Система подачи топлива двигательной установки космического орбитального комплекса

 

Система предназначена для эксплуатации в реактивных двигательных установках космических летательных аппаратов. Система состоит из автономной системы подачи топлива и системы дозаправки топлива, которые соединены через узлы стыковки гидромагистралями перекачки топлива. Система снабжена электронагревателями, установленными в автономной системе на участках гидромагистралей перекачки топлива между узлами стыковки гидромагистралей и пускоотсечными клапанами и емкостями с поглотителем паров топлива, установленными в системе дозаправки топлива и подключенными через пускоотсечные клапаны на участках гидромагистралей перекачки топлива между узлами стыковки гидромагистралей и пускоотсечными клапанами, при этом емкости снабжены дренажными клапанами. Техническое решение позволяет исключить выброс топлива в космическое пространство при расстыковке гидромагистралей и при их очистке перед расстыковкой. 1 ил.

Изобретение относится к космической технике, а точнее к области проектирования и эксплуатации реактивных двигательных установок (РДУ) космических летательных аппаратов (КЛА).

Известны системы подачи топлива двигательной установки (ДУ) космического орбитального комплекса (КОК) (см. , например, патент Великобритании N 2051246, кл. F 02 K 9/50 от 1981 г.), применяемые в современных КЛА для создания импульсов тяги, необходимых для размещения 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 содержит топливные баки, гидравлические полости которых соединены через пускоотсечные клапаны с коллекторами питания топливом управляющих РД.

Недостатками таких систем является малая эффективность при использовании топливных запасов в двигательной установке. Отсутствует возможность дозаправки топливом.

Известна также система подачи топлива двигательной установки космического орбитального комплекса, которая принята за прототип (см., например, журнал N 7, "Авиация и космонавтика", М., Воениздат, 1978 г., стр. 36, 37, рис. 2), состоящая из автономной системы, содержащей топливные баки, гидравлические полости которых соединены с коллекторами питания топливом реактивных двигателей магистралями подачи топлива, пускоотсечные клапаны и системы дозаправки топлива, содержащие топливные баки, гидравлические полости которых соединены автономной системой через узлы стыковки гидромагистралями перекачки топлива, подключенными через пускоотсечные клапана к магистралям подачи топлива от баков в коллекторы.

Такая система подачи топлива обеспечивает дозаправку топливом баков автономной системы, расположенной на станции, т.е. перекачку топлива из баков системы дозаправки, расположенной на грузовом корабле, в баки станции. После окончания перекачки топлива из баков системы дозаправки в баки автономной системы перед расстыковкой систем производят удаление топлива из участков гидромагистралей, прилегающих к узлам стыковки. Удаление топлива производится продувкой указанных участков гидромагистралей газом и вакуумированием, т.е. сообщением с космическим вакуумом и выбросом топлива в космическое пространство, что не исключает попадание агрессивной жидкости компонентов топлива на конструкцию станции и грузового корабля.

Недостатком известной системы подачи топлива является попадание агрессивной жидкости компонентов топлива на конструкцию станции и грузового корабля как при продувке гидромагистралей, так и при расстыковке стыковочных узлов.

Задачей настоящего изобретения является создание системы подачи топлива ДУ КОК, которая исключала бы выброс топлива в космическое пространство при расстыковке гидромагистралей и при их очистке перед расстыковкой.

Сущность изобретения заключается в том, что система подачи топлива ДУ КОК, состоящая из автономной системы, содержащей топливные баки, гидравлические полости которых соединены с коллекторами питания топливом реактивных двигателей магистралями подачи топлива с пускоотсечными клапанами, и системы дозаправки топлива, содержащей топливные баки, гидравлические полости которых соединены с автономной системой через узлы стыковки гидромагистралями перекачки топлива, подключенными через пускоотсечные клапаны к магистралям подачи топлива от баков в коллекторы, снабжена электронагревателями, установленными в автономной системе на участках гидромагистралей перекачки топлива между узлами стыковки гидромагистралей и пускоотсечными клапанами, отделяющими эти узлы от гидравлических полостей топливных баков автономной системы, и емкостями с поглотителем паров топлива, установленными в системе дозаправки топлива, и подключенными через пускоотсечные клапаны на участках гидромагистралей перекачки топлива между узлами стыковки гидромагистралей и пускоотсечными клапанами, отделяющими эти узлы от гидравлических полостей топливных баков системы дозаправки топлива, при этом емкости снабжены дренажными клапанами.

Технический результат заключается в том, что по сравнению с известными техническими решениями, вновь созданная система подачи топлива ДУ КОК исключает попадание агрессивной жидкости компонентов топлива на конструкцию станции и грузового корабля, т.к. топливо не выбрасывается в открытый космос, а утилизируется на борту грузового корабля.

Техническое решение в части снабжения системы подачи ДУ КОК электронагревателями, установленными в автономной системе на участках гидромагистралей перекачки топлива, и емкостями с поглотителем паров топлива, установленных в системе дозаправки топлива и подключенными через пускоотсеченные клапаны к гидромагистралям подачи топлива и взаимная связь всех составных элементов, входящих в систему, их установка и места подключения, позволяют исключить выброс топлива в открытый космос и защитить конструкцию станции и грузового корабля от попадения в них агрессивной жидкости компонентов топлива, 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 исключения попадания агрессивной жидкости компонентов топлива на конструкцию станции и кораблей, причаливаемых и пристыковываемых к ней, а следовательно за счет сохранности конструкции и повышения долговечности станции, кораблей и входящих в их состав агрегатов, конструкций.

Изобретение поясняется чертежом.

Предлагаемая система подачи топлива ДУ КОК состоит из следующих основных узлов, деталей и агрегатов: автономной системы подачи топлива ДУ 1, например, расположенной на станции "Мир", и содержащей топливные баки горючего 2 и окислителя 3, гидравлические полости 4, 5 которых соединены с коллекторами питания топливом 6, 7 реактивных двигателей 8 магистралями подачи топлива 9, 10, пускоотсечные клапаны 11, 12, и системы дозаправки топлива 13, например, расположенной на грузовом корабле типа "Прогресс", и содержащей топливные баки горючего 14 и окислителя 15, гидравлические полости 16, 17 которых соединены с автономной системой 1 через узлы стыковки 18, 19 гидромагистралями перекачки топлива 20, 21, 22, 23, подключенными через пускоотсечные клапаны 24, 25, 26, 27 к магистралям подачи топлива 9, 10 от баков 2, 3 в коллекторы 6, 7.

Система подачи топлива ДУ КОК снабжена электронагревателями 28, 29, установленными на автономной системе 1 на участках 30, 31 гидромагистралей перекачки топлива 21, 23 между узлами стыковки 18, 19 магистралей 20, 21, 22, 23 и пускоотсечными клапанами 25, 27, отделяющими эти узлы 18, 19 от гидравлических полостей 4, 5 топливных баков 2, 3 автономной системы 1, и емкостями 32, 33 с поглотителем паров топлива 34, 35.

В качестве поглотителя паров 34, 35, размещенного в емкостях 32, 33 используют, например, капиллярно-пористый титан.

Емкости 32, 33 установлены в системе дозаправки топлива 12 и подключены через пускоотсечные клапаны 36, 37 на участках 38, 39 гидромагистралей перекачки топлива 20, 22 между узлами стыковки 18, 19 гидромагистралей 20, 21, 22, 23 и пускоотсечными клапанами 24, 26, отделяющими эти узлы 18, 19 от гидравлических полостей 16, 17 топливных баков 14, 15 системы дозаправки топлива 13. Емкости 32, 33 снабжены дренажными клапанами 40, 41.

Работает система подачи топлива ДУ КОК в режиме перекачки топлива следующим образом.

После причаливания грузового корабля к станции производят стыковку гидромагистралей перекачки топлива 20 с 21, 22 с 23 посредством узлов стыковки 18, 19, подготавливают и проверяют чистоту и герметичность состыкованных гидромагистралей. Перед началом перекачки топлива в исходном положении все пускоотсечные клапаны нормально закрыты. Для перекачки топлива из баков 14, 15 системы дозаправки топлива 13 в топливные баки 2 и 3 автономной системы 1 открывают пускоотсечные клапаны 24, 25, 26, 27 и перекачивают топливо посредством подачи под давлением газа (азота) в газовые полости 42, 43 баков 14, 15 от системы наддува через клапаны 44, 45. После заполнения баков 2, 3 топливом до заданного уровня клапаны 24, 25, 26, 27 закрывают и производят удаление топлива из замкнутого объема гидромагистралей на участках 30, 31, 38, 39, для чего открывают дренажные клапаны 40, 41 и сообщают внутренние полости емкостей 32, 33 с космическим пространством, при этом в емкостях создается вакуум, после чего клапаны 40, 41 закрываются. Далее отрывают клапаны 36, 37 и включают электронагреватели 28, 29. При нагреве топливо в гидромагистралях на участках 30, 31, 38, 39 испаряется и в виде пара засасывается в отвакуумированные полости емкостей 32, 33, где поглощаются поглотителем 34, 35.

После удаления топлива из гидромагистралей на участках 30, 31, 38, 39 электронагреватели 28, 29 выключают, а клапаны 40, 41 закрывают. Затем производят расстыковку систем 1 и 13 посредством стыковочных узлов 18, 19 и отчаливание грузового корабля от станции.

Таким образом топливо из замкнутого объема гидромагистралей на участках 30, 31, 38, 39 удаляется и сбирается в емкостях 32, 33, тем самым исключается возможность выброса топлива в открытый космос, как при удалении топлива из гидромагистралей, так и при их расстыковке, что в свою очередь обеспечивает выполнение поставленной задачи.

Для подачи топлива из баков 2, 3 в коллекторы питания топливом 6, 7 реактивных двигателей 6 открывают пускоотсечные клапаны 11, 12 и посредством подачи под давлением от системы наддува через пускоотсечные клапаны 46, 47 в газовые полости 48, 49 баков 2, 3 производят выдавливание топлива из топливных баков 2, 3.

Формула изобретения

Система подачи топлива двигательной установки космического орбитального комплекса, состоящая из автономной системы, содержащей топливные баки, гидравлические полости которых соединены с коллекторами питания топливом реактивных двигателей магистралями подачи топлива, пускоотсечные клапаны, и систему дозаправки топлива, содержащую топливные баки гидравлические полости которых соединены с автономной системой через узлы стыковки гидромагистралями перекачки топлива, подключенными через пускоотсечные клапаны к магистралям подачи топлива от баков в коллекторы, отличающаяся тем, что она снабжена электронагревателями, установленными в автономной системе на участках гидромагистралей перекачки топлива между узлами стыковки гидромагистралей и пускоотсечными клапанами, отделяющими эти узлы от гидравлических полостей топливных баков автономной системы, и емкостями с поглотителем паров топлива, установленными в системе дозаправки топлива и подключенными через пускоотсечные клапаны на участках гидромагистралей перекачки топлива между узлами стыковки гидромагистралей и пускоотсечными клапанами, отделяющими эти узлы от гидравлических полостей топливных баков системы дозаправки топлива, при этом емкости снабжены дренажными клапанами.

РИСУНКИ

Рисунок 1