Система подавання палива у рушійну установку космічного апарата

Реферат: Система подавання палива у рушійну установку космічного апарата містить паливні баки, витратні магістралі з послідовно встановленими відсічними і пусковими електропневмоклапанами, колектори для живлення паливом реактивних двигунів та трубопровід з електропневмоклапаном для сполучення витратних магістралей, підключений між відсічними і пусковими електропневмоклапанами. Система споряджена додатковим трубопроводом з додатковим електропневмоклапаном і допоміжним трубопроводом з допоміжним електропневмоклапаном. При цьому додатковий трубопровід підключений перед відсічними електропневмоклапанами на виході з паливних баків, а допоміжний трубопровід підключений після пускових електропневмоклапанів перед входом у колектори. UA 113808 U (12) UA 113808 U UA 113808 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 подавання палива у рушійну установку КА на орбіті. Система подавання палива у рушійну установку КА використовується для створення імпульсів тяги, які необхідні як для переміщення центру мас КА (корекція траєкторії руху, гальмування КА для забезпечення його сходу з орбіти), так і для створення керуючих моментів відносно його центра мас (орієнтація, розвертання). Імпульси тяги для різних режимів керування КА у просторі створюються за допомогою реактивних двигунів (РД), величини тяг яких у залежності від їх призначення змінюються у широких межах (від декількох сотень кгс до одиниць і менше кгс). Робота вказаних РД з заданими параметрами забезпечується системами наддування паливних баків і подавання палива до входів двигунів. Відомою є система подавання палива у рушійну установку КА, що містить паливні баки, витратні магістралі з послідовно встановленими відсічними і пусковими електропневмоклапанами (ЕПК) і колектори для живлення паливом реактивних двигунів (див. книгу Мелькумов Т.М. и др. "Ракетные двигатели". - М.: "Машиностроение", 1976. - С. 8). У випадку виходу з ладу однієї з витратних магістралей (розгерметизації) реактивні двигуни не можуть функціонувати. Недоліком цієї системи є її низькі експлуатаційні характеристики через малу живучість системи і її низьку надійність у процесі польоту КА на орбіті. Найближчою до запропонованої по технічному рішенню є вибрана як прототип система подавання палива у рушійну установку КА, яка описана у заявці Великої Британії № 2.051.246, МПК F04F 1/06, 1981 р. Ця система містить паливні баки, витратні магістралі з послідовно встановленими відсічними і пусковими електропневмоклапанами, колектори для живлення паливом реактивних двигунів та трубопровід з електропневмоклапаном для сполучення витратних магістралей, підключений між відсічними і пусковими електропневмоклапанами. У випадку виходу з ладу однієї з витратних магістралей (розгерметизації) на ділянці між відсічним і пусковим електропневмоклапанами реактивні двигуни не можуть функціонувати. Недоліком цієї системи є її невисокі експлуатаційні характеристики, такі як: - повна або часткова втрата палива з відповідного паливного бака; - рушійна установка виходить із стану готовності до роботи, що призводить до зриву запланованих режимів керування КА; - в залежності від місця розгерметизації можуть бути наслідки, котрі виключають можливість подальшого використання паливних баків або колекторів. В основу корисної моделі поставлена задача створення удосконаленої конструкції системи подавання палива у рушійну установку КА, яка б дозволяла підвищити її експлуатаційні характеристики шляхом уведення в неї нових елементів і технічних рішень, таких як: - наявність додаткового трубопроводу з додатковим електропневмоклапаном і допоміжного трубопроводу з допоміжним електропневмоклапаном, при цьому додатковий трубопровід підключається перед відсічними електропневмоклапанами на виході з паливних баків, а допоміжний трубопровід підключається після пускових електропневмоклапанів перед входом у колектори, що дозволяє забезпечити працездатність системи під час виникнення негерметичності у витратних магістралях і трубопроводі. Поставлена задача вирішується таким чином, що запропонована система подавання палива у рушійну установку КА, що містить паливні баки, витратні магістралі з послідовно встановленими відсічними і пусковими електропневмоклапанами, колектори для живлення паливом реактивних двигунів та трубопровід з електропневмоклапаном для сполучення витратних магістралей, підключений між відсічними і пусковими електропневмоклапанами. Система споряджена додатковим трубопроводом з додатковим електропневмоклапаном і допоміжним трубопроводом з допоміжним електропневмоклапаном, при цьому додатковий трубопровід підключений перед відсічними електропневмоклапанами на виході з паливних баків, а допоміжний трубопровід підключений після пускових електропневмоклапанів перед входом у колектори. Для пояснення конструкції системи і її роботи додається креслення та його детальний опис. Запропонована система складається з паливних баків 1, 2 з відсічними ЕПК 3, 4, колекторів 5, 6, реактивних двигунів (РД) 7, 8 з пусковими ЕПК 9, 10, витратних магістралей 11, 12 і трубопроводу 13 з ЕПК 14. Система також містить додатковий трубопровід 15 з додатковим ЕПК 17 і допоміжний трубопровід 16 з допоміжним ЕПК 18. Додатковий трубопровід 15 підключений перед відсічними ЕПК 3, 4 на виході 19, 20 з паливних баків 1, 2, а допоміжний трубопровід 16 підключений після пускових ЕПК 9, 10 перед входом 21, 22 у колектори 5, 6. 1 UA 113808 U 5 10 15 20 25 30 35 Система має ще систему 23 керування з блоком 24 автоматики і блоком 25 керування, котрі електрично зв'язані з сигналізаторами тиску 26, 27, 28, 29 і ЕПК 3, 4, 9, 10, 14, 17, 18, та системи 30, 31 наддування. Реактивні двигуни 7, 8 утворюють рушійну установку КА. Робота запропонованої системи здійснюється наступним чином. Якщо працює паливний бак 1 (2), то перед включенням РД 7, 8 виконують підготовку системи подавання до роботи, для чого відкривають ЕПК 14 і відсічний ЕПК 3 (4). Потім за командою системи керування 23 відкривають пускові ЕПК 9, 10 і паливо надходить у РД 7, 8 через колектори 5, 6. У випадку розгерметизації витратних магістралей системи подавання, а також під час зниження тиску у паливному баку 1 (2) і зв'язаних з ним витратних магістралях до першого контрольного рівня, система функціонує наступним чином: спрацьовує сигналізатор 26 (27) тиску, при цьому ЕПК 14 і відсічний ЕПК 3 (4) закриваються. У результаті цього негерметична частина системи подавання розділяється на три ділянки (ЕПК 9, 10, 17, 18 закриті): перша ділянка - від паливного бака 1 (2) до ЕПК 17 і 3, котра контролюється сигналізатором 26 (27) тиску; друга ділянка - між ЕПК 3 (4), 14 і 9 (10), котра контролюється сигналізатором 28 (29) тиску; третя ділянка - між ЕПК 4 (3), 14 і 10 (9), котра контролюється сигналізатором 29 (28) тиску. При подальшому зниженні тиску у одній з трьох вказаних ділянок магістралей до другого контрольного рівня спрацьовує сигналізатор 28 або 29 тиску, якщо негерметичність була відповідно між ЕПК 3, 14 і 9 або 4, 14 і 10. Через те, що сигналізатор 28 (29) тиску через систему 23 керування електрично зв'язаний з ЕПК 18, 17, 4 і 10, то при спрацюванні за сигналом від блока 25 керування ці ЕПК відкриваються, а при спрацюванні сигналізатора 29 тиску аналогічно відкриваються ЕПК 18, 17, 3 і 9. При відсутності спрацювання сигналізаторів 28 і 29 негерметичність знаходиться на ділянці від паливного бака 1 (2) до ЕПК 3 (4) і 17. Отже, після визначення пошкодженої ділянки витратної магістралі її відсікають і забезпечують підведення палива до РД 7, 8, оминаючи цю ділянку. Системи наддування 30, 31 забезпечують витискання палива з паливних баків 1, 2, які виконуються за патентом України № 51872u, 2009 р. Система наддування може виконуватися: - за патентом РФ № 2.341.675, 2006 р.; - за патентом України № 91195u, 2014 р. ЕПК функціонують за патентом України № 20415u, 2006 р. Виведення КА на орбіту здійснюється за допомогою верхнього ступеня ракети за патентом України № 108131, 2013 р. і першого ступеня за патентом України № 85883u, 2013 р. Запропонована система може використовуватися на космічному орбітальному комплексі за патентом України № 96908u, 2014 р. Таким чином, запропонована система, яка має просту і надійну конструкцію, забезпечує розширення її функціональних можливостей. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 Система подавання палива у рушійну установку космічного апарата, що містить паливні баки, витратні магістралі з послідовно встановленими відсічними і пусковими електропневмоклапанами, колектори для живлення паливом реактивних двигунів та трубопровід з електропневмоклапаном для сполучення витратних магістралей, підключений між відсічними і пусковими електропневмоклапанами, яка відрізняється тим, що система споряджена додатковим трубопроводом з додатковим електропневмоклапаном і допоміжним трубопроводом з допоміжним електропневмоклапаном, при цьому додатковий трубопровід підключений перед відсічними електропневмоклапанами на виході з паливних баків, а допоміжний трубопровід підключений після пускових електропневмоклапанів перед входом у колектори. 2 UA 113808 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак 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