Кафедра «Ракетные двигатели» Кафедра «Ракетные двигатели» Московский авиационный институт (НИУ) МИФЫ И РЕАЛЬНОСТЬ О ВОЗДЕЙСТВИИ ОЧ РН Tel./ Fax +7(499) - презентация

1 Кафедра «Ракетные двигатели» Кафедра «Ракетные двигатели» Московский авиационный институт (НИУ) МИФЫ И РЕАЛЬНОСТЬ О ВОЗДЕЙСТВИИ ОЧ РН Tel./ Fax +7(499) Семенов Василий Васильевич доктор технических наук, профессор

2 Кафедра «Ракетные двигатели» Кафедра «Ракетные двигатели» Московский авиационный институт (НИУ) Ракета «АНГАРА» БЛОК «УКВБ» БЛОК «КВРБ»

3 Кафедра «Ракетные двигатели» Кафедра «Ракетные двигатели» Московский авиационный институт (НИУ) Модернизация ракетных двигателей 14Д21 (2-ая ступень ракеты «Союз-2») РД-191 (1-ая ступень ракеты «Ангара»). 1 – земное сопло; 2 – торец; 3 – контур насадка; 4 – высотный насадок

4 Кафедра «Ракетные двигатели» Кафедра «Ракетные двигатели» Московский авиационный институт (НИУ) СТАТЬИ В РЕСПУБЛИКАНСКИХ ГАЗЕТАХ … «Правда о Вилюйском энцефалите» и «Открытое письмо» (газета «Туймаада» от г. и г), « Выступим единым фронтом против строительства космодрома «Восточный»!», «Якутии следует решительно расторгнуть Договор с Роскосмосом, «Запуск ракет с космодрома «Восточный» - геноцид народа» («Sakhalife» от г., г. и ) и др. «Космический обстрел Якутии» и «Ракеты над Якутией» (газета «Якутск вечерний» от г. и г.) и др. «Сближение с космосом», «Якутия – свалка военно – космических отходов», (газета «Наше время» от г.),

5 Кафедра «Ракетные двигатели» Кафедра «Ракетные двигатели» Московский авиационный институт (НИУ) Миф 1-ый …В качестве топлива будут использованы специальный керосин РГ-1 с жидким азотом, состав окислителей, процентное содержание более 50% неизвестно... Вероятнее всего будут применяться агрессивные и токсичные фтор и бериллий… В ракетах «Союз» и «Ангара» используется топливная пара: керосин + кислород. В качестве окислителя – только кислород и ничего больше. Жидкий азот – инертный газ, используется как хладагент. Фтор ввиду сильной токсичности не используется, хотя по своей химической активности превосходит кислород. Бериллий – твердое вещество, в качестве окислителя не используется. Чем привлекают конструкторов металлизированные топлива? Повышается эффективность топлива, с одного кг топлива можно получить больше тяги. Недостаток: забиваются каналы форсунки

6 Кафедра «Ракетные двигатели» Кафедра «Ракетные двигатели» Московский авиационный институт (НИУ) Миф 2-ой … В качестве четвертой ступени в головной части РН «Союз-2» планируется использовать разгонный блок «Фрегат», где в качестве топлива в двигательной установке используются: окислитель - азотный тетраксид (амил) и горючее – несимметричный диметилгидразин (гептил) до 3 тонн… Почему гептил (НДМГ) используется в качестве ракетного топлива? Преимущества: большая плотность, самовоспламеняется (в условиях вакуума является единственным способом воспламенения топлива), в ракете может храниться длительное время в заправленном виде. Недостатки: высокая токсичность, меньше удельная тяга (тяга с одного кг топлива) чем у керосина и водорода. Топливная пара НДМГ+АТ используется в тяжелой ракете «Протон», а также в двигателях разгонного блока «Фрегат». Их заменит ракета «Ангара-5А», работающая на экологически безопасном топливе керосин + кислород. В настоящее время разработан компактный лазерный воспламенитель. Поэтому двигатели разгонного блока будут работать на экологически чистой паре Н 2 +О 2 (водород + кислород).

7 Кафедра «Ракетные двигатели» Кафедра «Ракетные двигатели» Московский авиационный институт (НИУ) Миф 3-ий …И по всей трассе сброса ступеней остатки топлива рассеиваются в воздухе (аэрозольно), а также различные компоненты ракетного топлива из радиоактивного бериллия, брома, фтора, хлора и др. В связи с этим, в экологическом плане, опасными для жизни живого существа являются не только места падения «фрагментов» во время запуска, а вся трасса пролета, начиная с места запуска ракеты-носителя... По всей трассе КРТ не могут рассеиваться, т.к. трасса делится на два участка: активный участок (АУТ) полета ракеты (когда двигатели работают) и пассивный участок (ПУТ) (двигатели уже не работают). Баки выполнены герметично и при утечке КРТ (НДМГ + АТ) произойдет взрыв. Ракета – не самолет, а ЖРД – не авиационный двигатель, постоянно работать не может, т.к. на борт берет не только горючее, но и окислитель. ЖРД 1-ой ст. РН«Союз» работает 120 сек. и выключается на высоте 67 км, а ЖРД 2-ой ст. – 300 сек. На ПУТ ОЧ РН летят по инерции с пустыми баками. Никакого пролива топлива по трассе не произойдет. 2-ая ст. РН разрушается при вхождении в плотные слои атмосферы на высоте 80 км из-за ее высокой скорости, топливо выбрасывается в верхние слои атмосферы и рассеивается, не попадая на земную поверхность.

8 Кафедра «Ракетные двигатели» Кафедра «Ракетные двигатели» Московский авиационный институт (НИУ) Операция Полётное время, с Старт (контакт подъёма) 0,00 Сброс ДУ САС114,16 Отделение I ступени 117,80 Сброс створок головного обтекателя (ГО)157,48 Отделение II ступени 287,30 Сброс хвостового отсека (ХО)297,05 Выключение ДУ III ступени 524,96 Отделение корабля (контакт отделения)528,26 ЦИКЛОГРАММА ПОЛЁТА РН «СОЮЗ-ФГ»

9 Кафедра «Ракетные двигатели» Кафедра «Ракетные двигатели» Московский авиационный институт (НИУ) Миф 4-ый …Разработчики забывают о влиянии запуска ракет на климат: изменяется состав облачности (появляются облака, состоящие из частиц алюминия) и при запуске ракет происходит уничтожение озонового слоя. Особенно это тревожно для Вилюйских улусов, где над кратерами происходит образование озоновых дырок. Кроме того, для Якутии характерно естественное истощение озонового слоя (до 45%)… Озоновый слой расположен в стратосфере, на высотах от 7÷8 км до 40÷50 км над Землей. Гуще всего озон в слое 22 ÷ 24 км. Причины ослабления озонового слоя. Во-первых, – это хлор и его соединения с кислородом. До 700 тыс. тонн в год) этого газа поступает в атмосферу (разложение фреонов). При их расширении снижается их температура, фреон широко используют в холодильниках. Во-вторых, самолеты. Горячие ПС керосина разрушают озон. В- третьих – окислы азота. Больше всего их выделяется с поверхности почвы, особенно при разложении азотных удобрений. В – четвертых, это запуски ракет. ПС топлива разрушают озон. Над Якутией от падения ОЧ РН озоновых дыр образоваться не может, т.к. двигатели при спуске уже не работают. Климат в вилюйских районах изменился, как я считаю, из-за образования водохранилища для Вилюйской ГЭС.

10 Кафедра «Ракетные двигатели» Кафедра «Ракетные двигатели» Московский авиационный институт (НИУ) Миф 5-ый … Возможно, изменения крови носят от воздействия электро- магнитного импульса (ЭМИ), ультразвука или токсического действия… ЭМИ – это электромагнитное излучение, а не импульс. ЭМИ возникает только в районах размещения РТС и командно-измерительных пунктов. ОЧ РН ничего не излучают, т.к. электроприборы не работают. Воздушные колебания с частотой от 16 Гц до 20 к Гц называется звуком. Его слышит человек. Колебания свыше 20 к Гц, называется ультразвуком. Влияние ультразвука на человека минимально, т.к. он не слышит его. Категория пользователей Продолжительность работы в течение дня ПЭВМНепрерывная Общая Дети дошкольного возраста Школьники Студенты Взрослые мин ч до 2 ч мин мин ч До 6 ч Нормативы продолжительности работы на ПЭВМ Не размещайте кровать у стенки, если за ней находится холодильник, компьютер или телевизор !

11 Кафедра «Ракетные двигатели» Кафедра «Ракетные двигатели» Московский авиационный институт (НИУ) Пути уменьшения площади РП ОЧ РН Средства спасения ОЧ РН: парашюты, ЖРД, РДТТ, ВРД, аэродинамические поверхности (жесткие и гибкие крылья), надувные баллоны, системы подхвата в воздухе и др., часть из которых одновременно может служить средством уменьшения площадей, используемых под РП ОЧ РН. В ходе дальнейших проработок некоторые из них сняты с рассмотрения: надувные баллоны (из-за недостаточно хороших массовых характеристик и т.п.), системы подхвата в воздухе (из-за ограниченных областей использования и технической реализации надежного спасения). Спасение верхних ступеней РН экономически неоправданно, а спасение и повторное использование первых ступеней, составляющих до ~ 60% от стоимости РН, может обеспечить значительную экономию средств и представляет практический интерес для всех РН.

12 Кафедра «Ракетные двигатели» Кафедра «Ракетные двигатели» Московский авиационный институт (НИУ) Крыло на первой ступени Применение крыла на первой ступени может придать РН новое качество - возможность запуска без отчуждения территории под РП, т.к. при наличии крыла ступень РН может надежно (по самолетной схеме) возвращаться к месту старта. Однако крыло, играя пассивную роль на участке выведения РН, существенно снижает мощность двигателя (на %). Парашютно-реактивные системы Парашютно-реактивные системы (ПРС) для возвращения ступеней РН представляют наибольший интерес из-за небольшой массы, простоты и надежности работы. Имеется опыт применения таких систем как в авиации, так и в космической технике (для мягкой посадки спускаемых аппаратов). Однако детальная конструкторская проработка систем возвращения для конкретных ступеней показал, что практически неизбежно возникает усложнение конструкции (появляются новые элементы: защитные устройства сопел двигателей, обтекатели и узлы для размещения и крепления средств возвращения и т.п.), масса которых может составить до 40 ÷ 90% от массы основных узлов системы возвращения. Пути уменьшения площади РП ОЧ РН

13 Кафедра «Ракетные двигатели» Кафедра «Ракетные двигатели» Московский авиационный институт (НИУ) Реактивные системы спасения Реактивные системы (РС) возвращения ступеней РН – это ракетные двигатели малой тяги, которые обладают возможностью - обеспечения посадки I ступени как по трассе пуска, так и с посадкой в заданном районе с требуемой точностью; - использования для возвращения как первых, так и верхних ступеней РН и, в том числе, перспективных одноступенчатых РН. Возвращение ступеней РН с помощью РС разделяется на три этапа: - предварительный маневр для приведения в заданный район посадки и пассивное аэродинамическое торможение; - активное торможение для гашения остаточной скорости; - предпосадочный маневр и мягкое приземление. Пути уменьшения площади РП ОЧ РН

14 Кафедра «Ракетные двигатели» Кафедра «Ракетные двигатели» Московский авиационный институт (НИУ) ВОЗДУШНЫЙ СТАРТ Самолет-носитель АН Руслан ОАО ГРЦ им. В.П. Макеева Пуск ракеты-носителя будет производиться на высоте км с воздушной стартовой платформы, в качестве которой будет использо- ваться самолет Ан «Руслан». РН «Полет» использует экологически безопасные КРТ «О 2 + керосин». На 1-ой ст. используется ЖРД НК-43. В качестве 2-ой ст. РН используется РД-0124 (3-я ст. РН Союз-2).

15 Кафедра «Ракетные двигатели» Кафедра «Ракетные двигатели» Московский авиационный институт (НИУ) Нейтрализация токсичных остатков КРТ на ПУТ Анализ физико-химических свойств НДМГ показывает, что при химических способах нейтрализации НДМГ на борту РН наиболее приемлемыми являются следующие направления нейтрализации: Каталитический дожиг остатков; Взаимодействие НДМГ с ацетоном, формальдегидом и др.; Окисление НДМГ с помощью АТ, кислорода и других окислителей. Каталитический дожиг КРТ проводят на платиновых катализаторах с помощью кислорода. Температура зажигания катализатора – 150 ÷ 200 ºС. Однако использование катализатора для дожигания НДМГ на борту ОЧ РН на пассивном участке траектории затруднительно ввиду ряда причин: - при окислении НДМГ выделяется огромное количество тепла (ккал), которое необходимо отвести от катализатора в течение мин (за время полёта ОЧ РН на пассивном участке). - к НДМГ необходимо подвести кислород (300 ÷ 600) кг, которого на борту ОЧ РН нет, а также на катализатор необходимо подавать КРТ в виде газокислородной смеси, что требует системы наддува бака. Каталитический дожиг КРТ

16 Кафедра «Ракетные двигатели» Кафедра «Ракетные двигатели» Московский авиационный институт (НИУ) Нейтрализация токсичных остатков КРТ на ПУТ При взаимодействии НДМГ с ацетоном, альдегидом и т.п. получаются гидрозоны, которые являются малотоксичными или нетоксичными соединениями. Для нейтрализации 150 ÷ 300 кг НДМГ необходимо ввести 100 ÷ 200 кг ацетона, а для проведения реакции – еще нагрев на 200 ºС и время около 3-х часов, что делает этот подход нереализуемым на борту ОЧ РН. Окисление НДМГ с помощью штатного окислителя (АТ), сопровождается созданием нетоксичных продуктов (азота, воды и двуокиси углерода). Процесс обезвреживания осуществляется путём впрыскивания необходимого количества АТ непосредственно в топливный бак НДМГ. При контакте НДМГ с окислителем АТ происходит бурная реакция с выделением тепла, в результате чего начинается процесс пиролиза НДМГ на газообразные продукты, что приводит к повышению давления в баке и истечению газа через дренажные магистрали. Время полного выгорания и пиролиза топлива может составлять с, т.е. сопоставимо с временем полета на пассивном участке траектории полета ОЧ РН на Землю. Окислительный метод Взаимодействие НДМГ с ацетоном

17 Кафедра «Ракетные двигатели» Кафедра «Ракетные двигатели» Московский авиационный институт (НИУ) Нейтрализация токсичных остатков КРТ на ПУТ Может быть также рассмотрен способ совместного окислительного и каталитического обезвреживания НДМГ, при котором в азотнокислотном окислителе растворён нитрат металлов (меди, железа, марганца, кобальта или др.), в результате чего НДМГ разлагается до метана и азота. Совместный окислительный и каталитический метод обезвреживания Такой метод (окислительный + катализатор) позволит существенно уменьшить необходимое для обезвреживания количество окислителя и одновременно снизить выброс в атмосферу токсичных продуктов. На нашей кафедре ведется подготовка инженеров-экологов по специальности «Инженерная защита окружающей среды». Я приглашаю вас на годичные курсы повышения квалификации. Будет разработан с учетом ваших пожеланий учебный план обучения. По окончании вы получите диплом. Совет: Если вы где-нибудь нашли остатки отделяемых частей ракеты, то не надо очень близко подходить к ним и трогать их. Тогда вы никогда ничем не заболеете. Сразу сообщите полиции и соответствующие службы, обученные для утилизации ОЧ РН, приедут и разберутся.

18 Кафедра «Ракетные двигатели» Кафедра «Ракетные двигатели» Московский авиационный институт (НИУ) СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ !

19 Кафедра «Ракетные двигатели» Кафедра «Ракетные двигатели» Московский авиационный институт (НИУ)

20 Кафедра «Ракетные двигатели» Кафедра «Ракетные двигатели» Московский авиационный институт (НИУ) НЕКОТОРЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ В ЯКУТИИ 1. Подготовка питьевой воды в сельской местности 2. Утилизация твердых отходов в городах 3. Очистка сточных вод, сбрасываемых в реку котельными 4. Энергосбережение в жилых домах Бытовой электросорбционный фильтр В сравнении с другими бытовыми фильтрами предлагаемый аппарат осуществляет комплекс- ную очистку питьевой воды по неорганическим, природным и синтетическим, органическим и биоорганическим веществам. При этом практически неизменным остается содержание макрокомпонентов Nа, Са, Мg, что сохраняет все свойства воды, вкусовые качест­ва которой значительно отличаются от исходной воды, а по вкусу вода приближается к родниковой.

21 Кафедра «Ракетные двигатели» Кафедра «Ракетные двигатели» Московский авиационный институт (НИУ) Бытовой электросорбционный фильтр Принцип действия фильтра основан на использовании угольного порошка, служащего в качестве объемного электрода и адсорбента. При пропускании через уголь электрического тока (э.д.с.) в фильтре реализуются электрохимические реакции, обеспечивающие разрушение соединений тяжелых и щелочноземельных металлов, а также осаждение на электроде их гидроксидов. Нитрат – ионы и хлорат – ионы восстанавливаются до азота и С1 - ионов. Органические вещества, такие как фенол сорбируются углем. Микроорганизмы разрушаются кислородом. Фильтр состоит из двух цилиндрических токоподводящих электродов, между которыми образована камера очистки. Камера заполнена активированным углем, обеспечивающим эффективное удаление вредных веществ из воды. Поверхность анодного электрода покрыта тонким слоем платины. Вода пропускается через камеру очистки со скоростью от 5 до 10 л/час при напряжении на электродах от 3 до 7,5 В и силе тока от 5 до 10 мА, в результате чего происходит снижение рН воды от 8,4 до 7,4 единиц и осуществляется глубокая очистка воды от вышеуказанных веществ, а также от борат – ионов и нитрат – ионов. Фильтр может работать автономно от батареек с напряжением 4,5 6 вольт (не от электросети).

22 Кафедра «Ракетные двигатели» Кафедра «Ракетные двигатели» Московский авиационный институт (НИУ) СХЕМА МУСОРОСЖИГАТЕЛЬНОГО ЗАВОДА 1. Приемное отделение; 2. Бункер для отходов; 3. Котлоагрегат; 4. Реактор летучего потока 5. Абсорбер 6. Рукавный фильтр 7. Бункер шлака 8. Бункер золы 9. Система подавления окислов азота 10. Дымовая труба

23 Установка обратного осмоса.. ОБРАТНЫЙ ОСМОС Кафедра «Ракетные двигатели» Московский авиационный институт (НИУ) Керамические мембраны Очистка сточных вод Элементы мембраны 23