Создание, совершенствование конструкции, перспектива развития транспортных средств для жидкого водорода

О.Я. Черемных

Инженерный журнал: наука и инновации

# 3·2017

наиболее эффективной теплоизоляции емкости транспортного сред-

ства и создания глубокого вакуума в межстенном теплоизоляционном

пространстве. Требования по восприятию транспортных ударных

нагрузок в условиях железной дороги в совокупности с низкой темпе-

ратурой жидкого водорода следовало учитывать в конструкторских

решениях силовых элементов (опор, узлов, подвесок) в схеме сосуд —

оболочка — рама платформы.

Следующими важными вопросами, обусловливающими безопас-

ную транспортировку жидкого водорода, стали создание безопасного

дренирования паров водорода из емкости в пути следования и уро-

вень (коэффициент) заполнения цистерны. При выборе коэффициен-

та заполнения емкости с жидким водородом необходимо учитывать

максимальное рабочее давление в ней при транспортировке и тепло-

физические свойства жидкого водорода.

Еще одной проблемой, решаемой при создании транспортного

изделия, оказалось сохранение качества жидкого водорода, посколь-

ку обогащение его примесями (твердыми или растворенными) в ко-

нечном итоге влияет на энергетическую характеристику двигатель-

ной установки космического аппарата [4].

При транспортировке жидкого водорода решение задачи разработки

мероприятий в случае возникновения аварийной ситуации, такой, как

потеря вакуума в теплоизоляционной полости емкости, является перво-

степенным и определяющим в выборе конструкции цистерны.

Решение проблемы создания транспортного средства, обеспечи-

вающего перевозку жидкого водорода как по железной дороге, так

автомобильным и морским транспортом (мультимодальные перевоз-

ки), связано с созданием контейнера-цистерны.

Первым агрегатом для транспортировки жидкого водорода была

автоцистерна ТРЖВ-20, созданная в 1966 г. на шасси автомобильного

прицепа для доставки жидкого водорода на испытательный стенд для

отработки жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) с завода — произ-

водителя водорода по заказу Научно-исследовательского института хи-

мического машиностроения. Для доставки жидкого водорода к стенду и

подачи его к ракетному двигателю потребовалась транспортная емкость

объемом 20 м

и рабочим давлением 0,6 МПа (рис. 1).

Внутренний сосуд транспортного агрегата ТРЖВ-20 впервые был

изготовлен из высокопрочного алюминиевого сплава АМГ-5 методом

ручной сварки, оболочка — из стали 15. Крепили сосуд в оболочке

традиционно — с помощью цепных растяжек и текстолитовых опор.

Пакетами изоляции покрывали поверхность сосуда. После этого раке-

ты закрепляли стеклолентой и обтягивали «чулком» из стеклоткани.

В соответствующие карманы на сосуде емкости засыпали гранулиро-

ванный активированный древесный уголь. Изоляционное простран-

ство емкости агрегата вакуумировали до максимально возможной в

условиях предприятия степени.