устройство для подачи топлива в двигательную установку космического летательного аппарата
Классы МПК: | F02K9/50 с использованием сжатой текучей среды для нагнетания топлива (вытеснительная система подачи) F02K9/58 клапаны системы топливоподачи |
Автор(ы): | Гореликов В.И. |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1999-09-20 публикация патента:
27.05.2001 |
Устройство для подачи топлива в двигательную установку космического летательного аппарата содержит магистрали подачи топлива от топливных баков к управляющим ракетным двигателям с клапанами и проверочными горловинами. Каждая проверочная горловина снабжена стыковочным штуцером и расположенным в нем запорным устройством. Запорное устройство выполнено в виде резьбового штока с шарнирно закрепленным на нем клапаном и с полой головкой, снабженной продольными пазами под ключ, и кольцевой канавкой, сообщенной через сквозные отверстия, выполненные в полой головке штока, с полостью проверочной горловины. В каждой проверочной горловине в месте стыковки с магистралями выполнены седла под клапаны. Стыковочные штуцеры проверочных горловин соединены между собой обводными трубопроводами с установленными на них клапанами. Изобретение позволяет обеспечить живучесть и надежность двигательной установки путем отключения поврежденных участков магистралей подачи в условиях эксплуатации на орбите Земли. 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
Устройство для подачи топлива в двигательную установку космического летательного аппарата, содержащее магистрали подачи топлива от топливных баков к управляющим ракетным двигателям с клапанами и проверочными горловинами, отличающееся тем, что в нем каждая проверочная горловина снабжена стыковочным штуцером и расположенным в нем запорным устройством, выполненным в виде резьбового штока с шарнирно закрепленным на нем клапаном и с полой головкой, снабженной продольными пазами под ключ и кольцевой канавкой, сообщенной через сквозные отверстия, выполненные в полой головке штока, с полостью проверочной горловины, причем в каждой проверочной горловине в месте стыковки с магистралями выполнены седла под клапаны, а стыковочные штуцеры проверочных горловин соединены между собой обводными трубопроводами с установленными на них клапанами.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к космической технике, а точнее к области проектирования и эксплуатации реактивных двигательных установок (РДУ) космических летательных аппаратов (КЛА). Устройства для подачи топлива в двигательную установку космического летательного аппарата используются в современных РДУ КЛА для создания импульсов тяги, необходимых как для перемещения центра масс КЛА (коррекция траектории движения, торможение КЛА для обеспечения его схода с орбиты), так и для создания управляющих моментов относительно его центра масс (ориентация, развороты и т.д.). Импульсы тяги для различных режимов управления аппаратом в пространстве создаются с помощью имеющихся на его борту реактивных двигателей (РД), величины тяг которых в зависимости от их назначения изменяются в широких пределах (от нескольких сотен кгс до единиц и менее кгс). Работа указанных двигателей с заданными параметрами обеспечивается системой подачи топлива, включающей в себя устройства для хранения топлива и его подачи ко входам двигателей. Система подачи топлива включает в себя устройство для подачи топлива в ДУ КЛА. Известно устройство для подачи топлива в ДУ КЛА (см. Т.М. Мелькумов и др. "Ракетные двигатели", изд. "Машиностроение", 1976 г., стр. 10). Устройства содержат топливные баки для хранения и подачи топлива к РД по магистралям подачи топлива, содержащим клапаны и проверочные горловины, которые выполнены в виде обратных клапанов и используются при наземной отработке, испытаниях и заправке устройства топливом. Недостатками таких устройств являются малая живучесть и низкая надежность устройства подачи топлива при эксплуатации в условиях космического полета. Известно также устройство для подачи топлива в ДУ КЛА (см. патент Великобритании N 2051246, кл. F 02 K 9/50 от 1981 г.), выбранное в качестве прототипа. Устройство содержит магистрали подачи топлива от топливных баков к управляющим ракетным двигателям с клапанами и проверочными горловинами. Проверочные горловины выполнены в виде обратных клапанов и используются только при наземной отработке, испытаниях и заправке устройства топливом. В таких устройствах для подачи топлива в ДУ КЛА при работе РД и при запланированных перерывах в их работе топливный бак (баки), от которого подается топливо к РД, длительное время сообщен с участками магистралей подачи топлива. В случае разгерметизации магистралей, например, между клапанами будут иметь место следующие неблагоприятные последствия:1. Полная или частичная потеря топлива из бака (баков) (в зависимости от времени обнаружения негерметичности экипажем или наземной службой контроля). 2. ДУ выходит из состояния готовности к работе, что приводит к срыву запланированных режимов управления КЛА. 3. В зависимости от места разгерметизации могут быть последствия, исключающие возможность дальнейшего использования топливного бака (баков) или коллектора (коллекторов) питания топливом РД. Недостатком известного устройства для подачи топлива является низкая надежность и отсутствие живучести ДУ из-за потери работоспособности устройства для подачи топлива при возникновении негерметичности в магистралях подачи топлива. Задачей настоящего изобретения является создание устройства для подачи топлива в ДУ КЛА, которое обладало бы повышенной живучестью и надежностью, возможностью ремонтоспособности за счет отключения поврежденных участков магистрали подачи топлива в условиях космического полета. Это достигается тем, что устройство, имеющее проверочные горловины, снабжено запорным узлом с шарнирно закрепленным на нем клапаном. Технический результат заключается в том, что по сравнению с известными техническими решениями, вновь созданное устройство для подачи топлива в ДУ КЛА обеспечивает надежность, повышенную живучесть устройства для подачи топлива путем отключения поврежденных участков магистралей подачи топлива в условиях космического полета. Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для подачи топлива в ДУ КЛА, содержащем магистрали подачи топлива от топливных баков к управляющим ракетным двигателям с клапанами и проверочными горловинами, каждая проверочная горловина снабжена стыковочным штуцером и расположенным в нем запорным устройством, выполненным в виде резьбового штока с шарнирно закрепленным на нем клапаном и с полой головкой, снабженной продольными пазами под ключ и кольцевой канавкой, сообщенной через сквозные отверстия, выполненные в полой головке штока, с полостью проверочной горловины, причем в каждой проверочной горловине в месте стыковки с магистралями выполнены седла под клапаны, а стыковочные штуцеры проверочных горловин соединены между собой обводными трубопроводами с установленными на них клапанами. Техническое решение в части снабжения каждой проверочной горловины стыковочным штуцером и расположенным в нем запорным устройством, соединение стыковочных штуцеров проверочных горловин между собой обводными трубопроводами с установленными на них клапанами, а также взаимная связь всех конструктивных элементов устройства обеспечивают ремонтоспособность, а значит и живучесть устройства для подачи топлива путем отключения поврежденных участков магистралей подачи топлива в условиях космического полета, что подтверждено испытаниями опытных образцов, изготовленных с использованием предлагаемого технического решения. Использование предлагаемой системы подачи топлива ДУ КОК, например, на космическом орбитальном комплексе типа "Мир" - "Союз-ТМ" - "Прогресс" - "Шаттл" позволит дать значительный экономический эффект за счет живучести устройства подачи топлива из-за возможности обеспечения ремонта поврежденных участков магистралей топлива в случае их разгерметизации. Суть изобретения поясняется фиг. 1, 2, где на фиг. 1 дана схема устройства, а на фиг. 2 изображен продольный разрез проверочной горловины. Предлагаемое устройство для подачи топлива в ДУ КЛА состоит из следующих основных узлов, деталей и агрегатов: магистралей подачи 1, 2, топливных баков 3, 4, управляющих ракетных двигателей 5, 6, клапанов 7, 8 и проверочных горловин 9. В устройстве для подачи топлива в ДУ КЛА каждая проверочная горловина 9 снабжена стыковочным штуцером 10 и запорным устройством 11, выполненным в виде резьбового штока 12 с шарнирно закрепленным на нем клапаном 13 и полой головкой 14 с продольными пазами 15 под ключ и кольцевой канавкой 16, сообщенной через сквозные отверстия 17, выполненные в полой головке штока 14 с полостью 18 проверочной горловины 9, причем в каждой проверочной горловине 9 в месте стыковки 19 с магистралями 1, (2), 20 выполнены седла 21 под клапаны 13, а стыковочные штуцеры 10 проверочных горловин 9 соединены между собой обводными трубопроводами 22 с установленными на них клапанами 23. Трубопровод 22 выполнен съемным и в случае необходимости может быть подключен к любым горловинам 9. Устройство для подачи топлива в ДУ КЛА работает следующим образом. При работе с запиткой ракетных двигателей 5, 6 от топливного бака 3, (4) перед включением ракетных двигателей 5, 6 производится подготовка устройства для подачи топлива к работе, для чего открывают клапаны 7, 8, и топливо поступает к ракетным двигателям 5, 6, которые включаются и работают в соответствии с управляющими сигналами. В случае разгерметизации в космосе отдельных участков магистралей подачи топлива 1, 2 производят отключение (перекрытие магистрали) поврежденных участков, размещенных между горловинами 9, и через обводной трубопровод 22 обеспечивают подачу топлива к ракетным двигателям. Перекрытие магистрали 1, (2) осуществляют при отстыкованном обводном трубопроводе 22. Эту операцию производят в горловине 9 посредством резьбового штока 12 и шарнирного клапана 13 (в зависимости от места поврежденного участка) из патрубков 25 горловины 9, встроенной в магистраль подачи топлива 1, (2). Наличие в полой головке 14 продольных пазов 15 с кольцевой канавкой 16 позволяет космонавтам ввинчивать и вывинчивать шток 12 с помощью спецключа, выполненного в виде цангового захвата, который через пазы 15 вставляют в полость головки 14 и закрепляют разворотом вокруг его оси в кольцевой канавке 16. Через отверстия 17 управляют шарнирным клапаном 13. Такое конструктивное исполнение запорного устройства 11 позволяет в условиях невесомости производить ремонтно-восстановительные работы без опасения потерять спецключ. Пускоотсечные клапаны 26, 27, 28 предназначены для перекрытия (открытия) магистралей при проведении заправки топливом топливных баков 3, 4 при подаче топлива к ракетным двигателям 5, 6, а также при отключении разгерметизированных участков магистралей. Таким образом, с помощью перекрытия поврежденных участков магистралей подачи топлива 1, (2) посредством предлагаемой проверочной горловины 9 с ее составными элементами конструкции и перепуска топлива, минуя поврежденный участок через обводной трубопровод 22, создана возможность проведения ремонтно-восстановительных работ в условиях невесомости, что, в свою очередь, обеспечивает живучесть и надежность ДУ путем отключения поврежденных участков магистралей подачи топлива в условиях Земли и Космоса, т.е. выполняется поставленная задача.
Класс F02K9/50 с использованием сжатой текучей среды для нагнетания топлива (вытеснительная система подачи)
Класс F02K9/58 клапаны системы топливоподачи
способ увода отделяющейся части ракеты-носителя с орбиты полезной нагрузки и устройство для его реализации - патент 2482034 (20.05.2013) | |
регулятор расхода жидкости - патент 2185652 (20.07.2002) | |
цифровой гидравлический дроссель - патент 2185651 (20.07.2002) | |
стенд для испытаний жидкостных ракетных двигателей - патент 2111373 (20.05.1998) | |
регулятор расхода - патент 2090772 (20.09.1997) | |
регулятор расхода - патент 2089933 (10.09.1997) | |
пиропереключатель - патент 2046201 (20.10.1995) | |
пусковой агрегат - патент 2010989 (15.04.1994) |