RU146261U1

RU146261U1 - FUEL TANK OF ENGINE INSTALLATION OF SPACE VEHICLE

Info

Publication number: RU146261U1
Application number: RU2014105028/11U
Authority: RU
Inventors: Олег Анатольевич Кузьмин; Ольга Леонидовна Сеина
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина"
Priority date: 2014-02-13
Filing date: 2014-02-13
Publication date: 2014-10-10

Abstract

1. Топливный бак двигательной установки космического аппарата, содержащий корпус с фланцем и штуцерами для подсоединения газовых и топливных магистралей, размещенное внутри корпуса на штанге эластичное вытеснительное устройство и соосные со штангой усеченные обтекатели, при этом диаметрально противоположные полюса эластичного вытеснительного устройства закреплены штуцерами, причем каждый штуцер снабжен установленным в нем прижимом, а между торцевыми поверхностями штуцера и прижима размещено уплотнительное кольцо оболочки эластичного вытеснительного устройства, отличающийся тем, что по диаметру усеченного обтекателя выполнен центрирующий буртик, а по диаметру прижима выполнено гнездо для буртика.2. Топливный бак двигательной установки космического аппарата по п. 1,. отличающийся тем, что глухой штуцер, закрепляющий нижний полюс эластичного вытеснительного устройства, выполнен с заходным конусом с углом 30-40°, а наконечник штанги имеет сферическую поверхность.3. Топливный бак двигательной установки космического аппарата по п. 1,. отличающийся тем, что место соединения усеченного обтекателя и прижима стопорится штифтом.1. The fuel tank of the propulsion system of the spacecraft, comprising a housing with a flange and fittings for connecting gas and fuel lines, an elastic displacing device located inside the housing on the rod and truncated cowls coaxial with the rod, while diametrically opposite poles of the elastic displacing device are fixed with fittings, each the fitting is equipped with a clamp installed in it, and between the end surfaces of the fitting and the clamp there is an o-ring th displacement device, characterized in that the diameter of the truncated cowl configured spigot, and the diameter of the pressing performed burtika.2 slot. The fuel tank of a propulsion system of a spacecraft according to claim 1 ,. characterized in that the blind fitting that secures the lower pole of the elastic displacing device is made with a feed cone with an angle of 30-40 °, and the rod tip has a spherical surface. The fuel tank of a propulsion system of a spacecraft according to claim 1 ,. characterized in that the junction of the truncated fairing and the clip is locked with a pin.

Description

Полезная модель относится к области космической техники и предназначена для использования в двигательных установках космических аппаратов КА.The utility model relates to the field of space technology and is intended for use in propulsion systems of spacecraft spacecraft.

Известен топливный бак по патенту US №3104526, (опубл. 24.09.1963), содержащий корпус со штуцерами и фланцами для подсоединения топливных и газовых магистралей, размещенное внутри корпуса на штанге эластичное вытеснительное устройство (ЭВУ) со штуцерами. Штуцера установлены на диаметрально противоположных полюсах оболочки ЭВУ. По месту установки штуцеров к оболочке прикреплены уплотнительные кольца. Внутри штуцера установлен прижим для взаимодействия с уплотнительными кольцами по соответствующим торцевым поверхностям штуцера и прижима. В этом баке штуцера, установленные на оболочке ЭВУ, используются для крепления ЭВУ к корпусу бака, подачи газа наддува в полость оболочки ЭВУ и замера в ней давления.Known fuel tank according to US patent No. 3104526, (published on September 24, 1963), comprising a housing with fittings and flanges for connecting fuel and gas lines, an elastic displacing device (EVU) inside the housing on the rod with fittings. The fittings are mounted on diametrically opposite poles of the EVU shell. At the place of installation of the fittings, sealing rings are attached to the shell. A clamp is installed inside the nozzle for interaction with the sealing rings on the corresponding end surfaces of the nozzle and clamp. In this tank, the fittings mounted on the shell of the EVU are used to attach the EVU to the tank body, supply boost gas to the cavity of the EVU shell and measure the pressure in it.

Топливный бак в процессе заправки предусматривает вакуумирование полости бака и подачу в нее топлива под давлением. После заправки топлива оболочка ЭВУ остается раздутой и заполняет объем газовой полости вплоть до начала рабочего наддува баков.The fuel tank during the filling process provides for the evacuation of the tank cavity and the supply of fuel under pressure. After fueling, the shell of the EVU remains inflated and fills the volume of the gas cavity until the beginning of the working boost of the tanks.

К недостаткам данного бака относится возможность закрутки оболочки ЭВУ в зоне полюсов под действием колебательного движения топлива, что может привести к потере герметичности ЭВУ. В зоне полюсов оболочки ЭВУ при ее обжатии образуется излом, который также может привести к преждевременному разрушению оболочки.The disadvantages of this tank include the possibility of twisting the shell of the EVU in the zone of the poles under the influence of the oscillatory movement of fuel, which can lead to a loss of tightness of the EVU. In the zone of poles of the shell of the EVU during its compression, a kink is formed, which can also lead to premature destruction of the shell.

Известен топливный бак двигательной установки космического аппарата по патенту RU №2096648 (опубл. 20.11.1997), содержащий корпус со штуцерами и фланцами для подсоединения топливных и газовых магистралей. Внутри корпуса бака размещено ЭВУ со штуцерами, на диаметрально противоположных полюсах которого, по месту установки штуцеров, закреплены уплотнительные кольца. Каждый штуцер ЭВУ снабжен установленным в нем прижимом, а уплотнительное кольцо оболочки ЭВУ размещено на торцевой поверхности между штуцером и прижимом. На штанге в полюсах ЭВУ установлены и жестко соединены с прижимами обтекатели в виде соосных штанге усеченных оживальных поверхностей с плоскими скошенными боковыми гранями, расположенные меньшими основаниями к центру бака. Усеченные обтекатели крепятся к прижимам при помощи разжимных стопорных колец.Known fuel tank propulsion system of a spacecraft according to patent RU No. 2096648 (publ. 20.11.1997), comprising a housing with fittings and flanges for connecting fuel and gas lines. Inside the tank housing there is an EVU with fittings, on the diametrically opposite poles of which, at the place of installation of the fittings, O-rings are fixed. Each nozzle of the EVU is equipped with a clamp installed in it, and the O-ring of the shell of the EVU is placed on the end surface between the nozzle and the clamp. On the rod in the poles of the EVU, fairings are installed and rigidly connected to the clamps in the form of coaxial rods of truncated animated surfaces with flat beveled side faces located with smaller bases to the center of the tank. The truncated cowls are attached to the clamps using expandable retaining rings.

Штуцеры также являются элементами крепления ЭВУ к корпусу бака. После установки ЭВУ в корпус бака и закрепления его производится установка штанги, которая предназначена для подачи топлива к агрегатам ДУ.The fittings are also elements for attaching the EVU to the tank body. After installing the EVU in the tank body and securing it, the rod is installed, which is designed to supply fuel to the remote control units.

Топливный бак работает следующим образом. Перед заправкой топливного бака оболочку ЭВУ заневоливают путем обжатия внешним давлением вокруг штанги. Для этого полость ЭВУ вакуумируется, а полость бака сообщается с атмосферой. При достижении необходимой глубины вакуума в полости ЭВУ и установившегося атмосферного давления в полости бака осуществляют выдержку ЭВУ для стабилизации формы складок оболочки ЭВУ. Затем производится заправка компонентами топлива. Обжатое состояние оболочки поддерживается после заправки давлением насыщенных паров компонента.The fuel tank operates as follows. Before refueling the fuel tank, the EVU shell is covered by compression by external pressure around the rod. For this, the EVU cavity is evacuated, and the tank cavity communicates with the atmosphere. Upon reaching the required vacuum depth in the EVU cavity and steady-state atmospheric pressure in the tank cavity, the EVU is aged to stabilize the shape of the folds of the EVU shell. Then the fuel components are refueled. The crimped state of the shell is maintained after filling the component with saturated vapor pressure.

Данный топливный бак имеет следующий недостаток. При креплении усеченного обтекателя к прижиму при помощи разжимного стопорного кольца не всегда удается получить необходимую соосность. Это приводит к невозможности установки штанги без разборки верхнего узла крепления.This fuel tank has the following disadvantage. When attaching a truncated fairing to the clip using an expandable retaining ring, it is not always possible to obtain the necessary alignment. This makes it impossible to install the rod without disassembling the upper mount.

Предполагаемая полезная модель обеспечивает получение технического результата, заключающегося в обеспечении необходимой соостности прижима и усеченного обтекателя в обоих диаметрально расположенных штуцерах.The proposed utility model provides a technical result, which consists in providing the necessary alignment of the clamp and a truncated fairing in both diametrically located fittings.

Для достижения этого технического результата топливный бак, как и указанный выше имеет сферический корпус с фланцем и штуцерами для подсоединения топливных и газовых магистралей. Внутри корпуса бака размещено ЭВУ со штуцерами, на диаметрально противоположных полюсах которого, по месту установки штуцеров, закреплены уплотнительные кольца. Каждый штуцер ЭВУ снабжен установленным в нем прижимом, а уплотнительное кольцо оболочки ЭВУ размещено на торцевой поверхности между штуцером и прижимом. На штанге в полюсах ЭВУ установлены и жестко соединены с прижимами обтекатели в виде соосных штанге усеченных конусов, расположенных меньшими основаниями к центру бака. Усеченные обтекатели крепятся к прижимам при помощи резьбы.To achieve this technical result, the fuel tank, as described above, has a spherical body with a flange and fittings for connecting fuel and gas lines. Inside the tank housing there is an EVU with fittings, on the diametrically opposite poles of which, at the place of installation of the fittings, O-rings are fixed. Each nozzle of the EVU is equipped with a clamp installed in it, and the O-ring of the shell of the EVU is placed on the end surface between the nozzle and the clamp. On the rod in the poles of the EVU installed and rigidly connected with the clamps fairings in the form of coaxial rod truncated cones located with smaller bases to the center of the tank. Truncated fairings are attached to the clamps using threads.

В отличие от упомянутого бака в предлагаемой конструкции по диаметру усеченного обтекателя выполнен центрирующий буртик с высокоточным допуском, а по диаметру прижима выполнено гнездо под буртик с высокоточным допуском. Усеченный обтекатель устанавливается в прижим по резьбе. Заход буртика в гнездо обеспечивает заданную соосность и обеспечивает установку штанги.In contrast to the mentioned tank, in the proposed design, a centering collar with a high-precision tolerance is made along the diameter of the truncated fairing, and a socket under the collar with a high-precision tolerance is made along the diameter of the clamp. The truncated fairing is installed in the clamp on the thread. The collar in the socket provides the specified alignment and ensures the installation of the rod.

Стопорение соединения производится штифтом в любом месте. По заранее сделанному отверстию под штифт в прижиме разделывается отверстие в усеченном обтекателе, а затем устанавливается штифт.Locking the connection is done with a pin anywhere. On a pre-made hole for the pin in the clip, the hole in the truncated fairing is cut, and then the pin is installed.

Так же для улучшения установки штанги глухой штуцер, закрепляющий нижний полюс эластичного вытеснительного устройства, выполнен с заходным конусом с углом 30-40°, а наконечник штанги имеет сферическую поверхность, что обеспечивает заход штанги в прижим по скользящей посадке и исключает ее колебание при вибрации на этапе выведения KA. Наконечник имеет отверстие, служащее для контроля установки штанги.Also, to improve the installation of the rod, the blind fitting securing the lower pole of the elastic displacing device is made with an inlet cone with an angle of 30–40 °, and the rod tip has a spherical surface, which ensures that the rod enters the clamp along the sliding fit and excludes its oscillation during vibration on KA elimination step. The tip has an opening used to control the installation of the rod.

Предполагаемое изобретение поясняется чертежами.The alleged invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 изображен общий вид (разрез) топливного бака; на фиг. 2 изображен поперечный разрез верхнего штуцера, уплотнительного кольца, прижима, усеченного обтекателя и штанги; на фиг. 3 изображено кольцевое гнездо на прижиме для центрирующего буртика; на фиг. 4 изображен кольцевой центрирующий буртик на усеченном обтекателе; на фиг. 5 изображен поперечный разрез нижнего глухого штуцера, уплотнительного кольца, прижима, усеченного обтекателя и штанги; на фиг. 6 изображен заходной конус на нижнем глухом штуцере; на фиг. 7 изображена штанга со сферическим наконечником.In FIG. 1 shows a General view (section) of the fuel tank; in FIG. 2 shows a cross section of the upper fitting, o-ring, clip, truncated fairing and rod; in FIG. 3 shows an annular socket on a clamp for a centering collar; in FIG. 4 shows an annular centering collar on a truncated fairing; in FIG. 5 is a cross-sectional view of a lower blind fitting, an o-ring, a clip, a truncated fairing, and a rod; in FIG. 6 shows the entry cone on the lower blind fitting; in FIG. 7 shows a rod with a spherical tip.

На фиг. 1 изображен топливный бак, содержащий сферический корпус 1 со штуцером 2 для подвода газовых магистралей, фланца 3, через который производится установка ЭВУ, крышки со штуцером 4 для подвода топливных магистралей. Внутри корпуса бака размещено ЭВУ 5 со штуцером забора топлива 6 и диаметрально противоположным глухим штуцером 7. Штуцеры 6 и 7 являются также элементами крепления ЭВУ к корпусу бака. Штанга 8 обеспечивает забор топлива из ЭВУ.In FIG. 1 shows a fuel tank containing a spherical body 1 with a fitting 2 for supplying gas lines, a flange 3 through which the EVU is installed, covers with a fitting 4 for supplying fuel lines. Inside the tank body there is an EVU 5 with a fuel intake nozzle 6 and a diametrically opposite blind fitting 7. The fittings 6 and 7 are also elements for fastening the EVU to the tank body. Rod 8 provides fuel intake from the EVU.

На фиг. 2 в более крупном масштабе в разрезе изображены ЭВУ 5, верхний штуцер 6 забора топлива, штанга 8, уплотнительное кольцо 9, прижим 10, усеченный обтекатель 11, фиксирующий штифт 12.In FIG. 2, on a larger scale, a sectional view shows an EVU 5, an upper nozzle 6 for fuel intake, a rod 8, an o-ring 9, a clamp 10, a truncated cowling 11, a fixing pin 12.

На фиг. 3 изображено кольцевое гнездо 14 для центрирующего буртика, выполненное на прижиме 10.In FIG. 3 shows an annular socket 14 for a centering collar made on the clamp 10.

На фиг. 4 изображен центрирующий буртик 13, выполненный на усеченном обтекателе 11.In FIG. 4 shows a centering bead 13 made on a truncated fairing 11.

На фиг. 5 в более крупном масштабе в разрезе изображены ЭВУ 5, нижний глухой штуцер 7, штанга 8, уплотнительное кольцо 9, прижим 10, усеченный обтекатель 11, фиксирующий штифт 12.In FIG. 5, on a larger scale, a sectional view shows an EVU 5, a lower blind fitting 7, a rod 8, an o-ring 9, a clamp 10, a truncated fairing 11, a fixing pin 12.

На фиг. 6 в масштабе 2:1 изображен заходной конус 15.In FIG. 6 on a 2: 1 scale depicts the entry cone 15.

На фиг. 7 в масштабе 2:1 изображена штанга 8 со сферическим наконечником 16 и отверстием 17 для контроля установки штанги.In FIG. 7 in a 2: 1 scale depicts a rod 8 with a spherical tip 16 and a hole 17 for monitoring the installation of the rod.

Усеченные обтекатели 11 и прижимы 10 одинаковы для штуцера забора топлива 6 и глухого штуцера 7. Наличие кольцевого центрирующего буртика 13 обеспечивает соосность усеченных обтекателей и прижимов на обоих штуцерах 6 и 7, а наличие заходного конуса 15 на глухом прижиме 7 и сферической поверхности 16 на наконечнике штанги 8 обеспечивает заход штанги в прижим по скользящей посадке, что необходимо для установки штанги 8. Контроль установки штанги осуществляется через отверстие 17 при помощи эндоскопа.The truncated cowls 11 and clamps 10 are the same for the fuel intake nozzle 6 and the blind fitting 7. The presence of an annular centering collar 13 ensures the alignment of the truncated cowls and clamps on both nozzles 6 and 7, and the presence of the entry cone 15 on the blind clamp 7 and the spherical surface 16 on the tip the rod 8 provides the entry of the rod into the clamp in a sliding fit, which is necessary to install the rod 8. Monitoring the installation of the rod through the hole 17 using an endoscope.

Заявленный топливный бак работает следующим образом. Перед заправкой топливного бака ЭВУ через газовый штуцер 2 обжимается избыточным давлением. Внутренняя полость ЭВУ при этом через штуцер 4 сообщается с атмосферой. По окончанию обжатия производится одновременное вакуумирование полостей бака и ЭВУ через штуцеры 2 и 4 до заданной величины вакуума. После чего производится заправка под давлением внутренней полости ЭВУ компонентом топлива. В процессе заправки давление в полости бака (между корпусом бака и ЭВУ) возрастает за счет увеличения объема топливной полости и уменьшения объема газовой полости. По окончании заправки полость между баком и ЭВУ вакуумируют до исходной (как перед заправкой) величины вакуума. В результате в полости ЭВУ образуется избыточное давление за счет давления насыщенных паров компонентов топлива. Под действием этого избыточного давления ЭВУ выкладывается по стенке бака. В этом положении ЭВУ испытывает минимальные нагрузки в местах заделки оболочки при транспортировании КА на стартовый комплекс и на этапе работы РН при выведении.The claimed fuel tank operates as follows. Before refueling the fuel tank of the EVU through the gas fitting 2 is crimped overpressure. In this case, the internal cavity of the EVU through the nozzle 4 communicates with the atmosphere. At the end of the compression, a simultaneous evacuation of the cavities of the tank and the EVU through the fittings 2 and 4 to the specified vacuum value is performed. After that, the fuel component is refueling under pressure of the internal cavity of the EVU. During refueling, the pressure in the tank cavity (between the tank body and the EVU) increases due to an increase in the volume of the fuel cavity and a decrease in the volume of the gas cavity. After refueling, the cavity between the tank and the EVU is evacuated to the initial (as before refueling) vacuum value. As a result, overpressure is generated in the EVU cavity due to the pressure of saturated vapors of the fuel components. Under the influence of this excess pressure, the EVU is laid out on the wall of the tank. In this position, the EVA experiences minimal load at the shell embedment sites during transportation of the spacecraft to the launch complex and at the launch stage during launch.

Claims

1. The fuel tank of the propulsion system of the spacecraft, comprising a housing with a flange and fittings for connecting gas and fuel lines, an elastic displacing device located inside the housing on the rod and truncated cowls coaxial with the rod, while diametrically opposite poles of the elastic displacing device are fixed with fittings, each the fitting is equipped with a clamp installed in it, and between the end surfaces of the fitting and the clamp there is an o-ring th displacement device, characterized in that the diameter of the truncated cowl configured spigot, and the diameter of the pressing shoulder formed slot.

2. The fuel tank of the propulsion system of the spacecraft under item 1 ,. characterized in that the blind fitting that secures the lower pole of the elastic displacing device is made with a feed cone with an angle of 30-40 °, and the rod tip has a spherical surface.

3. The fuel tank of the propulsion system of the spacecraft according to claim 1 ,. characterized in that the junction of the truncated fairing and the clip is locked with a pin.