Characteristic features of creating and developing cryogenic systems of space-rocket launch complex "Soyuz"

Abstract

Ключевые слова: стартовый ракетный комплекс, криогенные заправочные си-стемы, криогенные системы охлаждения горючего.

Innovative Model of Liquid Nitrogen Application for Cooling Rocket Fuel Tanks Filling the Ground-Based Systems

“…В ряде действующих и перспективных систем заправки РКН для охлажде-ния топлива используется жидкий азот [1][2][3][7][8][9][10][11][12][13][14], получаемый из воздуха при производстве на космодромах жидкого кислорода, широко применяемого в РКН в качестве окислителя в паре с углеводородными горючими и жидким во-дородом. В составе наземного оборудования РКН «Зенит-3SL», «Союз» и «Ро-кот» используются три варианта построения систем охлаждения, основанные на теплообменных процессах с жидким азотом [1,9,10].…”

“…Процессы охлаждения при подаче жидкого азота в массу топлива характе-ризуются высокой эффективностью [3,7,11], однако их применение приводит к насыщению топлива азотом, что требует проведения дополнительной операции дегазации топлива с соответствующими временными и энергетическими затра-тами. В процессе барботажа топлива азотом происходит унос легких фракций углеводородного топлива, что приводит к снижению его энергетических харак-теристик и требует создания специальных систем дренажа и нейтрализации газов на стартовом комплексе.…”

“…Эксплуатация систем охлаждения ракетного топлива с применением тепло-обменников и жидкого азота характеризуется недостаточной эффективностью [3,7] и громоздкостью теплообменного оборудования, что приводит к повы-шенным затратам жидкого азота.…”

“…Варианты охлаждения топлива, предложенные авторами настоящей работы, более эффективны по сравнению с существующими система-ми, в которых топливо охлаждается жидким азотом и в теплообменнике, и приме-нимы для любых высококипящих компонентов ракетного топлива. Рассмотрен-ные в [3,13,14] расчетные модели на основе численной реализации предпочти-тельно использовать для поверочных расчетов систем температурной подготовки ракетного топлива. Для прогнозирования проектных и эксплуатационных харак-теристик систем температурной подготовки предпочтительны аналитические мо-дели, позволяющие определять параметры процессов охлаждения (нагрева) топ-лива при конкретных условиях и требованиях выполнения операции температур-ной подготовки топлива оборудованием наземных комплексов.…”

“…рассмотренный вариант системы охлаждения ракетного топлива с использованием жидкого азота и заполненного антифризом теплообменника, размещенного непо-средственно в емкости-хранилище заправочной системы, сопоставим с вариантом системы охлаждения топлива методом криогенного барботажа [7,11], имеющим более высокую эффективность охлаждения ракетного топлива [3] с использовани-ем жидкого азота.…”