Пожежі, що виникають при аваріях рідинних РН і/або РБ на землі або в приземних шарах атмосфери, займають особливе місце в проблемі вибухів РКТ. З одного боку, це – яскраво визначений вражаючий фактор, з іншого – фактор дії на НПС. У зв’язку з неможливістю чіткого розділення цих факторів вони розглядаються разом. Можливими причинами виникнення пожеж в процесі експлуатації виробів РКТ можуть послужити сумісні проливи КРТ, при яких відбувається перемішування пролитих окислювача 415 і палива та їх парів. Причинами і джерелами сумісних проливів можуть бути: 1) падіння заправленої РН на поверхню землі при пуску; 2) механічне руйнування баків і заправочних магістралей в результаті виникнення несправностей різних систем (наприклад, системи дренажу при подачі палива в баки РН), прогоряння стінок паливного відсіку під дією високотемпературної струмини полум’я; 3) розгерметизація заправленої РН внаслідок механічних дій (ударів, трясінь) тощо. Пожежа токсичних КРП (наприклад, АТ+НДМГ) часто супроводжується (в результаті неповного горіння), виділенням токсичних продуктів горіння. Однак основним уражаючим фактором для навколишнього середовища і людини дії пожежі є теплове випромінювання. Як показує досвід, запалювання і самопоширюване горіння газових і парогазових сумішей відбувається лише при певних процентних співвідношеннях між пальним і окислювачем (окислювачем можна вважати і повітряне середовище, оскільки в повітрі міститься близько 21% кисню).При розбавленні реакційно здатної суміші будь – яким компонентом (наприклад, НДМГ) можна досягти такого складу, коли процес горіння стає неможливим. В цьому смислі відрізняють верхні і нижні концентраційні границі горючості – граничний процентний вміст пального в системі, вище і нижче якого горіння неможливе. Концентраційні границі (КГ) будь – якого пального, в тому числі НДМГ, визначаються залежністю: КГ = 100 % р n /р h , де р n і р h – парціальний тиск пального в повітрі і атмосферний тиск відповідно. Очевидно, що найбільше можливе значення КГ при заданій температурі повітря Т(і пального, що знаходиться з ним в контакті) буде складати: КГ = 100 % р s (Т)/р h . Тут р s (Т) – тиск насичених парів пального при заданій температурі Т. Концентраційні границі НДМГ (в об’ємних долях) в повітрі при нормальних умовах складають: нижня – 2,5%, верхня – 84%. 416 Для практики найбільш важливою є нижня границя, оскільки можна чітко стверджувати, що нижче цієї границі загоряння неможливе, в той час як надгранична “верхня” концентрація в районі проливу пального завжди може зменшитись до небезпечної на деякому віддаленні від місця проливу. Аналіз показує, що концентраційні границі залежать від зовнішніх параметрів середовища – тиску і температури. З практичної точки зору важливо визначити діапазон найбільш небезпечних в пожежному відношенні експлуатаційних температур пального. Цей діапазон для НДМГ складає – 28 + 57°С. Опосередкованою мірою температурного діапазону горючості НДМГ є його температура спалаху, тобто така максимальна температура, при якій над його поверхнею утворюється концентрація суміші з повітрям, мінімально достатня для того, щоб при короткочасній дії відкритого полум’я відбувся спалах цієї суміші. Температура спалаху НДМГ складає –18°С ( за даним показником НДМГ відноситься до легкозаймистої особливо небезпечної рідини). Якщо температура повітря менша від температури спалаху, то пожежа маловірогідна. З азотистим тетраксидом НДМГ взаємодіє дуже активно, з самозайманням, що має період затримки 0,004с (при 20°С). Пари цих компонентів при достатній їх концентрації також можуть самозайматись уже при звичайних температурах ( вище 15°С). Якщо РН, заправлена рідкими компонентами палива, загоряється на стартовому столі, то в результаті виникаючої пожежі деякі конструкційні матеріали самої РН і корисного навантаження (пластмаси, радіоактивні речовини, які використовуються в енергоустановках, робочі тіла систем енергозабезпечення, терморегулювання та ін.) можуть становити загрозу для НПС і здоров’я обслуговуючого персоналу. При аварії ракети на рідкому паливі зона пожежі утворюється в міру змішування і згоряння компонентів палива на стартовому столі. Звичайно утворення зони пожежі починається з детонації (вибуху) невеликої кількості палива, яка супроводжується виділенням відповідної енергії. В результаті 417 розширення продуктів детонації тиск на протязі декількох мілісекунд знижується. Однак паливо продовжує надходити в зону детонації і згоряти там при тиску навколишнього середовища або близькому до нього. Спочатку зона пожежі має півсферичну форму, але, в міру того як на гарячі гази починають діяти виштовхуючі сили, зона пожежі починає підніматись і її форма наближається до сферичної. Після того, як основна частина палива прореагує, швидкість радіального розширення зменшується, основну роль починають грати виштовхуючі сили, причому вони можуть викликати підйом області горіння КРП. Після цього під дією конвективних струмів і сил опору зона пожежі може прийняти грибовидну форму. На основі результатів теоретичних досліджень теплового випромінювання із зони пожежі, експериментальних даних щодо зони пожежі при аваріях ракет, вибуху рідких палив розроблена математична модель пожежі РН. По відношенню до зони пожежі при розгляді моделі вводяться наступні припущення: 1) швидкість надходження палива в зону пожежі постійна; 2) повітря не надходить в зону пожежі ні під час протікання реакції, ні в наступний період (розглядається найбільш несприятливий випадок з точки зору теплового режиму); 3) все паливо вступає в хімічну реакцію; 4) зона пожежі є ізотермічною і гомогенною (через високу турбулентність), її форма у всі моменти залишається сферичною; 5) зона пожежі випромінює, як чорне тіло (випромінювання пов’язане з частками вуглецю, які світяться); 6) співвідношення компонентів палива РН „Сатурн – 5” є типовим для більшості ракет на кріогенному рідкому паливі, якщо дане припущення порушується, то необхідно заново виконати розрахунки термохімічної рівноваги і внести в подальший аналіз відповідні поправки; 7) припинення горіння палива і відрив зони пожежі від поверхні землі відбуваються одночасно, таке припущення цілком обґрунтоване, оскільки процес швидкого розширення зони горіння припиняється з закінченням надходження палива, а підйом зони і її відрив відбуваються зразу після цього.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Пожежі при аваріях рідинних РН» з дисципліни «Екологія, авіація і космос»
