Пристрій для випробувань на герметичність системи наддування паливних баків космічного апарата

Реферат: Пристрій для випробувань на герметичність системи наддування паливних баків космічного апарата, що містить пневмомагістралі, зв'язані з балонами наддування і газовими порожнинами паливних баків, встановлені на пневмомагістралях електропневмоклапани, газові редуктори, зворотні клапани та датчики тиску, а також витратні магістралі, приєднані до рідинних порожнин паливних баків, і перевірочні горловини. Пристрій споряджений знімними обвідними магістралями, на кожній з котрих змонтовані ресивер, дросельний пристрій і додатковий датчик тиску, при цьому кожна знімна обвідна магістраль одним кінцем підключена до перевірочної горловини, встановленої у пневмомагістралі на вході у газову порожнину одного з паливних баків, а другим кінцем - до перевірочної горловини, встановленої у витратній магістралі на виході з рідинної порожнини того ж паливного бака, причому дросельний пристрій встановлений у знімній обвідній магістралі на кінці, підключеному до перевірочної горловини, встановленої у пневмомагістралі. UA 95860 U (12) UA 95860 U UA 95860 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до ракетно-космічної галузі, а саме - до заправного обладнання космічних апаратів (КА) і може використовуватися для забезпечення наддування паливних баків КА на орбіті. Відомим є пристрій для випробувань на герметичність системи наддування паливних баків КА, який містить пневмомагістралі, зв'язані з балонами наддування і газовими порожнинами паливних баків, і встановлені на пневмомагістралях електропневмоклапани, газові редуктори, зворотні клапани та датчики тиску (див. заявку Великої Британії №2.051.246, МПК F04F 1/06, 1981 р.). Перед заправленням паливних баків компонентами палива - пальним і окислювачем систему наддування разом з паливними баками перевіряють на герметичність, для чого заповнюють усі магістралі і порожнини випробувальним газом, наприклад сумішшю гелію і повітря, і визначають негерметичність, наприклад по спаду тиску у магістралях і порожнинах паливних баків окремо. Детальна схема пневмомагістралей наведена у патенті України № 86747u, МПК B64G 1/00, F02K 9/44, 2013 р. Недоліком пристрою є його низькі експлуатаційні характеристики, такі як: - складність проведення випробувань; - недостатня точність визначення негерметичності. Найближчим до запропонованого по технічному рішенню є вибраний як прототип пристрій для випробувань на герметичність системи наддування паливних баків КА, який описаний у книзі Мелькумов Т.М. и др. "Ракетные двигатели", М., "Машиностроение", 1976, с. 10. Цей пристрій містить пневмомагістралі, зв'язані з балонами наддування і газовими порожнинами паливних баків, встановлені на пневмомагістралях електропневмоклапани, газові редуктори, зворотні клапани та датчики тиску, а також витратні магістралі, приєднані до рідинних порожнин паливних баків, і перевірочні горловини. Перед заправленням паливних баків компонентами палива - пальним і окислювачем - баки підлягають випробуванням на герметичність у складі системи, при цьому від наземних систем одночасно виконують наддування газом, наприклад гелієм, паливних баків і балонів наддування, сполучених з ними за допомогою магістралей наддування. Недоліком цього пристрою є його невисокі експлуатаційні характеристики, такі як: - складність проведення випробувань; - велике витрачання випробувального газу; - велика кількість електроенергії, що споживається наземною випробувальною системою (станцією). В основу корисної моделі поставлена задача створення удосконаленої системи наддування паливних баків КА, яка б дозволяла підвищити її експлуатаційні характеристики шляхом уведення в неї нових операцій, таких як: - наявність знімних обвідних магістралей, на кожній з котрих монтуються ресивер, дросельний пристрій і додатковий датчик тиску, при цьому кожна знімна обвідна магістраль одним кінцем підключається до перевірочної горловини, встановленої у пневмомагістралі на вході у газову порожнину одного з паливних баків, а другим кінцем - до перевірочної горловини, встановленої у витратній магістралі на виході з рідинної порожнини того ж паливного бака, причому дросельний пристрій встановлюється у знімній обвідній магістралі на кінці, підключеному до перевірочної горловини, встановленої у пневмомагістралі, що дозволяє проводити випробування паливних баків як окремо, так і разом (паралельно один одному) по лінії пального і по лінії окислювача. Поставлена задача вирішується таким чином, що запропонований пристрій для випробувань на герметичність системи наддування паливних баків КА, що містить пневмомагістралі, зв'язані з балонами наддування і газовими порожнинами паливних баків, встановлені на пневмомагістралях електропневмоклапани, газові редуктори, зворотні клапани та датчики тиску, а також витратні магістралі, приєднані до рідинних порожнин паливних баків, і перевірочні горловини, він споряджений знімними обвідними магістралями, на кожній з котрих змонтовані ресивер, дросельний пристрій і додатковий датчик тиску, при цьому кожна знімна обвідна магістраль одним кінцем підключена до перевірочної горловини, встановленої у пневмомагістралі на вході у газову порожнину одного з паливних баків, а другим кінцем - до перевірочної горловини, встановленої у витратній магістралі на виході з рідинної порожнини того ж паливного бака, причому дросельний пристрій встановлений у знімній обвідній магістралі на кінці, підключеному до перевірочної горловини, встановленої у пневмомагістралі. Для пояснення конструкції пристрою і його роботи додаються креслення та її детальний опис. 1 UA 95860 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Запропонований пристрій складається з балонів 1, 2 наддування, пневмомагістралей 3, 4, на кожній з яких встановлені відповідно електропневмоклапани 5, 6, газові редуктори 7, 8, зворотні клапани 9, 10 і кожна з яких з'єднує балони 1, 2 наддування з відповідними газовими порожнинами 11, 12 паливних баків пального 13 і окислювача 14. Пристрій споряджений перевірочними горловинами 15, 16, 17, 18, двома датчиками 19, 20 тиску, встановленими відповідно у пневмомагістралях 3, 4 між газовими редукторами 7, 8 і зворотними клапанами 9, 10, і двома датчиками 21, 22 встановленими відповідно у витратних магістралях. Пристрій також споряджений знімними обвідними магістралями 23, 24, кожна з яких містить відповідно ресивери 25, 26, дросельні пристрої 27, 28, і двома додатковими датчиками 29, 30 тиску, встановленими відповідно у знімні обвідні магістралі 23, 24 між дросельними пристроями 27, 28 і перевірочними горловинами 15, 16 у пневмомагістралі 3, 4 на входах у газові порожнини 11, 12. Одними кінцями 31, 32 знімні обвідні магістралі 23, 24 підключені відповідно до перевірочних горловин 15, 16, кожна з яких встановлена у пневмомагістралях 3, 4 на входах 33, 34 у газові порожнини 11, 12 паливних баків 13, 14, а другими кінцями 35, 36 - відповідно до перевірочних горловин 17, 18, встановлених у витратних магістралях 37, 38 на виходах з рідинних порожнин 39, 40 паливних баків 13, 14. Дросельні пристрої 27, 28 встановлені відповідно у знімних обвідних магістралях 23, 24 на кінцях 35, 36, підключених до перевірочних горловин 17, 18, встановлених у пневмомагістралях 3, 4. Ресивери 25, 26 споряджені відповідно манометрами 41, 42 і клапанами 43, 44. Перевірочні горловини 15, 16, 17, 18 виконані у вигляді запірних клапанів, які забезпечують приєднання (від'єднання) знімних обвідних магістралей 23, 24, наприклад, за допомогою різьбових з'єднань. Кожна з витратних магістралей 37, 38 містить електропневмоклапан 45, 46 відповідно. Паливні баки 13, 14 мають перекладні мембрани 47, 48 відповідно, котрі відокремлюють газові порожнини 11, 12 від рідинних порожнин 39, 40. Пневмомагістралі 3, 4 з'єднані за допомогою магістралі з клапаном 49, що дозволяє підключати той або інший балон 1, 2 наддування до любої газової порожнини 11, 12. Як дросельні пристрої 27, 28 використовуються дросельні шайби, розраховані на певний тиск. Робота запропонованого пристрою здійснюється наступним чином. У вихідному стані перед початком проведення випробувань паливних баків 13, 14, усі електропневмоклапани і клапани закриті. Для проведення перевірки герметичності, наприклад, паливного бака 13 (бака пального) виконують наддування ресивера 25 випробувальним газом (гелієм) до заданого тиску через 2 редуктор від наземного джерела тиску, наприклад балона з тиском газу 200 кгс/см , з контролем за манометром 41. Відкривають клапани у перевірочних горловинах 15, 17, подають гелій одночасно у газову порожнину 11 і рідинну порожнину 39 паливного бака 13 і надувають їх до 2 заданою тиску, наприклад до 20 кгс/см . Дросельна шайба 27 відтарована на розрахунковий тиск, який враховує те, що витрачання газу після дросельної шайби 27 повинно бути таким, щоб забезпечувалось рівномірне заповнення порожнин 11 і 39 паливного бака 13, які мають різні об'єми. Це необхідно для збереження цілісності перекладної мембрани 47 паливного бака 13. Перепад тиску на перекладній мембрані 47 (між порожнинами 11 і 39) не повинен перевищувати 2 допустимого (визначеного розрахунком), наприклад 0,1 кгс/см . Контроль тиску у порожнинах 11 і 39 паливного бака 13 виконують відповідно за допомогою датчиків 29, 19, 21 тиску. Негерметичність паливного бака 13 і його порожнин 11 і 39 визначають, наприклад, по спаду тиску. Після закінчення випробувань скидають тиск газу з порожнин 11 і 39 у зворотному напрямку через ресивер 25, наприклад, у газгольдер або у атмосферу. Закривають клапани у перевірочних горловинах 15, 17 і відстиковують від них знімну обвідну магістраль 23. Аналогічно виконують випробування для перевірки герметичності паливного бака 14 (бака окислювача). Схема паливних баків аналогічна схемі акумуляторів тиску за патентом України №87585u, МПК B64G 5/00, F17C 6/00, 2013 р. Запропонований пристрій може використовуватися для перевірки герметичності паливної системи КА за патентом РФ №2.339.832, МПК F02K 9/50, 2006 р. Таким чином, запропонований пристрій, який має просту і надійну конструкцію, забезпечує розширення його функціональних можливостей. 2 UA 95860 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Пристрій для випробувань на герметичність системи наддування паливних баків космічного апарата, що містить пневмомагістралі, зв'язані з балонами наддування і газовими порожнинами паливних баків, встановлені на пневмомагістралях електропневмоклапани, газові редуктори, зворотні клапани та датчики тиску, а також витратні магістралі, приєднані до рідинних порожнин паливних баків, і перевірочні горловини, який відрізняється тим, що він споряджений знімними обвідними магістралями, на кожній з котрих змонтовані ресивер, дросельний пристрій і додатковий датчик тиску, при цьому кожна знімна обвідна магістраль одним кінцем підключена до перевірочної горловини, встановленої у пневмомагістралі на вході у газову порожнину одного з паливних баків, а другим кінцем - до перевірочної горловини, встановленої у витратній магістралі на виході з рідинної порожнини того ж паливного бака, причому дросельний пристрій встановлений у знімній обвідній магістралі на кінці, підключеному до перевірочної горловини, встановленої у пневмомагістралі. 3 UA 95860 U Комп’ютерна верстка М. Шамоніна 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 4