УСТАНОВКА ДЛЯ УДАЛЕНИЯ СМЕСЕВОГО ТВЕРДОГО ТОПЛИВА ИЗ КОРПУСА МАЛОГАБАРИТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ
PLANT FOR REMOVAL OF COMPOSITE SOLID PROPELLANT FROM COMPACT ROCKET ENGINE CASE

Изобретение относится к области ракетной техники, в частности к разработке установки для очистки металлических корпусов малогабаритных ракетных двигателей от смесевого твердого топлива на основе синтетических каучуков, перхлората аммония и алюминиевого порошка.
Известны установки и способы разрушения зарядов твердого ракетного топлива крупных ракетных двигателей путем применения струи жидкости при высоких давлениях от 40 до 140 МПа, истекающей из сопел, количество которых, конструкция и режимы работы устанавливаются экспериментально. Установки могут быть выполнены с горизонтальным и вертикальным расположением корпуса и включают в себя необходимое оборудование: емкости, фильтры, отстойники, насосы, электродвигатели (патенты США №3312231, 3440096, 3446667, патент РФ №2195629). Для малогабаритных двигателей данные установки неприемлемы, так как размеры канала заряда не позволяют конструктивно оформить сопловую головку с вводом ее в канал и обеспечить необходимое расстояние от торца сопла до поверхности топлива для эффективного и безопасного разрушения его.
Установка утилизации изделий из смесевого твердого ракетного топлива по патенту США №4854982 включает систему обеспечения высокого давления и распыления жидкого аммиака, экстракционную систему, систему регенерации аммиака, сушки и рециркуляции, а также напорный "танк" с жидким аммиаком, фильтр, насос высокого давления, подогреватель, вспомогательное оборудование, контрольно-измерительные приборы. Основным недостатком является то, что установка включает большой набор оборудования, в том числе работающего под давлением, а применение жидкого аммиака, в случае потери герметичности отдельных и устройств узлов соединений, повышает уровень пожароопасности.
2
Наиболее близким техническим решением по общему количеству совпадающих признаков является патент США №4793866,МПК В08В 3/02, В08В 9/08, заявл. 13.12.85, опубл. 27.12.88. Установка для удаления твердого топлива из корпуса ракетного двигателя предназначена для восстановления корпуса, изготовленного из композиционного материала, например стеклопластика. Установка включает устройство для нагревания воды до температуры, по меньшей мере 65°С, устройство для регулирования температуры воды, насос для повышения давления воды до (42-84) кгс/см, сопловые насадки для формирования воды в струю, устройство для установки сопел, устройство для направления струи воды на поверхность канала на расстояние примерно 50 см и угол относительно поверхности канала заряда в пределах 15-45°, устройство для передвижения насадки, устройство для закрепления корпуса в наклонном положении для удаления остатков топлива и воды, устройство для отделения воды и кусков топлива, удаленных из корпуса, с целью рециркуляции воды. К недостаткам установки следует отнести невозможность использования насадки с сопловой головкой для малогабаритных изделий с малым каналом.
Технической задачей изобретения является создание установки для удаления смесевого твердого топлива на основе синтетического каучука с наполнителями перхлоратом аммония и алюминиевым порошком из корпуса малогабаритного ракетного двигателя без нарушения целостности корпуса с целью повторного его использования.
Технический результат достигается тем, что установка включает станцию нагрева, насосы, запорную арматуру, приборы контроля и управления, герметичный аппарат для размещения в нем корпуса двигателя, снабженный теплоизоляцией и рубашкой обогрева для подачи в нее теплоносителя от станции нагрева, реактор для приготовления водного раствора, цилиндр с поршнем, соединенный с герметичным аппаратом и с гидроцилиндром, связанным через золотник управления с насосом подачи масла из маслостанции, емкость для отработанного раствора и тележку для закатывания корпуса в аппарат.
Фиг.1. Установка для удаления смесевого твердого топлива из корпуса малогабаритного ракетного двигателя.
1 - реактор для приготовления раствора;
2 - насос для подачи раствора в аппарат;
3 - станция нагрева;
4 - герметичный аппарат для размещения корпуса двигателя
5 - рубашка обогрева с теплоизоляцией;
6 - ракетный двигатель с твердым топливом;
7 - тележка;
8 - ложемент;
9 - поддон;
10 - емкость для отработанного раствора;
11 - маслостанция;
12 - гидроцилиндр;
13 - цилиндр с поршнем;
14 - передняя крышка;
15 - задняя крышка.
Фиг.2. Схема управления установкой.
16, 17, 18, 19 - вентили;
20 - манометр;
21 - датчик температуры;
22 - датчик давления;
23 - золотник управления;
24 - насос подачи масла;
25 - бак.
Подбор и компоновка оборудования установки обеспечивает выполнение следующих функций:
приготовление водного раствора поверхностно-активных веществ и добавок, в частности неорганических солей;
- размещение корпуса малогабаритного двигателя в аппарате;
- герметизация аппарата;
- заполнение аппарата водным раствором:
- нагрев раствора в аппарате и создание избыточного давления;
- контроль параметров процесса и управление всем оборудованием установки;
- освобождение аппарата по окончании процесса.
Работа на установке производится следующим образом: ложемент 8 укладывается на тележку 7, которая состыковывается с аппаратом 4. Открывается крышка 14 и отводится в сторону. Корпус ракетного двигателя 6 со смесевым твердым топливом помещается на ложемент и закрепляется. Тележка подкатывается к аппарату со стороны открытой крышки и скрепляется с поддоном 9 стяжками. Ложемент с корпусом закатывается в аппарат, а тележка раскрепляется и откатывается. Включается насос подачи масла 24 и золотник управления 23 для подачи масла из бака 25 в полость В гидроцилиндра 12, поршень которого должен дойти до крайнего положения. Контроль положения поршня осуществляется по загоранию лампочки от срабатывания концевика, после чего насос 24 отключается. Открывается вентиль 18, устанавливается крышка на штатное место и скрепляется с аппаратом. Открывается вентиль 16, закрывается вентиль 19, включается насос подачи раствора 2 из реактора 1 и аппарат 4 заполняется раствором. При появлении раствора из трубки, соединяющей вентиль 18 с емкостью для отработанного раствора 10, насос отключается. Включается насос 24 и золотник управления 23 для подачи масла в полость Б гидроцилиндра, поршень которого должен дойти до крайнего положения. Во время перемещения поршня цилиндра 13 полость А заполнится раствором из аппарата. Насос 24 отключается. Контроль положения поршня осуществляется по загоранию лампочки от срабатывания концевика. Включается насос подачи раствора 2 и аппарат 4 дополняется раствором. При появлении раствора из трубки вентиль 18 закрывается. Контроль наличия давления в аппарате производится по манометру 20. Закрывается вентиль 16, отключается насос подачи раствора 2. Дистанционно с пульта управления включается насос 24 и золотник управления 23 на подачу масла в полость гидроцилиндра В. В аппарате поднимается давление, которое фиксируется датчиком с записью на приборе. Включается насос на подачу теплоносителя в рубашку 5 аппарата. Включается нагрев теплоносителя станции нагрева 3. Температура нагрева теплоносителя, давление масла, поступающего в гидроцилиндр, продолжительность воздействия раствора на смесевое твердое топливо устанавливаются с учетом физико-химических свойств его компонентов.
2
По окончании процесса разрушения топлива, т.е. растворения перхлората аммония с вымыванием его из синтетического каучука, отключается станция нагрева 3, переключается золотник управления 23 на подачу масла в полость Б гидроцилиндра 12. Отключается насос 24. Проверяется наличие давления в аппарате по прибору. При давлении, не превышающем 2 кгс/см, производится освобождение аппарата от раствора. Открываются вентили 18 и 19 для слива раствора в емкость 10. Переключается золотник управления 23 на подачу масла в полость В, включается насос 24, раствор вытесняется из полости А. Отключается насос 24. По прекращении истечения жидкости из трубки, соединенной с вентилем 18, производится отсоединение крышки 14 от аппарата 4. Крышка отводится в сторону, подкатывается тележка 7 к аппарату и скрепляется с поддоном 9 стяжками, ложемент 8 зацепляется тягой, вытаскивается с корпусом ракетного двигателя 6 из аппарата 4 и устанавливается на тележку 7, которая затем открепляется от поддона 9 и откатывается от аппарата 4. Аппарат 4 очищается от остатков и раствора, скопившихся на поддоне с перемещением их в емкость 10. Корпус 5 снимается с ложемента 8 и производится подготовка к повторному использованию.
Применение предлагаемого изобретения позволяет провести безопасное удаление смесевого твердого топлива из корпуса малогабаритного ракетного двигателя без нарушения корпуса с обеспечением повторного использования его.
Установка опробована в опытно-промышленных условиях ФГУП "НИИПМ" с положительным результатом при удалении смесевого твердого топлива на основе полидиенуретанэпоксидного каучука, перхлората аммония и алюминиевого порошка из корпуса малогабаритного ракетного двигателя.