Спосіб газобалонного наддування бака з висококиплячим пальним

Реферат: UA 91501 U UA 91501 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі ракетної техніки та може бути використана для газобалонного наддування баків з висококиплячим пальним рушійних установок ракет-носіїв. В даний час як паливо рушійних установок (РУ) сучасних ракет-носіїв (РН), особливо їх перших ступенів, найбільше поширення знаходять (і плануються до застосування) висококипляче паливо типу гас (РГ-1, Т-1, Т-6, метан, синтин) та низькокиплячий окислювач рідкий кисень [Митиков Ю.А. Определение уровня кипящего топлива в баке ракеты-носителя. Радіоелектронні і комп'ютерні системи. - 2012. - № 2 (54). - С. 44-48]. Також широко використовуються в даний час на діючих РН висококиплячі компоненти палива AT і НДМГ ("Протон", "Циклон", четвертий ступень РН "Вега", "Великий похід-3А"). Інтенсивно досліджується перспективне паливо ацетам, також біопалива, спирто-аміачні розчини [Воскобойников Д.В., Грушенко A.M. Анализ энергетических характеристик топливной пары "жидкий кислород и спирто-аммиачный раствор" в самовытеснительных системах подачи ЖРДМТ. - Авиационно-космическая техника и технология. - 2013. - № 9 (106). - С. 72-75]. На сьогодні відомі різні системи наддування (СН) паливних баків РУ. Проте в системах живлення компонентами палива сучасних РУ ракет-носіїв в силу різного роду причин найбільше поширення знайшли гелієві газобалонні СН. Досить перерахувати РН "Зеніт", "Ангара", Antares, Falcon 9, Atlas-V, KSLV-1 [Митиков Ю.А., Антонов В.А., Волошин М.Л., Логвиненко А.И. Пути повышения надежности и безопасности эксплуатации ракетных комплексов. - Авиационнокосмическая техника и технология. - 2012. - № 3 (90). - С. 30-36]. Найближчим до корисної моделі, що заявляється, за технічною суттю і ефектом, що досягається, є спосіб газобалонного наддування бака з пальним (вуглеводневе пальне типу гас - РГ-1) рушійної установки РД-171М (РД 520) І ступеня РН "Зеніт" [Спосіб наддування паливного бака: патент 51806 Україна, МПК B64D 37/24/. - Заявник та патентовластник ДП "КБ "Південне". Б.О. Шевченко, Ю.О. Мітіков, А.І. Логвиненко. - № 2000031474; заявл. 15.03.2000; опубл. 16.02.2002. - 5 с.; Мітіков Ю.О. Надхолодне польотне наддування баків з вуглеводневим пальним ракет-носіїв. Системи озброєння та військова техніка. - 2012. - № 1 (29). - С. 130-132]. Цей спосіб отримав назву "надхолодний", тому що холодним вже був названий спосіб, в якому температура робочого тіла наддування приблизно дорівнює температурі компонента, бак з яким надувають. У цьому способі температуру гелію (робоче тіло наддування) перед подачею в бак пального встановлюють нижче температури пального в баку. В системі наддування, яка реалізує даний спосіб, це досягається тим, що гелій на борту носія зберігається в балонах, що розміщені в криогенному компоненті (у разі ДУ РД-171М - в рідкому кисні, верхній бак ступеня). Далі гелій через елементи автоматики (електропневмоклапани - ЕПК), дозуючі елементи (жиклери) через міжбаковий відсік надходить безпосередньо у вільний обсяг бака пального. В результаті теплообмінну з конструкцією бака, масою в декілька тонн, і пальним, масою в декілька десятків тонн, гелій нагрівається і створює потрібний тиск газу в баку. За результатами іспитів, кінцева температура гелію в баку при роботі РУ ~ 140 с і потрібному кінцевому тиску ~ 5 1,4·10 Па холодніше початкової температури пального лише на 10-15 градусів. Недоліком даного технічного рішення є низька середньомасова температура гелію в баку, внаслідок чого - підвищені потреби в гелії, балонах, які займають місце палива в баку. Це все суттєво підвищує масу системи наддування. Задачею корисної моделі, що заявляється, є зниження маси системи наддування шляхом підвищення середньомасової температури гелію в баку. Поставлена задача вирішується тим, що в способі, який включає встановлення температури газу перед подачею в бак пального нижче температури пального, відповідно до корисної моделі, при роботі рушійної установки в вільний об'єм бака пального вводять пальне, температуру якого встановлюють вище начальної температури пального в баку. Завдяки введенню теплової енергії, яка міститься в підігрітому пальному, підвищується температура гелію в вільному об'єму бака, зростає тиск газу в баку, зменшуються потреби в гелію і балонах для його зберігання. За розрахунками авторів, за апробованою методикою [Митиков Ю.А. Расчетноэкспериментальное исследование системы сверххолодного наддува. Системне проектування та аналіз характеристик аерокосмічної техніки. - 2012. - Т. XIII. - С. 61-69] при використанні згідно пропонованої корисної моделі ~ 1,5 кг/с пального з форсункової головки (температурапального 470К на номінальному режимі) при інших рівних умовах потреба в гелії зменшується вдвічі. Для носія середнього класу при застосуванні корисної моделі тільки на першому ступені це прибавка 16 кг корисного вантажу. 1 UA 91501 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Спосіб газобалонного наддування бака з висококиплячим пальним рушійної установки ракетиносія, що включає встановлення температури газу перед подачею в бак пального нижче температури пального, який відрізняється тим, що при роботі рушійної установки в вільний об'єм баку пального вводять пальне, температуру якого встановлюють вище температури пального в баку. Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2