RU176706U1 - DEVICE FOR CREATING PRESSURE IN THE FUEL TANK OF THE CATAPULATED APPARATUS - Google Patents
DEVICE FOR CREATING PRESSURE IN THE FUEL TANK OF THE CATAPULATED APPARATUS Download PDFInfo
- Publication number
- RU176706U1 RU176706U1 RU2017107625U RU2017107625U RU176706U1 RU 176706 U1 RU176706 U1 RU 176706U1 RU 2017107625 U RU2017107625 U RU 2017107625U RU 2017107625 U RU2017107625 U RU 2017107625U RU 176706 U1 RU176706 U1 RU 176706U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tank
- displacer
- pressure
- piston
- gas
- Prior art date
Links
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 title description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000003380 propellant Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 24
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 235000015842 Hesperis Nutrition 0.000 description 1
- 235000012633 Iberis amara Nutrition 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N phencyclidine Chemical compound C1CCCCN1C1(C=2C=CC=CC=2)CCCCC1 JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002760 rocket fuel Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D37/00—Arrangements in connection with fuel supply for power plant
- B64D37/02—Tanks
- B64D37/14—Filling or emptying
- B64D37/20—Emptying systems
- B64D37/24—Emptying systems using gas pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
- F02K9/42—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using liquid or gaseous propellants
- F02K9/44—Feeding propellants
- F02K9/50—Feeding propellants using pressurised fluid to pressurise the propellants
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к авиационной и ракетно-космической технике и предназначена для изменения давления в баке под действием изменяющегося внешнего давления при катапультировании.Предлагаемое устройство содержит размещенный в баке подвижный вытеснитель топлива, выполненный в виде торца сильфона, герметично разделяющего заправленную жидкостью полость бака от газовой полости вытеснителя. В газовой полости вытеснителя стационарно установлен цилиндрический корпус, скрепленный с оболочкой бака. В цилиндрический корпус помещен поршень, контактирующий через открытый торец корпуса с вытеснителем. Уплотнительное кольцо поршня герметизирует камеру, образованную поршнем и закрытым торцем корпуса. Газовая полость вытеснителя через окно в оболочке бака сообщена с полостью транспортно-пускового контейнера (ТПК), в которой создается давление катапультирования. Для предпускового наддува камера сообщена с аккумулятором газа магистралью с клапаном наддува и редуктором. Получена формула для расчета соотношения эффективных площадей вытеснителя и поршня.Устройство обеспечивает изменение внутреннего давления в баке при изменении действующего на него внешнего давления и не допускает создание внешнего перепада на оболочку бака, в котором внутреннее предпусковое давление меньше внешнего давления при катапультировании. 1 илл.The invention relates to aviation and rocket and space technology and is designed to change the pressure in the tank under the influence of changing external pressure during ejection. The proposed device contains a movable propellant placed in the tank, made in the form of the bellows end, hermetically separating the liquid-filled cavity of the tank from the gas cavity displacer. In the gas cavity of the displacer, a cylindrical body fixed to the tank shell is permanently installed. A piston is placed in the cylindrical body, which contacts the open end of the body with the displacer. The piston seal ring seals the chamber formed by the piston and the closed end of the housing. The gas cavity of the displacer through the window in the tank shell is in communication with the cavity of the transport-launch container (TPK), in which the ejection pressure is created. For pre-pressurization, the chamber is in communication with the gas accumulator by a line with a boost valve and a reducer. The formula for calculating the ratio of the effective areas of the displacer and the piston is obtained.The device provides a change in the internal pressure in the tank when the external pressure acting on it changes and does not allow the creation of an external differential on the tank shell, in which the internal prestart pressure is less than the external pressure during ejection. 1 ill.
Description
Устройство для создания давления в топливном баке катапультируемого аппарата относится к авиационной и ракетно-космической технике и предназначено для изменения давления в баке под действием изменяющегося внешнего давления при катапультировании.The device for creating pressure in the fuel tank of the ejection apparatus relates to aviation and rocket and space technology and is intended to change the pressure in the tank under the action of a changing external pressure during ejection.
Известен способ сброса полезной нагрузки с летательного аппарата (патент РФ №2522220), при котором полезная нагрузка выбрасывается из транспортно-пускового контейнера (ТПК) давлением газа, действующим на ее корпус в процессе катапультирования. При наличии в составе сбрасываемого аппарата, например, ракеты, топливного бака внешнее давление, создаваемое в ТПК для выброса и действующее на бак, может превышать внутреннее давление в баке при хранении до катапультирования и необходимое для работоспособности аппарата, например, запуска жидкостного ракетного двигателя, после катапультирования.There is a method of dumping a payload from an aircraft (RF patent No. 2522220), in which the payload is ejected from the transport and launch container (TPK) by the gas pressure acting on its body during ejection. If there is, for example, a rocket or a fuel tank in the discharge apparatus, the external pressure created in the TPK for ejection and acting on the tank may exceed the internal pressure in the tank during storage before ejection and necessary for the apparatus to work, for example, to start a liquid-propellant rocket engine, after bailouts.
Известно применение наддува бака для обеспечения запуска жидкостного ракетного двигателя и обеспечения прочности бака на устойчивость при действии внешних нагрузок, в том числе внешнего давления (Челомей В.Н. Пневмогидравлические системы двигательных установок с жидкостными ракетными двигателями, М: Машиностроение, 1978, с. 27; Беляев Н.М. Системы наддува топливных баков ракет. М.: Машиностроение, 1976 г., с. 51).It is known the use of pressurization of the tank to ensure the launch of a liquid rocket engine and ensure the strength of the tank on stability under the action of external loads, including external pressure (Chelomei V.N. Pneumohydraulic systems of propulsion systems with liquid rocket engines, M: Mechanical Engineering, 1978, p. 27 ; Belyaev N.M. Systems for boosting the fuel tanks of rockets. M: Mechanical Engineering, 1976, p. 51).
Аналогом предложенного устройства является система подачи топлива ракеты ампульного варианта (Беляев Н.М. Системы наддува топливных баков ракет. М.: Машиностроение, 1976 г., Рис. 1.27), в которой предпусковое давление создается непосредственно в свободном объеме топливного бака подачей в него реагента.An analogue of the proposed device is the ampoule-type rocket fuel supply system (N. Belyaev, Missile fuel tank pressurization systems. M .: Mashinostroenie, 1976, Fig. 1.27), in which starting pressure is created directly in the free volume of the fuel tank by feeding it reagent.
Недостатком системы является снижение безопасности эксплуатации ракеты, заправленной пожароопасным или токсичным топливом, в случае отмены ее пуска после наддува бака, в связи с тем, что для сброса из свободного объема агрессивного газа наддува в смеси с парами топлива и приведения давления в баке в норму для последующего хранения, потребуется нарушить ампулизацию бака.The disadvantage of the system is to reduce the operational safety of a rocket fueled with flammable or toxic fuel in the event that it is canceled after a tank has been boosted due to the fact that in order to discharge from a free volume of aggressive gas a boost is mixed with fuel vapor and normalizes the pressure in the tank for subsequent storage, you will need to disrupt the amplification of the tank.
Известно устройство, которое является прототипом предлагаемой полезной модели (патент США №3415277), в котором не требуется разампулизация жидкостной полости бака для сброса давления наддува. Устройство содержит бак с подвижным вытеснителем жидкости, и уплотнением, герметизирующим зазор между вытеснителем и баком. Вытеснитель содержит цилиндрический корпус, в котором установлен поршень с герметичным уплотнением, позволяющим поршню перемещаться внутри корпуса усилием пружины. Вытеснитель топлива и поршень герметично разделяют в баке жидкостную и газовую полости. Пружину выбирают с силовой характеристикой, при которой в жидкостной полости создается давление хранения, превышающее давление насыщенных паров и исключающее образование в баке паровой подушки, а при перемещении поршня внутрь корпуса компенсируются температурные изменения объема заправленной жидкости. Устройство содержит газогенератор наддува газовой полости для подачи жидкости из бака.A device is known which is a prototype of the proposed utility model (US Pat. No. 3,415,277), in which the unmoulding of the liquid cavity of the tank is not required to relieve boost pressure. The device comprises a tank with a movable liquid displacer, and a seal that seals the gap between the displacer and the tank. The displacer contains a cylindrical housing in which a piston is installed with a hermetic seal that allows the piston to move inside the housing by spring force. The fuel displacer and the piston hermetically separate the liquid and gas cavities in the tank. The spring is selected with a force characteristic in which a storage pressure is created in the liquid cavity that exceeds the saturated vapor pressure and prevents the formation of a steam cushion in the tank, and when the piston moves inside the housing, temperature changes in the volume of the charged liquid are compensated. The device comprises a gas generator to pressurize the gas cavity to supply fluid from the tank.
Недостатком устройства является то, что оно не обеспечивает защиту от внешнего перепада давления со стороны ТПК при катапультировании бака, оболочка которого рассчитана на меньшее внутреннее давление, необходимое для хранения и подачи жидкости из бака.The disadvantage of this device is that it does not provide protection from the external pressure drop from the side of the TPK when bailing the tank, the shell of which is designed for less internal pressure required for storage and supply of fluid from the tank.
Задачей, решаемой настоящей полезной моделью, является устранение указанного недостатка, обеспечение защиты от внешнего перепада давления оболочки бака, в котором давление в свободном объеме перед пуском меньше давления в ТПК при катапультировании.The problem solved by this utility model is to eliminate this drawback, to provide protection against an external pressure drop of the tank shell, in which the pressure in the free volume before starting is less than the pressure in the TPK during ejection.
Эта задача решается тем, что предлагаемое устройство для создания давления в баке катапультируемого аппарата содержит аккумулятор газа с устройством включения подачи газа, подвижный вытеснитель топлива с уплотнением, например, сильфоном, герметично разделяющим заправленную жидкостью полость бака от газовой полости вытеснителя, цилиндрический корпус с закрытым торцем, поршнем и уплотнением, образующими камеру для наддува газом аккумулятора, при этом цилиндрический корпус установлен в газовой полости вытеснителя стационарно и с возможностью перемещения вытеснителя поршнем через открытый торец корпуса, а газовая полость вытеснителя сообщена с окружающей бак средой. Эффективные площади вытеснителя и поршня камеры находятся в соотношении:This problem is solved in that the proposed device for creating pressure in the tank of the ejection device contains a gas accumulator with a gas supply switching device, a movable fuel displacer with a seal, for example, a bellows, hermetically separating the tank cavity filled with liquid from the gas cavity of the displacer, a cylindrical body with a closed end , a piston and a seal forming a chamber for pressurizing the battery gas, while the cylindrical body is installed in the gas cavity of the displacer stationary and with the possibility the displacement of the displacer by the piston through the open end of the housing, and the gas cavity of the displacer is in communication with the environment surrounding the tank. The effective area of the displacer and the piston of the chamber are in the ratio:
, ,
где SВ - эффективная площадь вытеснителя;where S In - the effective area of the displacer;
SП - эффективная площадь поршня;S P is the effective area of the piston;
- давление предпускового наддува камеры; - pressure of the starting boost of the chamber;
a=P1+ΔP1+ΔP2; a = P 1 + ΔP 1 + ΔP 2 ;
b=P3-P1+ΔP2+ΔP3; b = P 3 -P 1 + ΔP 2 + ΔP 3 ;
c=P4+ΔP1; c = P 4 + ΔP 1 ;
d=P4-ΔP3; d = P 4 -ΔP 3 ;
P1 - максимальное давление на оболочку бака со стороны окружающей среды при катапультировании;P 1 - the maximum pressure on the tank shell from the environment during ejection;
P2 - потребное давление в баке после катапультирования;P 2 - the required pressure in the tank after bailout;
P3 - потребное давление в баке для обеспечения несущей способности оболочки при катапультировании;P 3 - the required pressure in the tank to ensure the bearing capacity of the shell during ejection;
P4 - атмосферное давление на высоте катапультирования;P 4 - atmospheric pressure at the height of the ejection;
ΔP1 - перепад давления на эффективной площади поршня, необходимый для его перемещения;ΔP 1 - pressure drop over the effective area of the piston necessary for its movement;
ΔP2 - потеря давления при затекании газа из окружающей бак среды в газовую полость вытеснителя при катапультировании;ΔP 2 - pressure loss during the flow of gas from the surrounding tank into the gas cavity of the displacer during ejection;
ΔP3 - перепад давления на эффективной площади вытеснителя, необходимый для его перемещения.ΔP 3 - pressure drop over the effective area of the displacer, necessary for its movement.
Предложенные соотношения (1) и (2) позволяют определить параметры устройства, при которых в баке при катапультировании создается давление, потребное для обеспечения несущей способности оболочки, а после выброса из ТПК - давление, необходимое для работоспособности аппарата.The proposed relations (1) and (2) make it possible to determine the parameters of the device at which the pressure is created in the tank during ejection, which is necessary to ensure the bearing capacity of the shell, and after ejection from the TPK, is the pressure necessary for the apparatus to work.
На чертеже представлена схема устройства для создания давления в баке катапультируемого аппарата. Устройство содержит размещенный в полости 1 бака подвижный вытеснитель топлива 2, выполненный в виде торца сильфона 3, герметично разделяющего заправленную жидкостью полость 1 бака от газовой полости 4 вытеснителя. В газовой полости 4 стационарно установлен цилиндрический корпус 5, скрепленный с оболочкой 6 бака. В корпус 5 помещен поршень 7, контактирующий через открытый торец корпуса 5 с вытеснителем 2. Уплотнительное кольцо 8 поршня 7 герметизирует камеру 9, сообщенную с аккумулятором газа 10 через, подведенную к закрытому торцу корпуса 5, магистраль 11 с клапаном наддува 12, и редуктором 13. Газовая полость 4 через окно 14 в оболочке 6 бака сообщена с полостью 15 ТПК 16.The drawing shows a diagram of a device for creating pressure in the tank of the ejection apparatus. The device comprises a
Предложенное устройство функционирует следующим образом. В исходном состоянии до включения предпускового наддува вытеснитель 2 удерживается, например, давлением хранения в демпфирующем газовом объеме бака, в крайнем положении, занимая минимальный объем во внутренней полости бака. В период подготовки катапультируемого аппарата к выбросу из ТПК 16 задействуется клапан наддува 12, открывающий подачу газа из аккумулятора 10, заправленного, например, азотом, в камеру 9. Под давлением наддува камеры 9, обеспечиваемым настройкой редуктора 13, поршень 7 передвигается в корпусе 5 и перемещает внутрь полости 1 бака вытеснитель 2. Герметичность газовой полости 4 и камеры 9 обеспечивается сильфоном 3 и уплотнительным кольцом 8 соответственно. При перемещении вытеснителя 2 сжимается демпфирующий газовый объем в полости 1 бака и повышается в нем давление до величины, при которой сила, создаваемая давлением на вытеснитель 2 со стороны полости 1, уравновесит силу, создаваемую совместным действием поршня 7 и исходного давления в газовой полости 4, сообщенной через окно 14 с полостью 15 ТПК 16. После задействования энергосредства пуска (на схеме не показано) повышается давление в полости 15 и в сообщенной с ней газовой полости 4, нарушающее баланс сил, действующих на вытеснитель 2, и вызывающее его дальнейшее перемещение внутрь полости 1 бака до достижения очередного равновесного состояния, при котором в полости 1 создается давление, потребное для обеспечения несущей способности оболочки 6 бака при катапультировании. После выброса аппарата из ТПК 16 в процессе спада давления в газовой полости 4 до окружающего атмосферного вытеснитель 2 перемещается в обратную сторону до положения, при котором давление в полости 4 бака будет соответствовать потребному при запуске двигателя катапультируемого аппарата.The proposed device operates as follows. In the initial state, before starting the boost, the
Техническим результатом применения предложенного устройства является защита оболочки бака от внешнего перепада давления при катапультировании и изменение внутреннего давления в баке при изменении действующего на него внешнего давления.The technical result of the application of the proposed device is the protection of the tank shell from an external pressure drop during ejection and a change in the internal pressure in the tank when the external pressure acting on it changes.
Claims (16)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017107625U RU176706U1 (en) | 2017-03-07 | 2017-03-07 | DEVICE FOR CREATING PRESSURE IN THE FUEL TANK OF THE CATAPULATED APPARATUS |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017107625U RU176706U1 (en) | 2017-03-07 | 2017-03-07 | DEVICE FOR CREATING PRESSURE IN THE FUEL TANK OF THE CATAPULATED APPARATUS |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU176706U1 true RU176706U1 (en) | 2018-01-25 |
Family
ID=61024374
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017107625U RU176706U1 (en) | 2017-03-07 | 2017-03-07 | DEVICE FOR CREATING PRESSURE IN THE FUEL TANK OF THE CATAPULATED APPARATUS |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU176706U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115285378A (en) * | 2022-07-01 | 2022-11-04 | 上海空间推进研究所 | Attitude control engine device with pressure stabilizing mechanism, assembly method and filling method |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3286882A (en) * | 1962-10-18 | 1966-11-22 | Charles N Tripp | Booster tank system |
US3415277A (en) * | 1967-03-20 | 1968-12-10 | Thiokol Chemical Corp | Ullage control |
US5961074A (en) * | 1995-07-17 | 1999-10-05 | The University Of British Columbia | Method and apparatus for pressurized feeding of liquid propellants to a rocket engine |
RU2143579C1 (en) * | 1998-08-31 | 1999-12-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева" | Pressurization system for spacecraft engine plant propellant tanks (fuel tanks and oxidizer tanks) |
RU164216U1 (en) * | 2015-11-17 | 2016-08-20 | Акционерное общество "Государственный ракетный центр имени академика В.П. Макеева" | DEVICE FOR LOCALIZING A DUMPING GAS VOLUME OF A FILLED TANK |
-
2017
- 2017-03-07 RU RU2017107625U patent/RU176706U1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3286882A (en) * | 1962-10-18 | 1966-11-22 | Charles N Tripp | Booster tank system |
US3415277A (en) * | 1967-03-20 | 1968-12-10 | Thiokol Chemical Corp | Ullage control |
US5961074A (en) * | 1995-07-17 | 1999-10-05 | The University Of British Columbia | Method and apparatus for pressurized feeding of liquid propellants to a rocket engine |
RU2143579C1 (en) * | 1998-08-31 | 1999-12-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева" | Pressurization system for spacecraft engine plant propellant tanks (fuel tanks and oxidizer tanks) |
RU164216U1 (en) * | 2015-11-17 | 2016-08-20 | Акционерное общество "Государственный ракетный центр имени академика В.П. Макеева" | DEVICE FOR LOCALIZING A DUMPING GAS VOLUME OF A FILLED TANK |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115285378A (en) * | 2022-07-01 | 2022-11-04 | 上海空间推进研究所 | Attitude control engine device with pressure stabilizing mechanism, assembly method and filling method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5026259A (en) | Miniaturized pressurization system | |
RU176706U1 (en) | DEVICE FOR CREATING PRESSURE IN THE FUEL TANK OF THE CATAPULATED APPARATUS | |
CN105422317A (en) | Starting box type multi-time starting system for engine and starting method | |
US3018627A (en) | Rechargeable accumulator | |
US2979897A (en) | Ullage compensators for pressurizing systems | |
US5636513A (en) | Two stage pressurization system for aerospace applications | |
RU2662011C1 (en) | Liquid jet propulsion plant of spacecraft | |
CN103730040A (en) | Aircraft thrust simulation system | |
US2789505A (en) | Liquid propellent rocket | |
RU2439523C1 (en) | Pulse altitude tube | |
US5165232A (en) | Dual charge engine start accumulator | |
US2955649A (en) | Ullage compensators for pressurizing systems | |
RU164216U1 (en) | DEVICE FOR LOCALIZING A DUMPING GAS VOLUME OF A FILLED TANK | |
US3525217A (en) | Self-pressurized gas generation system | |
CN203644243U (en) | Aircraft thrust simulation system | |
CN114646241B (en) | Attitude control power system for aircraft | |
US3254486A (en) | Zero gravity start device | |
RU2558488C2 (en) | Solid-propellant rocket engine | |
RU2751045C1 (en) | Aircraft starting fuel valve | |
US3861144A (en) | Hydraulic actuators | |
US2959004A (en) | Pumping system | |
US3792580A (en) | Portable underwater fuel feed system | |
US3367271A (en) | Automatic pump | |
RU2443895C1 (en) | Adjustable solid-propellant rocket engine | |
US3120100A (en) | Rocket motor |