Ракетное топливо из воздуха: невероятные возможности «Каскадера»

В ближайшее время на вооружение частей РВСН поступят совершенно новые устройства, основанные на инновационных принципах работы и позволяющие действовать не просто подвижно, а полностью автономно. В частности, речь идет о передвижной станции для добычи кислорода и азота в полевых условиях.


Ставка на мобильность


Ракетные войска стратегического назначения, как известно, имеют на вооружении не только шахтные установки МБР стационарного базирования. Значительная часть боевого состава РВСН представлена подвижными грунтовыми мобильными комплексами. Как обеспечить при таком подвижном варианте весь необходимый функционал технического сопровождения ракетных пусков?

Оказывается, оборудование для этого также выполнено в мобильном исполнении. А в ближайшее время на вооружение частей РВСН поступят совершенно новые устройства, основанные на инновационных принципах работы и позволяющие действовать не просто подвижно, а полностью автономно. В частности, речь идет о передвижной станции для добычи кислорода и азота в полевых условиях.

Первая такая машина была недавно представлена курсантам Серпуховского филиала Военной академии Ракетных войск стратегического назначения им. Петра Великого. Предполагается, что подготовка будущих расчетов комплекса будет вестись специалистами именно этого вуза.

Станция представляет собой комплекс функционально взаимосвязанного оборудования, смонтированного на автомобильном шасси КамАЗ-6350 - унифицированном армейском полноприводном автомобиле многоцелевого назначения семейства «Мустанг». Для полноценной работы оборудование не требует перегрузки на площадку обслуживания, не нужен станции и внешний источник питания - она снабжена автономной дизельной электростанцией.

Во время работы все элементы комплекса располагаются на одной площадке и соединяются друг с другом кабелями и трубопроводами. Станция позволяет получать из атмосферы кислород и азот в сжиженном и газообразном виде под давлением до 400 атмосфер.

Без чего не полетит ракета?

Для чего, собственно говоря, необходим кислород и азот межконтинентальной баллистической ракете, работающей (и это не секрет) не на жидком, а на твердом топливе? Оказывается, эти ингредиенты применяются в РВСН для обеспечения наддува баков ракеты на боевой стартовой позиции, а также в оборудовании, используемом для заправки и слива компонентов ракетного топлива из ракет стратегического назначения.

«Принятие на вооружение мобильной станции позволит добывать данные вещества из атмосферного воздуха в любой удобной точке, - подчеркивают представители штаба РВСН. - Особенно востребованным будет такое оборудование в позиционных районах ракетных полков. В частности, сжатый азот планируется использовать в технологическом оборудовании пусковых установок как существующих, так и перспективных ракетных комплексов».

По сравнению с действующими стационарными комплексами улучшение характеристик новинки происходит за счет применения современного компрессорного и криогенного оборудования, позволяющего повысить производительность по сжатым и жидким газам при уменьшении удельных затрат по электроэнергии (дизельному топливу).

Как подчеркнул заместитель директора ОАО «НПО ГЕЛИЙМАШ» - предприятия-изготовителя данного оборудования - Юрий Дмитриев, комплекс прошел все запланированные государственные испытания, и с 2016 года может быть запущен в серийное производство. При этом использоваться станция, получившая названия «Каскадер», может не только в интересах РВСН, но и ВВС.

ОАО «НПО ГЕЛИЙМАШ» - один из мировых лидеров по проектированию и производству криогенного оборудования и техники для разделения и очистки газов. Предприятие давно занимается созданием различных систем, предназначенных для работы с газами и жидкостями. Созданный им новый комплекс «Каскадер» состоит из четырех основных компонентов - технологической и компрессорной машин, а также дизельной электростанции и отдельного блока для перевозки допоборудования. Все агрегаты комплекса монтируются в кузовах-фургонах на самоходных колесных шасси и двухосных прицепах.

Как это работает

Для получения основных продуктов разделения воздуха - азота и кислорода - используются различные воздухоразделительные установки, одним из типов которых являются криогенные. Их принцип работы основан на низкотемпературной ректификации (разделения смесей на компоненты) сжиженного воздуха.

Упрощенная технологическая схема выглядит следующим образом: воздух после сжатия в компрессоре проходит блоки очистки, где освобождается от влаги, углекислоты и углеводородов, расширяется в детандере (преобразователе энергии) с понижением температуры, проходит через теплообменники, сжижается и попадает в ректификационную колонну непосредственно на разделение. После этого, в зависимости от режима, выдается азот или кислород - в жидком или газообразном состоянии.

Так называемый «ожижитель» азота, как правило, функционально входит в состав системы (установки). В этом случае уменьшается нагрузка на систему очистки и соответственно снижается уровень энергопотребления. Основными элементами системы являются циркуляционный компрессор, турбодетандерный агрегат и система теплообменников. Интересно, что азотные ожижители производства именно «НПО «ГЕЛИЙМАШ» сделаны моноблочными: все основное технологическое оборудование - турбодетандер, теплообменники, накопитель жидкого азота – находятся в одном комплексе.

По информации разработчика, детандеры комплекса «Каскадер» способны производить до 100 килограммов жидкого азота в час. При добыче жидкого кислорода производительность достигает 95 кг в час. В таких режимах комплекс каждый час перерабатывает не менее 100-120 кубометров атмосферного воздуха.

«Мустанг», как рабочая лошадка

База для транспортировки комплекса «Каскадер», как и основная рабочая лошадка РВСН - специальное колесное шасси большой грузоподъемности МЗКТ-79221, на котором перевозятся ракеты, выполнена в варианте высокой проходимости. Все колеса здесь ведущие. При этом некоторые характеристики «Мустанга» даже превосходят показатели «старшего брата». Так, глубина преодолеваемого брода у «камазовской» машины составляет 1,74 метра против 1,1 у МЗКТ-79221. Неплохие показатели имеет «Мустанг» и по углам преодоления подъемов и косогоров – свыше 30 градусов. Машина также способна развивать скорость в 95 км/ и буксировать прицеп массой до 15 тонн.

Планируется, что до конца 2017 года в войска будет поставлено как минимум четыре мобильных станции «Каскадер». Заказчики в Минобороны России уверены, что ОАО «НПО «ГЕЛИЙМАШ» не подведет. К слову, предприятие успешно работает в интересах таких маститых клиентов, как Объединенный институт ядерных исследований, Корпорация «ТВЭЛ», Институт физики высоких энергий, Институт физических проблем им. П.Л. Капицы, ИАЭ им. Курчатова, Корпорация «Энергия», ФИАН, КБ общего машиностроения и ряда других.

Предприятие участвовало в создании оборудования и для космодромов Байконур и Плесецк. Так, системы заправки, разработанные и изготовленные НПО «ГЕЛИЙМАШ», способствовали запуску первого искусственного спутника Земли, первого космонавта планеты, выводу на орбиту космических пилотируемых аппаратов от «Востока» до «Союза», ракеты-носителя «Энергия», корабля «Буран». Уникальная продукция российского предприятия (некоторым его агрегатам нет аналогов в мире) работает в США, Германии, Китае, Индии, Польше, Казахстане, ряде других государств – всего их свыше 40. К примеру, США закупили сразу 60 турбодетандерных агрегатов, предназначенных для сжижения водорода и кислорода.

Теперь пришел черед послужить продукции предприятия в российской армии. Встающие сегодня в строй РВСН комплексы «Каскадер» должны обеспечить еще большую мобильность войск, повысить их готовность к выполнению задач боевой службы.