Заправочно-нейтрализационная станция. Разработка и эксплуатация

Московский государственный технический университет

имени Н.Э. Баумана

ЗАПРАВОЧНО
НЕЙТРАЛИЗАЦИОННАЯ

СТАНЦИЯ.

РАЗРАБОТКА И ЭКСПЛУАТАЦИЯ

Рекомендовано Учебно-методическим объединением вузов

по университетскому политехническому образованию

в качестве учебного пособия для студентов высших учебных

заведений, обучающихся по направлению подготовки

дипломированных специалистов 652600 «Ракетостроение

и космонавтика», специальности 131300 «Стартовые

и технические комплексы ракет и космических аппаратов»

Москва

Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана

2006

УДК 621.396(075.8)
ББК 38.762.3
З-33
Рецензенты: А.Г. Катков, В.Ф. Хлыбов
З-33
Заправочно-нейтрализационная станция. Разработка
и эксплуатация: Учеб. пособие / О.Е. Денисов, Р.Н. Кузнецов,
О.П. Матвеева, Н.А. Морозов. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. – 240 с.: ил.
ISBN 5-7038-2876-7
Рассмотрены
вопросы
разработки
и
эксплуатации
заправочно-нейтрализационной
станции
(ЗНС),
а
также
методические подходы и примеры конструкторских расчетов
основных элементов ЗНС и характеристик выполняемых
с ее применением технологических операций, а также математические модели для определения эксплуатационных
характеристик оборудования ЗНС.
Для студентов вузов, обучающихся по направлению «Ракетостроение и космонавтика» по специальности «Стартовые и
технические комплексы ракет и космических аппаратов».
Ил. 51. Табл. 32. Библиогр. 23 назв.

УДК 621.396(075.8)
ББК 38.762.3

Учебное издание

Олег Евгеньевич Денисов
Роберт Николаевич Кузнецов
Ольга Петровна Матвеева
Николай Александрович Морозов

ЗАПРАВОЧНО-НЕЙТРАЛИЗАЦИОННАЯ СТАНЦИЯ.
РАЗРАБОТКА И ЭКСПЛУАТАЦИЯ
Редактор О.М. Королева
Корректор Г.С. Беляева
Компьютерная верстка В.И. Товстоног

Подписано в печать 22.06.2006. Формат 60×84/16. Бумага офсетная.
Печ. л. 15,0. Усл. печ. л. 13,95. Уч.-изд. л. 13,25.
Тираж 100 экз.
Заказ

Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана.
105005, Москва, 2-я Бауманская, 5.

ISBN 5-7038-2876-7
c⃝ МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

«Г» — горючее
ГСЧ — генератор случайных чисел
ДУ — двигательная установка
ЗИП — запасные части, инструменты и принадлежности
ЗНС — заправочно-нейтрализационная станция
ИМ — имитационная модель
КА — космический аппарат
КИ — комплектующие изделия
КРА — корреляционно-регрессионный анализ
КРТ — компоненты ракетного топлива
КС — космическая станция
МЗНС — многоцелевая заправочно-нейтрализационная
станция
МИК — монтажно-испытательный корпус
МКС — международная космическая станция
МНК — метод наименьших квадратов
МТКС — многоразовая транспортно-космическая система
НПО — научно-производственное объединение
НТО — наземное технологическое оборудование
«О» — окислитель
OK — орбитальный корабль
ОПН — обобщенный показатель надежности
ОЭХ — основные эксплуатационные характеристики
ПАЦ — подвижная автоцистерна
ПГС — пневмогидросхема
ПДК — предельно допустимая концентрация
ПЗС — подвижная заправочная станция
ПКГ — прибор контроля газосодержания

3

ПКГ МК — прибор контроля газосодержания малых
концентраций
ПН — показатель надежности
ППП — пакет прикладных программ
ПФ — проверка на функционирование
РБ — разгонный блок
РКК — ракетно-космический комплекс
РН — ракета-носитель
СГ — сжатые газы
СДУ — система дистанционного управления
СЖГ — система сжатых газов
СЗГ — система заправки горючим
СЗО — система заправки окислителем
СК — стартовый комплекс
СМО — система массового обслуживания
СОЗ — система ориентации и запуска
СП — случайный процесс
ССН — структурная схема надежности
ТА — теплообменный аппарат
ТДУ — тормозная двигательная установка
ТЗ — техническое задание
ТЗА — транспортно-заправочный агрегат
ТЗК — транспортно-заправочный контейнер
ТЗП — технологическая заправочная площадка
ТК — технический комплекс
ТО — техническое обслуживание регламентное
ТП — техническая позиция
ТПК — транспортно-пусковой контейнер
ТУ — технические условия
ТЦ — технологическая цепочка
ШБ — шаробаллон
ЭД — эксплуатационная документация
ЭПК — электропневмоклапан
ЭХ — эксплуатационная характеристика
ЭХГ — электрохимический генератор

4

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящее учебное пособие состоит из пяти разделов и приложения и предназначено для изучения студентами старших курсов состава оборудования ЗНС, являющихся сложными подсистемами РКК. Заправочно-нейтрализационные станции обеспечивают
выполнение целого комплекса работ с изделиями (РБ и КА) на ТП
по их заправке различными высококипящими компонентами жидких топлив и СГ (разд. 1, 2), которые принято называть еще продуктами.
В состав ЗНС помимо технологического оборудования входят
технические системы, системы связи, инженерные сети, сооружения, общее представление о которых можно получить из разд. 3.
Особенности создания, эксплуатации, перспективы развития и пути совершенствования станций рассмотрены в разд. 4.
Вопросам разработки оборудования ЗНС посвящен разд. 5.
Большой вклад в разработку и эксплуатацию ЗНС сделан Генеральным конструктором и Генеральным директором ФГУП КБ
транспортно-химического машиностроения д-ром техн. наук, профессором М.И. Степановым.
Авторы выражают благодарность за помощь в подготовке рукописи учебного пособия сотрудникам ФГУП КБ транспортнохимического
машиностроения
—
участникам
создания
ЗНС
В.С. Белых, Т.Д. Скавронской, Н.И. Требухину, а также профессору
кафедры «Стартовые ракетные комплексы» МГТУ им. Н.Э. Баумана
В.В. Чугункову, студенту Д.А. Самойлову и другим студентам.

5

1. НАЗНАЧЕНИЕ, СТРУКТУРА
ЗАПРАВОЧНО-НЕЙТРАЛИЗАЦИОННОЙ
СТАНЦИИ И ВЗАИМОСВЯЗЬ РАБОТЫ
ЕЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
С КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИ
И РАЗГОННЫМИ БЛОКАМИ

ЗНС предназначена для проведения следующих работ: заправка отечественных и зарубежных КА, а также РБ различными КРТ и
СГ на всех этапах эксплуатации станции на требуемом техническом
уровне; слив КРТ и сброс СГ из ДУ изделий (КА и РБ); нейтрализация баков ДУ изделий после слива КРТ.

1.1. Структура заправочно-нейтрализационной
станции

ЗНС имеет следующий типовой состав систем и сооружений:
технологические системы, выполняющие основное назначение
станции;
строительные сооружения, а также инженерные коммуникации:
подземные и наземные (включая железнодорожные, автомобильные, пешеходные пути и периметр ограждения станции);
технические системы, обеспечивающие работу технологических систем, а также создающие безопасные и санитарно-гигиенические условия для обслуживающего персонала станции.
В зависимости от конкретной проектной реализации станции
состав технологических и технических систем и сооружений может
различаться.
Рассмотрим структуру ЗНС, реализованную в станции типа
ЗНС-12 (проектное название – заправочная станция).

6

Технологические системы станции ЗНС-12 включают в себя:
• заправочные системы для различных КРТ, которые используются непосредственно при выполнении технологических операций
по заправке (сливу) баков ДУ;
• системы, обеспечивающие комплекс работ технологического
цикла подготовки КРТ к заправке и заправку ДУ (системы сбора и
нейтрализации промстоков, агрегаты сжигания паров и промстоков
КРТ и др.);
• системы, обеспечивающие безопасность проведения работ на
станции (системы контроля концентрации паров КРТ в воздухе производственных помещений, система пожаротушения).
Строительные сооружения предназначены для размещения
оборудования технологических и технических систем ЗНС.
Так, для станции ЗНС-12 используются следующие строительные сооружения (рис. 1):
• заправочный корпус, где производятся работы с КА и РБ,
(рис. 2, 3);
• хранилища окислителя и горючего;
• вентиляционный корпус, где размещено оборудование приточной системы вентиляции для заправочного корпуса;
• корпус термостатирования, предназначенный для размещения
оборудования термостатирования КРТ в рабочих емкостях хранилищ и емкостях технологических заправочных систем в заправочном корпусе;
• сооружения сбора промстоков окислителя и горючего, которые образуются при проведении технологических операций по нейтрализации заправочного оборудования, нейтрализации баков КА
(РБ) после слива из них КРТ, смыва несанкционированных проливов КРТ;
• площадки для размещения агрегатов нейтрализации паров и
промстоков окислителя и горючего с электроколонками и колонками связи;
• сооружения системы оборотного водоснабжения, обеспечивающей технической и охлажденной водой работу технологических
и технических систем (компрессоров, вакуумных установок, кондиционеров и т. д.);

7

Рис. 1. Комплекс строительных сооружений заправочной станции ЗНС-12:
1 — заправочный корпус; 2 — колонка приема-выдачи «Г» и железнодорожная цистерна «Г»;
3 — хранилище «Г»; 4 — агрегат нейтрализации паров и промстоков «Г»; 5 — сооружение
сбора промстоков «Г»; 6 — дренажная свеча «Г»; 7 — трансформаторная подстанция; 8 —
агрегат нейтрализации паров и промстоков «О»; 9 — сооружение сбора промстоков «О»;
10 — дренажная свеча «О»; 11 — сооружение технического и оборотного водоснабжения;
12 — холодильный центр термостатирования КРТ; 13 — хранилище «О»; 14 — колонка
приема-выдачи «О» и железнодорожная цистерна «О»; 15 — вентиляционная камера для
подачи приточного воздуха в заправочный корпус; 16 — хранилище воды системы пожаротушения

• сооружения электроподстанций, обеспечивающих понижение
напряжения электропитания с 6000 до 380/220 В и распределение
электроэнергии по сооружениям станции;
• проходные и непроходные каналы, служащие для прокладки
трубопроводов технологических и технических систем, электрических кабелей;
• пожарные водоемы, предназначенные для хранения воды и использования ее для пожаротушения.
Функционирование и взаимодействие составных частей ЗНС
обеспечивается инженерными коммуникациями, которые снабжают заправочный корпус электроэнергией, теплом, водой (и т. д.), а

8

Рис. 2. Схема заправочного корпуса станции ЗНС-12:
размещение помещений в заправочном корпусе:
1 — зал заправки «Г»; 2 — зал заправки сжатыми газами; 3 — зал заправки «О»; 4 — дозаторная «О»; 5 — дозаторная ксенона; 6 — гардероб чистой одежды; 7 — шлюз; 8 — душ
санпропускника; 9 — гардероб рабочей одежды; 10 — дозаторная «Г»; 11 — помещение системы пожаротушения; 12 — медпункт; 13 — оборудование подготовки пероксида водорода;
14 — дозаторная пероксида водорода; 15 — вентиляционная; 16 — электрощитовая; 17 —
ресиверная; 18 — нейтрализационная «Г»; 19 — нейтрализационная «О»;
размещение оборудования:
20 — санитарная машина; 21 — обмывочно-нейтрализационная машина; 22 — душ аварийного выхода; 23 — подставка под КА; 24 — большая чистовая палатка; 25 — заправочный
пульт; 26 — вакуумная установка; 27 — платформа весов на 15 т; 28 — воздушный душ;
29 — термостат для генетронов; 30 — кондиционер для термостатирования генетронов;
31 — пожарная машина; 32 — кондиционер для большой и малой палатки; 33 — подставка
под весы; 34 — малая чистовая палатка; 35 — взрывозащитный экран

также обеспечивают взаимодействие технологических и технических систем, расположенных в различных строительных сооружениях станции.
Так, по территории ЗНС-12 проложены следующие инженерные
коммуникации:
• кабельные сети технологических и технических систем, телефонной, шлемофонной и громкоговорящей связи;
• трубопроводы питьевого, технического и оборотного водоснабжения;
• трубопроводы бытовой канализации;

9

Рис. 3. Общий вид заправочного корпуса станции ЗНС-12

• трубопроводы системы сбора промстоков окислителя и горючего;
• трубопроводы для сброса дренажных паров окислителя и горючего из сооружений станции в агрегаты нейтрализации;
• трубопроводы технологических систем;
• железнодорожный путь нормальной колеи;
• автомобильные и пешеходные дороги;
• периметр ограждения станции, включая контрольно-пропускной пункт и ворота для проезда железнодорожного и автомобильного транспорта.
Кабельные сети, трубопроводы проложены в грунте, в проходных и непроходных каналах. Трубопроводы, предназначенные для
транспортирования КРТ, проложены в проходных каналах, позволяющих контролировать состояние трубопроводов при эксплуатации.
Технические системы обеспечивают ЗНС: электроэнергией;
отоплением, фильтровентиляцией и кондиционированием воздуха;
водоснабжением; сбором бытовых канализационных вод; телефонной связью и теленаблюдением; грузоподъемным оборудованием;
оборудованием герметизации залов (гермозатворами — откатными
воротами).

10