Система повітряного термостатування головного блока ракети

Реферат: Система повітряного термостатування головного блока ракети містить джерело повітряного постачання, виконане у вигляді ресиверів стисненого повітря, трубопровід подавання з фільтром і керованою арматурою, розташований на кабель-щоглі пускової установки ракети і з'єднує джерело повітряного постачання через редуктор з рознімним з'єднанням головного блока, охолоджувач повітря і зв'язані з ним рідинні магістралі з запірною й регулюючою арматурою, ємність з рідиною, що охолоджує, насос, холодильну машину і електронагрівач повітря. Система споряджена послідовно з'єднаними ємністю з рідким азотом, газифікатором і електронагрівачем азоту, приєднаними через одну заслінку до трубопроводу подавання після електронагрівача повітря, а через другу заслінку з'єднаним з навколишнім середовищем, при цьому ємність з рідким азотом через заслінку приєднана до трубопроводу подавання між керованою арматурою і редуктором. UA 83844 U (12) UA 83844 U UA 83844 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до ракетно-космічної техніки, а більш конкретно - до наземного обладнання і може використовуватися у системах повітряного термостатування відсіків ракет на стартових комплексах. Системи повітряного термостатування (СПТ) забезпечують автоматичне підтримання необхідних температурних режимів космічних апаратів (КА) на стартових комплексах (СК) шляхом подавання у головні блоки (ГБ) термостатуючих газів (повітря, азоту) високого тиску у широкому діапазоні температур при любих кліматичних і метеорологічних умовах, у любий час року і доби. При цьому в залежності від температури навколишнього середовища (взимку, влітку) виникає необхідність у нагріванні або охолодженні газів. Після встановлення ракети на пускову установку (ПУ) у ГБ подається повітря з заданими параметрами. Якщо на ракеті використовуються компоненти палива рідкий водень і рідкий кисень, то з початку заправлення ракети рідким воднем необхідно створити у ГБ нейтральне середовище шляхом переходу з подавання у ГБ повітря на подавання азоту з такими ж параметрами, що запобігає можливості виникнення пожежі у випадку протікання водню. Відомою є система повітряного термостатування ГБ ракети, що містить джерело повітряного постачання у вигляді повітряних вентиляторів, трубопровід подавання повітря з фільтром і керованою арматурою, котрий прокладений по фермі обслуговування, охолоджувачі повітря першого і другого ступенів, холодильний центр, з'єднаний з охолоджувачами повітря за допомогою рідинних магістралей з запірною і регулюючою арматурою та електронагрівач (див. книгу "Космодром" под ред. А.П. Вольского. - М.: "Воениздат", 1977. - С. 208-213, рис. 6.2). Недоліком відомої системи є її низькі експлуатаційні якості, такі як: - порушення температурного режиму ГБ, необхідного для нормального функціонування КА до пуску, тому що ферма обслуговування разом з трубопроводом подавання повітря відводиться від ракети перед пуском за значний проміжок часу (5-10 хвилин); - порушення температурного режиму ГБ, необхідного для збереження КА у випадку аварійного вимикання двигуна (АВД) в процесі пуску, тому що для підведення ферми обслуговування з трубопроводом подавання повітря потрібен значний час (20-30 хвилин). Найближчим аналогом є система повітряного термостатування головного блока ракети (Патент РФ № 2.135.910, МПК F25B29/00, F25B25/00, 1999 р.). Система містить: джерело повітряного постачання, трубопровід подавання, котрий з'єднує джерело повітряного постачання з рознімним з'єднанням головного блока ракети, охолоджувач повітря і зв'язані з ним рідинні магістралі, ємність з рідиною, що охолоджує, насос, холодильну машину, електронагрівач і трубопровід малого діаметру, прокладений всередині ракети до рознімного з'єднання з ГБ. СПТ забезпечує термостатування ГБ як до пуску, так і у випадку відміни пуску, при цьому рознімне з'єднання розташоване на хвостовому відсіку ракети. Трубопровід подавання може бути прокладеним по стрілі кабель-щогли (Патент України № 77315u, МПК B64G5/00, F41F3/04, 2012 р.). Недоліком відомої системи є її невисокі експлуатаційні якості, такі як: - прокладання трубопроводу всередині ракети призводить до ускладнення конструкції і збільшення ваги ракети; - недостатня пожежонебезпечність ГБ у період заправлення рідкого водню, тому що можливі протікання пари водню і потрапляння її у ГБ, де знаходиться повітря, яке містить кисень, можуть призвести до пожежі або вибуху. В основу корисної моделі поставлена задача створення удосконаленої конструкції системи повітряного термостатування головного блока ракети, яка б дозволила забезпечити підвищення її експлуатаційних якостей шляхом введення в нього нових елементів, таких як: - наявність послідовно з'єднаних ємності з рідким азотом, газифікатора і електронагрівача азоту, приєднаними через одну заслінку до трубопроводу подавання після електронагрівача повітря, а через другу заслінку з'єднаним з навколишнім середовищем, при цьому ємність з рідким азотом через заслінку приєднана до трубопроводу подавання між керованою арматурою і редуктором, що дозволяє забезпечити подавання газоподібного азоту у ГБ під час заправлення ракети рідким воднем і виключити утворення небезпечної воднево-кисневої суміші. Поставлена задача вирішується таким чином, що запропонована система повітряного термостатування головного блока ракети, яка містить джерело повітряного постачання, виконане у вигляді ресиверів стисненого повітря, трубопровід подавання з фільтром і керованою арматурою, котрий розташований на кабель-щоглі пускової установки ракети і з'єднує джерело повітряного постачання через редуктор з рознімним з'єднанням головного блока, охолоджувач повітря і зв'язані з ним рідинні магістралі з запірною й регулюючою арматурою, ємність з рідиною, що охолоджує, насос, холодильну машину і електронагрівач повітря, вона споряджена послідовно з'єднаними ємністю з рідким азотом, газифікатором і 1 UA 83844 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 електронагрівачем азоту, приєднаними через одну заслінку до трубопроводу подавання після електронагрівача повітря, а через другу заслінку з'єднаним з навколишнім середовищем, при цьому ємність з рідким азотом через заслінку приєднана до трубопроводу подавання між керованою арматурою і редуктором. Суть корисної моделі пояснюється кресленням. Запропонована система містить джерело повітряного постачання, виконаного у вигляді ресиверів 1 стисненого повітря, фільтр 2, компресор 3, трубопровід 4 подавання, фільтр 5, редуктор 6 і пульт 7 з керованою арматурою. На трубопроводі 4 подавання встановлені також електронагрівач 8 повітря і охолоджувач 9 повітря, зв'язаний з ємністю 10 з рідиною, що охолоджує, за допомогою рідинних магістралей 11 з запірною і регулюючою арматурою 12 через насос 13 і холодильну машину 14. Крім цього система має ємність 15 з рідким азотом, заслінку 16, газифікатор 17, електронагрівач 18 азоту і заслінки 19, 20. Трубопровід 4 подавання прокладений по стрілі кабель-щогли 21 і з'єднується з рознімним з'єднанням 22, розміщеним на ГБ 23 ракети 24. Ракета 24 встановлена на ПУ 25. Робота запропонованої СПТ здійснюється наступним чином. До початку прийому ракети 24 на СК, готують систему повітряного термостатування, а саме: - за допомогою компресора 3 заповнюють ресивери 1 атмосферним повітрям, стисненим до тиску 40 МПа; - заповнюють ємність 10 рідиною, що охолоджує, наприклад антифризом; - заповнюють ємність 15 рідким азотом. Після встановлення ракети 24 на ПУ 25 і підстиковки трубопроводу 4 подавання до рознімного з'єднання 22 ГБ 23, на пульті 7 відкривають відповідні клапани і повітря з ресиверів 1 через фільтр 5 надходить у редуктор 6, де його тиск знижують до заданої величин, наприклад 7 МПа, і повітря надходить в охолоджувач 9, при цьому, в залежності від пори року: - влітку повітря в охолоджувачі 9 охолоджують до заданої температури, наприклад мінус 5 °C, під час теплообміну з рідиною, що охолоджують, котру подають насосом 13 з ємності 10. Охолодження рідини здійснюють у холодильній машині 14; - взимку рідину, що охолоджують, в охолоджувач 9 не подають, а нагрівання повітря до заданої температури, наприклад плюс 80 °C, виконують у електронагрівачі 8 повітря. Далі повітря з заданою температурою по трубопроводу 4 подають через рознімне з'єднання 22 у ГБ 23, тобто термостатують ГБ 23. Проводять перевірки КА за патентом РФ № 2.447.002, МПК B64G5/00, G01R31/00, 2010 р. Термостатування повітрям здійснюють до початку процесу заправлення ракети 24 компонентами палива. Перед заправленням ракети рідким воднем починають підготовку до подавання у трубопровід 4 газоподібного азоту. Відкривають заслінку 16 і повітря з тиском 7 МПа надходить в ємність 15 з рідким азотом, витискаючи рідкий азот у газифікатор 17, де він газифікується і надходить для нагрівання в електронагрівач 18 азоту, а потім через заслінку 20 в навколишнє середовище. Після досягнення заданої температури газоподібного азоту (що дорівнює температурі повітря, котре подають у ГБ 23) заслінку 20 закривають і відкривають заслінку 19, при цьому одночасно на пульті 7 перекривають клапани подавання повітря у трубопровід 4. Як результат у ГБ 23 подають азот і створюють в ньому нейтральне середовище, яке запобігає можливості виникнення пожежі у випадку протікання газоподібного водню і забезпечує заданий температурний режим у ГБ 23. Термостатування азотом здійснюють до початку підйому ракети 24, коли кабель-щогла 21 відходить від ракети 24 і трубопровід 4 подавання відстиковується від рознімного з'єднання 22 ГБ 23. Якщо пуск не відбувся, продовжують подавати азот у ГБ 23 до закінчення зливання компонентів палива з ракети 24, а потім знову подають повітря до зняття ракети 24 з ПУ 25. Запропонована система забезпечує термостатування ГБ при використанні рідкого водню на розгінному блоці (Патент України № 54559u, МПК B64G5/00, F17C6/00, 2010 р.). Охолоджувач виконується за патентом РФ № 2.215.951, МПК F25B29/00, F25B25/00, 2002 р. Для розподілу повітря або азоту, у головному блоці встановлюється дифузор: - у верхній частині ГБ - (Патент США № 6.027.072, клас 244/118.5, 2000 р., або Патент РФ № 2.390.479, МПК B64G1/46, B64G5/00, 2009 р; - у нижній частині ГБ - (Патент України № 56913А, МПК B64G1/00, F42B15/00, 2002 р.). Джерело повітряного постачання виконується (Патент України № 79644u, МПК B64G5/00, F42B15/00, 2012 р.). Таким чином, запропонована система, яка має просту і надійну конструкцію, забезпечує як підтримання температурних режимів ГБ на всіх етапах робіт з ракетою на стартовому комплексі, так і пожежобезпечність під час заправлення ракети рідким воднем. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 2 UA 83844 U 5 10 Система повітряного термостатування головного блока ракети, що містить джерело повітряного постачання, виконане у вигляді ресиверів стисненого повітря, трубопровід подавання з фільтром і керованою арматурою, котрий розташований на кабель-щоглі пускової установки ракети і з'єднує джерело повітряного постачання через редуктор з рознімним з'єднанням головного блока, охолоджувач повітря і зв'язані з ним рідинні магістралі з запірною й регулюючою арматурою, ємність з рідиною, що охолоджує, насос, холодильну машину і електронагрівач повітря, яка відрізняється тим, що вона споряджена послідовно з'єднаними ємністю з рідким азотом, газифікатором і електронагрівачем азоту, приєднаними через одну заслінку до трубопроводу подавання після електронагрівача повітря, а через другу заслінку з'єднаним з навколишнім середовищем, при цьому ємність з рідким азотом через заслінку приєднана до трубопроводу подавання між керованою арматурою і редуктором. Комп’ютерна верстка В. Мацело 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 3