RU2168050C1

RU2168050C1 - Device for feeding propellant to spacecraft power plant

Info

Publication number: RU2168050C1
Application number: RU99120162/06A
Authority: RU
Inventors: В.И. Гореликов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева"
Priority date: 1999-09-20
Filing date: 1999-09-20
Publication date: 2001-05-27

Abstract

FIELD: space engineering. SUBSTANCE: device includes mains for feeding propellant from propellant tanks to control rocket engines; mains are provided with valves and check necks. Each check neck is provided with coupling pipe union and locking unit fitted on it. Locking unit is made in form of threaded rod provided with valve articulated on it and hollow head having longitudinal slots for wrench and circular groove communicated via through holes with cavity of check neck. Through holes are made in hollow head of rod. Each check neck is provided with seats for valves at areas of coupling with mains. Connecting pipe unions of check necks are interconnected by means of bypass pipe lines fitted with valves. EFFECT: enhanced survivability and reliability of power plant due to disconnection of defective sections of feed mains during operation in Earth orbit. 2 dwg

Description

Изобретение относится к космической технике, а точнее к области проектирования и эксплуатации реактивных двигательных установок (РДУ) космических летательных аппаратов (КЛА). The invention relates to space technology, and more specifically to the field of design and operation of jet propulsion systems (RDU) of spacecraft (SC).

Устройства для подачи топлива в двигательную установку космического летательного аппарата используются 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 его 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 системой подачи топлива, включающей в себя устройства для хранения топлива и его подачи ко входам двигателей. Система подачи топлива включает в себя устройство для подачи топлива в ДУ КЛА. Devices for supplying fuel to the propulsion system of a spacecraft are used in modern KLA RDUs to create thrust impulses necessary both for moving the center of mass of the KLA (correction of the trajectory of movement, braking of the KLA to ensure its descent from orbit), and for creating control moments relative to it center of mass (orientation, turns, etc.). Traction pulses for various control modes of the apparatus in space are created using jet engines (RD) on board, the thrust values of which, depending on their purpose, vary over a wide range (from several hundred kgfs to units or less kgfs). The operation of these engines with the specified parameters is provided by the fuel supply system, which includes devices for storing fuel and its supply to the engine inputs. The fuel supply system includes a device for supplying fuel to the remote control of the spacecraft.

Известно устройство для подачи топлива в ДУ КЛА (см. Т.М. Мелькумов и др. "Ракетные двигатели", изд. "Машиностроение", 1976 г., стр. 10). Устройства содержат топливные баки для хранения и подачи топлива к РД по магистралям подачи топлива, содержащим клапаны и проверочные горловины, которые выполнены в виде обратных клапанов и используются при наземной отработке, испытаниях и заправке устройства топливом. A device for supplying fuel to the remote control of a spacecraft is known (see T. M. Melkumov et al. "Rocket Engines", ed. "Mechanical Engineering", 1976, p. 10). The devices contain fuel tanks for storing and supplying fuel to the taxiway along the fuel supply lines containing valves and check necks, which are made in the form of check valves and are used for ground testing, testing and refueling of the device.

Недостатками таких устройств являются малая живучесть и низкая надежность устройства подачи топлива при эксплуатации в условиях космического полета. The disadvantages of such devices are the low survivability and low reliability of the fuel supply device during operation in space flight conditions.

Известно также устройство для подачи топлива в ДУ КЛА (см. патент Великобритании N 2051246, кл. F 02 K 9/50 от 1981 г.), выбранное в качестве прототипа. There is also known a device for supplying fuel to the remote control of the spacecraft (see UK patent N 2051246, CL F 02 K 9/50 from 1981), selected as a prototype.

Устройство содержит магистрали подачи топлива от топливных баков к управляющим ракетным двигателям с клапанами и проверочными горловинами. Проверочные горловины выполнены в виде обратных клапанов и используются только при наземной отработке, испытаниях и заправке устройства топливом. В таких устройствах для подачи топлива в ДУ КЛА при работе РД и при запланированных перерывах в их работе топливный бак (баки), от которого подается топливо к РД, длительное время сообщен с участками магистралей подачи топлива. В случае разгерметизации магистралей, например, между клапанами будут иметь место следующие неблагоприятные последствия:
1. Полная или частичная потеря топлива из бака (баков) (в зависимости от времени обнаружения негерметичности экипажем или наземной службой контроля).The device comprises a fuel supply line from fuel tanks to control rocket engines with valves and test necks. Checking necks are made in the form of check valves and are used only for ground mining, testing and refueling of the device. In such devices for supplying fuel to the remote control of the spacecraft during the operation of the taxiway and during the planned breaks in their work, the fuel tank (tanks) from which the fuel is supplied to the taxiway is connected with sections of the fuel supply lines for a long time. In case of depressurization of the lines, for example, the following adverse consequences will occur between the valves:
1. Full or partial loss of fuel from the tank (tanks) (depending on the time of detection of leaks by the crew or ground control service).

2. ДУ выходит из состояния готовности к работе, что приводит к срыву запланированных режимов управления КЛА. 2. Remote control leaves the state of readiness for work, which leads to the disruption of the planned control modes of the spacecraft.

3. В зависимости от места разгерметизации могут быть последствия, исключающие возможность дальнейшего использования топливного бака (баков) или коллектора (коллекторов) питания топливом РД. 3. Depending on the place of depressurization, there may be consequences that preclude the possibility of further use of the fuel tank (s) or collector (collectors) of fuel supply for the taxiway.

Недостатком известного устройства для подачи топлива является низкая надежность и отсутствие живучести ДУ из-за потери работоспособности устройства для подачи топлива при возникновении негерметичности в магистралях подачи топлива. A disadvantage of the known device for supplying fuel is the low reliability and lack of survivability of the remote control due to the loss of operability of the device for supplying fuel in the event of a leak in the fuel supply lines.

Задачей настоящего изобретения является создание устройства для подачи топлива в ДУ КЛА, которое обладало бы повышенной живучестью и надежностью, возможностью ремонтоспособности за счет отключения поврежденных участков магистрали подачи топлива в условиях космического полета. The objective of the present invention is to provide a device for supplying fuel to the remote control of the spacecraft, which would have increased survivability and reliability, the ability to repair due to shutdown of damaged sections of the fuel supply line in space flight conditions.

Это достигается тем, что устройство, имеющее проверочные горловины, снабжено запорным узлом с шарнирно закрепленным на нем клапаном. This is achieved by the fact that the device having the test neck is equipped with a locking unit with a valve pivotally mounted on it.

Технический результат заключается в том, что по сравнению с известными техническими решениями, вновь созданное устройство для подачи топлива в ДУ КЛА обеспечивает надежность, повышенную живучесть устройства для подачи топлива путем отключения поврежденных участков магистралей подачи топлива в условиях космического полета. The technical result consists in the fact that, in comparison with the known technical solutions, the newly created device for supplying fuel to the remote control of the spacecraft provides reliability, increased survivability of the device for supplying fuel by disconnecting damaged sections of the fuel supply lines in space flight conditions.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для подачи топлива в ДУ КЛА, содержащем магистрали подачи топлива от топливных баков к управляющим ракетным двигателям с клапанами и проверочными горловинами, каждая проверочная горловина снабжена стыковочным штуцером и расположенным в нем запорным устройством, выполненным в виде резьбового штока с шарнирно закрепленным на нем клапаном и с полой головкой, снабженной продольными пазами под ключ и кольцевой канавкой, сообщенной через сквозные отверстия, выполненные в полой головке штока, с полостью проверочной горловины, причем в каждой проверочной горловине в месте стыковки с магистралями выполнены седла под клапаны, а стыковочные штуцеры проверочных горловин соединены между собой обводными трубопроводами с установленными на них клапанами. The essence of the invention lies in the fact that in the device for supplying fuel to the remote control of the spacecraft, containing the fuel supply line from the fuel tanks to the control rocket engines with valves and test necks, each test neck is equipped with a docking fitting and a locking device located in it, made in the form of a threaded rod with a valve pivotally mounted on it and with a hollow head provided with longitudinal key grooves and an annular groove communicated through through holes made in the hollow head stem with a cavity verifying the neck, wherein the neck in each screening place in the docking with the highways formed by the seat valves, fittings and low screening necks interconnected by a bypass line fitted with the valves.

Техническое решение в части снабжения каждой проверочной горловины стыковочным штуцером и расположенным в нем запорным устройством, соединение стыковочных штуцеров проверочных горловин между собой обводными трубопроводами с установленными на них клапанами, а также взаимная связь всех конструктивных элементов устройства обеспечивают ремонтоспособность, а значит и живучесть устройства для подачи топлива путем отключения поврежденных участков магистралей подачи топлива в условиях космического полета, что подтверждено испытаниями опытных образцов, изготовленных с использованием предлагаемого технического решения. The technical solution in terms of supplying each test neck with a docking fitting and a locking device located in it, connecting the docking nozzles of the test neck to each other by-pass piping with valves installed on them, as well as the interconnection of all structural elements of the device ensure the maintainability and, therefore, the survivability of the feeding device fuel by shutting down damaged sections of the fuel supply lines in space flight conditions, which is confirmed by tests on torture samples made using the proposed technical solution.

Использование предлагаемой системы подачи топлива ДУ КОК, например, на космическом орбитальном комплексе типа "Мир" - "Союз-ТМ" - "Прогресс" - "Шаттл" позволит дать значительный экономический эффект за счет живучести устройства подачи топлива из-за возможности обеспечения ремонта поврежденных участков магистралей топлива в случае их разгерметизации. Using the proposed fuel supply system DU KOK, for example, on a space orbital complex of the Mir - Soyuz-TM - Progress - Shuttle type, will give a significant economic effect due to the survivability of the fuel supply device due to the possibility of repairing damaged sections of fuel lines in case of depressurization.

Суть изобретения поясняется фиг. 1, 2, где на фиг. 1 дана схема устройства, а на фиг. 2 изображен продольный разрез проверочной горловины. The essence of the invention is illustrated in FIG. 1, 2, where in FIG. 1 shows a diagram of the device, and in FIG. 2 shows a longitudinal section through a test neck.

Предлагаемое устройство для подачи топлива в ДУ КЛА состоит из следующих основных узлов, деталей и агрегатов: магистралей подачи 1, 2, топливных баков 3, 4, управляющих ракетных двигателей 5, 6, клапанов 7, 8 и проверочных горловин 9. The proposed device for supplying fuel to the remote control of the spacecraft consists of the following main components, parts and assemblies: supply lines 1, 2, fuel tanks 3, 4, control rocket engines 5, 6, valves 7, 8 and inspection necks 9.

В устройстве для подачи топлива в ДУ КЛА каждая проверочная горловина 9 снабжена стыковочным штуцером 10 и запорным устройством 11, выполненным в виде резьбового штока 12 с шарнирно закрепленным на нем клапаном 13 и полой головкой 14 с продольными пазами 15 под ключ и кольцевой канавкой 16, сообщенной через сквозные отверстия 17, выполненные в полой головке штока 14 с полостью 18 проверочной горловины 9, причем в каждой проверочной горловине 9 в месте стыковки 19 с магистралями 1, (2), 20 выполнены седла 21 под клапаны 13, а стыковочные штуцеры 10 проверочных горловин 9 соединены между собой обводными трубопроводами 22 с установленными на них клапанами 23. Трубопровод 22 выполнен съемным и в случае необходимости может быть подключен к любым горловинам 9. In the device for supplying fuel to the remote control of the spacecraft, each test neck 9 is equipped with a docking fitting 10 and a locking device 11, made in the form of a threaded rod 12 with a valve 13 pivotally mounted thereon and a hollow head 14 with longitudinal key slots 15 and an annular groove 16 communicated through holes 17 made in the hollow head of the stem 14 with the cavity 18 of the test neck 9, moreover, in each test neck 9 at the junction 19 with the lines 1, (2), 20, saddles 21 are made under the valves 13, and the connecting fittings 10 are test g Orlovin 9 are interconnected bypass piping 22 with valves 23 installed on them. The pipeline 22 is removable and, if necessary, can be connected to any neck 9.

Устройство для подачи топлива в ДУ КЛА работает следующим образом. A device for supplying fuel to the remote control of the spacecraft works as follows.

При работе с запиткой ракетных двигателей 5, 6 от топливного бака 3, (4) перед включением ракетных двигателей 5, 6 производится подготовка устройства для подачи топлива к работе, для чего открывают клапаны 7, 8, и топливо поступает к ракетным двигателям 5, 6, которые включаются и работают в соответствии с управляющими сигналами. When working with the rocket engines 5, 6 from the fuel tank 3, (4), before turning on the rocket engines 5, 6, the device for supplying fuel for operation is prepared, for which the valves 7, 8 are opened, and the fuel flows to the rocket engines 5, 6 which turn on and operate in accordance with the control signals.

В случае разгерметизации в космосе отдельных участков магистралей подачи топлива 1, 2 производят отключение (перекрытие магистрали) поврежденных участков, размещенных между горловинами 9, и через обводной трубопровод 22 обеспечивают подачу топлива к ракетным двигателям. In the event of depressurization in space of individual sections of the fuel supply lines 1, 2, the damaged sections located between the necks 9 are disconnected (blocked) and the fuel supply to the rocket engines is provided through the bypass pipe 22.

Перекрытие магистрали 1, (2) осуществляют при отстыкованном обводном трубопроводе 22. Эту операцию производят в горловине 9 посредством резьбового штока 12 и шарнирного клапана 13 (в зависимости от места поврежденного участка) из патрубков 25 горловины 9, встроенной в магистраль подачи топлива 1, (2). Наличие в полой головке 14 продольных пазов 15 с кольцевой канавкой 16 позволяет космонавтам ввинчивать и вывинчивать шток 12 с помощью спецключа, выполненного в виде цангового захвата, который через пазы 15 вставляют в полость головки 14 и закрепляют разворотом вокруг его оси в кольцевой канавке 16. Через отверстия 17 управляют шарнирным клапаном 13. Такое конструктивное исполнение запорного устройства 11 позволяет в условиях невесомости производить ремонтно-восстановительные работы без опасения потерять спецключ. The overlap of the highway 1, (2) is carried out with the detached bypass pipe 22. This operation is performed in the neck 9 by means of a threaded rod 12 and an articulated valve 13 (depending on the location of the damaged section) from the nozzles 25 of the neck 9 integrated into the fuel supply line 1, ( 2). The presence in the hollow head 14 of the longitudinal grooves 15 with the annular groove 16 allows the astronauts to screw and unscrew the rod 12 with the help of a special key made in the form of a collet gripper, which is inserted through the grooves 15 into the cavity of the head 14 and secured by turning around its axis in the annular groove 16. Through the openings 17 control the hinge valve 13. This design of the locking device 11 allows under zero gravity to carry out repair work without fear of losing the special key.

Пускоотсечные клапаны 26, 27, 28 предназначены для перекрытия (открытия) магистралей при проведении заправки топливом топливных баков 3, 4 при подаче топлива к ракетным двигателям 5, 6, а также при отключении разгерметизированных участков магистралей. Trigger valves 26, 27, 28 are designed to shut off (open) the lines when refueling the fuel tanks 3, 4 when supplying fuel to the rocket engines 5, 6, and also when disconnecting the depressurized sections of the lines.

Таким образом, с помощью перекрытия поврежденных участков магистралей подачи топлива 1, (2) посредством предлагаемой проверочной горловины 9 с ее составными элементами конструкции и перепуска топлива, минуя поврежденный участок через обводной трубопровод 22, создана возможность проведения ремонтно-восстановительных работ в условиях невесомости, что, в свою очередь, обеспечивает живучесть и надежность ДУ путем отключения поврежденных участков магистралей подачи топлива в условиях Земли и Космоса, т.е. выполняется поставленная задача. Thus, by overlapping the damaged sections of the fuel supply lines 1, (2) by means of the proposed test neck 9 with its structural components and bypassing the fuel, bypassing the damaged section through the bypass pipe 22, it is possible to carry out repair and restoration work in zero gravity conditions, which , in turn, ensures the survivability and reliability of the remote control by turning off damaged sections of the fuel supply lines under the conditions of the Earth and Space, i.e. the task is carried out.

Claims

A device for supplying fuel to a propulsion system of a spacecraft containing fuel supply lines from fuel tanks to control rocket engines with valves and test necks, characterized in that each test neck is equipped with a docking fitting and a locking device located in it, made in the form a threaded rod with a valve pivotally mounted on it and with a hollow head equipped with turnkey longitudinal grooves and an annular groove communicated through through ERSTU formed in the hollow stem head, with a cavity verifying the neck, wherein the neck in each screening place in the docking with the highways formed by the seat valves, fittings and low screening necks interconnected by a bypass line fitted with the valves.