RU2650450C2 - Iodine storage and supply system - Google Patents
Iodine storage and supply system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2650450C2 RU2650450C2 RU2016132925A RU2016132925A RU2650450C2 RU 2650450 C2 RU2650450 C2 RU 2650450C2 RU 2016132925 A RU2016132925 A RU 2016132925A RU 2016132925 A RU2016132925 A RU 2016132925A RU 2650450 C2 RU2650450 C2 RU 2650450C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- iodine
- cylindrical container
- tubes
- cylindrical
- pipeline
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03H—PRODUCING A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03H1/00—Using plasma to produce a reactive propulsive thrust
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области электроракетных двигателей (ЭРД), в частности к системам хранения и подачи в них рабочего тела.The present invention relates to the field of electric rocket engines (ERE), in particular to storage systems and the supply of a working fluid.
Конструкция системы хранения и подачи рабочего тела (СХП РТ) в стационарные ЭРД зависит от того, в каком состоянии это рабочее тело хранится. Например, инертный газ ксенон, как правило, хранится в газообразном состоянии при высоком давлении. При этом СХП РТ содержит баллон высокого давления, ресивер, теплообменник, клапаны, редуктор, датчики давления и температуры [Островский В.Г., Сухов Ю.И. «Разработка, создание и эксплуатация ЭРД и ЭРДУ в ОКБ-1 - ЦКБЭМ - НПО «Энергия» - РКК «Энергия» (1958-2011)» Ракетно-космическая техника. Труды РКК "Энергия". Сер. ХII. Вып. 3-4, 2011 г. С. 119-120].The design of the storage system and supply of the working fluid (SHP RT) to stationary electric propulsion depends on the state in which this working fluid is stored. For example, an inert gas xenon is typically stored in a gaseous state at high pressure. Moreover, SHP RT contains a high-pressure tank, receiver, heat exchanger, valves, gearbox, pressure and temperature sensors [Ostrovsky V.G., Sukhov Yu.I. "Development, creation and operation of electric propulsion and electric propulsion in OKB-1 - TsKBEM - NPO Energia - RSC Energia (1958-2011)" Rocket and space technology. Proceedings of RSC Energia. Ser. XII. Vol. 3-4, 2011, pp. 119-120].
Ввиду небольшой плотности газа и большого количества арматуры недостатком такой СХП РТ является ее большая масса и габариты.Due to the low density of the gas and the large number of fittings, the disadvantage of such an SHP RT is its large mass and dimensions.
Другим аналогом предполагаемого изобретения является электроракетная двигательная установка (ЭРДУ) [(«Электроракетная двигательная установка и способ ее эксплуатации», патент RU 2308610, МПК: F03H 1/00 (2006.01), опубл. 20.10.2007)], более 90% рабочего тела которой составляет иод. В этой ЭРДУ СХП выполнена в виде содержащей иод емкости, снабженной нагревателем и соединенной трубопроводом с анодом ЭРД.Another analogue of the proposed invention is an electric rocket propulsion system (ERDU) [("Electric propulsion system and method of operation", patent RU 2308610, IPC:
К недостаткам аналога относятся большие потери энергии для испарения всей массы иода в емкости, которая может составлять сотни килограмм. Кроме того, при работе в космосе при микрогравитации иод будет перемещаться по объему емкости, не прижимаясь к ее стенкам. При этом передача тепла от нагревателя будет происходить излучением, значительно снизив свою эффективность, т.е. КПД.The disadvantages of the analogue include large energy losses for the evaporation of the entire mass of iodine in the tank, which can be hundreds of kilograms. In addition, when working in space with microgravity, the iodine will move along the volume of the tank without clinging to its walls. In this case, heat transfer from the heater will occur by radiation, significantly reducing its efficiency, i.e. Efficiency.
В системе хранения и подачи иода, принятой за прототип, [«Система хранения и подачи иода» патент RU, №2557789 МПК: F03H 1/00 (2006.01), F02K 99/00 (2009.01) опубл. 27.07.2015], содержащей снабженную нагревателем цилиндрическую емкость с иодом, которая сообщена с электроракетным двигателем трубопроводом с клапаном, на днище внутри цилиндрической емкости со стороны трубопровода установлена пористая шайба, контактирующая с кристаллическим иодом, причем цилиндрическая емкость со стороны, противоположной трубопроводу, содержит фланец и подпружиненный относительно него поршень, контактирующий с другой стороны с кристаллическим иодом, при этом нагреватель снабжен электрической изоляцией, контактирующей снаружи с днищем емкости со стороны трубопровода.In the storage system and supply of iodine, adopted as a prototype, ["Storage and supply of iodine" patent RU, No. 2557789 IPC: F03H 1/00 (2006.01), F02K 99/00 (2009.01) publ. 07/27/2015], containing a cylindrical vessel equipped with a heater with iodine, which is connected to the electric rocket engine by a pipeline with a valve, a porous washer installed on the bottom of the cylindrical vessel from the pipeline side in contact with crystalline iodine, the cylindrical vessel from the side opposite the pipeline contains a flange and a piston spring-loaded relative to it, contacting on the other hand with crystalline iodine, the heater being provided with electrical insulation in contact outside the container with the bottom side of the pipeline.
К недостаткам прототипа можно отнести отсутствие ресивера, что приводило к значительным колебаниям расхода иода, и большое удаление зоны испарения иода от нагревателя, что приводило к его перегреву и непроизводительному повышению мощности нагревателя.The disadvantages of the prototype include the lack of a receiver, which led to significant fluctuations in the flow rate of iodine, and the large removal of the evaporation zone of iodine from the heater, which led to its overheating and unproductive increase in the power of the heater.
Задачей предлагаемого изобретения является увеличение КПД СХП иода при работе ЭРДУ в космическом пространстве и повышение стабильности расхода иода.The task of the invention is to increase the efficiency of the storage of iodine during the operation of electric propulsion in space and increasing the stability of the flow of iodine.
Техническим результатом изобретения является то, что можно увеличить КПД СХП за счет подвода тепла непосредственно в зону испарения иода, а также значительно повысить стабильность расхода иода в ЭРД за счет введения ресивера, расположенного непосредственно за зоной испарения иода.The technical result of the invention is that it is possible to increase the efficiency of SHP due to the supply of heat directly to the iodine evaporation zone, as well as to significantly increase the stability of the iodine consumption in the electric propulsion jet by introducing a receiver located directly behind the iodine evaporation zone.
Технический результат достигается тем, что в системе хранения и подачи иода, содержащей сообщенную с электроракетным двигателем трубопроводом, включающим клапан и нагреватели, цилиндрическую емкость с иодом со стороны, противоположной трубопроводу, снабженную загрузочным фланцем и подпружиненным относительно него поршнем, контактирующим с другой стороны с кристаллическим иодом, цилиндрическая емкость, со стороны трубопровода, содержит дополнительный нагреватель и ресивер, при этом дополнительный нагреватель установлен в полостях непересекающихся трубок, герметично вмонтированных в цилиндрическую поверхность емкости и размещенных, по крайней мере, в одной плоскости, перпендикулярной оси цилиндрической емкости, причем к наружным стенкам трубок, со стороны цилиндрической емкости, заполненной иодом, прикреплена металлическая сетка, при этом ресивер образован днищем цилиндрической емкости, со стороны трубопровода, и наружными стенками трубок с металлической сеткой, причем наружная цилиндрическая поверхность емкости между трубками и поршнем снабжена тепловым экраном и резьбой.The technical result is achieved by the fact that in the iodine storage and supply system, comprising a pipe connected to an electric rocket engine including a valve and heaters, a cylindrical container with iodine from the side opposite to the pipe, equipped with a loading flange and a piston spring-loaded relative to it, contacting on the other hand with a crystalline iodine, a cylindrical tank, on the side of the pipeline, contains an additional heater and receiver, while the additional heater is installed in the cavities disjoint tubes, hermetically mounted in the cylindrical surface of the container and placed in at least one plane perpendicular to the axis of the cylindrical container, and a metal mesh is attached to the outer walls of the tubes, from the side of the cylindrical container filled with iodine, while the receiver is formed by the bottom of the cylindrical container , from the side of the pipeline, and the outer walls of the tubes with a metal mesh, and the outer cylindrical surface of the tank between the tubes and the piston is equipped with a heat shield nom and carving.
Сущность изобретения заключается в том, что зона испарения иода в цилиндрической емкости максимально приближена к поверхности испаряемого иода, увеличивая КПД системы, а расположенный за ней ресивер сглаживает колебания расхода иода в двигатель, при этом наружная цилиндрическая поверхность емкости между трубками и поршнем, снабженная тепловым экраном и резьбой, позволяет поддерживать основную массу иода в твердом состоянии.The essence of the invention lies in the fact that the evaporation zone of iodine in a cylindrical container is as close as possible to the surface of the iodine to be evaporated, increasing the efficiency of the system, and the receiver located behind it smooths out fluctuations in the flow of iodine into the engine, while the outer cylindrical surface of the container between the tubes and the piston is equipped with a heat shield and threaded, allows you to maintain the bulk of the iodine in a solid state.
Сущность изобретения поясняется чертежами (фиг. 1, фиг. 2).The invention is illustrated by drawings (Fig. 1, Fig. 2).
На фиг. 1 представлен общий вид СХП иода, которая состоит из цилиндрической емкости 1 с днищем 2, герметично соединенным трубопроводом 3, снабженным клапаном 4, с электроракетным двигателем. Цилиндрическая емкость 1 со стороны, противоположной трубопроводу 3, содержит загрузочный фланец 5 и подпружиненный относительно него пружиной 6 составной поршень 7. Фторопластовый поршень 8, имеющий центральное отверстие, плотно зажат между герметично соединенным со шпилькой 9 диском 10 и стаканом 12 гайкой 11, образуя составной поршень 7. Шпилька 9 служит также для того, чтобы после работы СХП на нее навинтить ручку, с помощью которой можно вытянуть из цилиндрической емкости 1 составной поршень 7 для последующей загрузки порции иода. Диаметр поршня 8 и наружный диаметр стакана 12 выполнены по скользящей посадке с внутренним диаметром цилиндрической емкости 1. При этом стакан 12 составного поршня 7 служит для исключения его перекоса при перемещении в цилиндрической емкости 1 и исключению попадания иода за поршневую зону 13. Для удаления воздуха из поршневой зоны 13 в составном поршне 7 образовано калиброванное отверстие 14. Уменьшению воздушного объема в поршневой зоне 13 к загрузочному фланцу 5 прикреплена вставка 15, обеспечивающая также центровку пружины 6.In FIG. 1 shows a General view of the SC of iodine, which consists of a
Цилиндрическая емкость 1, со стороны трубопровода, содержит дополнительный нагреватель 17 и ресивер 16. При этом дополнительный нагреватель 17 установлен в трубки 18, герметично вмонтированные в цилиндрическую поверхность емкости 1, перпендикулярно ее оси. Причем к стенкам трубок 18, со стороны цилиндрической емкости 1, заполненной кристаллическим иодом 20, прикреплены 1-3 слоя металлической сетки 19, при этом ресивер 16 образован днищем 2 цилиндрической емкости 1 (со стороны трубопровода 3) и стенками трубок 18 с металлической сеткой 19. Цилиндрическая емкость 1, герметизируется с помощью прокладки 21. Причем наружная цилиндрическая поверхность емкости между трубками 18 и составным поршнем 7 снабжена тепловым экраном 22 и резьбой 23, увеличивающим поверхность сброса тепла, что способствует сохранению основной массы кристаллического иода в твердом состоянии, и испарению иода только на поверхности сетки 19, исключая его испарение в объеме 20 цилиндрической емкости 1. При этом на днище 2 цилиндрической емкости 1 установлен нагреватель 24 в изоляторе 25.The
СХП иода работает следующим образом.SHP iodine works as follows.
В цилиндрической емкости 1 демонтируют загрузочный фланец 5 с вставкой 15, пружину 6 и составной поршень 7. Засыпают кристаллический иод в полость 20 цилиндрической емкости 1, и вставляют пружину 6 и составной поршень 7. Надавливая загрузочным фланцем 5, сжимают пружину 6 и прокладку 21. Герметизируют цилиндрическую емкость 1 с помощью прокладки 21, и закрепляют на ней загрузочный фланец 5. Герметично соединяют цилиндрическую емкость 1 через трубопровод 3 и клапан 4 с электроракетным двигателем (ЭРД), расположенным в вакуумной камере (на фиг. 1 не показаны). Откачивают воздух из вакуумной камеры и затем, открыв клапан 4 цилиндрической емкости 1, из полостей поршневой зоны 13, ресивера 16 и полости, содержащей кристаллический иод 20. После чего закрывают клапан 4 и включают дополнительный нагреватель 17 и нагреватель 24. Нагревают днище 2 (до температуры 85-90°С), трубку 3, клапан 4, а также стенки трубки 18 с металлической сеткой 19 и прилегающий к ней слой иода до температуры, не превышающей (100-110)°С. При этом происходит испарение слоя кристаллического иода 20, примыкающего к металлической сетке 19, и заполнение паром иода объема ресивера 16. Открывают клапан 4, при этом пар иода через клапан 4 поступает в трубопровод 3 и затем в электроракетный двигатель. По мере уменьшения объема кристаллического иода 20 под действием пружины 6 происходит перемещение составного поршня 7, прижимающего иод 6 к поверхности металлической сетки 19, заполняя объем ресивера 16 и стабилизируя режим испарения иода. При этом управлять расходом иода можно, изменяя мощность дополнительного нагревателя 17, что приводит к изменению температуры сетки 19 в зоне испарения иода в зависимости от тока разряда ЭРД.In the
Таким образом, сохранив преимущества прототипа: подача иода при любом расположении цилиндрической емкости 1 в условиях гравитации и микрогравитации и повышение КПД за счет расхода энергии только на испарение небольшого слоя иода, а не всего иода, масса которого может составлять сотни килограмм, можно увеличить КПД СХП за счет подвода тепла непосредственно в зону испарения иода, а также значительно повысить стабильность расхода иода в ЭРД за счет введения ресивера, расположенного непосредственно за зоной испарения иода.Thus, preserving the advantages of the prototype: the supply of iodine at any location of the
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016132925A RU2650450C2 (en) | 2016-08-09 | 2016-08-09 | Iodine storage and supply system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016132925A RU2650450C2 (en) | 2016-08-09 | 2016-08-09 | Iodine storage and supply system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016132925A RU2016132925A (en) | 2018-02-14 |
RU2650450C2 true RU2650450C2 (en) | 2018-04-13 |
Family
ID=61227400
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016132925A RU2650450C2 (en) | 2016-08-09 | 2016-08-09 | Iodine storage and supply system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2650450C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2696832C1 (en) * | 2018-07-24 | 2019-08-06 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Iodine storage and supply system (versions) and method of determining flow rate and remaining weight of iodine therein |
WO2024077710A1 (en) * | 2022-10-12 | 2024-04-18 | 上海空间推进研究所 | Iodine storage tank and electric propulsion |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6609363B1 (en) * | 1999-08-19 | 2003-08-26 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Iodine electric propulsion thrusters |
JP2004156476A (en) * | 2002-11-05 | 2004-06-03 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Thruster |
RU2308610C2 (en) * | 2005-02-01 | 2007-10-20 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" | Electric rocket engine plant and method of its operation |
RU2557789C2 (en) * | 2013-11-13 | 2015-07-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Iodine storage and supply system |
-
2016
- 2016-08-09 RU RU2016132925A patent/RU2650450C2/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6609363B1 (en) * | 1999-08-19 | 2003-08-26 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Iodine electric propulsion thrusters |
JP2004156476A (en) * | 2002-11-05 | 2004-06-03 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Thruster |
RU2308610C2 (en) * | 2005-02-01 | 2007-10-20 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" | Electric rocket engine plant and method of its operation |
RU2557789C2 (en) * | 2013-11-13 | 2015-07-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Iodine storage and supply system |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2696832C1 (en) * | 2018-07-24 | 2019-08-06 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Iodine storage and supply system (versions) and method of determining flow rate and remaining weight of iodine therein |
WO2024077710A1 (en) * | 2022-10-12 | 2024-04-18 | 上海空间推进研究所 | Iodine storage tank and electric propulsion |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2016132925A (en) | 2018-02-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2650450C2 (en) | Iodine storage and supply system | |
CN102445347B (en) | Lithium propellant supply device used for electric propulsion engine test and supply method thereof | |
US20150357168A1 (en) | Reagent delivery system freeze prevention heat exchanger | |
CN101881369A (en) | Array solid hydrogen storage and discharge device | |
RU2696832C1 (en) | Iodine storage and supply system (versions) and method of determining flow rate and remaining weight of iodine therein | |
CN108240552B (en) | Quick-response hydrogen storage tank and manufacturing method thereof | |
RU2557789C2 (en) | Iodine storage and supply system | |
RU2712025C1 (en) | Apparatus for regenerating used lubricating oils with high operating parameters | |
US11885322B2 (en) | Heat-driven pumping system | |
CN108457826B (en) | Working medium supply device of electric propeller and electric propeller | |
RU2382972C1 (en) | Heat pipe | |
CN112460915B (en) | Device and method for preparing deep supercooled liquid oxygen | |
RU202391U1 (en) | HEAT STORAGE WITH PHASE TRANSITION | |
EP3645934A1 (en) | Station and method for filling pressurised gas tanks | |
US10731549B1 (en) | In-water refueling system for unmanned undersea vehicles with fuel cell propulsion | |
CN103629522B (en) | A kind of large-sized solar steam accumulator | |
RU2373119C1 (en) | Cryogenic liquid storing and supplying device | |
CN210527349U (en) | Pressure maintaining transfer device for natural gas hydrate sample | |
CN115751163A (en) | System having a cryogenic tank with an offset pump casing and method of making and using same | |
CN113621798B (en) | Zinc sulfate purification system based on high temperature high pressure zinc powder | |
CN105757965A (en) | Electric water heating device | |
RU190323U1 (en) | CRYOGENIC TRAP | |
RU163008U1 (en) | LOW PRESSURE HYDROGEN STORAGE REACTOR | |
KR102562801B1 (en) | hydrogen release system | |
CN114353324B (en) | Double-compressor air source heat pump heating system |