Система подавання палива у рушійну установку космічного орбітального комплексу

Реферат: Система подавання палива у рушійну установку космічного орбітального комплексу, містить підсистему космічного апарата і підсистему космічного заправника, котрі включають паливні баки, гідравлічні порожнини котрих з'єднані з колекторами реактивних двигунів за допомогою магістралей подавання, підключеними до електропневмоклапанів, встановлених на входах у колектори, та стикувальну плату з гідравлічними рознімами для з’єднання заправних магістралей паливних баків вказаних підсистем з магістралями подавання. Вона споряджена додатковими магістралями відведення і підведення палива з електропневмоклапанами, котрі з'єднують колектори у кожній з підсистем з заправними магістралями, при цьому додаткові магістралі у підсистемах з одного боку підключені до входів колекторів, а з другого боку підключені до заправних магістралей між електропневмоклапанами, котрі відокремлюють ці магістралі від магістралей подавання палива у колектори, і гідравлічними рознімами. UA 96908 U (12) UA 96908 U UA 96908 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 К А на орбіті. Відомою є система подавання палива у рушійну установку (РУ) космічного орбітального комплексу (КОК) [див. книгу Н.М.Беляев и др. "Расчет и проектирование реактивных систем управления космическими летательными аппаратами", "Машиностроение", М., 1974, с. 143], які застосовують для створення імпульсів тяги, необхідних як для переміщення центра 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 системою подавання палива, що включає пристрої для зберігання палива і його подавання до входів у двигуни. Система містить паливні баки, гідравлічні порожнини яких з'єднані через електропневмоклапани з колекторами живлення паливом керуючих РД. Недоліком цієї системи є її низькі експлуатаційні характеристики через низьку надійність і невисокі енергомасові характеристики. Найближчою до запропонованої по технічному рішенню є вибрана як прототип система подавання палива у рушійну установку КОК, яка описана у заявці Великої Британії № 2.051.246, МПК F04F 1/06, 1981р. Ця система містить підсистему космічного апарата і підсистему космічного заправника, котрі включають паливні баки, гідравлічні порожнини котрих з'єднані з колекторами реактивних двигунів за допомогою магістралей подавання, підключеними до електропневмоклапанів, встановлених на входах у колектори, та стикувальну плату з гідравлічними рознімами для з'єднання заправних магістралей паливних баків вказаних підсистем з магістралями подавання. Ця система забезпечує ефективне подавання палива тільки у випадках, коли потрібні величини тиску палива на входах у РД суттєво відрізняються одна від одної для РД різних підсистем, або, коли після завершення роботи у складі РУ КОК і споживання запасу палива з баків будь-якої з підсистем, котрі не містять бортовий компресор, необхідно виконати її дозаправлення для забезпечення автономного функціонування КЗ після його відділення його від КА. Але у КОК, де РД живляться від автономних підсистем і працюють у єдиному діапазоні вхідних тисків і де забезпечується зберігання необхідних запасів палива у підсистемах, що відділяють від КОК для подальшого автономного функціонування (що виключає необхідність їх дозаправлення), вирішувати задачу перерозподілу палива у системі подавання для забезпечення роботи потрібних РД шляхом перерозподілу палива з баків однієї підсистеми у баки другої підсистеми недоцільно, тому що така схема передавання палива до потрібних РД вимагає: введення додаткових агрегатів і магістралей у лініях наддування підсистем для забезпечення дозаправлення баків; введення додаткової кількості електропневмоклапанів для дозаправлення баків і підведення палива від них до потрібної групи РД. Отже недоліком цієї системи є її невисокі експлуатаційні характеристики, такі як: значна "суха" маса усієї системи подавання палива і значне енергоспоживання системи; відсутня можливість оперативного передавання палива від баків однієї підсистеми до РД, підключеним до другої підсистеми подавання палива; складний шлях палива від баків до РД, тому що воно повинно пройти через розгалужені магістралі подавання двох підсистем з великою кількістю агрегатів і трубопроводів, що знижує надійність функціонування потрібної групи РД. В основу корисної моделі поставлена задача створення удосконаленої конструкції системи подавання палива у рушійну установку КОК, яка б дозволяла підвищити її експлуатаційні характеристики шляхом уведення в неї нових операцій, таких як: наявність додаткових магістралей відведення і підведення палива з електропневмоклапанами, котрі з'єднують колектори у кожній з підсистем з заправними магістралями, при цьому додаткові магістралі у підсистемах з одного боку підключаються до входів колекторів, а з другого боку підключаються до заправних магістралей між електропневмоклапанами, котрі відокремлюють ці магістралі від магістралей подавання палива у колектори, і гідравлічними рознімами, що дозволяє підвищити надійність і енергомасові характеристики системи за рахунок забезпечення перерозподілу палива між колекторами живлення реактивних двигунів. 1 UA 96908 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Поставлена задача вирішується таким чином, що запропонована система подавання палива у рушійну установку КОК, що містить підсистему космічного апарата і підсистему космічного заправника, котрі включають паливні баки, гідравлічні порожнини котрих з'єднані з колекторами реактивних двигунів за допомогою магістралей подавання, підключеними до електропневмоклапанів, встановлених на входах у колектори, та стикувальну плату з гідравлічними рознімами для з'єднання заправних магістралей паливних баків вказаних підсистем з магістралями подавання, вона споряджена додатковими магістралями відведення і підведення палива з електропневмоклапанами, котрі з'єднують колектори у кожній з підсистем з заправними магістралями, при цьому додаткові магістралі у підсистемах з одного боку підключені до входів колекторів, а з другого боку підключені до заправних магістралей між електропневмоклапанами, котрі відокремлюють ці магістралі від магістралей подавання палива у колектори, і гідравлічними рознімами. Для пояснення конструкції системи і її роботи додаються креслення та її детальний опис. На кресленнях зображено: на фіг. 1 - загальний вигляд космічного орбітального комплексу; на фіг. 2 - автономна підсистема космічного заправника; на фіг. 3 - автономна підсистема космічного апарата. Запропонована система складається з автономної підсистеми КЗ 1 і автономної підсистеми К А 2 (фіг. 1), котрі містять відповідно паливні баки 3, 4, 5, 6, гідравлічні порожнини 7, 8, 9, 10, котрі з'єднані з колекторами 11, 12, 13, 14 живлення паливом груп реактивних двигунів 15, 16 за допомогою магістралей 17, 18, 19, 20 подавання палива, підключеними до електропневмоклапанів (ЕПК) 21, 22, 23, 24, встановлених на входах 25, 26, 27, 28 у колектори 11, 12, 13, 14. Підсистеми 1, 2 з'єднані між собою за допомогою стикувальної плати з гідравлічними рознімами 29, 30 і заправних магістралей 31, 32, підключених через ЕПК 33, 34, 35, 36 до магістралей 17, 18, 19, 20 подавання палива від баків 3, 4, 5, 6 у колектори 11, 12, 13, 14. Додаткові магістралі 37, 38 відведення і додаткові магістралі 39, 40 підведення палива з ЕПК 41, 42, 43, 44 зв'язують колектори 11, 12, 13, 14 живлення РД 15, 16 у кожній з підсистем 1, 2 з заправними магістралями 31, 32, причому додаткові магістралі 37, 38, 39, 40 у підсистемах 1, 2 з одного боку підключені до входів 25, 26, 27, 28 колекторів 11, 12, 13, 14 за ЕПК 21, 22, 23, 24, встановлених на входах 25, 26 і 27, 28 у колектори 11, 12 і 13, 14, а з другого боку підключені до заправних магістралей 31, 32 між ЕПК 33, 34 і 35, 36, котрі відокремлюють ці магістралі 31, 32 від магістралей 17, 18 і 19, 20 подавання палива у колектори 11, 12 і 13, 14, і гідравлічними рознімами 29, 30 заправних магістралей 31, 32. Робота запропонованої системи здійснюється наступним чином. У штатній ситуації РД 15 і 16 у кожній підсистемі 1 і 2 живляться від своїх баків 3, 4 і 5, 6 відповідно. У вихідному положенні (перед пуском) усі клапани нормально закриті. Наприклад, під час запуску групи РД 15 у підсистемі 1 (у штатній ситуації) відкривають ЕПК 21 і 22, інші клапани закриті. Аналогічна робота групи РД 16 під час живлення паливом тільки з баків 5 і 6, коли відкривають ЕПК 23 і 24, а інші клапани закриті. Система подавання палива у режимі дозаправлення працює наступним чином. У процесі керування КОК, якщо необхідно підключення до роботи (разом з роботою РД 15), наприклад, РД 16 підсистеми 2 з живленням колекторів 13, 14 від баків 3, 4 підсистеми 1 (у випадку, якщо у баках 5, 6 підсистеми 2 залишився тільки гарантований запас палива, або при розгерметизації одного з баків 5 або 6 відкривають ЕПК 41, 42 і 21, 22). Паливо надходить у колектори 11 і 12 до РД 15. Одночасно з місць 25, 26 паливо через додаткові магістралі 37, 38 відведення надходить у заправні магістралі 31, 32 у місцях 45, 46 підключення і далі у місцях 47, 48 підключення до додаткових магістралей 39, 40 підведення. При досягненні робочого тиску у магістралях 39, 40 перед ЕПК 43, 44 останні відкривають і паливо надходить у колектори 13, 14 живлення РД 16. Таким чином виконують режим керування КОК за допомогою не тільки РД 15, але і з використанням РД 16. Аналогічно подають паливо для груп РД 15, 16 тільки від баків 5 і 6. Якщо необхідно керування КОК за допомогою групи РД 15 з баків 5 і 6 (наприклад, при розгерметизації баків 3 і 4), відкривають ЕПК 34, 36 і 41, 42, інші клапани закриті. Аналогічна робота груп РД 16 тільки від баків 3 і 4. Як космічний апарат може використовуватися орбітальна станція, а як космічний заправник транспортний корабель. Надування паливних баків може здійснюватися за допомогою системи за патентом РФ №2.132.477, МПК F02K 9/50, 1997р. Паливні баки можуть виконуватися за патентом РФ №2.301.180, МПК B64D 37/20, B64G 1/22, F02K 9/50, F16J 3/02, 2005р. 2 UA 96908 U Таким чином, запропонована система, яка має просту і надійну конструкцію, забезпечує розширення її функціональних можливостей. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 Система подавання палива у рушійну установку космічного орбітального комплексу, що містить підсистему космічного апарата і підсистему космічного заправника, котрі включають паливні баки, гідравлічні порожнини котрих з'єднані з колекторами реактивних двигунів за допомогою магістралей подавання, підключеними до електропневмоклапанів, встановлених на входах у колектори, та стикувальну плату з гідравлічними рознімами для з′єднання заправних магістралей паливних баків вказаних підсистем з магістралями подавання, яка відрізняється тим, що вона споряджена додатковими магістралями відведення і підведення палива з електропневмоклапанами, котрі з'єднують колектори у кожній з підсистем з заправними магістралями, при цьому додаткові магістралі у підсистемах з одного боку підключені до входів колекторів, а з другого боку підключені до заправних магістралей між електропневмоклапанами, котрі відокремлюють ці магістралі від магістралей подавання палива у колектори, і гідравлічними рознімами. 3 UA 96908 U 4 UA 96908 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 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 5