Система подавання палива у рушійну установку космічного апарата

Реферат: Система подавання палива у рушійну установку космічного апарата містить паливні баки з газовими і рідинними порожнинами, витратні магістралі з електропневмоклапанами, систему наддування паливних баків, котра включає балони наддування, зв'язані пневмомагістралями з газовими порожнинами паливних баків, й встановлені на пневмомагістралях електропневмоклапани, дросельні пристрої, газові редуктори і запобіжні клапани, та блок керування електропневмоклапанами. Кожен паливний бак споряджений паралельним трубопроводом, один кінець котрого підключений до відповідної пневмомагістралі на ділянці між електропневмоклапаном і входом у газову порожнину паливного бака, а другий кінець - до витратної магістралі на ділянці між виходом з рідинної порожнини паливного бака і електропневмоклапаном, при цьому на кожному паралельному трубопроводі встановлений датчик перепаду тиску, електрично зв'язаний з блоком керування електропневмоклапанами. UA 96882 U (12) UA 96882 U UA 96882 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 електропневмоклапанами і систему наддування паливних баків, котра включає балони наддування, зв'язані пневмомагістралями з газовими порожнинами паливних баків, і встановлені на них електропневмоклапани, газові редуктори, сигналізатори й датчики тиску. Балони наддування заповнені газом (азотом або гелієм) високого тиску і слугують для забезпечення витискання палива з паливних баків і подавання його до рушійної установки, виконаної у вигляді ракетних двигунів (РД) (див. книгу Мелькумов Т.М. и др. Ракетные двигатели, М., Машиностроение, 1976, с. 10). Недоліком цієї системи є її низькі експлуатаційні характеристики через низьку надійність і невеликий ресурс роботи. Найближчою до запропонованої по технічному рішенню є вибрана як прототип система подавання палива у рушійну установку КА, яка описана у патенті РФ № 2.143.579, МПК F02K 9/50, B64D 37/00, 1998 р. Ця система містить паливні баки з газовими і рідинними порожнинами, витратні магістралі з електропневмоклапанами, систему наддування паливних баків, котра включає балони наддування, зв'язані пневмомагістралями з газовими порожнинами паливних баків, й встановлені на пневмомагістралях електропневмоклапани, дросельні пристрої, газові редуктори і запобіжні клапани. Система також має блок керування електропневмоклапанами за патентом РФ № 2.159.348, МПК F02K 9/50, 1999 р. У цій системі витискання палива з паливних баків виконують газом, котрий закачується у балони наддування на Землі перед пуском. Паливо по витратних магістралях поступає з паливних баків у РД. У процесі роботи системи подавання палива вона не має контролю перепаду тиску між газом наддування у газовій порожнині і паливом у рідинній порожнині паливного бака. Недоліком цієї системи є її невисокі експлуатаційні характеристики, такі як невисока надійність і недовговічність КА через відсутність можливості регулювання і стабільного підтримання допустимого перепаду тиску порожнинах кожного паливного бака. 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 операцій, таких як: - кожен паливний бак споряджається паралельним трубопроводом, один кінець котрого підключається до відповідної пневмомагістралі на ділянці між електропневмоклапаном і входом у газову порожнину паливного бака, а другий кінець - до витратної магістралі на ділянці між виходом з рідинної порожнини паливного бака і електропневмоклапаном, при цьому на кожному паралельному трубопроводі встановлюється датчик перепаду тиску, електрично зв'язаний з блоком керування електропневмоклапанами, що дозволяє за рахунок знаходження перепаду тиску у допустимих межах забезпечити цілісність перекладних мембран і, як наслідок, стабільність роботи РД, які утворюють рушійну установку. Поставлена задача вирішується таким чином, що у запропонованій системі подавання палива у рушійну установку КА, що містить паливні баки з газовими і рідинними порожнинами, витратні магістралі з електропневмоклапанами, систему наддування паливних баків, котра включає балони наддування, зв'язані пневмомагістралями з газовими порожнинами паливних баків, й встановлені на пневмомагістралях електропневмоклапани, дросельні пристрої, газові редуктори і запобіжні клапани, та блок керування електропневмоклапанами, в ній кожен паливний бак споряджений паралельним трубопроводом, один кінець котрого підключений до відповідної пневмомагістралі на ділянці між електропневмоклапаном і входом у газову порожнину паливного бака, а другий кінець - до витратної магістралі на ділянці між виходом з рідинної порожнини паливного бака і електропневмоклапаном, при цьому на кожному паралельному трубопроводі встановлений датчик перепаду тиску, електрично зв'язаний з блоком керування електропневмоклапанами. 1 UA 96882 U 5 10 15 20 25 30 Для пояснення конструкції системи і її роботи додаються креслення та її детальний опис. Запропонована система складається з паливних баків 1 і 2 відповідно пального і окислювача, витратних магістралей 3, 4 з електропневмоклапанами (ЕПК) 5, 6 та систему наддування паливних баків. Система наддування включає балони 7, 8 наддування (джерело тиску), зв'язані пневмомагістралями 9, 10 з газовими порожнинами 11, 12 паливних баків 1, 2, і встановлені на пневмомагістралях 9, 10 електропневмоклапани 13, 14 й 15, 16, дросельні пристрої 17, 18, газові редуктори 19, 20 та запобіжні клапани 21, 22. Кожен паливний бак 1 (2) має паралельний трубопровід 23 (24), один кінець якого підключений до пневмомагістралі 9 (10) на ділянці між входом 25 (26) у газову порожнину 11 (12) паливного бака 1 (2) і ЕПК 15 (16), а другий кінець - до витратної магістралі 3 (4) на ділянці між виходом 27 (28) з рідинної порожнини 29 (30) паливного бака 1 (2) і ЕПК 5 (6). На кожному паралельному трубопроводі 23 (24) встановлений датчик 31 (32) перепаду тиску, електрично з'єднаний з блоком 33 керування ЕПК. Паливо, що витискають за допомогою перекладних мембран 34, 35, з паливних баків 1, 2 подається до реактивних двигунів 36. ЕПК 37 встановлений на перепускній магістралі, що сполучає пневмомагістралі 9, 10, і призначений для забезпечення перерозподілу газу між пневмомагістралями 9, 10. Робота запропонованої системи здійснюється наступним чином. Для витискання і подавання палива до РД 36 з паливних баків 1 і 2 відкривають ЕПК 13, 14 і 2 15, 16, в результаті газ з балонів 7, 8 наддування під високим тиском (до 350 кгс/см ) проходить 2 через дросельні пристрої 17, 18, де тиск газу знижується до 30 кгс/см і подається у газові 2 редуктори 19, 20, котрі знижують тиск до заданої величини (10 кгс/см ) для витискання палива за допомогою перекладних мембран 34, 35 з паливних баків 1, 2 і подавання через витратні магістралі 3, 4 до РД 36, при цьому ЕПК 5, 6 відкривають. У процесі роботи системи подавання палива датчики 31, 32 перепаду тиску, розраховані на 2 допустимий перепад тиску між газом наддування і паливом (не більше 2 кгс/см ), здійснюють контроль, і за сигналом від них (коли величина перепаду тиску перевищує допустиму величину) блок 33 керування ЕПК подає команду на повне або часткове закриття (відкриття) ЕПК 15, 16 і 5, 6, таким чином регулюючи подавання газу і відбір (подавання) палива з паливних баків 1, 2. Джерело тиску може виконуватися за патентом США № 5.471.833, клас 60/259, 1995 р. Пневмомагістралі можуть виконуватися за патентом України № 86747u, МПК B64G 1/00, F02K 9/44, 2013 р. Принцип регулювання перепаду тиску може застосовуватися у системі за патентом РФ № 2.189.485, МПК F02K 9/50, 2000 р. Таким чином, запропонована система, яка має просту і надійну конструкцію, забезпечує розширення її функціональних можливостей. 35 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 Система подавання палива у рушійну установку космічного апарата, що містить паливні баки з газовими і рідинними порожнинами, витратні магістралі з електропневмоклапанами, систему наддування паливних баків, котра включає балони наддування, зв'язані пневмомагістралями з газовими порожнинами паливних баків, й встановлені на пневмомагістралях електропневмоклапани, дросельні пристрої, газові редуктори і запобіжні клапани, та блок керування електропневмоклапанами, яка відрізняється тим, що кожен паливний бак споряджений паралельним трубопроводом, один кінець котрого підключений до відповідної пневмомагістралі на ділянці між електропневмоклапаном і входом у газову порожнину паливного бака, а другий кінець - до витратної магістралі на ділянці між виходом з рідинної порожнини паливного бака і електропневмоклапаном, при цьому на кожному паралельному трубопроводі встановлений датчик перепаду тиску, електрично зв'язаний з блоком керування електропневмоклапанами. 2 UA 96882 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський 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