RU2767405C2 - Система заправки ракеты жидким кислородом - Google Patents
Система заправки ракеты жидким кислородом Download PDFInfo
- Publication number
- RU2767405C2 RU2767405C2 RU2020125995A RU2020125995A RU2767405C2 RU 2767405 C2 RU2767405 C2 RU 2767405C2 RU 2020125995 A RU2020125995 A RU 2020125995A RU 2020125995 A RU2020125995 A RU 2020125995A RU 2767405 C2 RU2767405 C2 RU 2767405C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cryoproduct
- liquid
- refrigerant
- evaporator
- liquid oxygen
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G5/00—Ground equipment for vehicles, e.g. starting towers, fuelling arrangements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Изобретение относится, главным образом, к стационарному заправочному оборудованию авиационно-космической техники. Жидкий кислород из резервуаров хранилища с помощью центробежных насосов и системы наддува по трубопроводу подается в систему заправки ракеты. Система наддува содержит баллон с (жидким) криопродуктом, подаваемым в его испаритель-теплообменник, включающий в себя поверхность конденсации хладагента. Контур хладагента содержит также насос, испаритель с вентилятором атмосферного воздуха и турбину электрогенератора, выход которой сообщен с указанной поверхностью конденсации. Выход испарителя-теплообменника криопродукта сообщен через трехходовой клапан с трубопроводом наддува резервуаров с жидким кислородом и с газовой полостью баллона системы наддува. Техническим результатом является выработка дополнительной электроэнергии за счет использования тепла атмосферного воздуха, которую можно использовать для электроснабжения насосов системы заправки и других потребителей. 1 ил.
Description
Изобретение относится к авиационно-космической технике, а также к технике хранения и распределения газов и жидкостей.
Известен топливный баллон с криогенной заправкой, включающий внешний сосуд высокого давления и внутренний сосуд без перепада давления, полость которого соединена с магистралью заправки и опорожнения, а в верхней части сообщена с полостью сосуда высокого давления, на внешнюю поверхность внутреннего сосуда нанесена теплоизоляция, а сообщение между полостями сосудов выполнено в виде отверстий в верхней части внутреннего сосуда. (Патент РФ 2163699, МПК F17C 9/02, опубл. 27.02.2001). Недостатком этого устройства является отсутствие возможности получения дополнительной электрической энергии при эксплуатации баллона.
Известна принципиальная схема заправочной системы ракеты «Союз» жидким кислородом (Архаров A.M., Кунис И.Д. Криогенные заправочные системы стартовых ракетно-космических комплексов. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006, с. 60-65), включающая в себя:
- резервуары хранилища жидкого кислорода с пятью горизонтальными цилиндрическими резервуарами объемом 119 м3 каждый резервуар имеет порошково-вакуумную изоляцию, с соответствующей обвязкой и арматурой, хранилища содержат четыре центробежных кислородных насоса и два воздушных испарителя наддува, поддерживающих в этих резервуарах давление не менее 0,04 МПа, достаточное для бескавитационной работы насосов, а также газоразливочную эстакаду, имеющую дренажные трубопроводы сливного коллектора и заправочные колонки;
- криогенные и некриогенные изолированные трубопроводы снабженные ручной и дистанционно управляемой арматурой, фильтрами и узлами установки приборов;
- кольцевой коллектор для распределения жидкого кислорода по блокам ракеты, снабженный обвязкой и клапанами для ее каждого блока, узлами стыковки системы заправки с ракетой; от кольцевого коллектора сделаны отводы коммуникаций для заправки жидким кислородом головных блоков И и Л, снабженных своими блоками клапанов;
- оборудование дренажной площадки, включающее дренажные трубопроводы, резервуар для приема жидкого кислорода и газа подаваемого из кольцевого коллектора и блок клапанов, это оборудование работает при захолаживании этого оборудования, а также после окончании заправки ракеты, с последующей газификацией криопродукта и сбросом в атмосферу выделяющихся паров;
- средства пневмоуправления служащие для подачи газа (воздуха) и управления арматурой, которые состоят из пневмощитов управления и трубопроводов с арматурой;
- средства измерения и контроля параметров жидкого кислорода, включающие датчики давления, уровня, его температуры и расхода.
Данная схема заправки ракеты жидким кислородом принята в качестве прототипа предполагаемого изобретения.
Недостатком прототипа является отсутствие выработки электрической энергии в описанной заправочной системе ракеты «Союз».
Задачей изобретения является обеспечение выработки в предлагаемой системе заправки ракеты жидким кислородом дополнительной электрической энергии за счет использования тепла атмосферного воздуха. Для этого предлагается использовать в системе заправки ракеты систему наддува резервуаров, содержащую дополнительный баллон с криогенной заправкой, состоящий из внешнего сосуда высокого давления и внутреннего сосуда, заполненный жидким кислородом. Предлагаемая система наддува может работать не только на кислороде, но и на других криогенных веществах, таких как азот, гелий и других (далее - криопродукт). Особенность баллона с криогенной заправкой заключается в том, что он может заправляться как жидким, так и газообразным криопродуктом. В случае заправки баллона газом он будет работать как обычный баллон высокого давления, а в случае заправки жидким криопродуктом, газификация жидкого криопродукта будет происходить непосредственно внутри этого баллона, что позволит производить его заправку при меньшем уровне давления. Это техническое решение альтернативно известной системе наддува, в которой используются два воздушных испарителя наддува.
Поставленная задача достигается за счет того, что система заправки ракеты жидким кислородом, содержащая резервуары хранилища жидкого кислорода, центробежные кислородные насосы, криогенные и не криогенные изолированные трубопроводы, кольцевой коллектор для распределения жидкого кислорода по блокам ракеты, оборудование дренажной площадки с дренажными трубопроводами, резервуаром для приема жидкого кислорода и газа подаваемого из кольцевого коллектора, средства пневмоуправления, средства измерения и контроля параметров жидкого кислорода, согласно изобретению система заправки ракеты жидким кислородом снабжена системой наддува, состоящей из трубопровода наддува, дополнительного баллона с криогенной заправкой криопродуктом, насоса криопродукта, трубопровода жидкого криопродукта, испарителем жидкого криопродукта, газопроводом, трехходовым краном, трубопроводом хладагента, насосом хладагента, испарителем хладагента, вентилятором атмосферного воздуха, турбиной, электрогенератором; в корпусе испарителя жидкого криопродукта размещены две теплообменные поверхности, вход его первой теплообменной поверхности связан с насосом жидкого криопродукта, а ее выход связан с трехходовым клапаном, вход второй теплообменной поверхности испарителя жидкого криопродукта связан с выходом турбины, а ее выход связан с насосом хладагента; испаритель хладагента имеет одну теплообменную поверхность, вход этой поверхности связан по хладагенту с насосом хладагента, а ее выход связан с входом турбины; вход вентилятора атмосферного воздуха связан с атмосферой, а его выход с корпусом испарителя хладагента.
Сущность изобретения поясняется чертежом Фиг. 1. Система заправки ракеты жидким кислородом содержит:
1 - резервуары хранилища жидкого кислорода, 2 - центробежные кислородные насосы, 3 - трубопровод заправки ракеты жидким кислородом, 4 - трубопровод наддува, 5 - дополнительный баллон с криогенной заправкой, 6 - насос криопродукта, 7 - трубопровод жидкого криопродукта, 8 - испаритель жидкого крипродукта, 9 - газопровод, 10 - трехходовой клапан, 11 - трубопровод хладагента, 12 - насос хладагента, 13 - испаритель хладагента, 14 - турбина, 15 - электрогенератор, 16 - вентилятор атмосферного воздуха.
Внутренний сосуд дополнительного баллона с криогенной заправкой 5 связан трубопроводом жидкого криопродукта 7 через насос криопродукта 6 с входом первой теплообменной поверхности испарителя жидкого криопродукта 8, а ее выход связан газопроводом 9 через трехходовой клапан 10 с внешним сосудом дополнительного баллона с криогенной заправкой 5. Внешний сосуд дополнительного баллона с криогенной заправкой 5 связан с резервуарами хранилища 1 трубопроводом наддува 4. Кроме того, выход первой теплообменной поверхности испарителя жидкого криопродукта 8 также связан газопроводом 9 с резервуарами хранилища 1 через трехходовой клапан 10 и трубопровод наддува 4. Вход второй теплообменной поверхности испарителя жидкого криопродукта 8 трубопроводом хладагента И с испарителем хладагента 13 и турбиной 14, а выход второй теплообменной поверхности связан с насосом хладагента 12 через трубопровод хладагента 11. Вход вентилятора атмосферного воздуха 16 связан с атмосферой, а его выход с корпусом испарителя хладагента 13.
Турбина 14 связана общим валом с электрогенератором 15.
Резервуары хранилища жидкого кислорода 1 связаны трубопроводом заправки ракеты жидким кислородом 3 с системой заправки ракеты через центробежные кислородные насосы 2.
Работа системы заправки ракеты жидким кислородом осуществляется следующим образом.
Жидкий кислород из резервуаров хранилища жидкого кислорода 1 с помощью центробежных кислородных насосов 2 по трубопроводу заправки ракеты жидким кислородом 3 подается в систему заправки ракеты. В целях обеспечения безкавитационной работы центробежных кислородных насосов 2 газ для наддува резервуаров хранилища жидкого кислорода 1 подается по трубопроводу наддува 4 из системы наддува. Система наддува содержит дополнительный баллон с криогенной заправкой 5, который заправляется жидким криопродуктом (кислород, азот, гелий и другие). За счет естественных теплопритоков часть жидкого криопродукта в дополнительном баллоне с криогенной заправкой 5 газифицируется. Жидкий криопродукт из дополнительного баллона с криогенной заправкой 5 подается с помощью насоса криопродукта 6 по трубопроводу жидкого криопродукта 7 в первую теплообменную поверхность криопродукта 8, в которой жидкий криопродукт газифицируется, газификация жидкого криопродукта в первой теплообменной поверхности испарителя жидкого криопродукта 8 происходит за счет энергии, передаваемой от второй теплообменной поверхности испарителя жидкого криопродукта 8 при конденсации хладагента. Газифицированный криопродукт по газопроводу 9 поступает в трехходовой клапан 10, в котором разделяется на два потока: одна часть газообразного криопродукта подается для наддува резервуаров хранилища жидкого кислорода 1, а вторая возвращается в дополнительный баллон с криогенной заправкой 5, откуда газообразный криопродукт также может использоваться для наддува резервуаров хранилища жидкого кислорода 1. В качестве хладагента могут применяться такие вещества как метан, этан, криптон, аргон, неон и другие. Из второй теплообменной поверхности испарителя жидкого криопродукта 8 хладагент поступает в насос хладагента 12, где он сжимается, нагреваясь при этом, и поступает в испаритель хладагента 13, в котором полностью газифицируется за счет подвода теплоты от атмосферного воздуха, подаваемого в корпус испарителя вентилятором атмосферного воздуха 16. Газообразный хладагент поступает в турбину 14, где происходит его расширение с выработкой механической энергии, которая преобразуется в электрическую энергию с помощью электрогенератора 15.
Таким образом, применение такого устройства позволяет получить при заправке ракеты жидким кислородом дополнительную электрическую энергию, вырабатываемую электрогенератором при расширении в турбине газообразного хладагента, испарившегося за счет тепла атмосферного воздуха. Полученную электрическую энергию можно использовать для электроснабжения насосов системы заправки ракеты, а также других электрических потребителей.
Claims (1)
- Система заправки ракеты жидким кислородом, содержащая резервуары хранилища жидкого кислорода, центробежные кислородные насосы, криогенные и не криогенные изолированные трубопроводы, кольцевой коллектор для распределения жидкого кислорода по блокам ракеты, оборудование дренажной площадки с дренажными трубопроводами, резервуаром для приема жидкого кислорода и газа, подаваемого из кольцевого коллектора, средства пневмоуправления, средства измерения и контроля параметров жидкого кислорода, отличающаяся тем, что система заправки ракеты жидким кислородом снабжена системой наддува, состоящей из трубопровода наддува, дополнительного баллона с криогенной заправкой криопродуктом, насоса криопродукта, трубопровода жидкого криопродукта, испарителем жидкого криопродукта, газопроводом с трехходовым клапаном, трубопроводом хладагента, насосом хладагента, испарителем хладагента, вентилятором атмосферного воздуха, турбиной с электрогенератором, при этом в корпусе испарителя жидкого криопродукта размещены две теплообменные поверхности, вход первой из которых связан с насосом жидкого криопродукта, а ее выход связан с трехходовым клапаном, вход второй теплообменной поверхности испарителя жидкого криопродукта связан с выходом турбины, а ее выход связан с насосом хладагента, испаритель хладагента имеет одну теплообменную поверхность, причем вход этой поверхности связан по хладагенту с насосом хладагента, а ее выход связан с входом турбины, вход вентилятора атмосферного воздуха связан с атмосферой, а его выход - с корпусом испарителя хладагента.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020125995A RU2767405C2 (ru) | 2020-07-30 | 2020-07-30 | Система заправки ракеты жидким кислородом |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020125995A RU2767405C2 (ru) | 2020-07-30 | 2020-07-30 | Система заправки ракеты жидким кислородом |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2020125995A RU2020125995A (ru) | 2022-01-31 |
RU2020125995A3 RU2020125995A3 (ru) | 2022-01-31 |
RU2767405C2 true RU2767405C2 (ru) | 2022-03-17 |
Family
ID=80214391
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020125995A RU2767405C2 (ru) | 2020-07-30 | 2020-07-30 | Система заправки ракеты жидким кислородом |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2767405C2 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1468311A (en) * | 1974-02-16 | 1977-03-23 | Linde Ag | Recovery of energy from liquefied gases |
FR2412692A1 (fr) * | 1977-12-23 | 1979-07-20 | Texaco Development Corp | Procede pour gazeifier du gaz naturel liquefie et produire de l'energie |
RU2358188C2 (ru) * | 2007-06-08 | 2009-06-10 | Открытое акционерное общество криогенного машиностроения (ОАО "Криогенмаш") | Способ выдачи жидкого криопродукта и устройство для его осуществления |
RU2707988C2 (ru) * | 2017-07-19 | 2019-12-03 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" | Способ резервного энергообеспечения комплекса по производству сжиженного природного газа |
-
2020
- 2020-07-30 RU RU2020125995A patent/RU2767405C2/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1468311A (en) * | 1974-02-16 | 1977-03-23 | Linde Ag | Recovery of energy from liquefied gases |
FR2412692A1 (fr) * | 1977-12-23 | 1979-07-20 | Texaco Development Corp | Procede pour gazeifier du gaz naturel liquefie et produire de l'energie |
RU2358188C2 (ru) * | 2007-06-08 | 2009-06-10 | Открытое акционерное общество криогенного машиностроения (ОАО "Криогенмаш") | Способ выдачи жидкого криопродукта и устройство для его осуществления |
RU2707988C2 (ru) * | 2017-07-19 | 2019-12-03 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" | Способ резервного энергообеспечения комплекса по производству сжиженного природного газа |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Архаров A.M., Кунис И.Д. Криогенные заправочные системы стартовых ракетно-космических комплексов. - М. Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006, с. 60-65. * |
В.Н. Криштал, А.Б. Ленский. Криогенные заправочные системы многоразового космического комплекса "Энергия-Буран". Технические газы, N 6, 2008, с.13-21. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2020125995A (ru) | 2022-01-31 |
RU2020125995A3 (ru) | 2022-01-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102566242B1 (ko) | 액화가스를 분배하는 방법 및 시스템 | |
CN110018069A (zh) | 一种高压气瓶氢循环试验系统 | |
JPH03117799A (ja) | 高圧ガス供給方法及び設備 | |
CN111412695B (zh) | 一种基于液氧液氮混合再抽空的超级过冷液氧获取系统 | |
RU2767405C2 (ru) | Система заправки ракеты жидким кислородом | |
CN115247643B (zh) | 一种液氢增压泵性能测试平台及测试方法 | |
CN115052809B (zh) | 船舶液化气再气化系统及方法 | |
WO2022058543A1 (en) | A system for conditioning of lng | |
RU2365810C1 (ru) | Устройство для приема сжиженного природного газа, его газификации и выдачи газообразного продукта потребителю | |
RU2386890C2 (ru) | Криогенная заправочная система космического объекта | |
RU2659414C1 (ru) | Комплекс для подвода криогенной жидкости в емкости, газификации криогенной жидкости и хранения газа высокого давления | |
CN115596990A (zh) | 用于液化气体储存的具有汽化管理的系统和方法 | |
EP3769003B1 (en) | Pressurized container for liquefied gas and consumer connection | |
RU2786300C2 (ru) | Устройство получения газа в газообразной форме из сжиженного газа | |
CN110778911A (zh) | 一种低温气瓶液氧充装装置 | |
EP4010648B1 (en) | Method and system for liquifying a gas | |
KR101549745B1 (ko) | 액화가스 처리 시스템 | |
RU2137023C1 (ru) | Устройство для хранения и подачи криогенных продуктов | |
CN217816171U (zh) | Lng供气系统 | |
CN211010770U (zh) | 一种低温气瓶液氧充装装置 | |
JPS6117799A (ja) | 液化天然ガスより圧縮天然ガスを製造する方法 | |
US20230108882A1 (en) | Cryogenic containment system | |
WO2022253441A1 (en) | Arrangement and method in liquid hydrogen fuel supply system | |
Aksenova et al. | Increase of Refueling Systems Efficiency of Rocket Launching Sites by Utilization of Cold Energy of Cryogen | |
Otto et al. | Experimental Investigation of a Physisorption-Based Hydrogen Storage System |