Спосіб наддування паливного бака ракети

Спосіб наддування паливного бака ракети шляхом подачі газу струменем вздовж стінки бака, який відрізняється тим, що температуру газу перед подачею у бак встановлюють нижче температури палива Винахід, що передбачається, належить до галузі ракетної техніки і може бути використаний для наддування паливних баків рідинних ракет, які використовують низкокиплячі та висококиплячі компоненти ВІДОМІ способи підвищення енергетичних характеристик систем надування шляхом занурення балонів у більш низьку температуру - зменшення КІЛЬКОСТІ балонів і збільшення середньобакової температури, що за формулою Клайперона - Менделєєва призводить до зменшення ваги газу наддування у баку кріогенним компонентом вище бака пального з висококиплячим компонентом палива виникає необхідність прокладення магістралі високого тиску від балонів до теплообмінника, розташованого на двигунові, вздовж бака пального Після нагрівання газ наддування по ВІДПОВІДНІЙ магістралі знов подається до паливних баків, але вже для їхнього наддування, що вимагає теплоізоляції і більших за масою температурних компенсаторів (перепад температур до 500С°) на магістралі наддування Необхідно відзначити, що самі трубопроводи з арматурою стають за вагою більшими необхідної (при середньобаковій температурі) добавки робочого тіла з урахуванням додаткової ваги конструкції його зберігання При введенні у газовий об'єм паливного бака гарячого газу наддування виникає проблема захисту конструкції бака та жидкого палива (верхнього слою) від локальних перенагрівань, незважаючи на те, що середньобакова температура незначно відрізняється від температури компонента [наприклад, див книгу И М Беляев Системы наддува топливных баков ракет - Машиностроение, М 1976 - С 34 - 54], тобто попереднє підігрівання газу призводить до незначного виграшу у кінцевій вазі газу наддування З відомих способів ближче всіх до запропонованого за технічною сутністю є спосіб наддування паливного бака ракети гарячим газом [див там же, С 37 - 39], який полягає утім, що, з мстою підвищення середньомасової температури газу у баці струмінь газу наддування подається в бак з температурою 200 500°С G= R V R T ^'среди де G - вага газу наддування у бака, Рб - тиск у газовому об'ємі бака, V - газовий об'єм бака, R - газова постійна у газовому об'ємі бака, Тсередн - середня температура газу у газовому об'ємі бака При цьому, для підвищення середньобакової температури використовується підігрівання у спеціальних теплообмінниках газу наддування, який надходить з спеціальних балонів, розміщених у кріогенному компоненті, що зменшує об'єм балонів при сталому запасі газу на борту [див , наприклад Двигательные установки ракет на жидком топливе /Подред О Ринга -М Мир, 1966 -С 227-228] Недоліком таких систем наддування є складність у відпрацюванні і виготовленні, наявність провалу тиску у початковий момент роботи двигунної установки (із-за виходу теплообмінника на режим 20 45с) Крім того, при розміщенні бака з О (О О 00 ю 51806 Основним недоліком описаного способу є неефективність підвищення середньобакової температури у вільному об'ємі паливного бака, наявність складних конструктивних вузлів (температурні компенсатори на магістралях наддування, теплообмінник), прогрівання компонента палива та конструкції бака В основу винаходу поставлено задачу зменшення ваги системи наддування шляхом підвищення середньобакової температури газу наддування у вільному об'ємі паливного бака Суть винаходу та його ВІДМІНИ полягають втому, що газ наддування, перед вступом в бак, знаходиться у переохолодженому стані відносно температури компонента палива в баці В процесі наддування цей газ вводять струменем вздовж стінки бака, наприклад, тангенціальне, під кутом до його поздовжньої осі Надходячи до баку газ наддування, омиваючи стінки бака, які мають температуру вище температури компонента за рахунок аеродинамічного підігрівання, знімає з них і з дзеркала, компонента тепловим потік В наслідок інтенсивного тепломассового обміну відновлення (випаровування) парів компонента з його вільної поверхні за рахунок більшої температури відносно температури надходячого газу наддування, безпосереднього нагріву газу при омиванні конструкції стінок баку, прогрітих аеродинамічним потоком Як відзначалось, це дозволяє істотно зменшити масу газу наддування та масу системи в цілому Необхідно відзначити, що газ наддування переохолоджують, наприклад, шляхом занурення балонів з ним у низькокиплячий компонент При цьому, введення струменя газу наддування під кутом до поздовжньої осі бака забезпечує підвищення ефективної площі теплообміну у міру вироблення компонента палива Використання запропонованого способу наддування паливного бака забезпечує у порівнянні з відомими способами такі переваги 1) досягнення середньобакової температури без попереднього підігрівання газу наддування, близької до температури компонента, 2) значне зменшення діапазону температури експлуатації магістралі наддування з ВІДПОВІДНИМ спрощенням и конструкції, конструкції компенсаторів, що забезпечує збільшення надійності системи наддування, 3) виняток прогрівання верхнього шару компонента палива і стінок бака газами наддування за рахунок аеродинаміки, що збільшує МІЦНІСНІ характеристики конструкції і зменшує теплові залишки незабору, 4) зниження ваги системи надування за рахунок винятку операції попереднього підігрівання газу наддування Таким чином, застосування запропонованого засобу на ракеті-носм "Зеніт" показало високу ефективність та надійність для наддування баків першої та другої ступенів ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71