Спосіб заправлення багатоступінчастої ракети-носія рідким киснем

1 Спосіб заправлення багатоступінчастої ракети-носія рідким киснем, який базується на послідовному заправленні двох баків, один з котрих теплоізольований, рідким киснем по одній за Винахід відноситься до ракетно-космічної техніки і може бути використовуватися в багатоступінчастих ракетах-носіях середнього та важкого класів для заправлення їх паливних баків рідким киснем Відомим Є спосіб заправлення багатоступінчастої ракети-носія (РН) рідким киснем по патенту РФ № 2165869, МПК B64G1/14, 2000 г Вказаний спосіб заправлення ґрунтується на послідовному заправленні двох баків рідким киснем по одній заправній магістралі з клапанами і містить операції подачі і припинення подачі рідкого кисню При цьому балони зі стиснутим газом (гелієм) для наддуву баків під час польоту РН розташовуються у перехідних відсіках [див книгу "Ракеты-носители" под ред С О Осипова - М "Воениздат", 1981 с 203, рис 6 1] Балони заправляються стиснутим газом одночасно з заправленням баків рідким киснем до високого тиску 200кгс/см2 Недоліком відомого способу є велика вага балонів для стиснутого газу, тому що стиснутий газ при заданому тиску і високій температурі (0 +30°С) у перехідних відсіках займає великий об'єм Найближчим до запропонованого по технічному рішенню є вибраний як прототип спосіб заправлення по патенту України до заявки № правній магістралі з клапанами і на заправленні балонів, котрі розташовані у баках, стиснутим газом по другій заправній магістралі з клапанами, включає операції подачі і припинення подачі рідкого кисню по сигналах системи контролю рівня (СКР) і подачі стиснутого газу у балони від наземної системи газопостачання, який відрізняється тим, що подачу стиснутого газу у балони кожного бака здійснюють по сигналах системи контролю рівня після занурення балонів у рідкий кисень 2 Спосіб заправлення багатоступінчастої ракетиносія рідким киснем за п 1, який відрізняється тим, що подачу стиснутого газу у балони нетеплоізольованого бака здійснюють по сигналу СКР під час подачі рідкого кисню у теплоізольований бак 2001064183 від 18 06 2001 р , МПК B64G5/00 Вказаний спосіб заправлення ґрунтується на послідовному заправленні двох баків, один з яких теплоізольований, рідким киснем по одній заправній магістралі з клапанами і містить операції подачі і припинення подачі рідкого кисню по сигналах системи контролю рівня (СКР) При цьому балони розташовуються у баках окислювача і заправляються стиснутим газом від наземної системи газопостачання після заправлення баків рідким киснем, який має температуру мінус 182°С (див книгу "Конструкция управляемых баллистических ракет" под ред А М Синюкова и Н И Морозова - М "Воениздат", 1969 - с 389, рис 14 20] Розміщення балонів зі стиснутим газом у баках окислювача дозволяє значно зменшити вагу балонів за рахунок наступних чинників - при заданому тиску і низькій температурі рідкого кисню стиснутий газ займає значно менший об'єм, - МІЦНІСТЬ матеріалу балонів (титан) при низькій температурі на 20 - 30% вище, ніж при високій температурі При цьому заправлення балонів здійснюється після заправлення баків рідким киснем із умови МІЦНОСТІ балонів, тому що при високій температурі балони не витримують заданий тиск Час заправ 1 49712 лення стиснутого газу складає не менше 20 ЗОхв , а час стояння РН після заправлення рідкого кисню до відстикування агрегатів заправних магістралей від РН складає 9хв [див заявку № 2001064183] Недоліком відомого способу заправлення є збільшення часу заправлення РН, що погіршує експлуатаційні якості РН В основу винаходу поставлена задача створення удосконаленого способу заправлення, який би дозволяв зменшити час заправлення РН шляхом уведення в нього нових операцій, таких як - подача стиснутого газу у балони кожного бака здійснюється по сигналах СКР після занурювання балонів у рідкий кисень, що дозволяє забезпечити одночасне заправлення балонів стиснутим газом і баків рідким киснем, - подача стиснутого газу у балони нетеплоізольованого бака здійснюється по сигналах СКР на подавання рідкого кисню у теплоізольований бак, що дозволяє підвищити надійність заправлення балонів, тому що цей сигнал СКР є дублюючим і забезпечує заправлення балонів у випадку не спрацювання СКР під час занурювання балонів у рідкий кисень Поставлена задача вирішується таким чином, що у запропонованому способі заправлення, який базується на послідовному заправленні двох баків, один з котрих теплоізольований, рідким киснем по одній заправній магістралі з клапанами і на заправленні балонів, розташованих у баках, стиснутим газом по другій заправній магістралі з клапанами і містить операції подачі та припинення подачі рідкого кисню по сигналах СКР і подачі стиснутого газу у балони від наземної системи газопостачання, в ньому подачу стиснутого газу у балони кожного бака здійснюють по сигналах СКР після занурення балонів у рідкий кисень При цьому подачу стиснутого газу у балони нетеплоізольованого бака здійснюють по сигналах СКР на подачу рідкого кисню утеплоізольований бак Для пояснення способу заправлення додається креслення, на якому схематично зображається пристрій, у якому втілюється даний спосіб, і його детальний опис Трьохступінчаста ракета-носій 1 встановлена на стартовій споруді 2 і містить три баки 3, 4, 5 окислювача, у яких встановлені ВІДПОВІДНО системи 6, 7, 8 контролю рівня, три дренажних клапани 9, 10, 1 1 , дві заправні магістралі 12, 13 окислювача з клапанами 14, 15, 16 і заправну магістраль 17 стиснутого газу з клапанами 18, 19 Бак 5 окислювача третьої ступені виконай з теплоізоляцією 20 У баках 4 і 5 встановлені ВІДПОВІДНО балони 21 і 22 для стиснутого газу У баках 3, 4, 5 рідкий кисень заправляється ВІДПОВІДНО ДО рівнів 23, 24, 25 У баках 4 і 5 є ВІДПОВІДНО проміжні рівні 26 і 27 Баки З і 4 виконані без теплоізоляції Біля стартової споруди 2 розташована наземна система 28 заправлення окислювача і наземна система 29 газопостачання для заправлення стиснутого газу Система 28 заправлення окислювача складається з цистерни ЗО для рідкого кисню, двох насосів 31 і 32, двох вентилів 33 і 34 Система 29 заправлення стиснутого газу складається з ємності 35 із стиснутим газом і вентиля 36 На стартовій споруді 2 встановлені два агрегати 37 і 38 для автоматичного підстикування (відстикування) заправних магістралей агрегат 37 - для окислювача, агрегат 38 - для стиснутого газу і пального Заправлення ракети-носія рідким киснем по запропонованому способу здійснюється таким чином Спосіб розглядається стосовно до заправлення моноблочної РН середнього класу зі стартовою вагою до 500т Для проведення заправлення до РН 1 підстиковують агрегати 37 і 38 (заправна магістраль пального на кресленні не зображена) Потім вмикають насоси 31 і 32, які подають рідкий кисень ВІДПОВІДНО по заправним магістралям 13 і 12 у баки 3 і 4, 5 При цьому вентилі 33, 34 і клапани 14, 15 відкриті, а клапан 16 закритий і насос 32 подає рідкий кисень з витрачанням живлення на протязі 20 хв у бак 4 для захолодження заправної магістралі 12 Вентиль 36 наземної системи 29 газопостачання відкритий, а клапани 18 і 19 відкриті Бак 3 першої ступені заправляється окремо і паралельно з баками 4 і 5 При цьому кисень, який випаровує, виходить ВІДПОВІДНО через дренажні клапани 9, 10, 11 Після захолодження заправної магістралі 12, за допомогою насосу 32 переходять на велике витрачання При цьому клапан 15 закривають, а клапан 16 відкривають і рідкий кисень поступає у бак 5 протягом 15 секунд для захолодження його конструкції і елементів автоматики двигуна третьої ступені Потім клапан 16 закривають, відкривають клапан 15 і рідкий кисень з великим витрачанням поступає у бак 4 У міру заповнення бака 4, через 20 хв , досягається проміжний рівень 26, при якому балони 21 повністю занурені у рідкий кисень, і СКР 7 видає сигнал на відкриття клапана 18 У результаті цього здійснюється подача стиснутого газу по заправній магістралі 17 у балони 2 1 , де він охолоджується При подальшому заповненні бака 4 і досягненні рівня 24, СКР 7 видає наступні сигнали - у наземну систему 28 заправлення, де насос 32 переходить на мале витрачання, - на закриття клапана 15 і відкриття клапана 16, у результаті чого припиняється подача рідкого кисню у бак 4 і здійснюється його подача у бак 5, - на відкриття клапана 18 для подачі стиснутого газу у балони 21 Цей сигнал є дублюючим і забезпечує відкриття клапана 18, якщо на проміжному рівні 26 СКР 7 не спрацювала Заповнення бака 4 триває бОхв При досягненні проміжного рівня 27 у баці 5, через 15хв, СКР 8 видає сигнал на відкриття клапана 19 У результаті цього здійснюється подача стиснутого газу у балони 22, де він охолоджується При подальшому заповненні бака 5 і досягненні рівня 25, СКР 8 видає сигнали на закриття клапана 16 і відкриття клапана 15, у результаті чого припиняється подача рідкого кисню у бак 5 і здійснюється його подача у бак 4 Заповнення бака 5 триває ЗОхв Далі здійснюється дозаправлення бака 4 протягом 4 хв для компенсації рідкого кисню, який випаровує під час заправлення бака 5, і при досягненні рівня 24 СКР 7 видає сигнал у наземну систему 28 заправлення, де насос 32 переходить на витрачання живлення Далі здійснюють живлення бака 4 протягом 9хв Це резервний час для компенсації можливих додаткових втрат рідкого кисню Потім закривають клапани 14, 15, 16 і зливають рідкий кисень із заправних магістралей 12, 13 у наземну систему 28 заправлення протягом 5хв Закривають клапани 18, 19 і вентиль 29 у наземній системі 29 газопостачання, у результаті чого припиняється подача стиснутого газу у балони 21 і 22 Відстиковують агрегати 37 і 38 від РН 1, відводять їх у сховища і 49712 здійснюють пуск РН 1 Таким чином забезпечується заправлення балонів 22 у баці 5 протягом 20хв і заправлення балонів 21 у баці 4 протягом ЗОхв (тому що об'єм балонів 21 більше об'єму балонів 22) як по основному сигналу СКР 7 на проміжному рівні 26, так і по дублюючому сигналу СКР 7 на основному рівні 24 У результаті цього загальний час заправлення РН 1 (1 година 45 хв ) не збільшується 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