Спосіб зливу компонентів палива з баків ракети-носія та пристрій для його реалізації

1 Спосіб зливу компонентів палива з баків ракети-носія шляхом перекачування компонента палива у наземну приймальну ємність з використанням струминного ежекційного насоса, що приводиться в дію відцентровим насосом, з подачею частини компонента, що зливається, на приведення в дію струминного насоса, який відрізняється тим, що весь потік палива від струминного насоса відводять у контрольну ємність та водночас з кон трольної ємності подають на приведення в дію струминного насоса і в наземну приймальну ємність з безперервним контролем параметрів компонента палива та газового середовища у контрольній ємності 2 Пристрій для зливу компонентів палива з баків ракети-носія, що містить наземну приймальну ємність, витратну та зливну магістралі, зв'язані з приймальною ємністю, відцентровий насос, встановлений на витратній магістралі, струминний ежекційний насос, зв'язаний з напірною магістраллю відцентрового насоса, зливною магістраллю ракети-носія та наземною зливною магістраллю, який відрізняється тим, що у наземній зливній магістралі встановлена контрольна ємність, частково заповнена компонентом палива, сполучена з магістралями ракети-носія і наземного заправного устаткування, обладнана сигналізаторами рівня, тиску і паливним витратоміром О Запропонований винахід належить до ракетної техніки і може бути використаний для зливу компонента палива з баків ракети-носія, розміщеної на стартовому пристрої пускової установки при наземному старті, а також у шахтному спорудженні у контейнері для мінометного старту ВІДОМІ способи зливу компонентів палива з баків ракети у наземне сховище палива видавлюванням, самопливом, та ежектуванням Злив компонентів видавлюванням полягає у тому, що у зливному баку ракети закривають дренажні клапани і створюють надлишковий тиск у баку, що перевищує тиск у наземному сховищі (у книзі Ракеты-носители - М, 1981 - с 220) Злив виконується за рахунок різниці тисків у зливному баці ракети і у наземному сховищі палива Недоліком способу є неможливість його застосування для зливу компонентів палива з негерметичних баків, в яких створення надлишкового тиску неможливе з міркувань безпеки Крім того, при зливі видавлюванням за рахунок різниці тисків у баку та сховищі необхідно безперервно дренувати парогазову суміш з наземного сховища, щоб підтримувати означену різницю тисків Дренування парів компонентів палива в атмосферу та допалення парів після зливу повязане з порушенням діючих правил екологічної безпеки Злив компонентів палива самопливом полягає утому, що відкривають дренажний клапан на баці заповнюють компонентом зливні трубопроводи ракети та наземні магістралі відведення компонента у сховище палива, вирівнюють тиск у баці і в ємності сховища та виконують злив (у книзі Ракеты-носители - М, 1981 - с 220) Злив виконується за рахунок гідростатичного тиску стовпа компонента між рівнями компонента у баку та наземній ємності Недоліком способу є складність забезпечення суцільності палива у зливних трубопроводах Порушення суцільності виникає при виділенні бульбашок газу або пару всередині палива, наприклад при зниженні тиску за рахунок гідравлічних втрат у зливному клапані ракети, і призводять до зруйнування стовпа рідини у зливних трубопроводах У цьому випадку подальший злив протікає тільки за размок гідростатичного тиску стовпа рідини компонента у баку, висота якого не перевищує звичайно 2 Зм та постійно зменшується Внаслідок час зливу значно зростає і виникає небезпека неповного зливу компонента з баку ракети О со (О Ю 56301 Із способів найбільш близьким до запропонованого є спосіб з застосуванням ежектора (у книзі М И Бережковский Хранение и транспортирование химических продуктов - М, 1973 -С 161-163) Стосовно до зливу компонента з баку ракети спосіб полягає у тому, що компонент палива з баку ракети у наземну приймальну ємність перекачують струминним ежекційним насосом, який спонукають відцентровим насосом, частину злитого компонента відводять у приймальну ємність, а іншу частину спрямовують на спонукання струминного насоса Із пристроїв найбільш близьким до запропонованого є ежекторна установка (у книзі М И Бережковский Хранение и транспортирование химических продуктов - М, 1973 -С 161-163) Стосовно до зливу компонента з баку ракети пристрій містить наземну приймальну ємність, наземні видаткову та зливну магістралі, зв'язані з приймальною ємністю, відцентровий насос, установлений на видатковій магістралі, струминний ежекційний насос, зв'язаний з напірноюмагістраллю відцентрового насоса, зливною магістраллю ракети та наземною зливною магістраллю Спосіб та пристрій зливу з використанням струминного ежектувального насоса мають цілу низку позитивних якостей вони забезпечують можливість зливу компонентів палива при низькому тиску у зливному баку у тому числі з негерметичного бака, а також з порушеною суцільністю потоку палива у зливній магістралі, у тому числі киплячих компонентів палива При цьому злив компонентів палива виконується з високою продуктивністю і виключається необхідність дренування пар компонентів палива з наземної приймальної ємності Недоліком відомих способу та пристрою є відсутність у них контролю за закінченням зливу На практиці закінчення зливу виконують за часом, установленим дослідним шляхом Однак це дуже ненадійний спосіб, який може призводити до наявності значних залишків палива у баках ракети Крім того, не виключається можливість перезаправки баків ракети компонентом палива, що подається відцентровим насосом на спонукання струминного насоса Така можливість виникає при зниженні витрати палива, що подається на спонукання струминного насоса, наприклад із-за засмічення фільтрів у напірній магістралі відцентрового насоса Несанкціонована заправка баків ракети при зливі може призвести до аварійних ситуацій Викладене знижує експлуатаційну якість відомих способу та пристрою В основу винаходу поставлена задача шляхом введення в наземну зливну магістраль контрольної ємності підвищити експлуатаційні якості способу та пристрою за рахунок забезпечення об'єктивного автоматичного контролю за закінченням зливу та виключення можливості несанкціонованої заправки зливального бака ракети-носія Суттєвими ознаками способу є подача всього потоку компонента палива, яке відводиться від струминного насоса, у контрольну ємність і водночас з контрольної ємності на спонукання струминного насоса і в наземну ємність з безперервним контролем параметрів компонента палива та газового середовища у контрольній ємності Суттєвими ознаками у пристрої є наявність ко нтрольної ємності заповненої компонентами палива, встановленої у наземній зливній магістралі, сполученій з магістралями ракети-носія та наземного заправного устаткування, обладнаного сигналізаторами рівня, тиску і паливним витратоміром Суть запропонованого способу полягає утому, що для проведення зливу заповнюють компонентом палива контрольну ємність і створюють у ній надлишковий тиск, після цього заповнюють компонентами палива з контрольної ємності магістралі і відцентровий насос, спонукають струминний насос з забором компонента з контрольної ємності і відкачують компонент палива з баку, при цьому весь потік компонента, що відводиться, від струминного насоса подають до контрольної ємності і водночас з контрольної ємності компонент палива під тиском частково вертають на спонукання струминного насоса і подають до приймальної ємності з збереженням стабільного рівня компонента у контрольній ємності, безперервно контролюють витрату компонента, яка подається до приймальної ємності, тиск і рівень компонентів у контрольній ємності з видачею сигналів при ЗМІНІ контрольованих параметрів Суть винаходу показана на фіг на прикладі зливу компонентів палива із баку ракети-носія на стартовому пристрої пускової установки при наземному старті На фіг 1 подана пневмопдравлічна схема зливу компонентів палива з баків, на якій зображені 1 - наземна приймальна ємність, 2 - дренажна магістраль, 3 - регулятор тиску, 4, 5, 6 - пневмоклапани, 7 - магістраль, що видає, 8 - зливна магістраль (ділянка 1), 9 - відцентровий насос, що спонукається, 11 - фільтр, 12 - струминний ежекційний насос, 13 - проливна магістраль ракети (служить для заповнення компонентом палива заправнозливної магістралі ракети при заправці), 14 - заправно-зливна магістраль ракети, 15 - заправнозливний клапан ракети, 16 - дренажний клапан ракети, 17 - зливний бак ракети, 18 - дренажна магістраль ракети, 19, 20, 21, 22, 23 - пневмоклапани, 24 - напірна магістраль відцентрового насоса, 25 - зливна магістраль (ділянка 2), 26 - зливна ємність, 27, 28, 29, ЗО - пневмоклапани, 31 - контрольна ємність, 32 - сигналізатор граничного рівня, 33 - приймальний трубопровід, 34 - трубопровід , що видає, 35 - пневмоклапан, 36 - сигналізатор нижнього рівня, 37 - сигналізатор верхнього рівня, 38 - зливний трубопровід, 39 - паливний витратомір, 40 - пневмоклапан, 41 - сигналізатор тиску, 42 дренажний пневмоклапан Запропонований спосіб зливу компонентів палива (КП) з баку ракети-носія може бути проілюстрований наступною технологією робіт Для проведення зливу відкривають 5, 6, на приймальній ємності 1 і клапани ЗО, 35, 40, на контрольній ємності 31 і клапан 42 на дренажній магістралі 2 Виконують заповнення контрольної ємності 31 компонентом палива подачею його за рахунок надлишкового тиску у приймальній ємності 1 При отриманні сигналу від сигналізатора 37 у контрольованій ємності закриваюсь клапани 6, 35 і продовжують заповнення ємності малою витратою при відкритих клапанах 5, 40 При отриманні сигналу від сигналізатора 32 закривають клапани 5, 56301 40, припиняють заповнення контрольної ємності компонентом Надувають контрольну ємність до спрацьовування сигналізатора тиску 4 1 , настройка якого перевищує величину робочого тиску у приймальній ємності 1 Відкривають клапани 10, 22, 23, 27, 28, 35 і виконують заповнення відцентрового насоса 9, напірної магістралі 24, струминного ежекційного насоса 12 компонентом, який подають із контрольної ємності 31 під надлишковим тиском у цій ємності і зливають у зливну ємність 26, тиск в якій рівний атмосферному При отриманні сигналу від сигналізатора рівня 37 всі відкриті раніше клапани закривають і припиняють заповнення та проливання магістралі Відкривають клапан 35 і вмикають відцентровий насос 9, після виходу насоса на режим відкривають клапани 10, 22, 23, 29 і прокачують компонент палива по "кільцю" З забиранням компонента із контрольної ємності та зливанням компонента у цю ж ємність Контролюють наявність сталого сигналу від сигналізатора рівня 36 Відкривають заправнозливний клапан 15, дренажний клапан 16 РН та пневмоклапан 19 Контролюють наявність сигналів від сигналізаторів рівня 32, 36, 37 За відсутністю сигналу виконують аварійне припинення зливу з вимиканням відцентровою насоса, тому що пониження рівня рідини у контрольній ємності у цей момент свідчить про можливу заправку бака РН За наявністю сигналів від сигналізатора тиску 41 відкривають клапани 5, 40 і спрямовують частину компонента з контрольної ємності 31 у приймальну ємність 1, при цьому контролюють появлення сигналу від витратоміру 39 Водночас частина компонента з контрольної ємності спрямовують на вхід насоса 9 і далі насосом подають на спонукання струминного насоса 12 У процесі зливу безперервно контролюють наявність сигналів від сигналізаторів рівня 32, 36, 37 сигналізатора тиску 41 і паливного витратоміру 39 Наявність парогазових бульбашок у зливній магістралі 14, значення величин тиску у баку 17 РН та у приймальній ємності 1 істотно не впливають на процес зливу Парогазова суміш з приймальної ємності не дренується в атмосферу, а перетікає по дренажній магістралі із газового об'єму приймальної ємності 1 у газовий об'єм бака 17 РН що відповідає вимогам екологічної безпеки Злив закінчують автоматично, при цьому за відсутністю сигналів від сигналізатора рівня 36, сигналізатора тиску 41 та паливного витратоміру 39 формують команду на припинення зливу, закривають усі відкриті раніше клапани і вимикають відцентровий насос Всі технологічні операції протікають в автоматичному режимі згідно з встановленою циклограмою робіт В запропонованому пристрої контрольна ємність 31 вмонтована в зливну наземну магістраль (ділянки 8 і 25) та має приймальний трубопровід 33, сполучений через зливну магістраль 25 та струминний ежекційний насос 12 із заправнозливною магістраллю ракети, трубопровід що видає, 34, сполучений з магістраллю, що видає, 7 приймальної ємності 1, зливши трубопровід 38, сполучений із зливною магістраллю 8, сигналізатори рівня 32, 36, 37 та сигналізатор тиску 4 1 , установлені на ємності, паливний витратомір 39, установлений на зливному трубопроводі 38 Проводиться надування контрольної ємності від джерела стислого газу до спрацьовування сигналізатора тиску 41 Величина тиску у контрольній ємності 31 встановлюється вище тиску у приймальній ємності 1 і є достатньою для сталої безкавітаційної роботи відцентрового насоса 9 Далі під тиском компонент палива з контрольної ємності подається на вхід насоса 9 і через напірну магістраль 24, ежекційний насос 12 та зливну магістраль 25 зливається у зливну ємність 26, в якій підтримується атмосферний тиск Об'єм компонента палива у контрольній ємності 31 між рівнями, ВІДПОВІДНИМИ установці сигналізаторів 32 і 37, вибирається достатнім для якісного заповнення відцентрового насоса, струминного ежектувального насоса та магістралей За рахунок розширення газового об'єму у контрольній ємності тиск в ємності незначно знижується Контролюється відсутність сигналу від сигналізатора тиску 41 За командою сигналізатора 37 заповнення та проливання комунікацій припиняється Вмикається відцентровий насос 9 і компонент палива прокачується через ежекційний струминний насос 12 по "кільцю" з забиранням компонента палива з контрольної ємності 31 і зливанням компонента палива у цю ж ємність через приймальний трубопровід 33 Контролюється стала робота відцентрового насоса, наявність пониженого тиску у всмоктувальній магістралі ежектувального насоса, наявність сигналу від сигналізатора рівня 36 у контрольній ємності 31 Зливна магістраль ракети 14 з'єднується з ежекційним насосом 12 і баком, що зливається, 17 ракети, газовий об'єм бака 17 з'єднується з газовим об'ємом приймальної ємності 1 Контролюється наявність сталого сигналу від сигналізатора рівня 36 Якщо означений сигнал зникає, то формується команда на аварійне припинення зливу КП з вимкненням відцентровою насоса, тому що пониження рівня компонента у контрольній ємності у цей момент свідчить про можливу заправку бака РН компонентом палива з контрольної ємності 31 Максимальний об'єм компонента палива, що може бути заправленим у бак РН, не перевищить об'єм між рівнями установки сигналізаторів 36 і 37 у контрольній ємності Величина означеного об'єму встановлюється нижче величини газового об'єму у зливному баку РН, тому несанкціонована заправка баків не призведе до аварійної ситуації При нормальному зливі КП із баку РН компонент , що зливається, повністю відводиться у контрольну ємність 3 1 , тому у контрольні ємності буде підвищуватися рівень компонента і, за рахунок підтиснення газового об'єму в ємності, буде збільшуватися тиск в ємності Контролюється наявність сигналів від сигналізаторів рівня 36, 37, 32, і сигналізатора тиску 41 За сигналом від сигналізатора тиску 41 починається злив компонента палива із контрольної ємності 31 у приймальну ємність 1 через зливний трубопровід 38 Контролюється поява сигналу від паливного витратоміру 39 про наявність потоку палива у приймальну ємність 1 Компонент з контрольної ємності 31 у приймальну ємність 1 подається за рахунок різниці тисків 56301 в ємностях Тиск у приймальній ємності 1 залишається незмінним, оскільки парогазова суміш з приймальної ємності при заповненні її КП що зливається, перетікає у зливний бак РН по дренажних магістралях 2 і 18 У процесі зливу компонент палива від ежекційного насоса повністю відводиться у контрольну ємність, а з контрольної ємності компонент водночас подається до приймальної ємності і на спонукання струминного насоса Безперервно контролюється наявність сигналів від датчиків рівня 32, 36, 37, сигналізатора тиску 41 і паливного витратоміру 39 При робочих коливаннях параметрів зливу (тиск витрати відцентрового насоса, гідравлічний опір зливних магістралей) витрата компонента, що подається, до приймальної ємності, може незначно змінитися за рахунок зміни тиску у контрольній ємності, при цьому можуть з'являтися і зникати сигнали від датчиків 32 і 41, сигнали від датчиків 36, 39 зберігають сталість У разі спорожнення зливного бака 17 у контрольну ємність 31 перестає надходити додаткова КІЛЬКІСТЬ КП із баку, тому рівень КП у контрольній ємності швидко знижується за рахунок КІЛЬКОСТІ компонента, що видаляється, із контрольної ємності 31 у приймальну ємність 1 При зниженні рівня КП у контрольній ємності фіксується відсутність сигналів від сигналізаторів рівня 32, 36, 37 Водночас збільшується газовий обсяг у контрольній єм 8 ності і, отже зменшується тиск у контрольній ємності, при цьому фіксується відсутність сигналу від сигналізатора 41 При пониженні тиску у контрольній ємності до величини тиску у приймальній ємності припиняється надходження компонента через паливний витратомір 39 з видачею ВІДПОВІДНОГО сигналу, після чого автоматично припиняється операція зливу компонента палива з баку РН Отже, інформація про закінчення зливу формується трьома незалежними джерелами, що робить спосіб та пристрій високонадійними та ефективними У разі неефективної роботи струминного ежекційного насоса, коли компонент палива, що подається на спонукання струминного насоса, починає надходити у бак ракети, виникають сигнали як про закінчення зливу з наступним автоматичним припиненням зливу, що виключає можливість несанкціонованої заправки зливального бака ракети носія Таким чином, запропоновані спосіб та пристрій зливу компонентів палива є високонадійними та ефективними, мають високі експлуатаційні якості за рахунок забезпечення об'єктивного автоматичного контролю за закінченням зливу та виключення можливості несанкціонованої заправки зливального бака ракети-носія Фіг Підписано до друку 05 06 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24