RU2324629C2 - Device for working medium in-flight refilling of hydraulic pipeline of spacecraft thermoregulation system equipped with hydro pneumatic compensator of volume expansion of working medium, and method of operation of this device - Google Patents
Device for working medium in-flight refilling of hydraulic pipeline of spacecraft thermoregulation system equipped with hydro pneumatic compensator of volume expansion of working medium, and method of operation of this device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2324629C2 RU2324629C2 RU2006106426/11A RU2006106426A RU2324629C2 RU 2324629 C2 RU2324629 C2 RU 2324629C2 RU 2006106426/11 A RU2006106426/11 A RU 2006106426/11A RU 2006106426 A RU2006106426 A RU 2006106426A RU 2324629 C2 RU2324629 C2 RU 2324629C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- working fluid
- pressure
- gas
- refueling
- cavity
- Prior art date
Links
Landscapes
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
- Supply Devices, Intensifiers, Converters, And Telemotors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к космической технике, конкретно к устройствам для дозаправки и способам дозаправки в полете рабочим телом гидравлической магистрали системы терморегулирования пилотируемого космического аппарата, снабженной гидропневматическим компенсатором объемного расширения рабочего тела и размещенной внутри обитаемых отсеков.The invention relates to space technology, specifically to refueling devices and methods for refueling in flight with a working fluid of the hydraulic line of the thermal control system of a manned spacecraft equipped with a hydropneumatic compensator for the volume expansion of the working fluid and placed inside the inhabited compartments.
Изобретение может быть использовано на предприятиях, разрабатывающих и эксплуатирующих пилотируемую космическую технику, предназначенную для длительного пребывания в условиях орбитального космического полета. При необходимости изобретение может использоваться по своему прямому назначению при наземной подготовке гидравлических систем терморегулирования космических аппаратов, например, при корректировке заправочных характеристик системы после ее заправки, когда использование стационарного заправочного оборудования по каким-либо причинам нецелесообразно.The invention can be used in enterprises developing and operating manned space technology designed for a long stay in orbital space flight. If necessary, the invention can be used for its intended purpose in the ground preparation of hydraulic systems for thermal regulation of spacecraft, for example, when adjusting the filling characteristics of the system after refueling, when the use of stationary refueling equipment is impractical for any reason.
Как известно, во время эксплуатации пилотируемых орбитальных станций ведется постоянный контроль потерь рабочих тел из гидравлических систем различного назначения, обусловленных конечной герметичностью материальной части, или связанных с затратами на обеспечение существования станции (например, затраты компонентов топлива двигательных установок на поддержание орбиты станции). В отечественной космической практике компенсация потерь или затрат рабочих тел производится путем их доставки транспортными грузовыми кораблями «Прогресс-М/М1» и проведения дозаправки соответствующих систем.As is known, during the operation of manned orbital stations, losses of working fluids from hydraulic systems of various purposes are constantly monitored due to the finite tightness of the material part or associated with the costs of maintaining the station (for example, the cost of propellant components of propulsion systems to maintain the station’s orbit). In domestic space practice, the compensation of losses or expenses of working bodies is carried out by their delivery by Progress-M / M1 transport cargo ships and by refueling the corresponding systems.
Для гидравлических систем терморегулирования в ходе эксплуатации потери рабочего тела из трубопроводов и агрегатов из-за их негерметичности восполняются за счет автоматического вытеснения части рабочего тела из жидкостной полости гидропневматического компенсатора объемного расширения рабочего тела. При этом рабочие характеристики системы ухудшаются. С течением времени (или из-за повышенной негерметичности системы) все рабочее тело, находящееся в жидкостной полости гидравлического компенсатора, может быть вытеснено в систему, при этом компенсатор теряет возможность поддерживать заданное давление в системе, что приводит к выходу системы из строя. Основным методом борьбы с этим явлением периодическая дозаправка системы рабочим телом при проведении плановых профилактических работ. Необходимое для этой цели рабочее тело может быть доставлено на борт орбитальной станции в составе устройства для дозаправки, а сама дозаправка системы может быть выполнена экипажем.For hydraulic thermal control systems during operation, losses of the working fluid from pipelines and assemblies due to their leakage are compensated for by automatically displacing part of the working fluid from the fluid cavity of the hydropneumatic compensator for the volume expansion of the working fluid. In this case, the system performance deteriorates. Over time (or due to increased system leakage), the entire working fluid located in the liquid cavity of the hydraulic compensator can be forced out into the system, while the compensator loses the ability to maintain a given pressure in the system, which leads to system failure. The main method of dealing with this phenomenon is periodic refueling of the system with a working fluid during scheduled preventive maintenance. The working fluid necessary for this purpose can be delivered aboard the orbital station as part of a refueling device, and the refueling system itself can be performed by the crew.
Известен способ заправки топливных систем транспортных средств, охраняемый патентом Российской Федерации №2220062.A known method of refueling fuel systems of vehicles, protected by a patent of the Russian Federation No. 2220062.
Способ предусматривает заправку жидкой фазы рабочего тела в емкость с одновременным вытеснением его паров из газовой полости этой емкости, образованной над зеркалом заправленной жидкости. При этом вытесненный пар рабочего тела охлаждают до температуры его жидкой фазы, смешивают сконденсированные пары с заправляемым рабочим телом и производят их совместную заправку.The method involves filling the liquid phase of the working fluid into a container with the simultaneous displacement of its vapor from the gas cavity of this container formed above the mirror of the charged liquid. In this case, the displaced vapor of the working fluid is cooled to the temperature of its liquid phase, the condensed vapors are mixed with the refueling working fluid and they are charged together.
Известно устройство для реализации этого способа. Устройство содержит заправляемую емкость, магистрали заправки и дренажа, а также теплообменник, клапан и струйный насос. При этом вход высокого давления насоса соединен с магистралью заправки, вход низкого давления через теплообменник и клапан соединен с магистралью дренажа, а выход насоса соединен с заправляемой емкостью.A device is known for implementing this method. The device contains a refueling tank, refueling and drain lines, as well as a heat exchanger, valve and a jet pump. In this case, the high-pressure inlet of the pump is connected to the refueling line, the low-pressure inlet through the heat exchanger and valve is connected to the drainage line, and the pump outlet is connected to the refueling tank.
В соответствии с предлагаемым способом разогрев паров рабочего тела в газовой полости заправляемой емкости (из-за сжатия паров при заправке) компенсируется путем дренажа и охлаждения этих паров с конденсацией их в теплообменнике. Это обеспечивает более полную заправку емкости.In accordance with the proposed method, the heating of the vapor of the working fluid in the gas cavity of the refueling tank (due to vapor compression during refueling) is compensated by drainage and cooling of these vapors with their condensation in the heat exchanger. This provides a more complete filling of the tank.
Применительно к дозаправке гидравлических систем терморегулирования космических аппаратов способ обладает следующими недостатками:In relation to the refueling of hydraulic systems for thermal control of spacecraft, the method has the following disadvantages:
- способ не предусматривает контроль количества рабочего тела, заправляемого в емкость;- the method does not provide for the control of the amount of working fluid refueling in the tank;
- способ достаточно сложен для реализации, т.к. требует подачи холодного теплоносителя в теплообменник. Охлаждение теплоносителя, в свою очередь, требует определенных конструктивных и энергетических затрат.- the method is quite complicated to implement, because requires supply of cold coolant to the heat exchanger. Coolant cooling, in turn, requires certain structural and energy costs.
Недостатки устройства определяются недостатками способа:The disadvantages of the device are determined by the disadvantages of the method:
- устройство не содержит в своем составе средств контроля количества рабочего тела, заправляемого в емкость;- the device does not contain in its composition means of controlling the amount of working fluid refueling in the tank;
- устройство не содержит средств, позволяющих регулировать давление рабочего тела в емкости после ее заправки.- the device does not contain means to regulate the pressure of the working fluid in the tank after refueling.
Эти недостатки способа и устройства не позволяют использовать их для дозаправки систем терморегулирования космических аппаратов.These disadvantages of the method and device do not allow them to be used for refueling spacecraft thermal control systems.
Известен способ заправки гидравлических систем самолетов и вертолетов рабочими телами и устройство для его реализации (см. Сапожников В.М. «Монтаж и испытания гидравлических и пневматических систем на летательных аппаратах», Москва, издательство «Машиностроение», 1972 г., стр.152-166).A known method of refueling the hydraulic systems of aircraft and helicopters with working fluids and a device for its implementation (see V. Sapozhnikov “Installation and testing of hydraulic and pneumatic systems on aircraft”, Moscow, “Mechanical Engineering” publishing house, 1972, p. 152 -166).
Способ предусматривает подключение к гидравлической системе устройства для заправки (заправщика), содержащего бак с рабочим телом, и вытеснение рабочего тела в систему за счет создания перепада давления между давлением газа над зеркалом рабочего тела в баке заправщика и давлением в гидравлических магистралях системы; при этом через открытые дренажные клапаны системы одновременно удаляется воздух.The method involves connecting to a hydraulic system a refueling device (tanker) containing a tank with a working fluid, and displacing the working fluid into the system by creating a pressure differential between the gas pressure above the working fluid mirror in the refueling tank and the pressure in the hydraulic lines of the system; at the same time, air is removed through the open drainage valves of the system.
Вытеснение рабочего тела ведут до заполнения гидроаккумулятора системы и достижения давлением вытеснения значения, равного давлению зарядки гидроаккумулятора. После этого 5-10 раз срабатывают исполнительными органами системы, обеспечивая сплошное заполнение системы рабочим телом.The displacement of the working fluid is carried out until the system accumulator is filled and the displacement pressure reaches a value equal to the charging pressure of the accumulator. After that, they are activated 5-10 times by the executive bodies of the system, providing a continuous filling of the system with a working fluid.
Реализация способа может быть обеспечена с помощью устройства (стенд для закрытой заправки гидравлических систем), приведенного в том же источнике на рис.85, стр.158. Устройство содержит бак с рабочим телом; баллон со сжатым воздухом, манометром, обратным клапаном и зарядным штуцером; фильтры, установленные на воздушной и жидкостной линиях; два газовых редуктора и предохранительный клапан, установленный на линии вытеснения рабочего тела из бака; манометр, контролирующий давление газа над зеркалом рабочего тела в баке, и запорно-вентильную арматуру.The implementation of the method can be achieved using the device (stand for closed filling of hydraulic systems), shown in the same source in Fig. 85, p. 158. The device contains a tank with a working fluid; cylinder with compressed air, pressure gauge, non-return valve and charging nipple; filters installed on the air and liquid lines; two gas reducers and a safety valve mounted on the line for displacing the working fluid from the tank; a manometer that controls the gas pressure above the mirror of the working fluid in the tank, and shut-off valves.
Способ обладает следующими недостатками, которые делают нецелесообразным применение его на борту пилотируемого космического аппарата:The method has the following disadvantages that make it inappropriate to use it on board a manned spacecraft:
- вытеснение рабочего тела из бака производится избыточным (по отношению к давлению окружающей атмосферы) давлением, что делает его небезопасным для экипажа, т.к. в случае нарушения герметичности жидкостной магистрали рабочее тело может попасть внутрь обитаемого отсека;- the displacement of the working fluid from the tank is carried out by excessive (relative to the pressure of the surrounding atmosphere) pressure, which makes it unsafe for the crew, because in the event of a leak in the liquid line, the working fluid may get inside the habitable compartment;
- давление вытеснения рабочего тела поддерживается на постоянном уровне с помощью двух газовых редукторов, поэтому контролировать количество заправленного в систему рабочего тела с помощью манометра, измеряющего давление в баке с рабочим телом, невозможно, а другие средства способ не предусматривает.- the pressure of the displacement of the working fluid is maintained at a constant level using two gas pressure reducers, therefore, it is impossible to control the amount of working fluid charged into the system using a pressure gauge measuring the pressure in the tank with the working fluid, and the method does not provide other means.
К недостаткам устройства относятся:The disadvantages of the device include:
- устройство не содержит средств для измерения давления рабочего тела, заправленного в систему, и средств, позволяющих установить давление в системе на необходимом уровне;- the device does not contain means for measuring the pressure of the working fluid charged into the system, and means to set the pressure in the system at the required level;
- устройство не содержит средств, позволяющих контролировать и регулировать количество рабочего тела, заправляемого в систему.- the device does not contain means to control and regulate the amount of working fluid refueling in the system.
Известно устройство для заправки гидравлической системы терморегулирования космического аппарата, снабженной гидропневматическим компенсатором объемного расширения рабочего тела. Описание устройства приведено в патенте Российской Федерации №2252901 «Способ заправки теплоносителем гидравлической системы терморегулирования космического аппарата, снабженной гидропневматическим компенсатором, и устройство для его осуществления». Устройство принято автором за прототип. Устройство разработано для заправки гидравлических систем терморегулирования в процессе наземной подготовки космических аппаратов.A device is known for refueling a hydraulic system for thermal control of a spacecraft equipped with a hydropneumatic compensator for the volume expansion of the working fluid. A description of the device is given in the patent of the Russian Federation No. 2252901 "Method for refueling a hydraulic medium of a spacecraft thermal control system equipped with a hydropneumatic compensator, and a device for its implementation." The device is taken by the author as a prototype. The device is designed for refueling hydraulic thermal control systems in the process of ground preparation of spacecraft.
В состав устройства входят гидравлически связанные между собой заправочный и дренажный баки, дренажно-заправочные магистрали с наземными элементами управления бортовыми заправочными клапанами; вакуумный агрегат, наземный источник технологического давления, заправочно-вентильная арматура, эталонная емкость и контрольно-измерительные приборы.The structure of the device includes hydraulically interconnected refueling and drainage tanks, drainage refueling lines with ground controls for onboard refueling valves; vacuum unit, ground source of process pressure, gas valve, reference capacity and instrumentation.
Заправочный бак устройства выполнен в виде герметичной однополостной емкости с образованием газовой «подушки» за счет неполной заправки бака рабочим телом и создания вытесняющего давления газа непосредственно над зеркалом рабочего тела. Вытесняющий газ подается в заправочный бак от наземного источника технологического давления с редуцированием давления до необходимой величины в газовом редукторе устройства. Внутренняя полость бака в своей нижней точке связана заправочной магистралью с заправочным приспособлением, установленным на заправочной панели системы, при этом заправочная магистраль содержит запорный вентиль, регулирующий подачу рабочего тела в систему.The device’s refueling tank is made in the form of a sealed single-cavity tank with the formation of a gas “cushion” due to incomplete filling of the tank with a working fluid and the creation of a gas displacing pressure directly above the working fluid mirror. The displacing gas is supplied to the refueling tank from a ground source of technological pressure with pressure reduction to the required value in the gas reducer of the device. The internal cavity of the tank at its lower point is connected by a filling line with a filling device installed on the filling panel of the system, while the filling line contains a shut-off valve that regulates the supply of the working fluid to the system.
Количество заправленного в систему рабочего тела в устройстве определяется по разности вытесненного из заправочного бака и слитого в процессе заправки в дренажный бак рабочего тела с помощью мерных стекол на баках.The amount of the working fluid charged into the system in the device is determined by the difference of the working fluid displaced from the filling tank and drained during refueling into the drainage tank using measuring glasses on the tanks.
К недостаткам устройства, которые практически исключают возможность применения его в полете для дозаправки гидравлических систем терморегулирования, относятся:The disadvantages of the device, which practically exclude the possibility of using it in flight for refueling hydraulic thermal control systems, include:
- прямое воздействие вытесняющего газа на рабочее тело в невесомости неизбежно приведет к перемешиванию рабочего тела и газа. Это значительно снижает надежность дозаправки, т.к. в дозаправляемую систему легко может попасть газ;- the direct effect of displacing gas on the working fluid in zero gravity will inevitably lead to mixing of the working fluid and gas. This significantly reduces the reliability of refueling, as gas can easily get into the refueling system;
- при дозаправке в систему небольших доз (0,5-1,5 л) рабочего тела, что является наиболее характерным для гидравлических систем терморегулирования, метод и средства измерения дозаправляемых доз устройства дают большую (до 100%) ошибку, т.к. часть рабочего тела при сливе в дренажный бак из дренажных магистралей за счет смачиваемости удерживается на стенках трубопроводов и в гофрах сильфонных металлорукавов этих магистралей;- when refueling a small dose (0.5-1.5 L) of the working fluid into the system, which is most typical for hydraulic thermal control systems, the method and means of measuring refueling doses of the device give a large (up to 100%) error, because part of the working fluid when draining into the drainage tank from the drainage lines due to wettability is held on the walls of pipelines and in the corrugations of the bellows metal hoses of these lines;
- относительно высокое избыточное давление вытеснения (до ~1,5 кгс/см2) рабочего тела, необходимое для преодоления статического давления столба жидкости при заправке в наземных условиях, делают устройство небезопасным для экипажа в полете.- the relatively high excess pressure of the displacement (up to ~ 1.5 kgf / cm 2 ) of the working fluid, necessary to overcome the static pressure of the liquid column when refueling in ground conditions, makes the device unsafe for the crew in flight.
Известен также способ заправки гидравлических систем терморегулирования космических аппаратов с гидропневматическими компенсаторами объемного расширения рабочего тела с помощью вышеописанного устройства, охраняемый патентом Российской Федерации №2196711 и принятый автором за прототип.There is also a known method of refueling hydraulic systems of thermoregulation of spacecraft with hydropneumatic compensators for volume expansion of the working fluid using the above device, protected by patent of the Russian Federation No. 2196711 and adopted by the author as a prototype.
Способ разработан для заправки гидравлической системы терморегулирования вертикально установленного в рабочем стапеле космического аппарата при его наземной подготовке. Способ предусматривает предварительное вакуумирование системы, заполнение ее деаэрированным теплоносителем (рабочим телом) путем вытеснения его из заправочного бака за счет создания избыточного давления газа над зеркалом теплоносителя в баке, растворение остаточного воздуха в системе, тарировочный слив теплоносителя и установку рабочего давления в системе. Отличительными признаками способа являются предварительный слив теплоносителя из системы после ее заполнения, равный объемному расширению заправленного теплоносителя в ходе операции растворения воздуха, и нагружение заправленной системы максимально-допустимым по условиям прочности технологическим давлением на время операции растворения остаточного воздуха в системе с измерением среднемассовой температуры теплоносителя и последующей установкой рабочего давления в системе, соответствующего измеренной температуре.The method is developed for refueling a hydraulic thermal control system of a spacecraft vertically mounted in a working slipway during ground preparation. The method involves preliminary evacuation of the system, filling it with a deaerated coolant (working fluid) by displacing it from the fuel tank by creating excessive gas pressure above the coolant mirror in the tank, dissolving the residual air in the system, calibrating the coolant and setting the working pressure in the system. Distinctive features of the method are the preliminary discharge of the coolant from the system after it is filled, equal to the volume expansion of the charged coolant during the air dissolution operation, and the loading of the charged system with the process pressure maximum permissible under the conditions of strength during the dissolution of residual air in the system with the measurement of the mass-average temperature of the coolant and subsequent installation of the operating pressure in the system corresponding to the measured temperature.
Применительно к использованию этого способа для дозаправки рабочим телом гидравлической системы терморегулирования космического аппарата в полете, он обладает следующими недостатками:With regard to the use of this method for refueling the working fluid of the hydraulic system of thermoregulation of the spacecraft in flight, it has the following disadvantages:
- способ небезопасен для экипажа, т.к. предусматривает начальное сплошное заполнение системы рабочим телом с последующими предварительным и окончательным сливами избыточного рабочего тела. В полете такие сливы рабочего тела недопустимы из-за возможного пролива жидкости и попадания ее в обитаемый отсек;- the method is unsafe for the crew, because provides for an initial continuous filling of the system with a working fluid with subsequent preliminary and final drains of the excess working fluid. In flight, such discharges of the working fluid are unacceptable due to possible spillage of liquid and its ingress into the habitable compartment;
- способ предусматривает нагружение системы максимально-допустимым по условиям прочности технологическим давлением, что также является небезопасным для экипажа из-за возможного нарушения герметичности системы и попадания рабочего тела внутрь обитаемого отсека;- the method provides for loading the system with the maximum technological pressure permissible in terms of strength, which is also unsafe for the crew due to a possible violation of the tightness of the system and the ingress of the working fluid inside the inhabited compartment;
- способ достаточно сложен, содержит большое число технологических операций, которые необходимы только в наземных условиях для качественного заполнения системы рабочим телом.- the method is quite complicated, contains a large number of technological operations that are necessary only in ground conditions for high-quality filling of the system with a working fluid.
В полете такие операции просто не требуются, т.к. рабочее тело в систему уже заправлено и необходимо лишь восполнить его потери.In flight, such operations are simply not required, because the working fluid is already filled into the system and it is only necessary to make up for its losses.
Задачей настоящего изобретения является создание устройства для дозаправки в полете рабочим телом гидравлической магистрали системы терморегулирования космического аппарата, снабженной гидропневматическим компенсатором объемного расширения рабочего тела, и способа его эксплуатации, надежных в работе, безопасных для экипажа и исключающих попадание газа в гидравлическую магистраль при дозаправке системы.The objective of the present invention is to provide a device for refueling in flight with the working fluid of the hydraulic line of the spacecraft thermal control system, equipped with a hydropneumatic compensator for the volume expansion of the working fluid, and a method of its operation, reliable in operation, safe for the crew and preventing gas from entering the hydraulic line when refueling the system.
Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве для заправки, содержащем емкость для рабочего тела, жидкостная полость которой связана заправочной магистралью через запорный вентиль и гидроразъем с гидравлической магистралью системы терморегулирования, манометр абсолютного давления, эталонную емкость, вакуумный насос, источник давления и арматуру, емкость для рабочего тела выполнена в виде двухполостной конструкции, полости которой герметично отделены друг от друга подвижным разделителем сред, при этом одна из полостей - газовая заполнена вытесняющим газом, а другая - жидкостная заполнена рабочим телом гидравлической магистрали и связана с гидравлической магистралью системы терморегулирования вышеупомянутым образом, при этом газовая полость емкости для рабочего тела через второй и третий запорные вентили и самозапирающийся пневморазъем сообщена пневмомагистралью с газовой полостью гидропневматического компенсатора системы терморегулирования, причем к этой пневмомагистрали на участке между вторым и третьим запорными вентилями через четвертый, пятый и шестой запорные вентили подключены соответственно эталонная емкость, вакуумный насос и нагнетатель.The problem is solved in that in a known refueling device containing a container for a working fluid, the liquid cavity of which is connected by a filling line through a shut-off valve and a hydraulic connector to the hydraulic line of the temperature control system, an absolute pressure gauge, a reference tank, a vacuum pump, a pressure source and valves, the capacity for the working fluid is made in the form of a two-cavity structure, the cavities of which are hermetically separated from each other by a moving media separator, while one of the cavities - the gas is filled with displacing gas, and the other liquid is filled with the working fluid of the hydraulic line and connected to the hydraulic line of the temperature control system in the aforementioned manner, while the gas cavity of the reservoir for the working fluid is connected through the second and third shut-off valves and the self-locking pneumatic connector to the gas line with the gas cavity of the hydropneumatic compensator of the system temperature control, and to this pneumatic line in the area between the second and third shut-off valves through the fourth, p fifth and sixth shut-off valves connected to the reference capacitance, respectively, a vacuum pump and plenum.
Задача решается также тем, что в известном способе заправки рабочим телом гидравлической системы терморегулирования космического аппарата, снабженной гидропневматическим компенсатором объемного расширения рабочего тела, основанном на вытеснении рабочего тела в гидравлическую магистраль системы терморегулирования из емкости с рабочим телом под действием перепада давлений, создаваемых в газовой полости упомянутой емкости и в гидравлической магистрали системы терморегулирования, предварительно измеряют объем газовой полости емкости с рабочим телом V1 и устанавливают в ней давление воздуха P1, на 100-150 мм рт.ст. меньшее, чем давление атмосферы отсека, где работает экипаж во время дозаправки системы, после чего вакуумируют газовую полость гидропневматического компенсатора системы до давления, превышающего давление насыщенных паров рабочего тела на величину абсолютной погрешности канала измерения давления в гидравлической магистрали системы терморегулирования, а затем производят вытеснение рабочего тела в упомянутую гидравлическую магистраль, при этом постоянно контролируют текущее давление в газовой полости емкости с рабочим телом Р2 и прекращают вытеснение, когда это давление понизится до величины, определяемой из соотношения:The problem is also solved by the fact that in the known method of refueling a working fluid with a hydraulic system of thermoregulation of a spacecraft, equipped with a hydropneumatic compensator for volume expansion of the working fluid, based on the displacement of the working fluid into the hydraulic line of the thermal control system from the tank with the working fluid under the influence of pressure differences created in the gas cavity the said tank and in the hydraulic line of the temperature control system, pre-measure the volume of the gas cavity of the tank te with a working fluid V 1 and set it to an air pressure P 1 , 100-150 mm Hg lower than the pressure of the atmosphere of the compartment where the crew works during the system refueling, after which the gas cavity of the hydropneumatic compensator of the system is vacuumized to a pressure exceeding the saturated vapor pressure of the working fluid by the absolute error of the pressure measurement channel in the hydraulic line of the temperature control system, and then the worker is forced out body to said hydraulic line, wherein the constant current control of the cavity pressure in the gas container with working fluid F 2, etc. clearly reduced repression when this pressure decreases to the value determined from the relationship:
где V1 - измеренный объем газовой полости с рабочим телом перед вытеснением дозаправляемой дозы рабочего тела в гидравлическую магистраль;where V 1 is the measured volume of the gas cavity with the working fluid before displacing the refuelable dose of the working fluid in the hydraulic line;
Р1 - установленное давление воздуха в газовой полости емкости с рабочим телом перед вытеснением дозаправляемой дозы рабочего тела в гидравлическую магистраль;P 1 - the set air pressure in the gas cavity of the vessel with the working fluid before displacing the refuelable dose of the working fluid in the hydraulic line;
Р2 - текущее давление в газовой полости емкости с рабочим телом, при котором прекращают вытеснение дозаправляемой дозы рабочего тела в гидравлическую магистраль;P 2 - the current pressure in the gas cavity of the tank with the working fluid, at which the displacement of the refueling dose of the working fluid in the hydraulic line is stopped;
ΔV - объем дозаправляемой дозы рабочего тела, необходимый для восстановления номинальных рабочих характеристик системы.ΔV is the volume of the refuelable dose of the working fluid necessary to restore the nominal operating characteristics of the system.
Технический результат при использовании предложенного устройства для дозаправки в полете гидравлической магистрали системы терморегулирования космического аппарата, снабженной гидропневматическим компенсатором объемного расширения рабочего тела, и способа его эксплуатации, достигается за счет того, что в отличие от существующих в настоящее время аналогичных устройств и способов, они обеспечивают:The technical result when using the proposed device for refueling in flight the hydraulic line of the spacecraft thermal control system equipped with a hydropneumatic compensator for the volume expansion of the working fluid, and the method of its operation, is achieved due to the fact that, in contrast to the currently existing similar devices and methods, they provide :
- безопасность экипажа космического аппарата, т.к. дозаправка гидравлической магистрали системы терморегулирования рабочим телом проводится при давлении, меньшем, чем давление атмосферы обитаемого отсека. Поэтому, в случае разгерметизации заправочной магистрали устройства, подающей рабочее тело в гидравлическую магистраль системы терморегулирования, либо жидкостной полости самой емкости с рабочим телом, рабочее тело попасть в обитаемый отсек не может (наоборот, в устройство для дозаправки будет натекать воздух из отсека);- safety of the crew of the spacecraft, as refueling of the hydraulic line of the thermal control system with a working fluid is carried out at a pressure lower than the pressure of the atmosphere of the inhabited compartment. Therefore, in case of depressurization of the filling line of the device supplying the working fluid to the hydraulic line of the temperature control system, or the liquid cavity of the tank itself with the working fluid, the working fluid cannot enter the inhabited compartment (on the contrary, air will leak from the compartment);
- возможность контролировать и регулировать количество рабочего тела дозаправляемого в гидравлическую магистраль системы терморегулирования путем контроля изменения давления вытеснения в газовой полости емкости с рабочим телом и прекращать дозаправку после вытеснения в гидравлическую магистраль необходимой дозы рабочего тела;- the ability to control and regulate the amount of working fluid refueling into the hydraulic line of the thermal control system by controlling the change in the displacement pressure in the gas cavity of the container with the working fluid and stop refueling after the necessary dose of the working fluid is displaced into the hydraulic line;
- надежность дозаправки, т.к. исключается возможность вытеснения в систему рабочего тела со свободными газовыми включениями.- reliability of refueling, as excludes the possibility of displacement into the system of the working fluid with free gas inclusions.
Предложенные устройство и способ его эксплуатации, а также работу устройства рассмотрим на примере дозаправки рабочим телом в полете внутренней гидравлической магистрали системы терморегулирования перспективного модуля орбитальной станции.The proposed device and the method of its operation, as well as the operation of the device, we will consider on the example of refueling with a working fluid in flight of the internal hydraulic line of the thermal control system of a promising module of an orbital station.
Гидравлический контур магистрали системы терморегулирования объединяет теплообменные агрегаты различного назначения, расположенные внутри обитаемых отсеков, электронасосные агрегаты, обеспечивающие циркуляцию рабочего тела, арматуру и датчиковую аппаратуру. Компенсация объемного расширения рабочего тела в гидравлической магистрали обеспечивается гидропневматическим компенсатором. В состав арматуры гидравлической магистрали входят ответная часть гидравлического разъема, обеспечивающего подключение жидкостной полости емкости для рабочего тела устройства и ответная часть пневморазъема, обеспечивающего подключение газовой полости емкости для рабочего тела к газовой полости гидропневматического компенсатора.The hydraulic circuit of the thermal control system trunk combines heat transfer units for various purposes located inside the inhabited compartments, electric pump units that provide circulation of the working fluid, valves and sensor equipment. Compensation of the volume expansion of the working fluid in the hydraulic line is provided by a hydropneumatic compensator. The hydraulic line fittings include a mate of the hydraulic connector, which provides the connection of the liquid cavity of the tank for the working fluid of the device and a mate of the pneumatic jack, which connects the gas cavity of the tank of the fluid to the gas cavity of the hydropneumatic compensator.
Принципиальная пневмогидравлическая схема устройства для дозаправки, подключенного к гидравлической магистрали системы терморегулирования, приведена на чертеже, где обозначены:The basic pneumohydraulic diagram of a refueling device connected to the hydraulic line of the temperature control system is shown in the drawing, where:
1 - устройство для дозаправки;1 - device for refueling;
2 - гидроразъем;2 - hydraulic connector;
3 - штуцер;3 - fitting;
4 - заправочный клапан;4 - filling valve;
5 - запорный вентиль;5 - shutoff valve;
6 - емкость для рабочего тела;6 - capacity for the working fluid;
7 - подвижный разделитель сред;7 - movable media separator;
8 - жидкостная полость емкости для рабочего тела;8 - a liquid cavity of the container for the working fluid;
9 - газовая полость емкости для рабочего тела;9 - gas cavity of the container for the working fluid;
10 - манометр абсолютного давления;10 - absolute pressure gauge;
11 - запорный вентиль;11 - shutoff valve;
12 - запорный вентиль;12 - shutoff valve;
13 - заправочный клапан;13 - filling valve;
14 - штуцер;14 - fitting;
15 - эталонная емкость;15 - reference capacity;
16 - вакуумный насос;16 - a vacuum pump;
17 - штуцер;17 - fitting;
18 - штуцер;18 - fitting;
19 - нагнетатель;19 - supercharger;
20 - запорный вентиль;20 - shutoff valve;
21 - запорный вентиль;21 - shutoff valve;
22 - запорный вентиль;22 - shutoff valve;
23 - пневмомагистраль;23 - pneumatic line;
24 - запорный вентиль;24 - shutoff valve;
25 - запорный вентиль;25 - shutoff valve;
26 - штуцер;26 - fitting;
27 - запорный вентиль;27 - shutoff valve;
28 - гибкий металлорукав;28 - flexible metal hose;
29 - пневморазъем;29 - pneumatic connector;
30 - дренажный клапан;30 - drain valve;
31 - штуцер;31 - fitting;
32 - заправочная магистраль;32 - filling line;
33 - гидравлическая магистраль системы терморегулирования;33 - hydraulic line of the temperature control system;
34 - телеметрический датчик давления;34 - telemetric pressure sensor;
35 - гидропневматический компенсатор системы терморегулирования;35 - hydropneumatic compensator for thermal control system;
36 - газовая полость гидропневматического компенсатора системы терморегулирования;36 - gas cavity of the hydropneumatic compensator of the temperature control system;
37 - телеметрический датчик давления.37 - telemetric pressure sensor.
Устройство для дозаправки 1 содержит двухполостную емкость для рабочего тела 6, манометр абсолютного давления 10, эталонную емкость 15, вакуумный насос 16 и нагнетатель 19.The refueling device 1 contains a two-cavity vessel for the working fluid 6, an absolute pressure gauge 10, a reference vessel 15, a vacuum pump 16 and a supercharger 19.
Двухполостная емкость для рабочего тела 6 представляет собой цилиндрическую оболочку с верхним и нижним днищами, герметично разделенную на две полости - жидкостную полость емкости для рабочего тела 8 и газовую полость емкости для рабочего тела 9 - подвижным разделителем сред 7, представляющим собой металлическую сильфонную конструкцию переменного объема, размещенную внутри цилиндрической оболочки. К верхнему срезу сильфонной конструкции приварена герметичная крышка, нижний срез сильфонной конструкции герметично приварен к нижнему днищу цилиндрической оболочки.The two-cavity reservoir for the working fluid 6 is a cylindrical shell with upper and lower bottoms, hermetically divided into two cavities - the fluid cavity of the reservoir for the working fluid 8 and the gas cavity of the reservoir for the working fluid 9 - a movable media separator 7, which is a metal bellows structure of variable volume placed inside a cylindrical shell. A sealed cover is welded to the upper section of the bellows structure, the lower section of the bellows structure is hermetically welded to the bottom of the cylindrical shell.
Внутренний объем жидкостной полости емкости для рабочего тела 8 заправочной магистралью 32 через запорный вентиль 5 и самозапирающийся гидроразъем 2 с гидравлической магистралью системы терморегулирования 33. Для удобства соединения упомянутых магистралей заправочная магистраль 32 выполнена в виде гибкого сильфонного металлорукава необходимой длины.The internal volume of the liquid cavity of the tank for the working fluid 8 is filled by a filling line 32 through a shut-off valve 5 and a self-locking hydraulic connector 2 with a hydraulic line of the temperature control system 33. For the convenience of connecting the said lines, the filling line 32 is made in the form of a flexible metal bellows hose of the required length.
Внутрь жидкостной полости емкости для рабочего тела 8 через штуцер 3 и заправочный клапан 4 заправлено рабочее тело, а газовая полость емкости для рабочего тела 9 заполнена воздухом обитаемого отсека, который используется в качестве вытесняющего газа.Inside the liquid cavity of the container for the working fluid 8 through the nozzle 3 and the filling valve 4, the working fluid is charged, and the gas cavity of the container for the working fluid 9 is filled with air from the inhabited compartment, which is used as the displacing gas.
Заправка емкости для рабочего тела 6 соответствующим рабочим телом производится в процессе наземной подготовки транспортного грузового корабля, который в числе прочих грузов доставляет на орбитальную станцию и устройство для дозаправки 1.The tank for the working fluid 6 is filled with the corresponding working fluid in the process of ground preparation of a transport cargo ship, which, among other cargoes, delivers to the orbital station and refueling device 1.
Эталонная емкость 15 предназначена для измерения объема газовой полости емкости для рабочего тела 9 и представляет собой сферический баллон низкого давления, объем внутренней полости которого с необходимой точностью измерен на заводе-изготовителе; эталонная емкость связана с пневмомагистралью 23 через запорный вентиль 22.The reference container 15 is designed to measure the volume of the gas cavity of the container for the working fluid 9 and is a spherical low-pressure cylinder, the volume of the internal cavity of which is measured with the necessary accuracy at the manufacturer; the reference capacitance is connected to the pneumatic line 23 through the shut-off valve 22.
Вакуумный насос 16 предназначен для вакуумирования пневмомагистрали 23 и связанной с ней газовой полости гидропневматического компенсатора системы терморегулирования 36. Вакуумный насос 16 представляет собой малогабаритный агрегат с электроприводом, который запитывается от бортовой розетки системы электропитания модуля орбитальной станции и связан с пневмомагистралью 23 через запорный вентиль 21.The vacuum pump 16 is designed to evacuate the pneumatic line 23 and the associated gas cavity of the hydropneumatic compensator of the temperature control system 36. The vacuum pump 16 is a small-sized unit with an electric drive, which is powered from the on-board outlet of the power supply system of the orbital station module and is connected to the pneumatic line 23 through the shut-off valve 21.
Нагнетатель 19 предназначен для восстановления номинального рабочего давления в гидравлической магистрали системы терморегулирования 33 после ее дозаправки рабочим телом путем соответствующего наддува газовой полости гидропневматического компенсатора системы терморегулирования 36; представляет собой микрокомпрессор с электроприводом и также запитывается от бортовой розетки системы электропитания модуля.The supercharger 19 is designed to restore the nominal working pressure in the hydraulic line of the temperature control system 33 after refueling it with a working fluid by correspondingly pressurizing the gas cavity of the hydropneumatic compensator of the temperature control system 36; It is a micro-compressor with an electric drive and is also powered from the on-board outlet of the power supply system of the module.
Гидроразъем 2 предназначен для быстрого подключения заправочной магистрали 32 устройства для дозаправки 1 к гидравлической магистрали системы терморегулирования 33; он представляет собой герметичное гидравлическое соединение, состоящее из двух составных частей, при разъединении (соединении) которых не происходит пролив рабочего тела в окружающую среду. Подсоединительная часть гидроразъема 2 установлена на конце заправочной магистрали 32, а ответная часть - стационарно установлена в обитаемом отсеке модуля и связана трубопроводом с гидравлической магистралью системы терморегулирования 33.The hydraulic connector 2 is designed for quick connection of the fueling line 32 of the device for refueling 1 to the hydraulic line of the temperature control system 33; it is a hermetic hydraulic connection, consisting of two components, when disconnected (connected) which does not spill the working fluid into the environment. The connecting part of the hydraulic connector 2 is installed at the end of the fueling line 32, and the counterpart is stationary installed in the habitable compartment of the module and connected by a pipeline to the hydraulic line of the temperature control system 33.
Газовая полость емкости для рабочего тела 9 через запорный вентиль 12, пневмомагистраль 23 и запорный вентиль 27 с помощью гибкого металлорукава 28 связана с пневморазъемом 29, размещенном в обитаемом отсеке станции. Пневморазъем 29 также состоит из двух частей - подсоединительной части, непосредственно связанной с гибким металлорукавом 28, и ответной части, стационарно установленной в обитаемом отсеке. Ответная часть пневморазъема 29 связана трубопроводом с газовой полостью гидропневматического компенсатора системы терморегулирования 36.The gas cavity of the container for the working fluid 9 through the shut-off valve 12, the pneumatic line 23 and the shut-off valve 27 using a flexible metal sleeve 28 is connected to the pneumatic connector 29 located in the habitable compartment of the station. The pneumatic connector 29 also consists of two parts - the connecting part directly connected to the flexible metal sleeve 28, and the counterpart, which is stationary mounted in the inhabited compartment. The reciprocal part of the pneumatic connector 29 is connected by a pipeline to the gas cavity of the hydropneumatic compensator of the temperature control system 36.
Контроль абсолютного давления в пневмомагистрали 23 устройства для дозаправки 1 в процессе работы и хранения производится с помощью манометра абсолютного давления 10, связанного с пневмомагистралью 23 через запорный вентиль 11.Monitoring of the absolute pressure in the pneumatic line 23 of the refueling device 1 during operation and storage is carried out using an absolute pressure gauge 10 connected to the pneumatic line 23 through a shut-off valve 11.
Установка необходимого рабочего давления в газовой полости емкости для рабочего тела 9 в процессе наземной подготовки устройства для дозаправки 1 производится через штуцер 14 и заправочный клапан 13 путем подключения к штуцеру 14 наземного источника низкого давления. При необходимости сообщение пневмомагистрали 23 с окружающей атмосферой производится через запорный вентиль 25 и штуцер 26.The required working pressure is set in the gas cavity of the container for the working fluid 9 during ground preparation of the refueling device 1 through the nozzle 14 and the filling valve 13 by connecting to the nozzle 14 of the ground source of low pressure. If necessary, the communication of the pneumatic line 23 with the surrounding atmosphere is made through a shut-off valve 25 and a fitting 26.
Подготовленное к работе и заправленное необходимым рабочим телом устройство для дозаправки 1 доставляется на модуль орбитальной станции транспортным грузовым кораблем и хранится в обитаемом отсеке в составе запасных частей и расходуемых элементов системы терморегулирования. При этом предполагается, что устройство для дозаправки 1 может применяться многократно до полного использования рабочего тела.The refueling device 1, prepared for operation and refueled with the necessary working fluid, is delivered to the orbital station module by a transport cargo ship and stored in the inhabited compartment as a part of spare parts and expendable elements of the temperature control system. It is assumed that the device for refueling 1 can be used repeatedly until the full use of the working fluid.
После принятия специалистами Центра управления полетом решения о необходимости проведения дозаправки гидравлической магистрали системы терморегулирования рабочим телом (теплоносителем) и определения ими объема дозаправляемой дозы экипаж производит необходимую подготовку к работе. Он выключает электронасосные агрегаты и автоматику гидравлической магистрали системы терморегулирования 33 и подключает устройство для дозаправки 1 непосредственно к этой магистрали. Для этой цели подсоединительная часть гидроразъема 2, установленная на заправочной магистрали 32, подстыковывается к ответной части гидроразъема 2, а подсоединительная часть пневморазъема 29 с помощью гибкого металлорукава 28 подстыковывается к ответной части пневморазъема 29.After the decision of the Flight Control Center experts about the need to refuel the hydraulic line of the thermal control system with a working fluid (coolant) and determine the volume of the refueling dose by the crew, the crew makes the necessary preparations for work. He turns off the electric pump units and automation of the hydraulic line of the temperature control system 33 and connects the refueling device 1 directly to this line. For this purpose, the connecting part of the hydraulic connector 2, installed on the fuel line 32, is docked to the counterpart of the hydraulic connector 2, and the connecting part of the pneumatic connector 29 with a flexible metal sleeve 28 is docked to the counterpart of the pneumatic connector 29.
После этого экипаж с помощью эталонной емкости 15 измеряет объем газовой полости емкости для рабочего тела 9. Для этой цели предварительно открывают запорные вентили 11 и 12 и манометром абсолютного давления 10 измеряют давление в газовой полости емкости для рабочего тела 9 (исходное давление из условий безопасности находится на уровне 600-700 мм рт.ст., т.е. ниже, чем давление атмосферы обитаемого отсека). После этого закрывают запорный вентиль 12, открывают запорные вентили 21, 22, снимают герметичную заглушку со штуцера 17 вакуумного насоса 16 и с помощью вакуумного насоса 16 вакуумируют эталонную емкость 15 до давления 300-400 мм рт.ст.; в ходе вакуумирования контроль давления в эталонной емкости 15 ведут по манометру абсолютного давления 10. Далее закрывают запорный вентиль 21, выключают вакуумный насос 16, открывают запорный вентиль 12, вновь измеряют установившееся давление в системе эталонная емкость 15 - газовая полость емкости для рабочего тела 9 и определяют объем газовой полости двухполостной емкости для рабочего тела 9 по формуле:After that, the crew, using the reference container 15, measures the volume of the gas cavity of the container for the working fluid 9. For this purpose, the shut-off valves 11 and 12 are preliminarily opened, and the pressure in the gas cavity of the container for the working fluid 9 is measured with an absolute pressure gauge 10 (the initial pressure from the safety conditions is at the level of 600-700 mm Hg, i.e. lower than the atmospheric pressure of the inhabited compartment). After that, close the shut-off valve 12, open the shut-off valves 21, 22, remove the sealed plug from the fitting 17 of the vacuum pump 16 and use a vacuum pump 16 to vacuum the reference tank 15 to a pressure of 300-400 mm Hg; during evacuation, the pressure in the reference container 15 is monitored by the absolute pressure gauge 10. Next, close the shut-off valve 21, turn off the vacuum pump 16, open the shut-off valve 12, measure the steady-state pressure in the system, the reference container 15 — the gas cavity of the container for the working medium 9 and determine the volume of the gas cavity of a two-cavity tank for the working fluid 9 according to the formula:
где VГП - объем газовой полости емкости для рабочего тела; GP where V - volume of the gas cavity vessel for the working fluid;
VЭЕ - объем эталонной емкости;V EE - the volume of the reference capacity;
Роб - давление воздуха в объединенном объеме газовая полость емкости для рабочего тела плюс эталонная емкость;P about - air pressure in the combined volume of the gas cavity of the tank for the working fluid plus a reference tank;
PЭЕ - давление воздуха в эталонной емкости после ее вакуумирования;P ev - air pressure in the reference vessel after evacuation;
рГП - исходное давление воздуха в газовой полости емкости для рабочего тела. SE p - initial air pressure in the gas cavity of the vessel for the working fluid.
Приведенная методика измерения объема газовой полости гидропневматического компенсатора системы терморегулирования с помощью эталонной емкости изложена в отраслевом стандарте ОСТ 92-470-81 "Система терморегулирования. Методика заправки теплоносителями".The methodology for measuring the volume of the gas cavity of a hydropneumatic compensator for a thermal control system using a reference tank is described in the industry standard OST 92-470-81 "Thermal control system. Method for filling with coolants."
После завершения этой операции снимают герметичную заглушку со штуцера 26 и устанавливают в газовой полости двухполостной емкости для рабочего тела 9 давление, исходя из условия обеспечения безопасности работ на уровне, меньшем на ~100-150 мм рт.ст., чем давление атмосферы в обитаемом отсеке, где находится экипаж во время дозаправки системы. Установку давления производят путем напуска воздуха из обитаемого отсека через запорный вентиль 25. Точно фиксируют установленное давление и закрывают запорные вентили 12, 25.After this operation is completed, the sealed plug is removed from the fitting 26 and the pressure is established in the gas cavity of the two-cavity vessel for the working fluid 9, based on the conditions for ensuring the safety of work at a level lower by ~ 100-150 mm Hg than the atmospheric pressure in the inhabited compartment where the crew is located during refueling of the system. The pressure is set by letting air from the inhabited compartment through the shut-off valve 25. The set pressure is precisely fixed and the shut-off valves 12, 25 are closed.
Далее экипаж приступает к вакуумированию газовой полости гидропневматического компенсатора системы терморегулирования 36. Сначала открывают запорные вентили 25, 27, выравнивая тем самым давление в газовой полости гидропневматического компенсатора системы терморегулирования 36 с давлением атмосферы обитаемого отсека. После этого закрывают запорный вентиль 25, открывают запорный вентиль 21, включают вакуумный насос 16 и вакуумируют газовую полость гидропневматического компенсатора системы терморегулирования 36 до давления, превышающего давление насыщенных паров рабочего тела на величину абсолютной погрешности канала измерения давления в системе (величина давления вакуумирования для операции дозаправки заранее вносится в бортовую инструкцию на проведение работы). Это делается для того, чтобы создать максимальный перепад давления между газовыми полостями емкости для рабочего тела 9 и гидропневматического компенсатора системы терморегулирования 36, обеспечив тем самым максимальную скорость вытеснения дозаправляемой дозы рабочего тела и, следовательно, сокращение времени дозаправки.The crew then proceeds to evacuate the gas cavity of the hydropneumatic compensator of the temperature control system 36. First, the shut-off valves 25, 27 are opened, thereby equalizing the pressure in the gas cavity of the hydropneumatic compensator of the temperature control system 36 with the atmospheric pressure of the inhabited compartment. After that, close the shut-off valve 25, open the shut-off valve 21, turn on the vacuum pump 16 and vacuum the gas cavity of the hydropneumatic compensator of the thermal control system 36 to a pressure exceeding the saturated vapor pressure of the working fluid by the absolute error of the channel for measuring the pressure in the system (the value of the vacuum pressure for the refueling operation entered in advance on-board instructions for the work). This is done in order to create the maximum pressure difference between the gas cavities of the container for the working fluid 9 and the hydro-pneumatic compensator of the temperature control system 36, thereby ensuring the maximum rate of displacement of the refuelable dose of the working fluid and, therefore, reducing refueling time.
В то же время выбранный уровень вакуумирования позволяет гарантированно проконтролировать по телеметрическому каналу (по показаниям телеметрического датчика давления 34) в Центре управления полетом, что давление рабочего тела в гидравлической магистрали системы терморегулирования 33 не опустилось ниже давления насыщенных паров рабочего тела (вакуумирование газовой полости гидропневматического компенсатора системы терморегулирования 36 ниже давления насыщенных паров рабочего тела недопустимо из-за вскипания последнего и нарушения сплошности жидкости). После достижения необходимого давления закрывают запорный вентиль 21, выключают вакуумный насос 16 и закрывают запорный вентиль 27.At the same time, the selected level of evacuation allows guaranteed monitoring via the telemetric channel (according to the readings of the telemetric pressure sensor 34) in the Flight Control Center that the pressure of the working fluid in the hydraulic line of the temperature control system 33 has not dropped below the pressure of saturated vapor of the working fluid (evacuation of the gas cavity of the hydropneumatic compensator thermal control systems 36 below the pressure of saturated vapor of the working fluid is unacceptable due to boiling of the latter and violation with liquid surface). After reaching the required pressure, close the shut-off valve 21, turn off the vacuum pump 16 and close the shut-off valve 27.
Теперь, зная заранее необходимую величину дозаправляемой дозы рабочего тела, по приведенному в бортовой инструкции соотношениюNow, knowing in advance the necessary value of the refuelable dose of the working fluid, according to the ratio given in the on-board instructions
экипаж определяет давление в газовой полости емкости для рабочего тела, при котором он прекращает дозаправку. Величина (объем) дозаправляемой дозы рабочего тела определяется специалистами Центра управления полета, исходя из соображений полного восстановления номинальных рабочих характеристик гидравлической магистрали системы терморегулирования.the crew determines the pressure in the gas cavity of the tank for the working fluid, at which it stops refueling. The magnitude (volume) of the refuelable dose of the working fluid is determined by the specialists of the Mission Control Center, based on considerations of the full restoration of the nominal operating characteristics of the hydraulic line of the temperature control system.
Для вытеснения дозаправляемой дозы рабочего тела открывают запорный вентиль 5 и контролируют изменение давления воздуха в газовой полости емкости для рабочего тела 9 по манометру абсолютного давления 10. При достижении необходимого давления закрывают запорный вентиль 5, прекращая тем самым вытеснение рабочего тела в гидравлическую магистраль системы терморегулирования и завершая процесс дозаправки.To displace the refuelable dose of the working fluid, the shut-off valve 5 is opened and the change in air pressure in the gas cavity of the working fluid container 9 is controlled by the absolute pressure gauge 10. When the required pressure is reached, shut-off valve 5 is closed, thereby stopping the displacement of the working fluid into the hydraulic line of the temperature control system and completing the refueling process.
Затем приводят в исходное состояние устройство для дозаправки 1 и гидравлическую магистраль системы терморегулирования 33. Предварительно открывают запорный вентиль 12 и сообщают газовую полость емкости для рабочего тела 9 с пневмомагистралью 23, а затем открывают запорный вентиль 25, и устанавливают в газовой полости емкости для рабочего тела 9 исходное на начало операции дозаправки давление воздуха (~600 мм рт.ст.), после чего закрывают запорный вентиль 12.Then, the refueling device 1 and the hydraulic line of the temperature control system 33 are initialized. The shut-off valve 12 is first opened and the gas cavity of the tank for the working medium 9 is connected with the pneumatic line 23, and then the shut-off valve 25 is opened and the tank for the working medium is installed in the gas cavity 9 the initial air pressure (~ 600 mm Hg) at the beginning of the refueling operation, after which the shut-off valve 12 is closed.
Далее открывают запорный вентиль 27 и устанавливают в газовой полости гидропневматического компенсатора системы терморегулирования 36 давление атмосферы обитаемого отсека.Next, open the shutoff valve 27 and set in the gas cavity of the hydropneumatic compensator of the temperature control system 36 the atmospheric pressure of the inhabited compartment.
Закрывают запорный вентиль 25, снимают заглушку со штуцера 18, открывают запорный вентиль 20, включают нагнетатель 19 и устанавливают в газовой полости гидропневматического компенсатора системы 36 номинальное рабочее давление (контроль по манометру абсолютного давления 10). После этого закрывают запорный вентиль 27, выключают нагнетатель 19, закрывают запорный вентиль 20, открывают запорный вентиль 25 и устанавливают в пневмомагистрали 20 давление атмосферы обитаемого отсека. Затем закрывают запорный вентиль 25, устанавливают герметизирующие заглушки на штуцеры 17, 18, 26 и отстыковывают подсоединительные части гидроразъема 2 и пневморазъема 29 от их ответных частей. Устанавливают технологические заглушки (не указаны) на подсоединительные и ответные части гидроразъема 2 и пневморазъема 29, отключают вакуумный насос 16 и нагнетатель 19 от бортовой розетки, после чего убирают устройство для дозаправки 1 на место хранения.Close the shut-off valve 25, remove the plug from the fitting 18, open the shut-off valve 20, turn on the supercharger 19 and set the nominal working pressure in the gas cavity of the hydropneumatic compensator of system 36 (absolute pressure gauge control 10). After that, close the shut-off valve 27, turn off the supercharger 19, close the shut-off valve 20, open the shut-off valve 25 and set the atmospheric pressure of the inhabited compartment in the pneumatic line 20. Then close the shut-off valve 25, install the sealing plugs on the fittings 17, 18, 26 and disconnect the connecting parts of the hydraulic connector 2 and the pneumatic connector 29 from their counterparts. Install technological plugs (not indicated) on the connecting and mating parts of hydraulic connector 2 and pneumatic connector 29, disconnect the vacuum pump 16 and supercharger 19 from the on-board outlet, and then remove the device for refueling 1 to the storage location.
Таким образом, совокупность новых признаков, отсутствующих в известных технических решениях, позволяет достичь нового технического результата, а именно:Thus, the combination of new features that are absent in the known technical solutions, allows to achieve a new technical result, namely:
- создать устройство для дозаправки в полете рабочим телом гидравлической магистрали системы терморегулирования, снабженной гидропневматическим компенсатором объемного расширения рабочего тела и способ его эксплуатации, обеспечивающие высокоточную, надежную и безопасную дозаправку рабочим телом гидравлических магистралей систем терморегулирования;- create a device for refueling in flight with the working fluid of the hydraulic line of the thermal control system, equipped with a hydropneumatic compensator for the volume expansion of the working fluid and a method for its operation, providing a highly accurate, reliable and safe refueling with the working fluid of the hydraulic lines of the thermal control systems;
- увеличить продолжительность полета долговременных пилотируемых космических аппаратов за счет продления срока службы систем терморегулирования путем их периодической дозаправки рабочими телами.- increase the flight duration of long-term manned spacecraft by extending the life of the thermal control systems by periodically refueling them with working fluids.
Предложенный способ не требует принципиального изменения технологии эксплуатации гидравлических систем терморегулирования, а устройство для дозаправки рабочим телом использует арматуру, уже разработанную и применяемую в конструкции таких систем. Отработка навыков дозаправки у экипажа по предложенному способу может быть проведена в ходе обычной подготовки по системе терморегулирования на существующей материальной части с использованием образца устройства, прошедшего конструкторско-доводочные испытания.The proposed method does not require a fundamental change in the technology of operation of hydraulic thermal control systems, and the device for refueling with a working fluid uses fittings already developed and used in the design of such systems. The refueling skills of the crew according to the proposed method can be carried out in the course of the usual training on the thermal control system on the existing material part using a sample device that has undergone design and development testing.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006106426/11A RU2324629C2 (en) | 2006-03-01 | 2006-03-01 | Device for working medium in-flight refilling of hydraulic pipeline of spacecraft thermoregulation system equipped with hydro pneumatic compensator of volume expansion of working medium, and method of operation of this device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006106426/11A RU2324629C2 (en) | 2006-03-01 | 2006-03-01 | Device for working medium in-flight refilling of hydraulic pipeline of spacecraft thermoregulation system equipped with hydro pneumatic compensator of volume expansion of working medium, and method of operation of this device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006106426A RU2006106426A (en) | 2007-10-10 |
| RU2324629C2 true RU2324629C2 (en) | 2008-05-20 |
Family
ID=38952243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006106426/11A RU2324629C2 (en) | 2006-03-01 | 2006-03-01 | Device for working medium in-flight refilling of hydraulic pipeline of spacecraft thermoregulation system equipped with hydro pneumatic compensator of volume expansion of working medium, and method of operation of this device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2324629C2 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2480388C1 (en) * | 2011-08-09 | 2013-04-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Method of filling space object heat control system radiator with working body |
| RU2489330C2 (en) * | 2011-08-05 | 2013-08-10 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" | Method of control over spacecraft thermal control system |
| RU2497731C1 (en) * | 2012-04-02 | 2013-11-10 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Device to compensate for losses of working medium from hydraulic main line of sealed manned compartment thermal control system and method of its operation |
| RU2509695C1 (en) * | 2012-07-11 | 2014-03-20 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Method of filling of fluid circuit hydraulic line with working fluid equipped with hydropneumatic compensator of working fluid volume expansion |
| RU2563381C2 (en) * | 2010-06-01 | 2015-09-20 | Энтертекник | Fuelling hardware and method of aircraft tanks refuelling |
| RU2774901C1 (en) * | 2021-10-05 | 2022-06-27 | Акционерное общество «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнёва» | Method for ensuring the normal operation of the spacecraft |
-
2006
- 2006-03-01 RU RU2006106426/11A patent/RU2324629C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2563381C2 (en) * | 2010-06-01 | 2015-09-20 | Энтертекник | Fuelling hardware and method of aircraft tanks refuelling |
| RU2489330C2 (en) * | 2011-08-05 | 2013-08-10 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" | Method of control over spacecraft thermal control system |
| RU2480388C1 (en) * | 2011-08-09 | 2013-04-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Method of filling space object heat control system radiator with working body |
| RU2497731C1 (en) * | 2012-04-02 | 2013-11-10 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Device to compensate for losses of working medium from hydraulic main line of sealed manned compartment thermal control system and method of its operation |
| RU2509695C1 (en) * | 2012-07-11 | 2014-03-20 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Method of filling of fluid circuit hydraulic line with working fluid equipped with hydropneumatic compensator of working fluid volume expansion |
| RU2774901C1 (en) * | 2021-10-05 | 2022-06-27 | Акционерное общество «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнёва» | Method for ensuring the normal operation of the spacecraft |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006106426A (en) | 2007-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US12031686B2 (en) | Device and method for storing and supplying fluid fuel | |
| EP2354625B1 (en) | Self-contained mobile fueling station | |
| US5603360A (en) | Method and system for transporting natural gas from a pipeline to a compressed natural gas automotive re-fueling station | |
| CN105510140B (en) | A kind of pressure-resistant explosion bulge test system and method for low-temperature deep pressure vessel | |
| US6474101B1 (en) | Natural gas handling system | |
| RU2324629C2 (en) | Device for working medium in-flight refilling of hydraulic pipeline of spacecraft thermoregulation system equipped with hydro pneumatic compensator of volume expansion of working medium, and method of operation of this device | |
| CN108027105B (en) | Maintenance equipment and maintenance method for pressure container system | |
| CN101850740B (en) | Dual-power refueller | |
| EP3144577A2 (en) | Method of operating a hydrogen dispensing unit | |
| US20150217987A1 (en) | Foot valve for submergible pumps | |
| CN110168275B (en) | Pressure vessel system for a motor vehicle | |
| CN215446008U (en) | Filling device and filling station | |
| CN114252344A (en) | Low-temperature hydraulic testing device and method for pressure container without heat insulation layer | |
| RU2497731C1 (en) | Device to compensate for losses of working medium from hydraulic main line of sealed manned compartment thermal control system and method of its operation | |
| RU2345933C1 (en) | Multistage carrier rocket | |
| CN111365610B (en) | Discharging pressure regulating system applied to hydrogen storage type hydrogenation station | |
| CN210424472U (en) | Infusion system between LNG ship and LNG tank box (or tank car) | |
| RU2339552C1 (en) | Device for heat-transfer fluid filling of spacecraft thermoregulating system | |
| RU2252901C1 (en) | Method of filling spacecraft hydraulic temperature control system equipped with hydropneumatic compensator with heat-transfer agent and device for realization of this method | |
| CN105151314A (en) | Operation method for fuel oil system | |
| RU2196711C2 (en) | Method of filling hydraulic systems of temperature control systems of spacecraft with heat-transfer agent | |
| RU2509695C1 (en) | Method of filling of fluid circuit hydraulic line with working fluid equipped with hydropneumatic compensator of working fluid volume expansion | |
| RU2271969C2 (en) | Method of filling hydraulic lines of payload delivered by space objects with propulsive mass | |
| CN114763877B (en) | Gas filling method, control device, storage medium and gas filling system | |
| RU2709163C1 (en) | Movable gas-filling machine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190302 |