Мітіков юрій олексійович (ua )

Реферат: Група винаходів належить до галузі ракетно-космічної техніки і може бути використана для газобалонного наддування баків з висококиплячим пальним рушійних установок ракет-носіїв. Спосіб газобалонного наддування бака з висококиплячим пальним рушійної установки ракети UA 109320 C2 (12) UA 109320 C2 носія, що включає вставлення температури газу перед подачею в бак пального нижче температури пального. При роботі рушійної установки в вільний об'єм бака пального вводять пальне, температуру якого встановлюють вище температури пального в баку. Система наддування паливного бака з висококиплячим пальним рушійної установки, що реалізує запропонований спосіб, включає бак з висококиплячим пальним, рідинний двигун, балони зі стисним гелієм, які занурені в кріогенний компонент, і агрегатами автоматики з дозуючими елементами. Вільний об'єм бака з пальним з'єднаний трубопроводом з агрегатами автоматики та дозуючим елементом з форсунковою головкою пального рідинного двигуна. Група винаходів дозволяє знизити масу системи наддування. UA 109320 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Група винаходів 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 [Ю.А.Митиков. 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-ЗА"). Інтенсивно досліджується перспективне паливо ацетам, також біопалива, спирто-аміачні розчини [Д.В.Воскобойников, A.M.Грушенко. 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 Μ.Л., Логвиненко А.И. Пути повышения надежности и безопасности эксплуатации ракетных комплексов. - Авиационнокосмическая техника и технология. - 2012. - № 3 (90). - С. 30-36]. Найближчим до винаходу, що заявляється, за технічною суттю і досягуваному ефекту 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 B64D37/24/. - Заявник та патентовластник ДП "КБ "Південне". Б.О. Шевченко, Ю.О. Мітіков, А.І. Логвиненко. - №2000031474; заявл. 15.03.2000; опубл. 16.02.2002. 5с; 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 одержав назву "надхолодний", тому що холодним вже був названий спосіб, в якому температура робочого тіла наддування приблизно дорівнює температурі компонента, бак з яким наддувають. 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 кріогенному 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 5 температура гелію в баку при роботі РУ ~ 140 с і потрібному кінцевому тиску ~ 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 групи винаходів, що заявляється, є зниження маси системи наддування шляхом підвищення середньомасової температури гелію в баку. Стосовно способу газобалонного наддування бака з висококиплячим пальним рушійної установки поставлена задача вирішується тим, що в способі, який включає встановлення температури газу перед подачею в бак пального нижче температури пального, відповідно до винаходу, 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. Стосовно системи наддування паливного бака з висококиплячим пальним рушійної установки поставлена задача вирішується тим, що в системі, яка включає бак з висококиплячим пальним, рідинний двигун, балони зі стисним гелієм, які занурені в кріогенний компонент, і агрегатами автоматики з дозуючими елементами, відповідно до винаходу, вільний об'єм бака з пальним з'єднаний трубопроводом з агрегатами автоматики та дозуючим елементом з форсунковою головкою пального рідинного двигуна. Суть винаходу пояснюється кресленням, на якому представлена система газобалонного наддування паливного бака з висококиплячим пальним рушійної установки, що заявляється. 1 UA 109320 C2 5 10 15 Система включає балони 1 з гелієм, які розміщені в баку 2 з рідким киснем і з'єднані магістраллю 3 з елементами автоматики 4 з дозуючими елементами 5 з вільним об'ємом бака 6 з висококиплячим пальним. Далі, форсункова головка 7 рідинного двигуна 8 через елемент автоматики 9 з дозуючим елементом 10 з'єднана магістраллю 11 з вільним об'ємом бака 6. Так як найбільш гаряче пальне знаходиться в форсункової головки двигуна (після проходження всього тракту охолодження рідинного ракетного двигуна), то є сенс використовувати для підігріву гелію в баку пального саме його. На виході з магістралі 11 (на вході в вільний об'єм бака) пальне можна розпорошувати. Чим більша поверхня теплообміну між пальним і гелієм, тим швидше і сильніше нагрівається гелій. 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 винаходу ~1,5 кг/с пального з форсункової головки (температура пального 470К на номінальному режимі) при інших рівних умовах потреба в гелії зменшується вдвічі. Для носія середнього класу при застосуванні винаходу тільки на першому ступені це додавання 16 кг корисного вантажу. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 25 1. Спосіб газобалонного наддування бака з висококиплячим пальним рушійної установки ракети-носія, що включає вставлення температури газу перед подачею в бак пального нижче температури пального, який відрізняється тим, що при роботі рушійної установки в вільний об'єм бака пального вводять пальне, температуру якого встановлюють вище температури пального в баку. 2. Система наддування паливного бака з висококиплячим пальним рушійної установки, що включає бак з висококиплячим пальним, рідинний двигун, балони зі стисним гелієм, які занурені в кріогенний компонент, і агрегатами автоматики з дозуючими елементами, яка відрізняється тим, що вільний об'єм бака з пальним з'єднаний трубопроводом з агрегатами автоматики та дозуючим елементом з форсунковою головкою пального рідинного двигуна. 2 UA 109320 C2 Комп’ютерна верстка І. Мироненко 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