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, електропневмоклапани, встановлені на пневмомагістралях, бортовий компресор, зв'язаний пневмомагістралями високого і низького тиску відповідно з балонами наддування і газовими порожнинами паливних баків, зворотний клапан, компенсатор та дросельний пристрій. Компенсатор підключений до пневмомагістралі високого тиску через дросельний пристрій між зворотним клапаном і бортовим компресором, причому дросельний пристрій і зворотний клапан встановлені безпосередньо на виході з бортового компресора. UA 99605 U (12) UA 99605 U UA 99605 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. Система наддування паливних баків 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 наддування паливних баків КА, що містить пневмомагістралі, зв'язані з балонами наддування і газовими порожнинами паливних баків, клапани, встановлені на пневмомагістралях, газові редуктори, зворотні клапани і дросельні пристрої (див. патент України № 94053u, МПК B64G 1/00, F02K 9/44, 2014 р.). Запас газу наддування у балонах високого тиску у таких системах розрахований на одноразове повне витискання палива з паливних баків. Повторне заправлення у космосі паливних баків пальним і окислювачем на орбіті не можливо забезпечити через відсутність джерела перекачування газу з порожнин надування навпаки у порожнини балонів високого тиску, тобто не має можливості привести систему у вихідний стан для повторного дозаправлення паливом баків КА в умовах космічного польоту, наприклад, від космічного заправника. Недоліком цієї системи є її низькі експлуатаційні характеристики через малу живучість системи, низьку надійність і неможливість багаторазового використання системи наддування для дозаправлення паливом паливних баків в умовах космічного польоту. Найближчою до запропонованої по технічному рішенню є вибрана як прототип система наддування паливних баків КА, яка описана у патенті України № 87107u, МПК B64G 1/00, F02K 9/44, 2013 р. Ця система містить пневмомагістралі, зв'язані з балонами наддування і газовими порожнинами паливних баків, електропневмоклапани, встановлені на пневмомагістралях, бортовий компресор, зв'язаний пневмомагістралями високого і низького тиску відповідно з балонами наддування і газовими порожнинами паливних баків, та компенсатор. Вказана система забезпечує перекачування газу з газових порожнин баків назад у порожнини балонів високого тиску за рахунок наявності бортового компресора і, таким чином, приводить у вихідний стан систему наддування для повторного дозаправлення баків пальним і окислювачем в умовах космічного польоту, наприклад від космічного заправника. Але, у такій системі виникають відкази у роботі під час запуску бортового компресора в умовах космічного орбітального польоту через наявність у пневмомагістралі на виході з компресора високого тиску газу. Недоліком цієї системи є її невисокі експлуатаційні характеристики, такі як низькі живучість і надійність через наявність у пневмомагістралі на виході з бортового компресора залишкового газу високого тиску під час запуску і роботи бортового компресора. В основу корисної моделі поставлена задача створення удосконаленої конструкції системи наддування паливних баків КА, яка б дозволяла підвищити її експлуатаційні характеристики шляхом уведення в неї нових елементів і технічних рішень, таких як: компенсатор підключається до пневмомагістралі високого тиску через дросельний пристрій між зворотним клапаном і бортовим компресором, причому дросельний пристрій і зворотний клапан встановлені безпосередньо на виході з бортового компресора, що дозволяє забезпечити плавне і надійне включення бортового компресора. Поставлена задача вирішується таким чином, що у запропонованій системі наддування паливних баків КА, що містить пневмомагістралі, зв'язані з балонами наддування і газовими порожнинами паливних баків, електропневмоклапани, встановлені на пневмомагістралях, бортовий компресор, зв'язаний пневмомагістралями високого і низького тиску відповідно з балонами наддування і газовими порожнинами паливних баків, зворотний клапан, компенсатор та дросельний пристрій, в ній компенсатор підключений до пневмомагістралі високого тиску через дросельний пристрій між зворотним клапаном і бортовим компресором, причому дросельний пристрій і зворотний клапан встановлені безпосередньо на виході з бортового компресора. Для пояснення конструкції системи і її роботи додаються креслення та її детальний опис. Запропонована система складається з бортового компресора 1, зв'язаного пневмомагістралями високого 2 і низького 3 тиску відповідно з балонами 4, 5 наддування і газовими порожнинами 6, 7 паливних баків 8 і 9, зворотного клапана 10, встановленого на пневмомагістралі 2 високого тиску, і компенсатора 11, виконаного у вигляді сильфону і підключеного через дросельний пристрій 12 до пневмомагістралі 2 високого тиску між 1 UA 99605 U 5 10 15 20 25 30 зворотним клапаном 10 і бортовим компресором 1. Дросельний пристрій 12 і зворотний клапан 10 встановлені безпосередньо на виході 13 з бортового компресора 1. На пневмомагістралях низького 3 і високого 2 тиску встановлені відповідно електропневмоклапани (ЕПК) 14, 15 і 16, 17. Система мас ракетні двигуни (РД) 18. На пневмомагістралях 19, 20 встановлені відповідно ЕПК 21, 22, газові редуктори 23, 24, зворотні клапани 25, 26. Робота запропонованої системи здійснюється наступним чином. Перед включенням бортового компресора 1 у роботу відкривають ЕПК 14, 15, 16, 17, а після пуску бортового компресора 1 виконують відкачування газу (азоту) з газових порожнин 6, 7 паливних баків 8, 9 і закачування його з високим тиском через пневмомагістралі 2 високого тиску у відповідні газові балони 4, 5, після чого закривають ЕПК 14, 15, 16, 17 і зупиняють бортовий компресор 1. Після зупинки бортового компресора 1 у пневмомагістралях 2 високого тиску на ділянці між зворотним клапаном 10 і бортовим компресором 1, тобто на виході 13 з компресора 1, залишається залишковий високий тиск газу, що призводить до виходу з ладу системи під час повторних включеннях бортового компресора 1. Для виключення подібних ситуацій і забезпечення гарантованих включень бортового компресора 1 слугує компенсатор 11. Дросельний пристрій 12 виконаний у вигляді дросельної шайби з розрахунковим отвором, котрий забезпечує підпір газу під час роботи бортового компресора 1 і скидання газу у компенсатор 11 після зупинки бортового компресора 1, коли залишковий газ, що знаходиться під високим тиском на виході 13 з компресора 1, дроселюється через дросельний пристрій 12 і скидається (перетікає) у компенсатор 11, забезпечуючи тиск газу на виході 13 з компресора 1, необхідний для плавного і надійного включення бортового компресора 1. Встановлення дросельного пристрою 12 і зворотного клапана 10 безпосередньо на виході 13 з бортового компресора 1 забезпечує мінімальний газовий об'єм на цій ділянці, що значно скорочує об'єм, розміри і масу компенсатора 11. Система готова до заправлення паливних баків 8, 9 від космічного заправника. Витискання і подавання палива з баків 8, 9 до РД 18 виконують шляхом подавання газу з балонів 4, 5 у газові порожнини 6, 7 паливних баків 8, 9 по пневмомагістралях 19, 20. КА виводиться на орбіту за допомогою розгінного блока за патентом України №66754и, МПК B64G 1/00, F42B 15/00, 2011 р. Для захисту КА від космічного випромінювання застосовують матеріал за патентом України №91389и, МПК G21F 1/08, 2013 р. Таким чином, запропонована система, яка має просту і надійну конструкцію, забезпечує розширення її функціональних можливостей. 35 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 Система наддування паливних баків космічного апарата, що містить пневмомагістралі, зв'язані з балонами наддування і газовими порожнинами паливних баків, електропневмоклапани, встановлені на пневмомагістралях, бортовий компресор, зв'язаний пневмомагістралями високого і низького тиску відповідно з балонами наддування і газовими порожнинами паливних баків, зворотний клапан, компенсатор та дросельний пристрій, яка відрізняється тим, що компенсатор підключений до пневмомагістралі високого тиску через дросельний пристрій між зворотним клапаном і бортовим компресором, причому дросельний пристрій і зворотний клапан встановлені безпосередньо на виході з бортового компресора. 2 UA 99605 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 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