Система наддування паливних баків космічного апарата

Реферат: Система наддування паливних баків космічного апарата містить пневмомагістралі, зв'язані з балонами наддування і газовими порожнинами паливних баків, та послідовно встановлені на кожній пневмомагістралі електропневмоклапани, газові редуктори і запобіжні клапани. Система оснащена дренажною магістраллю і безмоментним соплом, причому дренажна магістраль з'єднує виходи запобіжних клапанів, а безмоментне сопло змонтовано на дренажній магістралі і виконано у вигляді порожнистого диска, стінки якого утворюють круговий розтруб. В центрі порожнистого диска розміщена циліндрична камера, у стінці якої, що з'єднує стінки кругового розтруба, діаметрально протилежно виконані наскрізні отвори рівних розмірів і однакових конфігурацій. UA 106103 U (12) UA 106103 U UA 106103 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до ракетно-космічної галузі, а саме - до заправного обладнання космічних апаратів (КА), і може використовуватися для наддування паливних баків КА на орбіті. Відомою є система наддування паливних баків КА, що містить пневмомагістралі, зв'язані з балонами наддування і газовими порожнинами паливних баків, та електропневмоклапани і газові редуктори, встановлені на пневмомагістралях (див. заявку Великої Британії № 2.051.246, МПК F04F 1/06, 1981 р.). У цій системі наддування стиснений до високого тиску газ (азот) з балонів наддування при відкритих електропневмоклапанах надходить у газові редуктори, відрегульовані на задане витрачання і на вихідний розрахунковий тиск, необхідний для витискання палива з паливних баків і подавання палива у реактивні двигуни (РД). Через те, що міцність паливних баків розрахована, виходячи з робочого тиску, що дорівнює вихідному тиску після газового редуктора, то у випадку виходу з ладу (відказ) газового редуктора, газ під високим тиском потрапляє у газову порожнину паливного бака, що без скидання газу з пневмомагістралі неминуче призведе до руйнування паливного бака. Недоліком цієї системи є її низькі експлуатаційні характеристики через недостатню надійність і відсутність можливості виключити потрапляння газу високого тиску у газову порожнину паливного бака у випадку відказу газового редуктора. Найближчою до запропонованої по технічному рішенню є вибрана як прототип система наддування паливних баків КА, яка описана у патенті РФ № 2.143.579, МПК F02K 9/50, 1998 р. Ця система містить пневмомагістралі, зв'язані з балонами наддування і газовими порожнинами паливних баків, та послідовно встановлені на кожній пневмомагістралі електропневмоклапани (ЕПК), газові редуктори і запобіжні клапани. Для витискання і подавання палива з баків у РД відкривають ЕПК і газ з балонів наддування надходить до газових редукторів, відрегульованих на вихідний тиск (робочий тиск). У випадку відказу газового редуктора, тиск за газовим редуктором і у відповідній газовій порожнині паливного бака починає зростати і при тиску спрацювання запобіжного клапана відбувається скидання через нього у навколишнє середовище (відкритий космос), що забезпечує цілісність і працездатність паливного бака. Але під час аварійного скидання газу виникає реактивна сила, яка діє на КА і порушує його стабілізацію у невагомості. Недоліком цієї системи є її невисокі експлуатаційні характеристики через наявність дестабілізуючого фактора під час аварійного скидання газу. В основу корисної моделі поставлена задача створення удосконаленої системи наддування паливних баків КА, яка б дозволяла підвищити її експлуатаційні характеристики шляхом уведення в неї нових елементів і технічних рішень, таких як: - наявність дренажної магістралі і безмоментного сопла, при цьому дренажна магістраль з'єднує виходи запобіжних клапанів, а безмоментне сопло монтується на дренажній магістралі і виконується у вигляді порожнистого диска, стінки якого утворюють круговий розтруб, у центрі порожнистого диска розміщується циліндрична камера, у стінці якої, що з'єднує стінки кругового розтруба, діаметрально протилежно виконуються наскрізні отвори рівних розмірів і однакових конфігурацій, що дозволяє виключити виникнення реактивної сили під час аварійного скидання газу. Поставлена задача вирішується таким чином, що запропонована система наддування паливних баків КА, що містить пневмомагістралі, зв'язані з балонами наддування і газовими порожнинами паливних баків, та послідовно встановлені на кожній пневмомагістралі електропневмоклапани, газові редуктори і запобіжні клапани, вона оснащена дренажною магістраллю і безмоментним соплом, причому дренажна магістраль з'єднує виходи запобіжних клапанів, а безмоментне сопло змонтовано на дренажній магістралі і виконано у вигляді порожнистого диска, стінки якого утворюють круговий розтруб, у центрі порожнистого диска розміщена циліндрична камера, у стінці якої, що з'єднує стінки кругового розтруба, діаметрально протилежно виконані наскрізні отвори рівних розмірів і однакових конфігурацій. Для пояснення конструкції системи і її роботи додаються креслення та її детальний опис. На кресленнях зображено: - на фіг. 1 - схема системи піддування; - на фіг. 2 - виносний елемент А фіг. 1 (поздовжній розріз безмоментного сопла). Запропонована система складається з пневмомагістралей 1, 2, зв'язаних з балонами 3, 4 наддування і газовими порожнинами 5, 6 паливних баків 7, 8, Та встановлених на пневмомагістралях електропневмоклапанів 9, 10, газових редукторів 11, 12 й запобіжних клапанів 13, 14. До запобіжних клапанів 13, 14 на виході підключена дренажна магістраль 15, на якій змонтовано безмоментне сопло 16, виконане у вигляді порожнистого диска з розташованою у центрі циліндричною камерою 17, з наскрізними отворами 18 рівних розмірів і однакової 1 UA 106103 U 5 10 15 20 25 30 35 конфігурації, виконаними діаметрально протилежно у бічній стінці 19 циліндричної камери 17. Бічна стінка 19 з'єднує стінки кругового розтруба 20, що сходяться, при цьому розтруб 20 утворюється зовні циліндричної камери 17. Система також має ракетні двигуни 21. Робота запропонованої системи здійснюється наступним чином. Під час витискання і подавання палива з паливних баків 7, 8 у РД 21, відкривають ЕПК 9, 10 і 2 газ з балонів 3, 4 наддування (балони наддуті до тиску 350 кг/см ) надходить у газові редуктори 2 11, 12, відрегульовані на вихідний тиск (робочий тиск) 20 кг/см . Цей тиск необхідний для витискання палива з паливних баків 7, 8 і подавання його до РД 21. У випадку відказу газового редуктора 11 (12), встановленого на пневмомагістралі 1 (2), тиск за газовим редуктором 11 (12) і газової порожнини 5 (6) паливного бака 7 (8) почне зростати. 2 При тиску 28 кг/см починає спрацьовувати запобіжний клапан 13 (14). При тиску, що дорівнює 2 30 кг/см , запобіжний клапан 13 (14) повністю відкриється, причому витрачання газу через нього 2 буде достатнім для підтримання тиску не більше 30 кг/см , на який розрахована міцність паливного бака 7 (8). Під час спрацювання запобіжного клапана 13 (14) газ з пневмомагістралі 1 (2) потрапляє у дренажну магістраль 15, потім у циліндричну камеру 17, а звідти через діаметрально розташовані наскрізні отвори 18 скидається у навколишнє середовище (у космос). Круговий розтруб 20 забезпечує кругове розпилення газу, що підвищує якість його викидання. Запропонована система забезпечує наддування паливних баків за патентом РФ № 2.133.865, 1997 р. або за патентом України № 64015, 2001 р. Безпека польоту КА по орбіті забезпечується за патентом України № 91455, 2013 р. Таким чином, запропонована система, яка має просту і надійну конструкцію, забезпечує розширення її функціональних можливостей. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Система наддування паливних баків космічного апарата, що містить пневмомагістралі, зв'язані з балонами наддування і газовими порожнинами паливних баків, та послідовно встановлені на кожній пневмомагістралі електропневмоклапани, газові редуктори і запобіжні клапани, яка відрізняється тим, що вона оснащена дренажною магістраллю і безмоментним соплом, причому дренажна магістраль з'єднує виходи запобіжних клапанів, а безмоментне сопло змонтовано на дренажній магістралі і виконано у вигляді порожнистого диска, стінки якого утворюють круговий розтруб, у центрі порожнистого диска розміщена циліндрична камера, у стінці якої, що з'єднує стінки кругового розтруба, діаметрально протилежно виконані наскрізні отвори рівних розмірів і однакових конфігурацій. 2 UA 106103 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3