГ – газогенератор
ДИ, ЗДИ, КВИ и КТИ – доводочные, завершающие доводочные, контрольно-выборочные и контрольно-технологические испытания;
ДУ – двигательная установка
ЖРД – жидкостный ракетный двигатель
ИК – испытательный комплекс
КА – космический аппарат
КВРБ – кислородно-водородный разгонный блок
КК – космический корабль
КПД – коэффициент полезного действия
КРТ – компоненты ракетного топлива
КС – камера сгорания
ЛА – летательный аппарат
МТКС – многоразовая транспортно-космическая система
НДМГ – несимметричный диметилгидразин
ОК – орбитальный корабль
ПГСП – пнемогидравлическая система питания
ПДК – предельно-допустимая концентрация
ПУ – поджигающее устройство
РКК – ракетно-космический комплекс
РН – ракета-носитель
САЗ – система аварийной защиты
СД – сигнализатор давления
СК – стартовый комплекс
СНиП – строительные нормы и правила
СПГ – сжиженный природный газ
ТНА – турбонасосный агрегат
ТНТ – тринитротолуол
ТЭ – топливный элемент
ХСИ и ОСИ – холодные и огневые стендовые испытания ДУ
ЭХГ – электрохимический генератор.

Экологическая безопасность ракетных пусков, испытаний и отработки двигательных установок (ДУ) летательных аппаратов (ЛА) в основном определяется применяемыми компонентами ракетного топлива (КРТ). Многие КРТ отличаются высокой химической активностью, токсичностью, взрыво- и пожароопасностью.

image

С учетом токсичности КРТ делятся на четыре класса опасности (по мере убывания опасности):

— первый класс: горючие гидразинового ряда (гидразин, НДМГ и продукт Люминал-А);
— второй класс: некоторые углеводородные горючие (модификации керосина и синтетические горючие) и окислитель перекись водорода;
— третий класс: окислители азотный тетроксид (АТ) и АК-27И (смесь HNO3 – 69,8 %, N2O4 — 28 %, J – 0,12…0,16 %);
— четвертый класс: углеводородное горючее РГ-1 (керосин), спирт этиловый и бензин авиационный.

Водород жидкий, СПГ (метан СН4) и кислород жидкий не токсичны, но при эксплуатации систем с указанными КРТ необходимо учитывать их пожаро-и взрывоопасность (особенно водорода в смесях с кислородом и воздухом).

Санитарно-гигиенические нормы КРТ приведены в таблице:

image

Большинство горючих взрывоопасны и по ГОСТ 12.1.011 они отнесены к категории взрывоопасности IIА.

Продукты полного и частичного окисления КРТ в элементах двигателя и продукты их сгорания, как правило, содержат вредные соединения: окись углерода, углекислый газ, окислы азота (NOx) и др.

image

В двигателях и энергоустановках ракет большая часть подводимого к рабочему телу тепла (60...70 %) выбрасывается в окружающую среду с реактивной струёй РД или охладителем (в случаях работы РД на испытательных стендах применяется вода). Выброс в атмосферу нагретых отработавших газов может влиять на местный микроклимат.

Фильм об РД-170, его производстве и испытаниях. НПО «Энергомаш» две огромные вытяжные трубы испытательных стендов, сопутствующие строения и окрестности Химок:

image
image

На другой стороне крыши: можно увидеть сферические емкости для кислорода, цилиндрические — для азота, керосиновые цистерны чуть правее, в кадр не попали. В советское время на этих стендах испытывали двигатели для «Протона». Совсем рядом с Москвой.

image

В настоящее время множество «гражданских» ЖРД используют углеводородные горючие. Их продукты полного сгорания (водяные пары Н2О и диоксид углерода СО2) условно не считаются химическими загрязнителями окружающей среды.

Все остальные компоненты являются либо дымообразующими, либо токсичными веществами, оказывающими вредное влияние на человека и окружающую среду.

Это:

соединения серы (S02, S03 и др.); продукты неполного сгорания углеводородного топлива — сажа (С), моноокись углерода (СО), различные углеводороды, включая и кислородосодержащие (альдегиды, кетоны и др.), условно обозначаемые как СmHn, CmHnOp или просто СН; окислы азота с общим обозначением NОx; твердые (зольные) частицы, образующиеся из минеральных примесей в горючем; соединения свинца, бария и других элементов, входящих в состав присадок к топливам.

image

По сравнению с тепловыми двигателями других типов, токсичность ракетных двигателей имеет свои особенности, обусловленные специфическими условиями их эксплуатации, применяемыми топливами и уровнем их массовых расходов, более высокими значениями температур в реакционной зоне, эффектами догорания выхлопных газов в атмосфере, спецификой конструкций двигателей.

Отработавшие ступени ракет-носителей (РН), падая на землю, разрушаются и оставшиеся в баках гарантированные запасы стабильных компонентов топлива загрязняют и отравляют прилегающий к месту падения участок земли или водоем.

image

Китайские крестьяне у места падения первой ступени ракеты «Великий поход»: ступень на «вонючке» (НДМГ+АТ). Оранжевое облако на снимке-пары амила, крайне невеселая штука в плане токсичности и канцерогенности. Зря там эти люди толпятся, зря...

С целью повышения энергетических характеристик ЖРД компоненты топлива подаются в камеру сгорания при соотношении, соответствующем коэффициенту избытка окислителя αдв<1.

Кроме того, методы тепловой защиты камер сгорания включают способы создания около огневой стенки слоя продуктов сгорания с пониженным уровнем температуры путем подачи избыточного горючего. Многие современные конструкции камер сгорания имеют пояса завесы, через которые дополнительное горючее подаётся в пристеночный слой. Это создаёт вначале жидкую пленку равномерно по периметру камеры, а затем газовый слой испарившегося горючего. Значительно обогащенный горючим пристеночный слой продуктов сгорания сохраняется до выходного сечения сопла.

image

На фото: периферийные однокомпонентные (горючее) форсунки РД-107/108 для создания пристеночного слоя (для охлаждения стенок камеры сгорания)

Догорание продуктов сгорания выхлопного факела происходит при турбулентном перемешивании их с воздухом. Развиваемый при этом уровень температур в отдельных случаях может быть достаточно высоким для интенсивного образования из азота и кислорода воздуха окислов азота NОx. Расчеты показывают, что не содержащие азот топлива О2ж + Н2ж и О2ж + керосин образуют при догорании соответственно в 1,7 и 1,4 раза больше оксида азота NО, чем топливо азотный тетроксид + НДМГ.

Образование оксида азота при догорании особенно интенсивно происходит на малых высотах.

При анализе образования оксида азота в выхлопном факеле ещё необходимо учитывать наличие в техническом жидком кислороде до 0,5...0,8 % по массе жидкого азота.

«Закон перехода количественных изменений в качественные» (Гегель) и здесь играет злую шутку с нами, а именно секундный массовый расход ТК: здесь и сейчас.

Пример: расходы компонентов топлив в момент старта РН «Протон» составляют 3800 кг/с, «Спейс-Шаттл» — более 10000 кг/с и РН «Сатурн-5» — 13000 кг/с. Такие расходы вызывают скопление в районе старта большого количества продуктов сгорания, загрязнение облаков, выпадение кислотных дождей и изменение погодных условий на территории 100—200 км2.

image

НАСА в течение длительного времени изучало влияние стартов «Спейс-Шаттл» на окружающую среду, особенно в связи с тем, что Космический центр имени Кеннеди расположен в заповеднике.

image

В процессе старта три маршевых двигателя орбитального корабля сжигают жидкий водород, а твердотопливные ускорители-перхлорат аммония с алюминием. По оценкам НАСА, приземное облако в районе стартовой площадки во время старта содержит около 65 т воды, 72 т углекислого газа, 38 т окиси алюминия, 35 т хлорида водорода, 4 т других производных хлора, 240 кг угарного газа и 2,3 т азота. Тонн братцы! Десятки тонн.

Тут конечно играет роль, что у «космического челнока» не только экологические ЖРД, но и самые мощные в мире «частично ядовитые» РДТТ. В общем-ещё тот забористый коктейльчик получается на выходе.

image

Хлорид водорода в воде превращается в соляную кислоту и вызывает основные нарушения окружающей среды вокруг стартового комплекса. Около стартового комплекса находятся обширные бассейны с водой для охлаждения, в которых водится рыба. Повышенная кислотность на поверхности после старта приводит к гибели мальков. Более крупная молодь, обитающая глубже, выживает. Как ни странно: у птиц, поедающих погибшую рыбу, никаких болезней не обнаружено. Вероятно пока. Более того, птицы приспособились прилетать за легкой добычей после каждого старта. Некоторые виды растений после старта погибают, но посевы полезных растений выживают. При неблагоприятном ветре кислота попадает за пределы трехмильной зоны вокруг стартового комплекса и разрушает слой краски на автомобилях. Поэтому НАСА выдает специальные чехлы владельцам, чьи автомобили находятся в опасном районе в день запуска. Окись алюминия инертна, и, хотя она может вызвать болезнь легких, считается, что ее концентрация во время старта не опасна.

Ладно «Space Shuttle»-у него хотя бы соединяются Н2О (Н2+О2) с продуктами окисления СН2=СН-СН=СН2+Al… А вот пример для ЗУР 5В21А ЗРК С-200В:

1. Маршевый ЖРД 5Д12: АТ+НДМГ
2. Бустеры РДТТ 5С25 (5С28) четыре штуки заряда смесевого ТТ 5В28 тип РАМ-10к

Видеоклип о пусках С 200
Боевая работа технического дивизиона ЗРК С200
Бодрящая дыхательная смесь в зоне боевых и учебных пусков.

Вернёмся пока к ЖРД. По специфике РДТТ, их экологии и компонентов для них-в другой статье.

Работоспособность двигательной установки может быть оценена только на основании результатов испытаний. Так, для подтверждения нижней границы вероятности безотказной работы (ВБР) Рн > 0,99 при доверительной вероятности 0,95 необходимо провести n = 300 безотказных испытаний, а для Рн > 0,999 – n =1000 безотказных испытаний.

image

Если рассматривать ЖРД, то процесс отработки проводится в следующей последовательности:

— испытания элементов, агрегатов (узлы уплотнения и опоры насосов, насос, газогенератор, камера сгорания, клапан и др.);
— испытания систем (ТНА, ТНА с ГГ, ГГ с КС и др.);
— испытания имитатора двигателя;
— испытания двигателя;
— испытания двигателя в составе ДУ;
— летные испытания ЛА.

В практике создания двигателей известны 2 метода стендовой доводки: последовательный (консервативный) и параллельный (ускоренный).

image

Испытательный стенд–это техническое устройство для установки объекта испытания в заданное положение, создания воздействий, съема информации и осуществления управления процессом испытаний и объектом испытаний.

Испытательные стенды различного назначения обычно состоят из двух частей, соединенных коммуникациями:

— исполнительной, состоящей из объекта испытания и систем, обеспечивающих воздействие различных эксплуатационных факторов;
— командной в виде пульта управления и систем информации (преобразование, анализ и отображение информации о параметрах объекта испытания).

Схемки дадут понимания больше, чем мои словесные конструкции:

image

image

image

image

image

Справка:

испытателям и тем кто работал с НДМГ/гептил/ были дарованы при СССР: 6-ти часовой рабочий день, отпуск 36 рабочих дней, выслуга лет, уход на пенсию в 55 лет при условии работы во вредных условиях в течение 12,5 лет, бесплатное питание, льготные путевки в санатории и д/о. Они были прикреплены по медицинскому обслуживанию к 3-му ГУ Минздрава, как и предприятия Средмаша, с обязательной регулярной диспансеризацией. Смертность в отделах была намного выше, чем в среднем по предприятиям отрасли, в основном по онкологическим заболеваниям, хотя их и не относили к профессиональным.

В настоящее время для вывода тяжелых грузов (орбитальных станций с массой до 20 тонн) в РФ применяется РН “Протон” с использованием высокотоксичных компонентов топлива НДМГ и АТ. Для уменьшения вредного влияния РН на окружающую среду была проведена модернизация ступеней и двигателей ракеты (“Протон-М”) с целью значительного уменьшения остатков компонента в баках и магистралях питания ДУ.

Ещё для вывода полезных нагрузок в России используются (или использовались) относительно дешевые конверсионные ракетные системы “Днепр”, “Стрела”, “Рокот”, “Циклон” и “Космос-3М”, работающие на токсичных топливах.

Была идея (расскажу отдельно про ОКР), перевести эти двигатели с компонентов топлива АТ+НДМГ на экологически чистые. Например, на кислород и керосин. Много занимались этим вопросом в КБХА.Задача оказалась далеко не простая. Совместно с КМЗ /Красноярск/ более 10 лет продолжаются работы по переводу двигателя 3Д-37. Фактически получается почти новый двигатель, хотя там оставалась «кислая» схема и не было вопросов по охлаждающей способности КС. Этот двигатель получил индекс РД-0155 и РКЦ Макеева рассматривает его возможное применение в «Воздушном старте».

image

Для запуска пилотируемых кораблей с космонавтами используются только (и у нас, и в мире, кроме Китая) ракеты-носители “Союз” на кислородно-керосиновом топливе.

Самые экологические ТК это Н2+О2, затем следуют керосин+О2, или УВГ+О2.

«Вонючки» самые токсичные и завершают экологический список (фтор и прочую экзотику я не рассматриваю).

image

Примечание: стехиометрический расход дан для воздуха, но сути это сильно не меняет.

Водород и испытательные стенды ЖРД для такого топлива имеют свои «примочки». В начальной стадии работ с водородом ввиду его значительной взрыво– и пожароопасности в США не было единого мнения о целесообразности дожигания всех видов выбросов водорода. Так, фирма «Пратт-Уитни» (США) придерживалась мнения, что сжигание всего количества выбрасываемого водорода гарантирует полную безопасность испытаний, поэтому над всеми вентиляционными трубами сброса водорода испытательных стендов поддерживается пламя газообразного пропана.

image

Фирма «Дуглас-Эркрафт» (США) считала достаточным выпускать газообразный водород в малых количествах через вертикальную трубу, находящуюся на значительном удалении от мест проведения испытаний, без его дожигания.

В Российских стендах в процессе подготовки и проведения испытаний дожигаются выбросы водорода с расходами более 0,5 кг/с. При меньших расходах водород не дожигается, а отводится из технологических систем испытательного стенда и сбрасывается в атмосферу через дренажные выводы с азотными поддувами.

С токсичными компонентами РТ («вонючими») дело обстоит значительно хуже. Как при испытаниях ЖРД:

image

Так и при пусках (и аварийных, и успешных):

image

image

image

Вопрос ущерба, наносимого окружающей среде, при возможных авариях на участке вывода и при падении отделяющихся частей ракет очень важен, так как эти аварии практически не прогнозируемы.

image

В западной части Алтае-Саянского региона расположены шесть районов (полей) падения вторых ступеней РН, запускаемых с космодрома Байконур. Четыре из них, входящие в зону Ю-30 (№№ 306, 307, 309, 310) расположены в крайней западной части региона, на границе Алтайского края и Восточно-Казахстанской области. Входящие в зону Ю-32 районы падения №№ 326, 327 расположены в восточной части республики, в непосредственной близости от оз. Телецкое.

image

Районы падения №№ 306, 307, 309 используются с середины 60-х годов (по официальным данным) для приземления вторых ступеней РН «Союз» и ее модификаций (на углеводородных топливах); остальные районы – с начала 70-х годов для приземления фрагментов вторых ступеней РН «Протон» (на гидразинном топливе).

В случае использования ракет с экологически чистыми компонентами топлива мероприятия по ликвидации последствий в местах падения отделяющихся частей сводятся к механическим способам сбора остатков металлоконструкций.

Особые мероприятия должны проводиться по ликвидации последствий падения ступеней, содержащих тонны невыработанного НДМГ, который проникает в почву и, хорошо растворяясь в воде, может распространяться на большие расстояния. Азотный тетроксид быстро рассеивается в атмосфере и не является определяющим фактором заражения местности. По проведенным оценкам, требуется не менее 40 лет для полной рекультивации земли, используемой в качестве зоны падения ступеней с НДМГ в течение 10 лет. При этом должны быть проведены работы по выемке и перевозке значительного количества грунта из мест падения. Исследования в местах падения первых ступеней РН «Протона» показали, что зона заражения грунта при падении одной ступени занимает площадь ~ 50 тыс. м2 с поверхностной концентрацией в центре 320-1150 мг/кг, что в тысячи раз превышает предельно допустимую концентрацию.

В настоящее время не существует эффективных способов нейтрализации зараженных зон горючим НДМГ.

Всемирной организацией здравоохранения НДМГ внесен в список особо опасных химических соединений. Гептил в 6 раз токсичнее синильной кислоты.

Продукты сгорания гептила и амила (окисления) при испытании ракетных двигателей или запуске ракет носителей.

В «вики» всё просто и безобидно:

image

а в жизни Км и альфа: массовое соотношение окислитель/горючее 1,6:1 или 2,6:1 = совершенно дикий избыток окислителя (пример: N2O4: НДМГ = 2.6:1 (260 г. и 100 г. соответственно)):

image

Когда этот коктейль встречается с другим коктейлем-нашим воздухом+органика(пыльца)+ пыль+оксиды серы+ метан+пропан+и тд, то результаты окисления выглядят так:

Нитрозодиметиламин (химическое название: N-метил-N-нитрозометанамин). Образуется при окислении гептила амилом. Хорошо растворим в воде. Вступает в реакции окисления и восстановления, с образованием гептила, диметилгидразина, диметиламина, аммиака, формальдегида и других веществ. Является высоко токсичным веществом 1-го класса опасности. Канцероген, обладает кумулятивными свойствами. ПДК: в воздухе рабочей зоны – 0,01 мг/м3, то есть в 10 раз более опасный по сравнению с гептилом, в атмосферном воздухе населенных пунктов — 0,0001 мг/м3 (среднесуточная), в воде водоемов-0,01 мг/л.

Тетраметилтетразен (4,4,4,4-тетраметил-2-тетразен)-продукт разложения гептила. Ограниченно растворим в воде. Стабилен в абиотической среде, в воде очень стабилен. Разлагается с образованием диметиламина и ряда неидентифицированных веществ. По токсичности имеет 3-й класс опасности. ПДК: в атмосферном воздухе населенных пунктов – 0,005 мг/м3, в воде водоемов–0,1 мг/л.

Диоксид азота NO2-сильный окислитель, органические соединения загораются в смеси с ним. В обычных условиях диоксид азота существует в равновесии с амилом (тет-раоксидом азота). Оказывает раздражающее действие на зев, может быть одышка, отеки легких, слизистых оболочек дыхательных путей, дегенерация и некроз тканей в печени, почках, головном мозге человека.ПДК: в воздухе рабочей зоны-2 мг/м3, в атмосферном воздухе населенных мест-0,085 мг/м3(максимально разовая) и 0,04 мг/м3 (среднесуточная), класс опасности–2 .

Оксид углерода (угарный газ)-продукт неполного сгорания органических (углеродсодержащих) видов топлива. Монооксид углерода может длительно (до 2 месяцев) находиться в воздухе без изменения. Оксид углерода-яд. Связывает гемоглобин крови в карбоксигемоглобин, нарушая способность к переносу кислорода к органам и тканям человека. ПДК: в атмосферном воздухе населенных мест — 5,0 мг/м3 (максимально разовая) и 3,0 мг/м3 (среднесуточная). При наличии в воздухе одновременно оксида углерода и соединений азота токсическое действие оксида углерода на людей усиливается.

Синильная кислота (цианистый водород)-это сильный яд. Синильная кислота чрезвычайно токсична. Адсорбируется неповреждённой кожей, оказывает обще-токсическое действие: головная боль, тошнота, рвота, расстройство дыхания, асфикция, судороги, может быть смерть. При остром отравлении синильная кислота вызывает быстрое удушье, повышение давления, кислородное голодание тканей. При небольших концентрациях возникает ощущение царапанья в горле, жгуче горький вкус во рту, слюнотечение, поражение коньюнктивы глаз, мышечная слабость, пошатывание, затруднение речи, головокружение, острая головная боль, тошнота, рвота, позывы к дефекации, прилив крови к голове, усиленное сердцебиение и другие симптомы .

Формальдегид (муравьиный альдегид)-токсин. Формальдегид обладает резким запахом, он сильно раздражает слизистые оболочки глаз и носоглотки даже при незначительных концентрациях. Оказывает обще-токсическое действие (поражение центральной нервной системы, органов зрения, печени, почек), Оказывает раздражающее, аллергенное, канцерогенное, мутагенное действие. ПДК в атмосферном воздухе: среднесуточная — 0,012 мг/м3, максимально разовая — 0,035 мг/м3.

Интенсивная ракетно-космическая деятельность на территории России в последние годы породила огромное количество проблем: загрязнение окружающей среды отделяющимися частями ракет-носителей, токсическими компонентами ракетного топлива (гептил и его производные, азотный тетраоксид и др.)

Вся история взаимоотношений нашей страны с гептилом — это химическая война, только химическая война не то что необъявленная, а просто нами неопознанная.

Кратко о военном применении гептила:

Были ступени противоракет систем ПРО, морские баллистические ракеты подводных лодок (БРПЛ), космические ракеты, разумеется ракеты ПВО, а также оперативно-тактические ракеты (средней дальности).

Всего получается по крайней мере шесть направлений. Армия и Флот оставили «гептиловый» след во Владивостоке и на Дальнем Востоке, Северодвинск, Кировская область и ряд окрестностей, Плесецк, Капустин Яр, Байконур, Пермь, Башкирия и т.д.

Нельзя забывать, что ракеты перевозились, ремонтировали, переснаряжали и т.д., и все это на суше, вблизи промышленных мощностей, где этот гептил и производили.

Про аварии с этими высокотоксичными компонентами и про информирование органов гражданской власти, ГО (МЧС) и населения — кто знает, тот расскажет больше.

Необходимо помнить места производства и испытания двигателей находятся не в пустыне: Воронеж, Москвуа (Тушино), завод «Нефтеоргсинтез» в Салавате (Башкирия) и т.д.

На боевом дежурстве в РФ находится несколько десятков МБР Р-36М, УТТХ/Р-36М2

image

image

и УР-100Н УТТХ с гептильной заправкой.
image

На фото: «Рокот» (14А05), спроектированная в Центре имени Хруничева на базе МБР РС-18(УР-100Н УТТХ)

К сожалению, более трудно даются координаты деятельности войск ПВО, оперировавших ракетами С-75, С-100, С-200.

Раз в несколько лет гептил сливали и будут сливать из ракет, отвозить в холодильных установках через всю страну на переработку, привозить обратно, вновь заливать и так далее. Не избежать железно-дорожных и автомобильных аварий (бывало и такое). Армия будет работать с гептилом, а страдать будут все-не только сами ракетчики.

Ещё беда-наши низкие среднегодовые температуры. Американцам проще.

По утверждению экспертов Всемирной организации здравоохранения, срок нейтрализации гептила, являющегося токсичным веществом I класса опасности, на наших широтах составляет: в почве — более 20 лет, в водоемах — 2-3 года, в растительности — 15-20 лет.

И если обороноспособность страны дело святое и в 50-х по 90-е мы просто вынуждены были мириться с этим (либо гептил, либо воплощение в реальность одной из 10 программ нападения США на СССР), то сегодня есть ли смысл и логика, используя ракетоносители на НДМГ и АТ для запуска иностранных КА, получать за услугу деньги и при этом травить свой народ или народ дружественного нам Казахстана?

Опять «Лебедь, рак и щука»?

С одной стороны: отсутствие затрат на утилизацию боевых РН (МБР, БРПЛ, ЗУР, ОТР) и даже получение прибыли и экономия затрат на вывод ПН на орбиту;

С другой стороны: вредное воздействие на окружающую среду, население в зоне пуска и падения, отработанных ступеней конверсионных РН;

А с третьей стороны: без РН на высококипящих компонентах РФ сейчас обойтись не может.

ЖЦИ Р-36М2/РС-20В Воевода (SS-18 mod.5-6 SATAN) по некоторым политическим аспектам (ПО Южный Машиностроительный Завод (г.Днепропетровск)), да и просто по временной деградации не может быть продлён.

Перспективная тяжелая межконтинентальная баллистическая ракета РС-28 / ОКР Сармат, ракета 15А28 — SS-X-30(проект) будет на высококипящих токсичных компонентах.

image

Отстаём мы несколько в РДТТ и особенно в БРПЛ:

Хроника мучений «Булавы» до 2010

image

image

Поэтому для ПЛАРБ будет использоваться лучшая в мире (по энергетическому совершенству, и вообще шедевр) БРПЛ Р-29РМУ2.1 /ОКР Лайнер: на АТ+НДМГ.

image

Да, можно возразить, уже давно в РВСН и ВМФ применяется ампулизация и многие проблемы решены: хранение, эксплуатация, безопасность личного состава и боевого расчёта.

Но использовать конверсионные МБР для коммерческих запусков-«опять те же грабли».

Старые (истёк гарантированный срок хранения) МБР, БРПЛ, ТР и ОТР хранить вечно-тоже нельзя.

Где этот консенсус и каким образом его изловить-я точно не знаю.

image

Кратко: системы заправки стартовых комплексов РН с применением токсичных компонентов

На СК для РН “Протон” обеспечение безопасности работ при подготовке и проведении пуска ракеты и обслуживающего персонала при выполнении операций с источниками повышенной опасности было достигнуто с помощью применения дистанционного управления и максимальной автоматизации процессов подготовки и проведения пуска РН, а также операций, проводимых на ракете и технологическом оборудовании СК в случае отмены пуска ракеты и ее эвакуации с СК. Конструктивной особенностью стартовых и заправочных агрегатов и систем комплекса, обеспечивающих подготовку к пуску и проведение пуска, является то, что стыковка заправочных, дренажных, электро- и пневмокоммуникаций производится дистанционно, а отстыковка всех коммуникаций осуществляется в автоматическом режиме. На стартовом комплексе отсутствуют кабельные и кабель-заправочные мачты, их роль выполняют стыковочные механизмы пускового устройства.

Стартовые комплексы РН “Космос-1” и “Космос-3М” создавались на базе комплексов баллистических ракет Р-12 и Р-14 без существенных доработок по ее связям с наземным оборудованием.

image

Это обусловило наличие на стартовом комплексе множества ручных операций, в том числе на заправленной компонентами топлива РН. В последующем многие операции были автоматизированы и уровень автоматизации работ на комплексе РН “Космос-3М” уже составляет более 70%.

image

Однако некоторые операции, в том числе повторное подсоединение заправочных коммуникаций для слива топлива в случае отмены пуска, выполняются вручную. Основными системами СК являются системы заправки компонентами топлива, сжатыми газами и система дистанционного управления заправкой. Кроме того, в составе СК имеются агрегаты, уничтожающие последствия работы с токсичными компонентами топлива (дренируемые пары КРТ, водные растворы, образующиеся при различного рода смывах, промывках оборудования).

Основное оборудование систем заправки–емкости, насосы, пневмогидросистемы– размещаются в железобетонных сооружениях, заглубленных в землю. Хранилища КРТ, сооружение для сжатых газов, система дистанционного управления заправкой располагаются на значительных расстояниях друг от друга и стартовых устройств в целях обеспечения их сохранности в аварийных случаях.

На стартовом комплексе РН “Циклон” автоматизированы все основные и многие вспомогательные операции.

image

Уровень автоматизации по циклу предстартовой подготовки и пуска РН составляет 100 %.

Дезинтоксикация гептила:

Сущность способа уменьшения токсичности НДМГ заключается в подаче в топливные баки ракет 20 % раствора формалина:

(CH3)2NNH2 + CH2O = (CH3)2NN=CH2 + H2O + Q

Данная операция в избытке формалина приводит к полному (100 %) уничтожению НДМГ путем его превращения в диметилгидразон формальдегида за один цикл обработки за время 1-5 секунд. При этом исключается образование диметилнитрозоамина (CH3)2NN=О.

Следующей фазой процесса является уничтожение диметилгидразона формальдегида (ДМГФ) путем добавления в баки уксусной кислоты, вызывающей димеризацию ДМГФ в бис-диметилгидразон глиоксаля и полимерную массу.Время проведения реакции — около 1 минуты:

(CH3)2NN=CH2+Н+ → (CH3)2NN=CHНС=NN(CH3)2+полимеры+Q

Образующаяся масса умеренно токсична, хорошо растворима в воде.

Пора закругляться, в послесловии не удержусь и опять процитирую С.Лукьяненко:

"– А людей они зовут извозчиками.
– Рептилоид указующе протянул ко мне короткую лапку.
"

– Ты космонавт, внучек? – спросила бабка. Скорее утверждающе, чем вопросительно. Куртка моя была слишком уж характерная.

Всегда нам говорили о великом будущем. О счастье человечества. Я ведь коммунизм строила… потом капитализм… пыталась… Все мы ради этого терпели. Ради будущего, ради счастья… Сейчас вы звездное будущее строите. Мальчик, ты веришь, что это не зря?

Верят ли эти люди в звездное будущее человечества? Нужно ли оно им, замотанным транспортными проблемами и перебоями с теплом в квартирах, плановыми отключениями электроэнергии и дороговизной продуктов? Что дал им космос – кроме страха перед чужими мирами и вымученной гордости за планету Земля, за ее космические корабли – самые быстрые в Галактике

Первоисточники:

«Экологическая безопасность при испытаниях и отработке ракетных двигателей», А. Г. Галеев Учебное пособие, Издательство МАИ, 2006
Методология экспериментальной отработки ЖРД и ДУ, основы проведения испытаний и устройства испытательных стендов: монография [Электронный ресурс] /А.Г. Галеев, В.Н. Иванов, А.В. Катенин, В.А. Лисейкин, В.П. Пикалов, А.Д. Поляхов, Г.Г. Сайдов, А.А. Шибанов
«ПРОБЛЕМЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ГЕПТИЛА – СВЕРХТОКСИЧНОГО РАКЕТНОГО ТОПЛИВА. ХРОНИКА СОБЫТИЙ» Пермское городское отделение Союза «За химическую безопасность» 2008 г.
Колесников, С.В. «Окисление несимметричного диметилгидразина (гептила)
и идентификация продуктов его превращения при проливах» Новосибирск: Изд. СибАК, 2014
Дилогия «Звёзды — холодные игрушки» С.В. Лукьяненко
Ракетное топливо как экологическая опасность, из государственного доклада 1995 г., Сообщение UCS-INFO.97, 17 декабря 1996 г.
geektimes.ru/post/243763 (Виталий Егоров@Zelenyikot)

Автор: AntoBro

Источник

Поделиться

* - обязательные к заполнению поля