Применение твердого ракетного топлива для гражданских целей

Ракетные топлива в виде зарядов из дымного и бездымного пороха находят применение в разнообразных сигнальных, фей­ерверочных ракетах, изделиях для праздничных салютов и т.п.

Без сигнальных средств не обходятся рыбаки, геологи, моря­ки, охотники. Для производства средств сигнализации, празд­ничных огней, фейерверков созданы специальные технологиче­ские линии, проводятся научные исследования по созданию бо­лее зрелищных пиротехнических средств, однако, несмотря на разнообразие световых и иных эффектов, производимых изде­лиями, в основе их движения остается единый принцип - это принцип реактивного полета, осуществляемый за счет горения твердого ракетного топлива.

Твердое ракетное топливо в виде зарядов из баллиститного пороха находит применение в различных ракетах мирного на­значения. Например, изучение верхних слоев атмосферы осуще­ствляется с помощью метеорологических ракет, снабженных твердотопливным реактивным двигателем.

Большая роль принадлежит ракетам в области активного воз­действия на атмосферные процессы. С помощью ракет, начи­ненных специальными пиротехническими составами, стало воз­можным воздействие на облака с целью предотвращения градо-образования, грозовых явлений, разгона тумана, образования осадков и т.д. Первоначально пиротехнические составы актив­ного воздействия на атмосферу доставлялись выстрелом из ар­тиллерийского оружия. В частности, широкое применение на­шел снаряд «Эльбрус», который выстреливался из 100 мм зенит­ной пушки. Однако доставка с помощью артиллерийского вы­стрела имела ряд недостатков: малое количество активного ве­щества в снаряде (в 26-килограммовом снаряде содержалось все­го 20 г льдообразующего вещества), точечное введение реагента в облако с зоной воздействия 20-30 м (в точке взрыва снаряда), необходимость использования громоздкого и дорогостоящего зенитного орудия, малый выход активных ядер при взрывном методе диспергирования (на один - два порядка ниже нежели при возгонке с. помощью гшрогенератора). Несмотря на это, применение снарядов «Эльбрус» достигало нескольких тысяч в год (в 1978 г. в СССР для защиты от града угодий с ценными сельхозкультурами было израсходовано 55 тыс. снарядов).

Рис. 11.16. Схема устройства трехступен­чатой космической ракеты «Авангард»

(США): 1-первая ступень; II- вторая ступень;

Ш-третья ступень;

1- искусственный спутник; 2- пороховые шашки; 3-камера сгорания; 4-сопло, 5- бак для горючего; 6-бак для окислителя; 7- бак со сжатым газом для подачи топлива в камеру сгорания; 8-насос для горючего, 9-насос для окислителя; 10- турбины; 11- трубопровод для горючего; 12- трубопровод для окислите­ля; 13-шарнирное крепление двигателя; 14-автопилот; 15- привод для поворачивания двигателя

 

На смену артиллерийскому выстрелу для доставки пиротехни­ческих активных составов в облака пришел метод с использовани­ем ракет. В настоящее время находят применение ракеты различ­ных конструкций, наибольшую популярность из которых получили ракеты «Алазань» и «Кристалл» (см. рис. 12.14).

Применение ракетного метода доставки позволило использо­вать заряды с массой реагента в 2-3 раза больше по сравнению с «Эльбрусом» и обеспечило распыление льдообразующего реа­гента по всей траектории прохождения ракеты через облако. О масштабах применения противоградовых средств говорит коли­чество использованных ракет «Алазань». Так, в 1979 г. израсхо­довано 30327 ракет (в Грузинской,, Молдавской ССР).

Твердое ракетное топливо находит применение и в косми­ческих ракетах. Правда, применение ТРТ обычно ограничива­ется последней ступенью ракеты,, которая выводит спутник на околоземную траекторию.

В начальных ступенях ракеты используются жидкотоплив-ные двигатели в связи с тем, что жидкое топливо обладает значительно большей энергией и обеспечивает разгон ракеты до космической скорости.

На рис. 13.16 в качестве примера дана схема трехступенча­той космической ракеты «Авангард», в которой последняя ступень имеет твердотопливный двигатель.

На основе СТРТ созданы генераторы энергии, в которых реа­лизован принцип прямого превращения химической энергии в электрическую, это так называемые магнитогидродинамические

генераторы (МГД-тенераторы). Действие их ос­новано на,возникновении ЭДС при прохожде­нии ионизированного потока продуктов сгора­ния ТРТ через магнитное поле. Причем удельная мощность МГД-генератора будет пропорцио­нальна произведению проводимости потока га­зов (а _а) на квадрат скорости его движения (W_а);

Электропроводность, в свою очередь, зави­сит от температуры газового потока (она не должна быть ниже 2000 К) и его состава.

•. I

Принцип работы МГД-генератора представлен на рис. 11.17. В генератор плазмы 4, представляющий камеру сгорания твер­дотопливного ракетного двигателя, помещается ТРТ, содер­жащее большое количество металлического горючего, обеспечи­вающего при высоких температурах хорошую ионизацию и электропроводность продуктов сгорания.

Из генератора плазмы через сопло сверхзвуковой поток продуктов сгорания проходит через магнитное поле, создаваемое электромаг­нитами 3, и поступает в блок - преобразователь энергии, в котором две противоположные стенки 2 выполняют роль изолятора, а две другие - роль электродов. При движении ионизированного потока газа через магнитное поле возникает ЭДС. При замыкании электро­дов 1 на нагрузку 5 возникает электрический ток.

МГД-генераторы являются эффективными импульсными источ­никами тока. Они нашли применение в геофизике. Созданные гео­физические установки «Урал» и «Памир» с успехом использовались в крупномасштабных исследованиях земной коры и разведке полез­ных ископаемых с зондированием до глубины 70-75 км.

МГД-генераторы могут также служить источником тока для кратковременного аварийного энергообеспечения.