Спосіб заправлення рідким киснем бака ракети-носія авіаційного ракетного комплексу

1. Спосіб заправлення рідким киснем бака ракети-носія авіаційного ракетного комплексу, що включає заповнення рідким киснем до заданого рівня бака ракети-носія (РН) і кріогенної ємності, котрі знаходяться у вантажному відсіку літака, i термостатування рідкого кисню у баці РН з використанням кріогенної ємності у процесі польоту літака до десантування РН на заданій висоті, при цьому газові і рідинні частини бака РН і кріогенної U 2 (19) 1 3 Найближчим до запропонованого по технічному рішенню є вибраний як прототип спосіб заправлення рідким киснем бака ракети-носія авіаційного ракетного комплексу, який описаний у патенті РФ №2.090.468, МПК B64G 5/00, F17C 6/00, 1994 р.). Цей спосіб дозволяє здійснити заправлення рідким киснем бака окислювача РН АРК, оскільки використання додаткової ємності з рідким киснем, встановленої на усмоктувальному патрубку насоса рідкого кисню, забезпечує компенсацію впливу коливань витрачання рідини у трубопроводі зливання на роботу насоса. У цей же час під час заправлення у даний спосіб авіаційного ракетного комплексу потрібно додаткове переохолодження рідкого кисню у баці РН, яке необхідно для компенсації втрат від теплоприпливів до кисню, що сприймаються ним під час транспортування РН літаком на висоту десантування, тривалість якої складає не менше 2 годин. Недоліком цього способу заправлення є його невисокі експлуатаційні характеристики, такі як: - велика тривалість і трудомісткість процесу заправлення бака рідким киснем; - значні додаткові витрати на створення необхідного технологічного обладнання системи заправлення. В основу корисної моделі поставлена задача створення удосконаленого способу заправлення бака ракети-носія кріогенним компонентом палива, який би дозволяв підвищити його експлуатаційні характеристики шляхом уведення в нього нових операцій, таких як: В основу корисної моделі поставлена задача створення удосконаленого способу заправлення рідким киснем бака ракети-носія авіаційного ракетного комплексу, який би дозволяв підвищити його експлуатаційні характеристики шляхом уведення в нього нових операцій, таких як: - заповнення бака РН і кріогенної ємності здійснюється рідким киснем з температурою, що відповідає його температурі кипіння при нормальному атмосферному тиску, що дозволяє значно спростити процес заповнення бака кріогенною рідиною і знизити витрати у порівнянні з відомим способом заправлення, в якому заповнення бака виконується переохолодженим рідким киснем; - термостатування рідкого кисню у баці РН виконується шляхом ініціювання процесу розкип'ячування рідкого кисню у баці РН і кріогенній ємності за рахунок сполучення газової частини кріогенної ємності з атмосферою і використання зміни атмосферного тиску за бортом літака, що приводить до переохолодження рідкого кисню, а досягнення заданої температури рідкого кисню у баці РН здійснюється підтриманням у ньому необхідної величини тиску за допомогою регульованого клапана на трубопроводі, котрий сполучає газові частини бака РН і кріогенної ємності, що дозволяє значно знизити витрати на наземне обладнання заправлення, а також трудомісткість і тривалість наземних робіт по заправленню бака; - температура рідкого кисню у баці РН у процесі термостатування перед десантуванням РН складає 80-90 К, що дозволяє отримати оптималь 61327 4 ну температуру рідкого кисню у баці перед десантуванням РН. Поставлена задача вирішується таким чином, що у запропонованому способі заправлення рідким киснем бака ракети-носія авіаційного ракетного комплексу, що містить заповнення рідким киснем до заданого рівня бака ракети-носія (РН) і кріогенної ємності, котрі знаходяться у вантажному відсіку літака, і термостатування рідкого кисню у баці РН з використанням кріогенної ємності у процесі польоту літака до десантування РН на заданій висоті, при цьому газові і рідинні частини бака РН і кріогенної ємності відповідно сполучені між собою за допомогою трубопроводів з регульованими клапанами, в ньому заповнення бака РН і кріогенної ємності здійснюють рідким киснем з температурою, що відповідає його температурі кипіння при нормальному атмосферному тиску, а термостатування рідкого кисню у баці РН виконують шляхом ініціювання процесу розкип'ячування рідкого кисню у баці РН і кріогенній ємності за рахунок сполучення газової частини кріогенної ємності з атмосферою і використання зміни атмосферного тиску за бортом літака, що приводить до переохолодження рідкого кисню, а досягнення заданої температури рідкого кисню у баці РН здійснюють підтриманням у ньому необхідної величини тиску за допомогою регульованого клапана на трубопроводі, що сполучає газові частини бака РН і кріогенної ємності. Температура рідкого кисню у баці РН у процесі термостатування перед десантуванням РН складає 80-90 К. Для пояснення способу заправлення додаються креслення, на яких схематично зображений пристрій, у якому втілюється даний спосіб, та його детальний опис. Бак 1 окислювача ракети-носія 2, розташованої горизонтально на борту літака 3, через бортовий трубопровід 4 заправлення з клапаном 5 і наземний трубопровід 6 заправлення з клапанами 7 і 8 і насосом 9 рідкого кисню з'єднаний з кріогенною наземною заправною ємністю 10, яка містить непереохолоджений рідкий кисень. Всередині літака 3 встановлена також вертикальна кріогенна ємність 11, підключена до заправної ємності 10 бортовим трубопроводом 12 з клапаном 13. Верхня (газова) частина бака 1 при горизонтальному розташуванні РН 2 патрубком 14 через вузол автоматичного розстикування з відсічним клапаном 15 підключена до трубопроводу 16, який сполучений через регульований клапан 17 з газовою частиною кріогенної ємності 11, причому ця частина через трубопровід 18 з клапаном 19 сполучена з атмосферою за бортом літака 3. Нижня (рідинна) частина кріогенної ємності 11 трубопроводом 20, що містить насос 21 рідкого кисню і регульований клапан 22, з'єднана з рідинною частиною бака 1. Між заправними трубопроводами 4 і 6 встановлено роз'ємне з'єднання 23, на трубопроводі 4 встановлений також стандартний вузол автоматичного розстикування з відсічним клапаном 24. РН 2 і кріогенна ємність 1 і встановлені у вантажному відсіку 25 літака 3. Процес заправлення бака РН здійснюється наступним чином. 5 Заправлення паливом літака 3 і паливних баків РН 2 здійснюють в умовах аеродрому перед польотом АРК. Перед початком процесу заправлення бака 1 окислювача виконують наддування наземної заправної ємності 10, відкривають клапани 5, 13, 17 і 19, вмикають насос 9 рідкого кисню і проводять охолодження заправних магістралей бака 1 і кріогенної ємності 11 зі скиданням кисню, що випаровує, у атмосферу. Після цього виконують заповнення бака 1 і кріогенної ємності 11 рідким киплячим киснем із заправної ємності 10 з початковою температурою, яка відповідає його температурі кипіння при нормальному атмосферному тиску і складає 90-91 К. Подавання рідкого кисню у бак 1 і кріогенну ємність 11 здійснюють із заправної ємності 10 безпосередньо перед польотом ЛРК через трубопроводи відповідно 4 і 12 при відкритих клапанах 5 і 13. Пару кисню, що утворюється у баці 1, відводять по трубопроводу 16 через регульований клапан 17 і кріогенну ємність 11, верхня частина якої трубопроводом 18 через відкритий клапан 19 сполучена з атмосферою. Заповнення кріогенною рідиною бака 11 кріогенної ємності 11 ведуть до заданого рівня заправлення, після чого закривають клапани 5 і 13 на заправних трубопроводах 4 і 12 і розстиковують роз'ємне з'єднання 23 трубопроводів 4 і 6 заправлення. У процесі підйому АРК на висоту десантування знижується тиск за бортом літака 3 і відповідно знижується тиск у кріогенній ємності 11 і баці 1, сполучених з атмосферою за бортом через відкритий клапан 19 трубопроводу 18. При цьому відбувається розкип'ячування рідкого кисню у баці 1 і кріогенній ємності 11 i знижується його температура до величини, що відповідає температурі кипіння кисню при заданому пониженню тиску у баці 1 і кріогенній ємності 11. У процесі польоту АРК у баці 1 за допомогою регульованого клапана 17 підтри 61327 6 мують необхідну величину розрідження, яка забезпечує необхідну степінь переохолодження кисню у баці 1 за рахунок його розкип'ячування. Степінь переохолодження кисню у баці 1 окислювача залежить від того, у який ступінь РН 2 входить цей бак. Так, для бака окислювача першого ступеня РН потрібно менше переохолодження кисню при його термостатуванні перед десантуванням РН, а для бака окислювача розгінного блока - максимальне. Переохолоджений кисень з кріогенної ємності 11 насосом 21 по трубопроводах 20 і 4 через відкриті клапани 22 і 5 подають у бак 1 РН 2 для дозаправлення бака та компенсації втрат від випаровування кисню, при цьому пару кисню відводять із баці 1 у кріогенну ємність 11 через патрубок 14 по трубопроводу 16. При збільшенні висоти польоту АРК збільшується степінь зниження тиску у кріогенній ємності 11, що веде до збільшення степеня переохолодження рідкого кисню у заданій ємності. При цьому на висоті десантування, що складає 10-11 км, температура рідкого кисню знижується, за рахунок його розкип'ячування, до 80-83 К. Подача цього кисню із кріогенної ємності 11 у бак 1 РН 2 дозволяє з урахуванням підтримання заданого тиску у баці 1, за рахунок роботи регульованого клапана 17, отримати в ньому задану середньомасову температуру рідкого кисню у пазоні 80-90 К, що відповідає заданій середньомасовій температурі кисню у баці 1 РН 2 при його термостатуванні у наземних умовах відомим способом з використанням для переохолодження кисню рідкого азоту. Якщо політ АРК не відбувся, зливання рідкого кисню з бака 1 РН 2 здійснюють за патентом України №56301 С2, МПК F41F 3/00, B64G 1/22, 2000р. Таким чином, запропонований спосіб дозволяє значно спростити технологію робіт під час заправлення РН, яка знаходиться на літаку. 7 Комп’ютерна верстка А. Рябко 61327 8 Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601