Стенд для исследования гидродинамических процессов в топливных баках летательных аппаратов с капиллярными заборными устройствами в условиях невесомости

 

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использова но при испытании ее элементов, преимуидёстйеннб Капиллярных заборных устройств . Цель изобретения - расширение функциональных во зможнбстей стенда по проведению исследований и повышение точности их проведения. Стенд содержит расходнунэ емкость с приводом линейных перемещений, снабженных регуляторами скорости и длины хода штока привода. Сменная модель объекта имеет смеситель, капиллярное устройство, штуцера и соединена , магистралями с элементами управления; автоматики и контроля с сйльфоном и газовой полостью расходной емкости. Силь: фон имеет подвижное дно с Штоком, связанным с .штоком привода, линейных перемещений через шарнир, 4 ил. СП с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

1 (21) 4937875/23 (22) 21,05.91 (46) 28.02,93, Бюл. ¹ 8 (71) Московский авиационный институт им.

Серго Орджоникидзе (72)Д.И,Шинаков, В.Ç.Мордовин, М,И.Скрябин, Л.Г,Александров, А,Н.Власов, В;С.Голов и B.М.Рудаков (73) Д.M. Шин аков. В.Ç.Мордовин, М.И. Скрябин, Л.Г;Александров, А.H,Власов, В,С.Голов и В.M.Рудаков (56) Доминик С.M.Òåãaðò Дж.Р, Перекачка топлива при малых перегрузках с использованием капиллярных устройств. А!АА Paper, 1981, N 1507, Экспериментальная установка по дозаправке топлива на орбите, Астронавтика и ракетодинамика. Экспресс-информация.

1985; N 13, с. 64, (54) СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ТОПЛ И В Н Ы X Б АКА X Л E TAT ЕЛ Ь Н Ы X

Изобретение относится к области ракетнокосмической техники и может быть использовано при испытании ее элементов, преимущественно капиллярных заборных устройств.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей стенда по проведению исследований и повышения точности их проведения.

На фиг. 1 изображен предлагаемый стенд; на фиг. 2 — 4 — элементы стенда.

Стенд для исследования гидродинамических процессов в условиях невесомости (фиг, 1) состоит из расходной емкости 1 с приводом линейных перемещений 2, снаб- женным регуляторами скорости 3 и длинны,. . Ж, 1799464 А3

s G 01 M 10/00, В 64 0 37/20

АППАРАТОВ С КАПИЛЛЯРНЫМИ ЗАБОРНЫМИ УСТРОЙСТВАМИ B УСЛОВИЯХ НЕВЕСОМОСТИ (57) Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано при испытании ее элементов, преийущественно капиллярных заборных устройств. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей стенда по проведению исследований и повышение точности их проведения. Стенд содержит расходную емкость С приводом линейных перемещений, снабженных регуляторами скорости и длины хода штока привода.

Сменная модель объекта имеет смеситель, капиллярное устройство, штуцера и соединена магистралями с элементами управления, автоматики и контроля с сильфоном и газовой полостью расходной емкости. Сильфон имеет подвижное дно с штоком, связанным с штоком привода, линейных перемещений через шарнир. 4 ил, хода штока привода 4, сменной модели обьекта 5 со смесителем 6, элементов управле-. ния, автоматики и контроля, пневматической 7 и гидравлической 8 магистралей, платформы и видеокамеры, Расходная емкость 1 содержит сильфон с дйом 9, герметично соединенным с обо-. лочкой емкости, Сильфон с дном делит внутренний объем расходной емкости на две полости, жидкостную (внутри сильфона) и газовую (между оболочкой рабочей емкости и стенкой сильфона). Внутри сил ьфона установлен шток 10, закрепленнйй на дне сильфона и пропущенный наружу через отверстие в днище емкости, снабженное уплотнением 11.

1799464

Устройство для выполнения рабочей жидкости иэ емкости выполнено в виде привода линейных перемещений 2, шток которого через шарнир 12 связан со штоком сильфона. Сменная модель объекта 5 снабжена смесителем 6 для подачи гаэожидкостной смеси внутрь модели, внутрибаковым капиллярным устройством 13, а также штуцерами Ш1 — Ш6 для подсоединения с пневматическими и гидравлическими магистралями стенда. При этом штуцер Ш1 является заправочносливным штуцером модели, штуцер Ш2 — дренажным штуцером внутрибакового капиллярного заборного устройства, штуцер ШЗ служит для дренажа всей модели, штуцер Ш4 — для подачи рабочей жидкости с целью смыва мелких пузырьков газа с поверхности мелкоячеистой сетки капиллярного заборного устройства, штуцеры Ш5 — Ш6 служат для замера перепада давления между полостью капиллярного заборного устройства и внутренним объемом сменной модели, В свою очередь смеситель 6 снабжен штуцером Ш7 для подачи жидкости и штуцером Ш8 для подачи газа внутрь смесителя.

На пневматической магистрали 7, соединяющей газовую полость расходной емкости с моделью, установлена прозрачная индикаторная емкость 14, которая через управляющий клапан 15 соединена с дренажным штуцером Ш2, а через трехходовой кран 16, в зависимости от его положения, соединена с дренажным штуцером Ш3 модели объекта или со штуцером Ш8 смесителя 6. В положении "Заправка-слив" трехходовой кран соединяет пневмомагистраль со штуцером ШЗ, а в положении "Эксперимент" — co штуцером Ш8, Гидравлическая магистраль стенда выполнена разветвленной в виде двух трубопроводов, на одном из которых установлен насос 17, соединенный через датчик расхода 18 и регулятор расхода 19 со штуцером

Ш4 сменной модели объекта, а через регулятор расхода 20 со штуцером Ш7 смесителя.

На другом трубопроводе, соединенном с заправочным штуцером Ш1 модели установлен датчик сплошности 21 и датчик визуального наблюдения 22 за потоком рабочей жидкости. В гидравлической магистрали установлены параллельно друг другу нормально закрытые Электроклапаны 23, Наличие двух клапанов позволяет увеличить проходное сечение для потока рабочей жидкости в месте прохождения ее через электроклапан, причем масса двух спаренных таким образом клапанов оказались меньше массы одного клапана с проходным сечением, рав5

55 ным суммарному проходному сечению выше указанных электроклапанов..

Все составные части, агрегаты, элементы и магистрали стенда смонтированы на платформе 24 (фиг, 3), снабженной устройством для ее вращения 25 (фиг. 3), Это устройство выполненное в виде неподвижного вала 26 (фиг. 1) с подшипниками, на которых установлена платформа 24, редуктора 27 с обгонной муфтой, закрепленной на валу 26, и привода 28 (фиг. 1, 4).

Для регистрации гидродинамических процессов в условиях невесомости на стенде установлена видеокамера 29 (фиг. 4). В качестве рабочей жидкости используется—

"Карбогал" по ТУ 95 — 1693 — 88. Карбогал— из жидкостей семейства перфторанов, Одним из достоинств этой жидкости является то, что она не взаимодействует с материалом стенки модели объекта, что позволяет в течении длительного времени сохранять ее прозрачные свойства во время космического полета.

Работа стенда при проведении гидродинамических испытаний в условиях невесомости осуществляется следующим образом.Стенд, расходная емкость которого заправлена рабочей жидкостью, устанавливается на космический летательный аппарат, который выводится на орбиту, В стенде устанавливается очередная сменная модель объекта, штуцеры Ш1 — Ш6 которой и штуцеры Ш7 — Ш8 смесителя подсоединяются к соответствующим пневматическим и гидравлическим магистралям стенда. Далее производится заправка модели рабочей жидкостью, Для чего отрываются электроклапаны 23, трехходовой кран устанавливается в положение "Заправкаслив", регуляторы расхода 19, 20 закрываются.

В результате этого жидкостная полость расходной емкости сообщается со штуцером Ш 1 модели объекта, а газовая полость расходной емкости соединяется с дренажными штуцерами Ш2 и ШЗ модели.

Затем платформа с помощью привода

28 через редуктор 27 с обгонной муфтой раскручивается до необходимого числа оборотов; Во время вращения платформы включается привод 2, при линейных перемещениях штока которого, связанного со штоком расходной емкости, рабочая жидкость из последней вытесняется в модель объекта через электроклапаны 23, датчик сплошности 21 и датчик визуального наблюдения 22.

Под действием центробежных сил жидкость в модели при ее заполнении приливает в ней к заправочносливному штуцеру Ш1

1799464

55 и освобождается от газовых включений. Во время заправки дренаж газа иэ самой модели объекта и капиллярного заборного устройства осуществляется через штуцеры Ш2, ШЗ, электроклапан 15, трехходовой кран 16, прозрачную индикаторную емкость 14 в газовую полость расходной емкости.

Контроль за заполнением и дренажом модели и капиллярного заборного устройства, ведется визуально по наблюдению за прозрачной моделью объекта и прозрачной индикаторной емкостью:

После заполнения модели рабочей жидкостью до заданного объема; что обеспечивается соответствующей. установкой регулятора хода штока привода 4. После заполнения модели объекта до определенного уровня закрывается клапан 15, обесточивается привод вращения 28 и останавливается платформа. Затем регуляторы 19 и 20 устанавливаются в положение соответствующее условиям проведения эксперимента, а трехходовой кран 16 в положение "Заправка-слив"..

Непосредственно перед проведением эксперимента устанавливают регуляторы длины и скорости хода штока привода линейных перемещений в требуемое положение, После чего подают напряжение на привод, усилие от которого через его шток и шток сильфона передается на дно сильфона..Сильфон разжимается, тем самым в его жидкостной полости создается разрежение и жидкость через штуцер Ш1, датчик визуального наблюдения 22, датчик сплошности

21, клапаны 23 перетекает в сильфон, При перетекании жидкости из модели объекта в сильфон, гидродинамические процессы, происходящие внутри модели, регистрируются с помощью видеокамеры 29 (фиг. 4).

Путем установки различной длины и скорости хода соответствующих регуляторов создается возможность воспроизводить различные режимы гидродинамических процессов с модели объекта с капиллярным заборным устройством. Кроме того, при исследованиях, связанных в основном с функционированием капиллярного заборного устройства при различном газооедержании рабочей жидкости, в процессе слива с помощью смесителя гаэожидкостная смесь подается внутрь модели объекта. Для чего трехходовой кран устанавливается в положение "Эксперимент.", подключая газовую магистраль к смесителю, включается насос 17, при работе которого часть рабочей жидкости из модели объекта отбирается через штуцер Ш1 и подводится к штуцеру Ш7 смесителя..

Для повышения "чистоты" проведения эксперимента при сливе жидкости из модели периодически проводят смыв мелких пузырей с капиллярного заборного устройства потоком рабочей жидкости, подаваемой от насоса при определенном положении регулятора 19.

Измерение перепада давления на.сетке капиллярного заборного устройства при проведении экспериментов на указанных оежимах и условиях, осуществляется задублированными дифференциальными датчиками давления 30.

Установка позволяет исследовать гидродинамические процессы в условиях невесомости различных моделей с капиллярными заборными устройствами.

После окончания эксперимента путем включения вращения установки определяют остатки незабора рабочей жидкости в модели объекта по которым судят о качестве капиллярного заборного устройства, Таким образом, стенд в отличие от прототипа позволяет осуществлять строго дозированную заправку и слив определенного количества рабочей жидкости из модели объекта. При этом слив рабочей жидкости может осуществляться в более широком диапазоне режимов; повысить точность определения остатков незабора жидкости капиллярными заборными устройствами и сравнивать между собой капиллярные заборные устройства различной конструкции; проводить исследования гидродинамических процессов на рабочей жидкости полностью очищенной от газовых включений; осуществлять регулирование газосодержания в рабочей жидкости; снять ограничение по объему и продолжительности проведения исследований на стенде.

За счет вышеуказанных преимуществ при использовании заявленного стенда достигается поставленная цель изобретения— расширение функциональных возможностей по проведению исследований и повышения точности их проведения.

Формула изобретения

Стенд для исследования гидродинамических процессов в топливных баках летательных аппаратов с капиллярными заборными устройствами в условиях невесомости, содержащий расходную емкость с гибким элементом для разделения ее объема на газовую и жидкостную полости, сообщенную со сменной моделью объекта, снабженной внутрибаковым капиллярным устройством со штуцерами, устройство для вытеснения рабочей жидкости, элементы управления, автоматики и контроля, пнев1799464 матические и гидравлические магистрали, а также платформу для монтажа составных частей, магистралей и элементов стенда, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей стенда по проведению исследований и повышения точности их проведения, в нем расходная емкость снабжена сильфоном с дном, герметично соединенным с ее оболочкой, установленным внутри сильфона штоком, закрепленным на дне сильфона и пропущенным наружу через отверстие в днище расходной емкости, снабженное уплотнением, при этом устройство для вытеснения рабочей жидкости выполнено в виде привода линейных перемещений со штоком, связанным через шарнир со штоком сильфона.и снабженного регуляторами скорости и длины хода штока привода, а съемная модель объекта снабжена смесителем для подачи газожидкостной смеси внутрь модели, при этом на пневмомагистрали установлена прозрачная индикаторная емкость, которая через управляющий клапан соединена с одним из дренажных штуцеров

5 модели, а через трехходовой кран соединена с другим дренажным штуцером модели и со смесителем, причем гидравлическая магистраль выполнена разветвленной в виде двух трубопроводов, на одном из которых

10 установлен насос, соединенный через датчик и регуляторы расхода. со сменной моделью и смесителем; а на другом, соединенном с заправочно-сливным штуцером модели, установлены датчик сплошно15 сти и датчик визуального наблюдения за потоком рабочей жидкости, кроме того, платформа снабжена устройством ее вращения, выполненным в виде неподвижного вала с подшипниками для установки плат20 формы, редуктора с обгонной муфтой, закрепленной на валу, и привода.

1799464

1799464

1799464

Составитель Д. Шинаков

Техред М.Моргентал Корректор Т, Вашкович

Редактор А. Горячев

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 793 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5