Патент на изобретение №2260705

(54) СИСТЕМА ДОЗАПРАВКИ ТОПЛИВА (ВАРИАНТЫ)

(57) Реферат:

Система дозаправки топлива содержит топливные баки горючего и окислителя, гидромагистрали перекачки топлива с пускоотсечными клапанами и гидроразъемами, размещенными в стыковочном узле, систему наддува, подключенную к газовым полостям топливных баков посредством пневмомагистралей с пускоотсечными клапанами и газовым редуктором. В систему дозаправки введены обводные пневмомагистрали с дополнительным пускоотсечным клапаном, газовым редуктором, двумя последовательно расположенными отсечными клапанами и установленными на отрезке магистрали между отсечными клапанами датчиком давления и сигнализатором давления, электрически связанными с блоком управления клапанами. Обводные пневмомагистрали включены между системой наддува и магистралями перекачки топлива, либо на выходе из баллонов высокого давления, либо после газового редуктора на входе в газовые полости топливных баков, непосредственно после пускоотсечных клапанов. Изобретение улучшит герметичность гидроразъемов и повысит эффективность очисткой гидромагистралей от остатков топлива. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к космической технике, а точнее к области проектирования и эксплуатации систем дозаправки жидких продуктов, которые размещаются на грузовых космических кораблях (ГКК), используемых для доставки грузов на длительно действующие космические орбитальные станции (КОС).

Известны системы дозаправки и подачи топлива (см., например, патент Великобритании №2051246 А от 14.01.81, МПК: F 02 K 9/00), применяемые в современных системах дозаправки и подачи ракетного топлива в двигательных установках космических летательных аппаратов. Система содержит емкость с жидким топливом и вытеснительную систему подачи топлива к реактивным двигателям. Топливо в емкостях расположено в полости, образованной внешней оболочкой емкости и перекладной эластичной мембраной, расположенной внутри оболочки и разделяющей внутренний объем емкости на две полости – жидкостную и газовую, при этом последняя сообщена с газовой системой наддува. При подаче жидкого топлива к двигателям газовая полость надувается газом от системы наддува, жидкое топливо вытесняется из емкости и по гидромагистрали подается к ракетным двигателям (потребителю).

Недостатками таких систем являются невозможность очистки гидромагистралей от остатков топлива и проведение проверки герметичности гидроразъемов, например, при соединении последних для дозаправки топливных баков ракетным топливом в условиях орбитального полета.

Недостатками такой системы являются низкое качество проверки герметичности гидроразъемов и малоэффективная очистка гидромагистралей от остатков топлива способом продувки и вакуумированием, что не исключает выбросы остатков топлива из гидромагистралей в окружающее пространство при рассоединении гидроразъемов после проведения дозаправки топлива.

Задачей настоящего изобретения является создание системы дозаправки топлива, которая обладала бы более высоким качеством проверки герметичности гидроразъемов и более эффективной очисткой гидромагистралей от остатков топлива.

Технический результат в первом варианте достигается тем, что в систему дозаправки топлива, содержащую топливные баки горючего и окислителя, гидромагистрали перекачки топлива с пускоотсечными клапанами и гидроразъемами, размещенными в стыковочном узле, систему наддува, подключенную к газовым полостям топливных баков посредством пневмомагистралей с пускоотсечными клапанами и газовым редуктором, в отличие от известной, в нее введены обводные пневмомагистрали, каждая с дополнительным пускоотсечным клапаном, газовым редуктором, двумя последовательно расположенными отсечными клапанами и установленными на отрезке магистрали между отсечными клапанами датчиком давления и сигнализатором давления, электрически связанными с блоком управления клапанами, при этом обводные пневмомагистрали включены между системой наддува (выполнены отходящими от системы наддува) на выходе из баллонов высокого давления и магистралями перекачки топлива (включены в гидромагистрали перекачки топлива) непосредственно после пускоотсечных клапанов.

Технический результат во втором варианте достигается тем, что в систему дозаправки топлива, содержащую топливные баки горючего и окислителя, гидромагистрали перекачки топлива с пускоотсечными клапанами и гидроразъемами, размещенными в стыковочном узле, систему наддува, подключенную к газовым полостям топливных баков посредством пневмомагистралей с пускоотсечными клапанами и газовым редуктором, в отличие от известной, в нее введены обводные пневмомагистрали, каждая с дополнительным пускоотсечным клапаном, газовым редуктором, двумя последовательно расположенными отсечными клапанами и установленными на отрезке магистрали между отсечными клапанами датчиком давления и сигнализатором давления, электрически связанными с блоком управления клапанами, при этом обводные пневмомагистрали включены между системой наддува (выполнены отходящими от системы наддува) после газового редуктора на входе в газовые полости топливных баков и гидромагистралями перекачки топлива (включены в гидромагистрали перекачки топлива) непосредственно после пускоотсечных клапанов.

В системе дозаправки топлива предлагается в гидромагистрали перекачки топлива перед гидроразъемами установить патрубок с клапанами для сообщения с открытым космосом.

Предлагается также гидромагистрали перекачки топлива перед гидроразъемами снабдить патрубком с клапаном для подключения к емкости с поглотителем остатков топлива.

Сущность изобретения заключается в том, что система дозаправки по первому варианту снабжена обводными пневмомагистралями, отходящими от системы наддува на выходе из баллонов высокого давления и включенными в гидромагистрали перекачки топлива непосредственно после пускоотсечных клапанов, причем каждая обводная пневмомагистраль содержит дополнительный пускоотсечной клапан, газовый редуктор, два последовательно расположенных отсечных клапана и установленные между ними датчик и сигнализатор давления, электрически связанные с блоком управления клапанами; по второму варианту система дозаправки топлива снабжена обводными пневмомагистралями, отходящими от системы наддува после газового редуктора на входе в газовые полости топливных баков и включенными в гидромагистрали перекачки топлива непосредственно после пускоотсечных клапанов, причем каждая обводная пневмомагистраль содержит дополнительный пускоотсечной клапан, два последовательно расположенных отсечных клапана, установленных между ними датчик и сигнализатор давления, электрически связанные с блоком управления клапанами. Кроме того, гидромагистрали перекачки топлива перед гидроразъемами содержат патрубки с клапанами для сообщения с отрытым космосом или для подключения к емкости с поглотителем остатков топлива.

Это позволяет обеспечить улучшенную проверку герметичности гидроразъемов и более эффективную очистку гидромагистралей от остатков топлива, что подтверждено испытаниями опытных образцов, изготовленных с использованием предлагаемого технического решения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых приведены:

на фиг.1 – первый вариант системы дозаправки топлива;

на фиг.2 – второй вариант системы дозаправки топлива.

Система дозаправки топлива состоит из топливного бака горючего 1, топливного бака окислителя 2, гидромагистралей перекачки топлива 3, 4 с пускоотсечными клапанами 5, 6, датчиками давления 7, 8 и гидроразъемами 9, 10, размещенными в стыковочном узле 28 для соединения с магистралями заправки топлива 11, 12 потребителя, например, с магистралями заправки топливных баков двигательной установки КОС типа МКС; системы наддува 13, подключенной посредством пневмомагистралей 14, 15, содержащих соответственно пусоотсечные клапаны 16, 17 и 18, 19 и газовый редуктор 20, 21, к газовым полостям 22, 23 топливных баков 1, 2. Система дозаправки топлива снабжена обводными пневмомагистралями 24, 25, отходящими от системы наддува 13 (см. фиг.1 – первый вариант) на выходе из баллонов высокого давления 26, 27 и включенными в гидромагистрали перекачки топлива 3, 4 непосредственно после пускоотсечных клапанов 5, 6, причем каждая обводная пневмомагистраль 24, 25 содержит соответственно дополнительный пускоотсечной клапан 29, 30, газовый редуктор 31, 32, два последовательно расположенных отсечных клапана 33, 34 и 35, 36 и установленные на отрезке магистрали между указанными отсечными клапанами датчик давления 37, 38 и сигнализатор давления 39, 40, электрически связанные с блоком управления клапанами 41.

По второму варианту (см. фиг.2) система дозаправки топлива снабжена обводными пневмомагистралями 24, 25, отходящими от системы наддува 13 после газового редуктора 20, 21 на входе в газовые полости 22, 23 топливных баков 1, 2 и включенными в гидромагистрали перекачки топлива 3, 4 непосредственно после пускоотсечных клапанов 5, 6, причем каждая обводная пневмомагистраль 24, 25 содержит дополнительный пускоотсечной клапан 29, 30, два последовательно расположенных отсечных клапана 33, 34 и 35, 36 и установленные между ними датчик давления 37, 38 и сигнализатор давления 39, 40, электрически связанные с блоком управления клапанами 41. Гидромагистрали перекачки топлива 3, 4 перед гидроразъемами 9, 10 содержат патрубки 42, 43 с клапанами 44, 45 для сообщения с открытым космосом или для подключения к емкости 46, 47 с поглотителем остатков топлива. Емкость 46, 47 снабжена на входе отсечным клапаном 48, 49 и на выходе отсечным клапаном 50, 51 для сообщения с открытым космосом. Все клапаны, используемые в системе дозаправки топлива, преимущественно электромагнитного типа.

Аналогичные патрубки 54, 55 с клапанами 56, 57 для выполнения аналогичных задач устанавливают на магистралях заправки топлива 11, 12 потребителя перед клапанами 52, 53.

Работает система дозаправки топлива следующим образом. После причаливания ГКК к КОС в процессе их стыковки с помощью стыковочного узла 28 происходит автоматическое соединение посредством гидроразъемов 9, 10, размещенных в стыковочном узле 28, гидромагистралей перекачки топлива 3, 4 с соответствующими магистралями заправки топлива 11, 12 потребителя. После этого производят проверку герметичности соединений гидроразъемов 9, 10 (на данный момент все клапаны системы дозаправки находятся в закрытом состоянии), для чего открывают дополнительный пускоотсечной клапан 29, 30 и отсечной клапан 33, 34, при этом от датчика давления 37, 38 блок управления клапанами 41 получает информацию о наличии давления газа, например, азота, поступающего из системы наддува 13, и подает команду на открытие отсечного клапана 35, 36 и заполнение замкнутого объема между пускоотсечными клапанами 5, 6 гидромагистралей перекачки топлива 3, 4 и клапанами 52, 53 магистралей заправки топлива 11, 12 потребителя. Контролируют давление в замкнутом объеме по датчику давления 37, 38 и сигнализатору давления 39, 40 после закрытия клапана 33, 34, проверка герметичности гидроразъемов 9, 10 проводится по спаду давления в замкнутом объеме. В процессе проверки герметичности информация с датчика и сигнализатора давления вводится в логический блок систем автоматического управления клапанами 41, который сравнивает полученные данные с заложенными в память системы автоматического управления. При этом, если рассогласование полученных данных достигает некоторой величины, например, более 2 кгс/см²

Формула изобретения

1. Система дозаправки топлива, содержащая топливные баки горючего и окислителя, гидромагистрали перекачки топлива с пускоотсечными клапанами и гидроразъемами, размещенными в стыковочном узле, систему наддува, подключенную к газовым полостям топливных баков посредством пневмомагистралей с пускоотсечными клапанами и газовым редуктором, отличающаяся тем, что в нее введены обводные пневмомагистрали с дополнительным пускоотсечным клапаном, газовым редуктором, двумя последовательно расположенными отсечными клапанами и установленными на отрезке магистрали между отсечными клапанами датчиком давления и сигнализатором давления, электрически связанными с блоком управления клапанами, при этом обводные пневмомагистрали включены между системой наддува на выходе из баллонов высокого давления и магистралями перекачки топлива непосредственно после пускоотсечных клапанов.

2. Система дозаправки топлива по п. 1, отличающаяся тем, что гидромагистрали перекачки топлива перед гидроразъемами снабжены патрубком с клапаном для сообщения с открытым космосом.

3. Система дозаправки топлива по п. 1, отличающаяся тем, что гидромагистрали перекачки топлива перед гидроразъемами снабжены патрубком с клапаном для подключения к емкости с поглотителем остатков топлива.

4. Система дозаправки топлива, содержащая топливные баки горючего и окислителя, гидромагистрали перекачки топлива с пускоотсечными клапанами и гидроразъемами, размещенными в стыковочном узле, систему наддува, подключенную к газовым полостям топливных баков посредством пневмомагистралей с пускоотсечными клапанами и газовым редуктором, отличающаяся тем, что в нее введены обводные пневмомагистрали с дополнительным пускоотсечным клапаном, газовым редуктором, двумя последовательно расположенными отсечными клапанами и установленными на отрезке магистрали между отсечными клапанами датчиком давления и сигнализатором давления, электрически связанными с блоком управления клапанами, при этом обводные пневмомагистрали включены между системой наддува после газового редуктора на входе в газовые полости топливных баков и гидромагистралями перекачки топлива непосредственно после пускоотсечных клапанов.

5. Система дозаправки топлива по п. 4, отличающаяся тем, что гидромагистрали перекачки топлива перед гидроразъемами снабжены патрубком с клапаном для сообщения с открытым космосом.

6. Система дозаправки топлива по п. 4, отличающаяся тем, что гидромагистрали перекачки топлива перед гидроразъемами снабжены патрубком с клапаном для подключения к емкости с поглотителем остатков топлива.

РИСУНКИ