Лазер и ультразвук. В России создают новый способ осушки баков ракет
Сократить время и затраты энергии при осушке баков ракет-носителей помогут методики ученых Омского политеха, основанные на использовании лазерного, акустического и вакуумного воздействия. Результаты исследования лазерного излучения на испаряемую жидкость опубликованы в журнале International Journal of Heat and Mass Transfer.
Осушка баков ракет-носителей в отечественной промышленности остается затратной и долговременной, пояснили в Омском государственном техническом университете (ОмГТУ).
Например, для того, чтобы высушить один бак на заводе ПО «Полет» требуются несколько десятков часов и непрерывная подача горячего газа в емкость (конвективный метод). В основном затраты времени связаны с тем, что необходимо обеспечить вскрытие течей, закупоренных атмосферной влагой или рабочей жидкостью.
При этом в России планируют увеличить количество выпускаемых ракет в год, подметили в вузе, поэтому возникает потребность в разработке новых технологий осушки.»Мы разрабатываем альтернативу конвективному способу осушки топливных баков ракет-носителей, применяя ультразвук, вакуум и лазер. В результате проведенных исследований использование импульсного лазерного излучения приводит к уменьшению затрат энергии на 28 процентов по сравнению с непрерывной работой лазера. Также мы выяснили, что при постоянном лазерном воздействии повышенное давление паров жидкости препятствует испарению, а при периодическом – нет. Это способствует повышению эффективности процесса», – рассказал доцент кафедры «Машиноведение» ОмГТУ Иван Лесняк.
Ранее ученые вуза достигли интенсивного кипения и испарения жидкости в металлической емкости, используя ультразвук при пониженном давлении. Режим работы, при котором наблюдался этот эффект, назвали «резонансным», теперь они работают над получением аналогичного результата с импульсным лазерным излучением.
Воздействие лазерного излучения на жидкость в каверне металлической пластины
Разработка физико-математической модели исследуемого процесса тепло- и массообмена при испарении жидкости из каверны металлической пластины в условиях лазерного воздействия
Заполнение жидкостью каверны металлической пластины
Настройка параметров лазерного излучения (мощность, частота импульсов, фокусное расстояние и др.)
Воздействие лазерного излучения на жидкость в каверне металлической пластины
Разработка физико-математической модели исследуемого процесса тепло- и массообмена при испарении жидкости из каверны металлической пластины в условиях лазерного воздействия
Заполнение жидкостью каверны металлической пластины
Настройка параметров лазерного излучения (мощность, частота импульсов, фокусное расстояние и др.)
«В качестве экспериментального образца мы взяли металлическую пластину, которая имитирует выделенную часть стенки бака ракеты-носителя “Ангара”. Сейчас работа ведется на металлических пластинах c микроканалами, потом планируем проводить исследования с использованием емкостей, моделирующих бак реальной ракеты, с применением теории подобия. Исследования включают в себя создание физико-математических моделей процессов тепло-и массообмена, проведение экспериментов и т.д.», — добавил Лесняк.
Он обратил внимание, что разрабатываемые технологии осушки применимы и для газификации остатков топлива в баках отработавших орбитальных ступеней ракет-носителей, для обеспечения их взрывобезопасности.
Исследования проводятся в рамках программы «Приоритет-2030», а также госзадания Минобрнауки России.
