ПОВЫШЕНИЕ ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОТРАБОТАВШИХ СТУПЕНЕЙ РАКЕТ-НОСИТЕЛЕЙ С ЖИДКОСТНЫМИ РАКЕТНЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ

Рассмотрена проблема пожаровзрывобезопасности при пусках ракет-носителей (РН) с маршевыми жидкостными ракетными двигателями (ЖРД) в районах падения нижних отработавших ступеней (ОС) при пусках с космодромов "Байконур" и "Восточный", а также верхних ОС - на орбитах выведения полезных нагрузок. Показано, что в районах падения ОС при пусках с космодрома "Восточный" последствия пожароопасности, создаваемой невыработанными остатками топлива в баках ОС, существенно повышают уровень дисбаланса экосистемы. На основе системного анализа сформулированы предложения по выбору технологий, схемных и проектно-конструкторских решений ОС, направленных на повышение пожаровзрывобезопасности при эксплуатации отработавших ступеней РН с ЖРД. В качестве базовой технологии предложена конвективная газификация невыработанных жидких остатков топлива в баках, которая предусматривает подачу горячих газов (теплоносителей) в топливные баки ОС после выключения ЖРД и использование полученных продуктов газификации невыработанных жидких остатков топлива в баках ОС (испарившиеся остатки топлива + газ наддува + теплоноситель) для стабилизации и ориентации ОС при движении по траектории спуска. Показано, что использование предлагаемых технологий позволит практически обеспечить требования пожаровзрывобез-опасности РН с ЖРД как в районах падения ОС, так и на орбитах.

пожаровзывобезопасность, ракета-носитель, отработавшая ступень, остатки топлива, газификация, район падения, fire and explosion safety, launch vehicle, worked-out stages, propellant residues, gasification, fall areas

1. Руководство по организации безопасной эксплуатации космических средств российского космического агентства (РОБЭКС-99). - М. : РКА, 1999. - 195 с.

2. Экологические проблемы и риски воздействий ракетно-космической те ники на окружающую природную среду : справ. пособие / Под общ. ред. В. В. Адушкина, С. И. Козлова, А. В. Петрова. - М. : Анкил, 2000. - 640 с.

3. Кондратьев А. Д., Кречетов П. П., Королева Т. В. Обеспечение экологической безопасности при эксплуатации районов падения отделяющихся частей ракет-носителей. - М.: Пеликан, 2007. - 80 с.

4. Шатров Я. Т. Обеспечение экологической безопасности ракетно-космической деятельности : учеб.-метод. пособие. Ч. 2: Экономические и производственные аспекты. Экологический мониторинг. Методические под оды, методики и результаты оценок экологической безопасности средств выведения. - Королев : ЦНИИМаш, 2010. - 222 с.

5. Руссо М. Космическая экология. URL: http://polit.ru/article/2014/07/11/sk_space_debris (дата обращения: 14.02.2016).

6. Anselmo L., Pardini C. Ranking upper stages in low Earth orbit for active removal // ActaAstronautica. - 2016.-Vol. 122. -P. 19-27. DOI: 10.1016/j.actaastro.2016.01.019.

7. СердюкВ. К. Проектирование средств выведения космических аппаратов : учеб. пособие / Под ред. А. А. Медведева. - М. : Машиностроение, 2009. - 504 с.

8. Бахвалов Ю. О., Абросимов Ю. В., Азаров А. В. и др. Новые подходы к вопросам проектирования и экспериментальной отработки космической те ники // Научно-те нические разработки КБ "Салют" 2012-2013 гг. / Под общ. ред. Ю. О. Бахвалова. - М. : Машиностроение, 2014. - Вып. 4. - С. 4-6.

9. Куренков В. И. Основы проектирования ракет-носителей. Выбор основных проектных характеристик и формирование конструктивного облика : учеб. пособие / Под ред. А. Н. Кирилина. - Самара : Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2011. - 458 с.

10. Website of SpaceX. URL: www.spacex.com (дата обращения: 13.02.2016).

11. Чернокульский А. В., Мохов И. И., Школьник И. М. Риск пожароопасности в различных регионах России и его возможные изменения в XXI веке по модельным расчетам. URL: http://www.my-shared.ru/slide/361923 (дата обращения: 17.02.2016).

12. Космодром "Восточный" на карте, планы космодрома. URL: http://vostokdrom.ru/map (дата обращения: 17.02.2016).

13. Кац А. Л., Гусев В. Л., Шабунина Т. А. Методические указания по прогнозированию пожарной опасности в лесах по условиям погоды. - М. : Гидрометеоиздат, 1975. - 16 с.

14. Шерстюков Б. Г. Оценки потенциальной горимости лесов в России по месячным метеорологическим данным. URL: http://downloads.igce.ru/publications/pemem/PEMEM25/14_Sherstyu-kov_B_G.pdf (дата обращения: 14.02.2016).

15. Суйменбаев Б. Т. Экологическая безопасность эксплуатации ракетно-космических комплексов. - Алматы : Гига трейд, 2009. - 240 с.

16. Разработка структуры и подготовка исходных данных для базы данных СЭМК в соответствии с требованиями уполномоченных органов РК и РФ : отчет о НИР / НТЦ "Экон-ЦНИИМаш". - М., 2005.

17. Update of the IADC space debris mitigation guidelines. IADC-11-02. Beijing, May 2014.

18. Гайкович А. И. Основы теории проектирования сложных технических систем. - СПб. : НИЦ МОРИНТЕХ, 2001. - 432 с.

19. Диксон Дж. Проектирование систем: изобретательство, анализ и принятие решений / Пер. с англ. - М. :Мир, 1969.-440 с.

20. Patera R. P. et al. Controlled deorbit of the Delta IV upper stage for the DMSP-17 mission // Proceedings of the 2nd IAASS Conference "Space Safety in a Global World", 14-16 May 2007. - USA, Chicago, 2007.

21. Ariane-5. Data relating to Fight VA205 by Hugues Lanteri. Kourou, March 2012. URL: http://space-airbusds.com/media/document/flight-va205_atv3.pdf (дата обращения: 15.02.2016).

22. Takase K. et al. Successful demonstration for upper stage controlled re-entry experiment by H-IIB launch vehicle // Mitsubishi Heavy Industries Technical Review. - 2011. - Vol. 48, No. 4. - P. 11-16.

23. Шатров Я. Т., Баранов Д. А., ТрушляковВ. И., КуденцовВ. Ю. Определение направлений разработки методов, технических решений и средств снижения техногенного воздействия на окружающую среду для реализации на борту космических средств выведения // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета имени академика С. П. Королева (национального исследовательского университета). - 2011. - № 1(25). - С. 38-48.

24. Трушляков В. И., Лемперт Д. Б., Белькова М. Е. Исследование возможности использования газогенерирующих составов для повышения эффективности жидкостных ракет // Физика горения и взрыва. - 2015. - Т. 51, № 3. - С. 48-54. DOI: 10.15372/FGV20150307.

25. Makarov Yu., Shatrov Ya., Baranov D., Trushlyakov V. Self-contained onboard LV stage disposal system based on energy resources unexpended after space craft orbital insertion // Proceedings of the 65th International Astronautical Congress, 29 September - 3 Ortober 2014. - Canada, Toronto, 2014. - IAC-14.A6.P.28.

26. Пат. 2456217 С2 Российская Федерация. МПКB64G 1/40, B64G 1/24. Способ управления ракетами космического назначения / Трушляков В. И., Куденцов В. Ю., Шатров Я. Т. -№ 2010113169/11; заявл. 05.04.2010; опубл. 20.07.2012, Бюл. № 20.

27. Лемперт Д. Б., Трушляков В. И., Зарко В. Е. Оценка массы пиротехнической смеси для сжигания головного обтекателя космической ракеты // Физика горения и взрыва.-2015.-Т. 51, № 5.- С. 121-125. DOI: 10.15372/FGV20150514.

28. Добровольский М. В. Жидкостные ракетные двигатели. Основы проектирования : учеб. для вузов / Под ред. Д. А. Ягодникова. - М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2005. - 488 с.