ПОВЫШЕНИЕ НАДЁЖНОСТИ ЗАПРАВОЧНОЙ СИСТЕМЫ ПУТЁМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ФИЛЬТРАЦИИ КОМПОНЕНТОВ ТОПЛИВА

Аннотация. Процесс заправки ракеты-носителя «Союз» включает в себя большое количество сложных операций, которые осуществляются с применением сложного технического оборудования, а также ёмкостей для хранения компонентов топлива и рабочих компонентов. Так как заправочные операции являются опасными, выполняться они должны с высокой точностью, надёжностью и безопасностью.

К средствам очистки технологических сжатых газов относятся устройства для очистки их от масел и влаги. По назначению и конструктивным особенностям средства чистки компонентов ракетного топлива и газа делятся на фильтры, влагоотделители, маслоотделители, осушители и т. д. Главным этапом, перед началом заправки ракеты-носителя, разгонного блока и космического аппарата является очистка компонентов топлива и рабочих жидкостей, так как высокий уровень очистки даёт возможность повысить работоспособность изделий и долговечность работы арматуры.

Актуальность работы состоит в том, что предлагается рассмотреть варианты хранилищ компонентов топлива и агрегаты фильтрации топлива, которые повысят уровень надёжности и безопасности проведения заправочных операций при подготовке ракеты-носителя «Союз» к пуску.

На существующих космодромах используют два варианта заправки ракеты-носителя «Союз»: стационарный и подвижный.

На космодроме Байконур, для заправки ракеты-носителя «Союз» применяются подвижные агрегаты заправки, выполненные в виде железнодорожных агрегатов (рисунок 1).

К недостаткам такой системы заправки относится:

• постоянная необходимость заправки в стационарных хранилищах;
• возможность разгерметизации баков-цистерн;
• утечка компонентов топлива;
• затраты на техническое обслуживание подвижных агрегатов.

Подача компонентов топлива в двигательную установку ракеты-носителя осуществляется за счет работы центробежных насосов. Достоинством насосного вида подачи компонентов топлива является малая металлоёмкость, но необходимо наличие специальных электростанций для работы насосов.

Такой вариант заправки является наиболее актуальным для ракет-носителей военного назначения, что упрощает процесс заправки и делает создание комплекса более финансово экономичным.

На современных космодромах России заправка ракеты-носителя «Союз» компонентами топлива производится из стационарных хранилищ (рисунок 2). Этот метод позволяет сократить количество операций на этапе подготовки заправочного оборудования к заправке ракеты-носителя, а также сократить количество обслуживающего персонала и личного состава, что повышает надежность и безопасность заправочной системы.

Рисунок 1. Подвижные агрегаты заправки

Рисунок 2. Стационарные хранилища компонентов топлива

Подача компонентов топлива в двигательную установку ракеты-носителя осуществляется вытеснительным методом – за счет создания избыточного давления в газовой подушке заправочной ёмкости. При подаче компонентов топлива вытеснительным методом сжатые газы заранее накапливаются в баллонных батареях ресиверных. Этот метод подачи также является более надежным и безопасным.

Компоненты ракетного топлива и сжатые газы при приеме их от агрегатов доставки в системы заправки, газоснабжения и производства сжатых газов стартовых и технических комплексов должны быть кондиционными и соответствовать ГОСТ, ОСТ, техническим условиям или другой нормативно-технического документации.

Так как физико-химические и механические процессы, происходящие внутри емкостей, баллонов и трубопроводов, например, коррозия материалов, износ трущихся элементов, забор в компрессоры систем производства сжатых газов воздуха с атмосферной пылью, попадание твердых частиц в компоненты ракетного топлива при их транспортировке и т. д., обусловливают наличие в компонентах ракетного топлива и сжатых газах твердых механических инородных частиц, что требует установку в системах фильтров для фильтрации КРТ и сжатых газов.

Фильтрация необходима для исключения закупорки проходных сечений каналов, повреждения трущихся, уплотняемых и сопрягаемых поверхностей деталей и узлов.

Фильтрами называются устройства, обеспечивающие очистку компонентов ракетного топлива и сжатых газов как от твердых дисперсных частиц размером более 1 мкм, так и от высокодисперсных частиц менее 1 мкм.

Основной характеристикой фильтров является эффективность (тонкость) фильтрации, под которой понимается минимальный размер частиц, полностью задерживаемых фильтром.

Эффективность фильтрации зависит от:

• фильтрующего материала
• герметичности его крепления в корпусных деталях
• скорости фильтрации

Фильтроэлементы фильтров для фильтрации компонентов ракетного топлива в основном изготавливаются из металлической сетки и пористого фторопласта. Фильтроэлементы фильтров для фильтрации сжатых газов изготавливаются из металлической сетки, замши, керамики.

Все производимые установки очистки авиационного топлива, фильтры и сепараторы для авиационного топлива соответствуют стандарту API 1581 и применяются на терминалах хранения компонентов топлива. Установки производятся в стационарном и мобильном исполнении.

Рассмотрим варианты установок и агрегатов фильтрации топлива согласно таблице 1.

Таблица 1.

Установки фильтрации компонентов топлива

По результатам исследования можно сделать вывод, что применение стационарных хранилищ наиболее выгодно, так как снижается риск утечки компонентов топлива, а также данный способ позволяет сократить количество рабочего персонала при подготовке ракеты-носителя к заправке, что таким образом повышает надежность заправочных операций.

После рассмотрении вариантов установок фильтрации компонентов топлива предлагается выбрать насосно-фильтрационные системы (АФТ-360-3-С), так как широкий диапазон производительности наиболее предпочтителен при фильтрации компонентов ракетного топлива.