RU2136936C1 - Устройство для перекачки газа в системе наддува топливных баков двигательной установки космического летательного аппарата - Google Patents
Устройство для перекачки газа в системе наддува топливных баков двигательной установки космического летательного аппарата Download PDFInfo
- Publication number
- RU2136936C1 RU2136936C1 RU98113355A RU98113355A RU2136936C1 RU 2136936 C1 RU2136936 C1 RU 2136936C1 RU 98113355 A RU98113355 A RU 98113355A RU 98113355 A RU98113355 A RU 98113355A RU 2136936 C1 RU2136936 C1 RU 2136936C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- container
- compressor
- heat
- jacket
- Prior art date
Links
Landscapes
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Изобретение предназначено для перекачки газа в системе наддува топливных баков двигательной установки космического летательного аппарата. Устройство содержит газонаполненный контейнер с размещенным в нем бортовым компрессором. Компрессор связан пневмомагистралями высокого давления с баллонами наддува и пневмомагистралями низкого давления с газовыми полостями соответствующих топливных баков горючего и окислителя. На пневмомагистралях установлены клапаны. Контейнер снабжен оребренной теплопроводной рубашкой. А полость между корпусом контейнера и рубашкой заполнена теплоемким материалом и сообщена с компенсатором, размещенным в контейнере. Причем корпус контейнера соединен с корпусом компрессора посредством перфорированной мембраны, выполненной из теплопроводного материала. Предлагаемое техническое решение позволяет обеспечить эффективное охлаждение бортового компрессора и повысить живучесть и надежность системы наддува топливных баков горючего и окислителя двигательной установки космического летательного аппарата в процессе эксплуатации в условиях космического вакуума на орбите Земли. 1 ил.
Description
Изобретение относится к космической технике, а точнее к области проектирования и эксплуатации реактивных двигательных установок (РДУ) космических летательных аппаратов (КЛА).
Устройство для перекачки газа в системе наддува топливных баков двигательной установки (ДУ) КЛА используется в современных РДУ КЛА для создания импульсов тяги, необходимых, как для перемещения центра масс КЛА (коррекция траектории движения, торможение КЛА для обеспечения его схода с орбиты), так и для создания управляющих моментов относительно его центра масс (ориентация, развороты и т.д.). Импульсы тяги для различных режимов управления аппаратом в пространстве создаются с помощью имеющихся на борту реактивных двигателей (РД), величины тяг которых в зависимости от их назначения изменяются в широких пределах (от нескольких сотен кГс до единиц и менее кГс). Работа указанных двигателей с заданными параметрами обеспечивается системами наддува топливных баков и подачи топлива к входам двигателей.
Известны устройства для перекачки газа в системе наддува топливных баков двигательной установки космического летательного аппарата (см., например, Т. М. Мелькумов и др. "Ракетные двигатели", изд. "Машиностроение", М., 1976 г. с. 10). Устройство для перекачки газа в системе наддува содержит баллоны высокого давления, заполненные газом, например азотом, которые служат для обеспечения выдавливания топлива из топливных баков и подачи его к реактивным двигателям двигательной установки. Баллоны высокого давления связаны с полостями наддува топливных баков посредством магистралей низкого давления, содержащих отсечные клапаны и газовые редукторы и обратные клапаны.
Недостатками таких систем является малая живучесть устройства и низкая надежность, невозможность многоразового использования его для дозаправки топливных баков в условиях космического полета.
Известно также устройство для перекачки газа в системе наддува топливных баков ДУ КЛА ( см., например, патент России, F 02 K 9/44, N 2109975 от 1998 г.), выбранное в качестве прототипа.
Устройство содержит газонаполненный контейнер с размещенным в нем бортовым компрессором, связанным пневмомагистралями высокого давления с баллонами наддува и пневмомагистралями низкого давления с газовыми полостями соответствующих топливных баков горючего и окислителя, и клапаны, установленные на пневмомагистралях.
Указанное устройство обеспечивает перекачку газа из газовых полостей баков обратно в полости баллонов высокого давления за счет наличия бортового компрессора и таким образом приводит в исходное состояние систему наддува для повторной дозаправки баков горючим и окислителем в условиях космического полета, например, от космического дозаправщика.
Однако в данном устройстве бортовой компрессор при работе подвержен перегревам из-за отсутствия эффективного отвода и сброса тепла, что приводит к вынужденным остановкам компрессора в процессе перекачки газа, а также к его преждевременному износу.
Недостатками известного устройства для перекачки газа в системе наддува топливных баков ДУ КЛА являются низкие живучесть и надежность из-за отсутствия эффективного охлаждения бортового компрессора в процессе его работы.
Задачей настоящего изобретения является создание такого устройства для перекачки газа системы наддува, которое обладало бы повышенной живучестью и надежностью за счет эффективного охлаждения компрессора в условиях космического орбитального полета.
Это достигается тем, что газонаполненный контейнер с размещенным в нем бортовым компрессором снабжен высокоэффективным охлаждением компрессора.
Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для перекачки газа в системе наддува топливных баков двигательной установки космического летательного аппарата, содержащим газонаполненный контейнер с размещенным в нем бортовым компрессором, связанным пневмомагистралями высокого давления с баллонами наддува и пневмомагистралями низкого давления с газовыми полостями соответствующих топливных баков горючего и окислителя, и клапаны, установленные на пневмомагистралях, контейнер снабжен оребренной теплопроводной рубашкой, а полость между корпусом контейнера и рубашкой заполнена теплоемким материалом и сообщена с компенсатором, размещенным в контейнере, причем корпус контейнера соединен с корпусом компрессора посредством перфорированной мембраны, выполненной из теплопроводного материала.
Технический результат заключается в том, что по сравнению с известными техническими решениями вновь созданное устройство для перетачки газа в системе наддува топливных баков ДУ КЛА обеспечивает не только высокую надежность работы компрессора, но и увеличивает ресурс работы компрессора за счет обеспечения эффективного его охлаждения. То, что газонаполненный контейнер снабжен теплопроводной оребренной рубашкой, а полость между корпусом контейнера и рубашкой заполнена теплоемким материалом и сообщена с компенсатором, размещенным в контейнере, а также корпус контейнера соединен с корпусом компрессора посредством перфорированной мембраны, выполненной из теплопроводного материала, обеспечивает эффективное охлаждение компрессора и поддержание в контейнере температурного уровня, необходимого для нормальной работы компрессора.
Техническое решение в части введения в состав газонаполненного контейнера с размещенным в нем бортовым компрессором, теплопроводной оребренной рубашки и заполнения полости между корпусом контейнера и рубашкой теплоемким материалом, а также сообщения указанной полости с компенсатором и скрепление корпуса контейнера с корпусом компрессора посредством перфорированной мембраны, выполненной из теплопроводного материала, а также взаимная конструктивная связь всех составных элементов устройства системы обеспечивает эффективное охлаждение компрессора с одновременным повышением ресурса работы компрессора и надежности системы наддува в целом, что подтверждено испытаниями опытных образцов, изготовленных с использованием предлагаемого технического решения.
Использование предлагаемого устройства для перекачки газа в системе наддува топливных баков ДУ КЛА, например, на космическом орбитальном комплексе типа "Мир"- "Союз-ТМ" - "Прогресс" - "Шатлл" позволит дать значительный экономический эффект за счет обеспечения эффективного охлаждения компрессора и поддержания необходимого температурного уровня в газонаполненном контейнере с одновременным повышением живучести и надежности при эксплуатации данного устройства.
Суть изобретения поясняется чертежом 1.
Устройство состоит из следующих основных узлов и агрегатов: газонаполненного контейнера 1 с размещенным в нем бортовым компрессором 2, связанным пневмомагистралями высокого давления 3, 4 с баллонами наддува 5, б и пневмомагистралями низкого давления 7, 8 с газовыми полостями 9, 10 соответствующих топливных баков горючего и окислителя 11, 12, и клапанов 13, установленных на пневмомагистралях 3, 4, 7, 8.
Контейнер 1 снабжен теплопроводной оребренной рубашкой 14, а полость 15 между корпусом 16 контейнера 1 и рубашкой 14 заполнена теплоемким материалом 17, например, парафином и сообщена с компенсатором 18, размещенным в контейнере 1. Корпус 16 контейнера 1 соединен с корпусом 19 компрессора 2 посредством перфорированной мембраны 20, выполненной из теплопроводного материала, например, алюминиевого сплава АМГ-6.
Работает устройство для перекачки газа в системе наддува топливных баков ДУ КЛА в режиме перекачки газа из газовых полостей 9, 10 топливных баков горючего 11 и окислителя 12 в баллоны наддува 5, 6 следующим образом.
Перед включением компрессора 2 в работу открывают все отсечные клапаны 13 и после пуска компрессора 2 производят откачку газа из газовых полостей 9, 10 топливных баков 11, 12 и закачку его с высоким давлением через пневмомагистрали высокого давления 3, 4 в соответствующие газовые баллоны 5, 6 затем закрывают отсечные клапаны 13. Таким образом, система наддува приводится в исходное рабочее состояние, готовое к заправке баков, например, от космического заправщика. Выдавливание и подачу топлива к реактивным двигателям 21 из баков 11, 12 производят посредством подачи газа из баллонов наддува 5, 6 в газовые полости 9, 10 по пневмомагистралям 22, 23, каждая из которых содержит последовательно установленные электропневмоклапан 24, 25 газовый редуктор 26, 27 и обратный клапан 28, 29. При работе компрессора 2 во внутреннем объеме контейнера 1 осуществляется циркуляция газа посредством вентиляторов 30, установленных на выходе из рубашки 31 компрессора 2. Циркуляция газа осуществляется по замкнутому контуру: из полости 32 газ перемещается посредством вентиляторов 30 через рубашку 31 компрессора 2 в полость 33. Полости 32 и 33 образованы при установке перфорированной мембраны 20, соединяющей корпус 16 контейнера 1 с корпусом 19 компрессора 2. Из полости 33 через отверстия в мембране 20 газ нагнетается опять в полость 32 и т.д. При прохождении газа через рубашку 31 компрессора 2 газ нагревается, снимая тепло с компрессора 2, и, циркулируя из полости 33 в полость 32, соприкасается с корпусом 16 контейнера 1, передавая тепло через корпус 16 к парафину 17, размещенному в полости 15, при этом парафин, являясь аккумулятором тепла, плавится и частично перетекает в компенсатор 18, выполненный, например, в виде сильфонной емкости. Кроме того, тепло от корпуса 19 компрессора 2 передается к корпусу 16 контейнера 1 посредством теплопроводной перфорированной мембраны 20. От парафина тепло сбрасывается через оребренную рубашку 14 излучением. Так как компрессор 2 работает только в период перекачки газа из газовых полостей 9, 10 топливных баков 11, IS в баллоны наддува 5, 6, то после его остановки парафин 17 остывает и возвращается в исходное твердое состояние.
Как правило, на случай выхода из строя основного бортового компрессора 2 предусматривается аналогичный резервный бортовой компрессор 34, который установлен в контейнере 1 и включен параллельно основному бортовому компрессору 2 в схему системы наддува топливных баков ДУ КЛА.
Таким образом, при обеспечении эффективного охлаждения бортового компрессора 2 повышается живучесть и надежность устройства для перекачки газа в системе наддува топливных баков ДУ КЛА в процессе эксплуатации в условиях космического вакуума на орбите Земли, что обеспечивает выполнение поставленной задачи.
Claims (1)
- Устройство для перекачки газа в системе наддува топливных баков двигательной установки космического летательного аппарата, содержащее газонаполненный контейнер с размещенным в нем бортовым компрессором, связанным пневмомагистралями высокого давления с баллонами наддува и пневмомагистралями низкого давления с газовыми полостями соответствующих топливных баков горючего и окислителя, и клапаны, установленные на пневмомагистралях, отличающееся тем, что контейнер снабжен оребренной теплопроводной рубашкой, а полость между корпусом контейнера и рубашкой заполнена теплоемким материалом и сообщена с компенсатором, размещенным в контейнере, причем корпус контейнера соединен с корпусом компрессора посредством перфорированной мембраны, выполненной из теплопроводного материала.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98113355A RU2136936C1 (ru) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | Устройство для перекачки газа в системе наддува топливных баков двигательной установки космического летательного аппарата |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98113355A RU2136936C1 (ru) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | Устройство для перекачки газа в системе наддува топливных баков двигательной установки космического летательного аппарата |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2136936C1 true RU2136936C1 (ru) | 1999-09-10 |
Family
ID=20208345
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98113355A RU2136936C1 (ru) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | Устройство для перекачки газа в системе наддува топливных баков двигательной установки космического летательного аппарата |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2136936C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2447001C1 (ru) * | 2010-10-01 | 2012-04-10 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Устройство для заправки баков космического аппарата топливом методом вытеснения |
-
1998
- 1998-07-03 RU RU98113355A patent/RU2136936C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Мелькумов Т.М. и др. Ракетные двигатели. -М.: Машиностроение, 1976, с.10. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2447001C1 (ru) * | 2010-10-01 | 2012-04-10 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Устройство для заправки баков космического аппарата топливом методом вытеснения |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3074162B2 (ja) | 宇宙船ロケットエンジン | |
JP5925472B2 (ja) | 定常流の熱力学的ポンプ | |
US6663350B2 (en) | Self generating lift cryogenic pump for mobile LNG fuel supply system | |
EP0257040A1 (en) | LOW PRESSURE REACTION DRIVE SYSTEM FOR SPACE VEHICLE. | |
US5003772A (en) | Turbo hydraulic unitized actuator | |
US6453681B1 (en) | Methods and apparatus for liquid densification | |
CN104919166B (zh) | 用于火箭马达涡轮泵的启动器装置 | |
US4074527A (en) | Self-contained power subsystem | |
US7926276B1 (en) | Closed cycle Brayton propulsion system with direct heat transfer | |
RU2136936C1 (ru) | Устройство для перекачки газа в системе наддува топливных баков двигательной установки космического летательного аппарата | |
RU2132477C1 (ru) | Система наддува топливных баков горючего и окислителя двигательной установки космического летательного аппарата | |
RU2341675C2 (ru) | Система наддува топливных баков (варианты) | |
RU2345933C1 (ru) | Многоступенчатая ракета-носитель | |
US5301510A (en) | Self-powered slush maintenance unit | |
RU2159861C1 (ru) | Устройство для перекачки газа в системе наддува топливных баков двигательной установки космического летательного аппарата с бортовым компрессором и способ термостатирования бортового компрессора | |
US3234737A (en) | Pressurizing system | |
US3320742A (en) | Pressurization system and method for effecting propellant flow in a liquid propellant rocket | |
US3140064A (en) | Liquid heat sink auxiliary power generator for space vehicles | |
RU2339832C2 (ru) | Система подачи топлива | |
US3254486A (en) | Zero gravity start device | |
RU2159348C1 (ru) | Система наддува топливных баков двигательной установки космического летательного аппарата | |
US3792580A (en) | Portable underwater fuel feed system | |
RU2309092C2 (ru) | Орбитальный модуль-заправщик | |
RU2339834C2 (ru) | Система наддува топливных баков | |
RU2131989C1 (ru) | Система наддува топливных баков двигательной установки космического орбитального комплекса |