Preview

Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety

Расширенный поиск

Методика определения термопрочности топливного бака орбитальной ступени с маршевым жидкостным ракетным двигателем

https://doi.org/10.18322/PVB.2016.25.07.34-47.

Полный текст:

Аннотация

Рассматривается проблема взрывоопасности топливного бака отработавшей орбитальной ступени (ОС) ракеты-носителя с невыработанными остатками жидкого компонента топлива в баке после выключения маршевого жидкостного ракетного двигателя на круговой орбите в диапазоне высот 200-1000 км. Представлена инженерная методика по оценке взрывоопасности топливного бака ОС ракеты-носителя в зависимости от количества остатков жидкого компонента топлива (до 3 % от начальной заправки топливного бака) на момент выключения маршевого жидкостного ракетного двигателя, от повышения давления, обусловленного испарением жидкого компонента топлива при нахождении ОС на орбите и воздействием внешних тепловых потоков. Показаны максимальная (при нахождении ОС на полностью освещенной орбите) и минимальная (при нахождении ОС на максимально затененном участке орбиты с последующим выходом на освещенную часть) границы теплового нагружения ОС внешними тепловыми потоками, а также повышенным давлением в баке на примере типового топливного отсека, представляющего собой цилиндрическую обечайку со сферическими днищами. Сформированы предложения по допустимому количеству остатков жидкого компонента топлива в баке после выключения маршевого жидкостного ракетного двигателя и вели¬чине теплового нагружения ОС при нахождении на орбите.

Об авторах

В. И. Трушляков
Омский государственный технический университет
Россия


К. И. Жариков
Омский государственный технический университет
Россия


Список литературы

1. Mannan S. Lees’ Loss Prevention in the Process Industries. Hazard Identification, Assessment and Control. - 3rd ed. - Oxford : Butterworth-Heinemann, 2004. - Vol. 1. - 3680 p. DOI: 10.1016/B978-0-7506-7555-0.50272-3.

2. Si-Ning Chen, Jin-Hua Sun, Guan-Quan Chu. Small scale experiments on boiling liquid expanding vapor explosions: Vessel over-pressure // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. - 2007. - Vol. 20, Issue 1. - P. 45-51. DOI: 10.1016/j.jlp.2006.09.002.

3. Козлитин А. М. Развитие теории и методов количественной оценки риска аварий сложных технических систем // Вестник Саратовского государственного технического университета. - 2011. - Т. 4, № 3(61).- С. 115-124.

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

5. Weiguo Li, Xianhe Zhang, Haibo Kou, Ruzhuan Wang, Daining Fang. Theoretical prediction of temperature dependent yield strength for metallic materials // International Journal of Mechanical Sciences. - 2016. - Vol. 105.- P. 273-278. DOI: 10.1016/j.ijmecsci.2015.11.017.

6. Takase K. et al. Demonstration for upper stage controlled re-entry experiment by H-IIB launch vehicle // Mitsubishi Heavy Industries Technical Review. - 2014. - Vol. 48, No. 4. - P. 11-16.

7. Ariane-5, Data Relating to Flight VA205 by Hugues Lanteri. Kourou, 2012. URL: http://www.spaceairbusds.com/media/document/flight-va205/atv3.pdf (дата обращения: 11.12.2015).

8. Меры, принимаемые космическими агентствами для снижения темпов образования космического мусора или его потенциальной опасности : доклад секретариата / Комитет по использованию космического пространства в мирных целях, 21.11.1995. URL: http://www.unoosa.org/pdf/reports/ac105/AC105/620R.pdf (дата обращения: 15.01.2016).

9. Меры, принимаемые космическими агентствами для снижения темпов образования космического мусора или его потенциальной опасности : доклад секретариата / Комитет по использованию космического пространства в мирных целях, 13.12.1996. URL: http://www.unoosa.org/pdf/reports/ac105/AC105/663R.pdf (дата обращения: 22.01.2016).

10. Glazunov A. A., Goldin V. D., Zverev V. G., Ustinov S. N., Finchenko V. S. Aerothermodynamics calculation of thermal destruction of “Fregat” upper stage at descent in the Earth’s atmosphere // Thermophysics and Aeromechanics.-2013.-Vol. 20, Issue 2.-P. 195-209. DOI: 10.1134/s0869864313020066.

11. Sim H., Kim K. Reentry survival analysis of tumbling metallic hollow cylinder // Advances in Space Research. - 2011.- Vol. 48, No. 5. - P. 914-922. DOI: 10.1016/j.asr.2011.04.036.

12. Tewari A. Entry trajectory model with thermomechanical breakup // Journal of Spacecraft and Rockets. - 2009. - Vol. 46, No. 2. - P. 299-306. DOI: 10.2514/1.39651.

13. Ailor W. H., Patera R. P. Spacecraft re-entry strategies: meeting debris mitigation and ground safety requirements // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers / Journal of Aerospace Engineering. -2007.-Part G.-Vol. 221, No. 6.-P. 947-953. DOI: 10.1243/09544100JAERO199.

14. Rykhlova L. V., Bagrov A. V., Barabanov S. I., Kasimenko T. V., Mikisha A. M., Smirnov M. A. Search and observations of space debris and near earth objects at Inasan // Advances in Space Research. -2001. - Vol. 28, No. 9. - P. 1301-1307. DOI: 10.1016/S0273-1177(01)00401-X.

15. Fritsche B., Klinkrad H., Kashkovsky A., Grinberg E. Spacecraft disintegration during uncontrolled atmospheric re-entry // Acta Astronautica. - 2000. - Vol. 47, Issues 2-9. - P. 513-522. DOI: 10.1016/s0094-5765(00)00090-4.

16. Lips T., Fritsche B. A comparison of commonly used re-entry analysis tools // Acta Astronautica. -2005. - Vol. 57, Issues 2-8. - P. 312-323. DOI: 10.1016/j.actaastro.2005.03.010.

17. Rykhlova L. V., Kasimenko T. V., Mikisha A. M., SmirnovM.A. Explosions in the geostationary orbit //Advances in Space Research.-1997.-Vol. 19, No. 2.-P. 313-319. DOI: 10.1016/S0273-1177(97)00014-8.

18. Lips T., Fritsche B., Koppenwallner G., Klinkrad H. Spacecraft destruction during re-entry - latest results and development of the SCARAB software system // Advances in Space Research.-2004.-Vol. 34, No. 5. - P. 1055-1060. DOI: 10.1016/j.asr.2003.01.012.

19. Машиностроение : Энциклопедия. Т. II-3. Цветные металлы и сплавы. Композиционные металлические материалы / Под общ. ред. И. Н. Фридляндера.-М. : Машиностроение, 2001.-880 c.

20. Гольденвейзер А. Л. Теория упругих тонких оболочек. - М. : Наука, 1976. - 512 с.

21. Baker W. E., Cox P. A., Westine P. S., Kulesz J. J., Strehlow R. A. Explosion hazards and evaluation. Amsterdam - Oxford - New York : Elsevier Scientific Publishing Company, 1983. - 807 p. DOI: 10.1016/0010-2180(85)90099-9.

22. РБГ-05-039-96. Руководство по анализу опасности аварийных взрывов и определению параметров механического действия. - М. : НТЦ ЯРБ Госатомнадзор России, 2000. - 80 с.

23. Bubbico R., Mazzarotta B. Analysis and comparison of calculation methods for physical explosions of compressed gases // 11th International Conference on Chemical and Process Engineering.-2013.-Vol. 32, No. 11. - P. 81-90. DOI: 10.3303/CET1332023.

24. Викторов М. М. Методы вычисления физико-химических величин и прикладные расчеты.-Л. : Химия, 1977.- 360 с.

25. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей : справочное пособие.-Л., 1982. - 592 с.

26. Теория тепломассообмена / Под ред. А. И. Леонтьева. - М. : Высшая школа, 1979. - 495 c.

27. Meseguer J., Perez-Grande I., Sanz-Andres A. Spacecraft thermal control. - Oxford - Cambridge - Philadelphia - New Delhi : Woodhead Publishing, 2012. - P. 381.

28. СкляровЮ.А., Фомина Н. В., Котума А. И., Семенова Н. В. Альбедо, поглощенная солнечная радиация и уходящая длинноволновая радиация по материалам атласов NASA США // Известия Саратовского университета. - 2009. - № 1. - С. 44-55.

29. Основы теории полета космических аппаратов / Под ред. Г. С. Нариманова. - М. : Машиностроение, 1972.- 608 с.

30. NASA-STD-8719.14A. Process for Limiting Orbital Debris.-Washington, D. C. : NASA, Office of Safety and Mission Assurance, 2012. - 74 p.

31. Lochan R., Adimurthy V., Kumar K. Separation dynamics of ullage rockets // Journal of Guidance, Control, and Dynamics. - 1994.- Vol. 17, No. 3. - P. 426-434. DOI: 10.2514/3.21217.

32. Jeyakumar D., Biswas K. K., Nageswara-Rao B. Stage separation dynamic analysis of upper stage of a multistage launch vehicle using retro rockets // Mathematical and Computer Modelling.-2005.- Vol. 41, Issue 8-9. - P. 849-866. DOI: 10.1016/J.MCM.2005.02.001.

33. Alessi E. M. The reentry to Earth as a valuable option at the end-of-life of Libration Point Orbit missions //Advances in Space Research.-2015.-Vol. 55, No. 12.-P. 2914-2930.DOI:10.1016/J.ASR.2015.03.012.

34. Многоканальный мониторинговый телескоп ММТ. Результаты анализа фотометрической информации по космическим объектам на околоземных орбитах. Январь 2016 года : информационноаналитический отчет. URL: http://astroguard.ru/mmtpublic.html (дата обращения: 03.02.2016).

35. Anselmo L., Pardini C. Ranking upper stages in low Earth orbit for active removal // Acta Astronautica. - 2016. - Vol. 122, Issues 19-27.- P. 19-27. DOI: 10.1016/J.ACTAASTRO.2016.01.019.


Для цитирования:


Трушляков В.И., Жариков К.И. Методика определения термопрочности топливного бака орбитальной ступени с маршевым жидкостным ракетным двигателем. Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2016;25(7):34-47. https://doi.org/10.18322/PVB.2016.25.07.34-47.

For citation:


., . Methods of determining of the thermal strength propellant tank of orbital stage rocket with liquid propulsion engine. Požarovzryvobezopasnostʹ / Fire and Explosion Safety. 2016;25(7):34-47. (In Russ.) https://doi.org/10.18322/PVB.2016.25.07.34-47.

Просмотров: 38


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0869-7493 (Print)
ISSN 2587-6201 (Online)