Испытательных комплексов ЖРД и ДУ

Правила устройства, безопасной эксплуатации, охраны труда и пожарной безопасности испытательных комплексов ЖРД (ТБИС-97) являются основным экологическим государственным документом аэрокосмической отрасли, которые устанавливают требования к устройству и безопасной эксплуатации ИК, обеспечению пожарной безопасности, гигиене и безопасности труда и к охране окружающей среды. Правила распространяются на все эксплуатируемые, реконструируемые, строящиеся и проектируемые испытательные стенды ЖРД, экспериментальные лаборатории, хранилища ракетного топлива и отдельные сооружения, в которых проводятся процессы парогенерации, огневые и холодные стендовые испытания ЖРД, агрегатов ЖРД и систем наземного оборудования с применением КРТ (гидразина, несимметричного диметилгидразина, керосина, водорода, азотного тетроксида, кислорода, сжиженного природного газа – СПГ, в том числе метана)

Проектирование и эксплуатация ИК должны выполняться в соответствии с Правилами. Состав проектной документации на ИК, а также порядок ее разработки и согласования должен соответствовать СНиП 11-01.

Действующие ИК и отдельные сооружения, в которых проводятся испытания с применением КРТ, подлежат обязательной сертификации. Руководители и специалисты, занятые проектированием, монтажом, наладкой, ремонтом и эксплуатацией ИК и входящих систем, должны быть аттестованы на знание настоящих Правил в установленном на предприятии порядке.

В Правилах определены опасные факторы, характерные для испытательных комплексов ЖРД. Опасными и вредными производственными факторами являются:

- возможность разрушения объекта испытания (двигателя, агрегата) на рабочем месте испытательного комплекса (ИК), сопровождающегося разлетом элементов конструкции, проливом КРТ, пожаром и взрывом;

- взрывоопасность большинства горючих КРТ в смеси с другим КРТ, воздухом и кислородом;

- низкая температура жидких криогенных КРТ и их паров;

- работа технологического оборудования (резервуаров и трубопроводов) под давлением выше атмосферного;

- взрыво – и пожароопасность различных веществ и материалов в контакте с рядом КРТ, жидким и газообразным кислородом и обогащенным кислородом воздухом;

- наличие в продуктах сгорания КРТ вредных веществ;

- мощный аэродинамический шум от истекающей струи работающего объекта испытания;

- тепловое и силовое воздействие выхлопной струи объекта испытания;

- понижение концентрации кислорода в атмосфере помещения вследствие утечек азота и разбавления им воздуха, могущее привести к асфиксии (удушью) работников;

- токсичность большинства КРТ и продуктов их взаимодействия.

С учетом токсичности КРТ делятся на четыре класса опасности (по мере убывания опасности):

- к первому классу опасных КРТ относятся горючие гидразинового ряда: гидразин, НДМГ и продукт Люминал-А (суспензия алюминия в гидразине);

- к второму классу опасных КРТ относятся углеводородное горючее циклин и окислитель перекись водорода;

- к третьему классу опасных КРТ отнесены горючее ТГ-02 и окислители азотный тетроксид (АТ) и АК-27И (смесь HNO3 – 69,8 %, N2O4 - 28%, J – 0,12…0,16 %);

- к четвертому классу опасных КРТ отнесены углеводородное горючее РГ-1 (керосин), спирт этиловый, и бензин авиационный (С – 84%, Н – 15,9%).

Водород жидкий, СПГ (метан СН4) и кислород жидкий не токсичны, но при эксплуатации указанных КРТ необходимо учитывать их пожаро – и взрывоопасность.

Санитарно-гигиенические нормы некоторых КРТ приведены в таблице 10.1.

КРТ гидразинового ряда с окислителями (кислородом, АТ и АК) самовоспламеняются при контакте и смешении, поэтому они пожароопасны. Большинство горючих взрывоопасны и по ГОСТ 12.1.011 они отнесены к категории взрывоопаности IIА.

Таблица 10.1

Наименование КРТ, химическая формула Плотность при 00С и 760 мм рт. ст., г/см3 Класс опасности по ГОСТ 12.1.007-76 Предельно допустимая
концентрация (ПДК)
в воздухе рабочей зоны, мг/м3 в атмосфере воздуха, мг/м3 в воде водоема, мг/м3
Гидразин (N2H4) 1,025 0,1 0,001 0,01
НДМГ (С2Н8N2) 0,811 0,1 0,001 0,01
Продукт Люминал-А 1,35-1,37 0,1 0,001 0,01
ТГ-02, (СН36Н3NH2 0,86 3,0 0,14 0,3
Циклин, С10Н16 0,86 1,0 1,0 0,02
Спирт этиловый (С2 Н6 О) 0,806 5,0
Углеводородное горючее РГ-1 0,847 1,2
Бензин авиационный 0,74 - 5,0 -
Водород жидкий (Н2) 0,07 при Тк=20К - - - -
СПГ, метан (СН4) 0,424 (Тк=111К) - - - -
Окислитель АТ (N2O4) 1,49 2,0 0,085 45,0
АК-27И (HNO3 N2O4 и J) 1,596 2,0 0,085 45,0
Gерекись водорода 1,358…1,385 0,3 0,02 0,1
Кислород жидкий 1,142 (Тк=90К)

Так, водород и метан в смесях с кислородом и воздухом в широком диапазоне концентраций взрыво – и пожароопасны. Нижние и верхние концентрационные пределы воспламенения и детонации (взрываемости) приведены в таблице 10.2.

Таблица 10.2

Нижний предел, % Н2 по Верхний предел, % Н2 по
Смесь объему объему
воспламенения детонации воспламенения детонации
Н2-02 4,6
Н2-воздух 4,1 18,3 74,2
Метан-02 5,6 10,0
Метан-воздух 6,3

В зависимости от класса опасности и категории взрыво – и пожароопасности КРТ для стендов ЖРД и их сооружений определяется ширина санитарно-защитной зоны (наименьшее расстояние до жилых зон) в зависимости от мощности ЖРД, продолжительности испытания и типа КРТ, определяемая по данным таблицы 10.3.

Таблица 10.3

КРТ Класс опасности по ГОСТ 12.1.007 Расход КРТ на один запуск, т Расстояние, м
Гидразин, НДМГ, Люминал До 1
До 10
До 50
До 100
Циклин, ПГ-2 До 1
До 50
До 100
ТГ-02. окислители типа АТ, АК и перекиси водорода (ПВ) До 1
До 10
До 50
До 100

Для стендов ЖРД, использующих КРТ 4 класса опасности (РГ-1, спирт, бензины), а также водород, СПГ и кислород, устанавливается минимальная ширина санитарно-защитной зоны 300 м.