Способ опорожнения топливных гептильных баков

 

Изобретение относится к области ракетной техники, а конкретно к вспомогательным операциям с пневмогидросистемами двигательных установок ракет - способам слива компонентов топлива из баков. Способ опорожнения топливных гептильных баков заключается в вытеснении компонентов топлива избыточным давлением газовой среды. В качестве газовой среды используют инертный газ с содержанием кислорода в нем не более 0,02 % по объему. Изобретение позволяет предотвратить коррозионные процессы в топливных баках после слива из них топлива.

Изобретение относится к области ракетной техники, а конкретно, к вспомогательным операциям с пневмогидросистемами двигательных установок ракет: способам слива компонентов топлива из баков.

Известно, что в ракетах, использующих для работ ЖРД жидкие компоненты топлива, применяются вытеснительная и насосная системы подачи и слива топлива.

При применении вытеснительной подачи топлива (см. Основы теории и расчета жидкостных ракетных двигателей, кн. 2, под редакцией В.М. Кудрявцева. М.: Высшая школа, 1993, с.101) компоненты топлива вытесняются из баков под действием газа, подаваемого в топливные баки. Этот газ либо заранее запасен в аккумуляторе сжатого газа, либо образуется в процессе газогенерации в газогенераторах. Газ вытесняет компоненты жидкого топлива из топливных баков.

Однако несмотря на то, что к газу, используемому в вытеснительных системах подачи (слива) топлива, предъявляются высокие требования, в случаях опорожнения баков ракет для длительного хранения и их последующего использования в качестве ракет-носителей (РН) эти газы не пригодны. Нет гарантии сохранности баков при длительном хранении с остатком компонентов топлива.

Целью изобретения является предотвращение коррозионных процессов в топливных баках после слива из них топлива, увеличение сроков хранения слитых ракет и обеспечение их последующего использования в качестве РН.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе опорожнения баков, заключающемся в создании избыточного давления на поверхности компонентов топлива с помощью газовой среды, в качестве газовой среды используют инертный газ с содержанием в нем кислорода не более 0,02% по объему.

В настоящее время для слива компонентов топлива из баков жидкостных ракет используют технический газообразный азот с содержанием кислорода от 0,4 до 2%. Известно (Иоффе Б.В., Кузнецов М.А., Потехин А.А. Химия органических производных гидразина, Л. : Химия, 1977, 223 с), что при реакции гептила с кислородом образуется азот, вода и диметил гидразин формальдегида по схеме 3(CH₃)₂NNH₂ + 2O₂ ---> 2(CH₃)₂ = CH₂ + 4H₂O + N₂ После слива в баках горючего (гептила) остается несливаемый остаток, (например, в баках одной из ракет разработки предприятия от 8 до 18 л). При таком количестве гептила уменьшается его парциальное давление в газовой фазе, поверхность бака, ранее покрытая полислоями адсорбированного и хемосорбированного гептила, теряет его за счет десорбции и на ней появляются участки, покрытые только хемосорбированным гептилом, и остальные микрокапли жидкого гептила. При взаимодействии кислорода с гептилом в таких микрокаплях образующаяся вода может вызвать изменение кислотности среды от нейтральной к сильнощелочной по уравнению (CH₃)₂NNH₂ + H₂O = [(CH₃)₂NNH₃]⁺ + OH^- Величина pH в этих растворах может достигать значений 11-13, что вызывает щелочную коррозию (см. Речев Х., Стефанова С. Справочник по коррозии. М. : Мир, 1982, c.520. Томашов Н.Д., Чернова Г.П. Теория коррозии и коррозионностойкие сплавы, М.: Металлургия. 1986, c.359) на отдельных участках. Протекание такой местной - язвенной или точечной коррозии не требует большого количества коррозионно активного агента, не затрагивает большого объема материала, но продукты коррозии могут отслаиваться от стенок баков, засорять компонент, влиять на его охлаждаемую способность, на расходные характеристики и работоспособность двигателей. Если провести расчет образовавшегося количества воды по вышеприведенному уравнению, считая, что используется азот с 0,5% кислорода, то получается 0,5 л, что вполне достаточно для развития процесса язвенной или точечной коррозии. Известно, что указанная коррозия развивается очень быстро и является необратимым процессом (см. Речев Х., Стефанова С. Справочник по коррозии. М.: Мир, 1982, c.520, Скорчеллетти В.В. Теоретические основы коррозии металлов. Л.: Химия, 1973, с.264). Помимо этого после частичного гидроксилирования поверхности возможна реакция поверхностных гидроокисей с аминами (диметиламин, аммиак, гептил) с образованием нестойких соединений и воды по уравнению RNH₂ + Me(OH)_x = MeNHR + H₂O, где x = 2, 3.

При разрушении окисной пленки чистые Mg и Al могут реагировать с амином и водой с выделением водорода (см. Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники, 2 изд, М., 1984), что приводит к наводораживанию поверхности и образованию новых порций воды. Процесс имеет автокаталитический характер.

В предлагаемом способе опорожнения топливных баков в качестве рабочего тела используется инертный газ с содержанием в нем кислорода не более 0,02% по объему. При таком содержанием кислорода (0,02%) в рассматриваемом выше случае в изделии после слива образуется только 10 мл воды, что исключит образование точечной коррозии. В качестве газообразного рабочего тела может быть применен гелий, аргон, либо азот особой чистоты.

Таким образом, при этой технологии слива изделия могут быть без дополнительной нейтрализации баков отправлены на длительное (до 5 лет) хранение с целью их последующего применения в качестве ракет-носителей.

Формула изобретения

Способ опорожнения топливных гептильных баков вытеснением компонентов топлива избыточным давлением газовой среды, отличающийся тем, что в качестве газовой среды используют инертный газ с содержанием кислорода в нем не более 0,02% по объему.