СПОСОБ ПИТАНИЯ РАБОЧИМ ГАЗОМ ПОЛОСТЕЙ АГРЕГАТОВ И СИСТЕМ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2000 года по МПК F02K9/32 F41F3/07 

Изобретение относится к летательным аппаратам (ЛА), стартующим как из стационарных, так и из подвижных пусковых установок, в том числе - из подводных лодок.

Известны способ и система питания указанных ЛА, осуществляющих заполнение агрегатов и систем от предварительно наддутых азотом баллонов высокого давления до 300-400 кг/см² для системы ориентации ракетной системы "Аджена" и космических ЛА (см. "Космонавтика", изд. "Советская Энциклопедия", М., 1970 г., стр. 16, 143).

Известно также использование наддува азотом из баллонов высокого давления тонкостенных оболочек топливных баков для компенсации продольных сжимающих усилий и повышения их устойчивости (см. там же, стр. 310).

В указанных системах используются предварительно заправленные баллоны высокого давления, размещаемые на ЛА. В течение всего срока хранения и транспортирования ЛА (до 15-25 лет) необходимо производить периодические регламентные проверки с целью контроля высокого давления на борту ЛА. При обнаружении во время хранения падения давления ниже минимально допустимого, необходимо производить подкачку баллонов, используя для этого дополнительное наземное оборудование. Для подачи рабочего газа из баллонов высокого давления к агрегатам и системам ЛА, используют дополнительные понижающие редукторы и пусковые клапаны.

Кроме того, непосредственно в циклограмму старта ЛА также заводится дополнительная обратная связь по подтверждению заданного минимально допустимого уровня давления в баллоне. В случае невыдачи сигнала от датчика давления о выполнении этого требования старт отменяется.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является способ и система наддува сжатым воздухом кольцевого зазора между корпусом ракеты и стенками контейнера, с последующим выравниванием давления с забортным перед пуском ракеты с подводной лодки (ПЛ) (см. Советская военная энциклопедия. Т. 6. - М., 1978 г., стр. 379).

В данной системе наддув осуществляется от баллонов высокого давления воздуха, размещенных на носителе ПЛ, что требует увеличения его габаритов.

Кроме того, использование в качестве газа для наддува воздуха приводит к повышенной опасности при старте, в связи с наличием в нем кислорода и его возможным догоранием при смешивании с продуктами сгорания энергоустройств старта.

Техническая задача, на решение которой направлено данное изобретение, состоит в том, чтобы исключить наличие высокого давления рабочего газа на борту ракеты в процессе всего срока ее хранения и транспортирования до пуска, с одновременным исключением регламентных проверок.

Поставленную задачу решает предложенный способ и система питания рабочим газом агрегатов и систем ЛА. Выработанным газом заполняют полости высокого давления с последующим открытием магистралей, ведущих к агрегатам и системам ЛА. При этом выработку рабочего газа и заполнение полостей производят одновременно. Начало выработки газа и заполнения полостей производят непосредственно перед стартом ЛА. В системе питания рабочим газом полостей и агрегатов и систем ЛА, содержащей источники рабочего газа высокого давления, соединенные магистралями с полостями агрегатов и систем ЛА и блок управления стартом ЛА, источник рабочего газа выполнен в виде твердотопливных генераторов холодного чистого азота с устройствами их запуска.

Генераторы размещены на отделяемых элементах ЛА, а устройства их запуска соединены с блоком управления стартом ЛА.

На фиг. 1, 2, 3 представлена система предстартового наддува на базе твердотопливных генераторов холодного чистого азота.

Система включает в себя четыре однотипных азотогенератора 1, с устройствами запуска 2.

Первый азотогенератор осуществляет наддув тонкостенной твердотопливной маршевой ступени 3 ракеты 4, стартующей из контейнера 5 ПЛ, с помощью двигателя подводного хода (ДПХ) 6.

Второй азотогенератор 1 обеспечивает работу системы ориентации ракеты в полете, путем подачи азота высокого давления в сопла управления по тангажу 7, курсу 8 и крену 9.

Третий и четвертый азотогенераторы 1 через единый коллектор 10 обеспечивают предстартовый наддув полости 11 кольцевого зазора между ракетой и контейнером.

Для уменьшения массы маршевой ступени первый азотогенератор установлен на переднем днище отделяемого ДПХ6, а второй, третий и четвертый - на отделяемом носовом обтекателе 12.

Сопловая заглушка 13 твердотопливной маршевой ступени 3 снабжена прорывной мембраной 14, перекрывающей наддуваемую полость 15. На ЛА установлен блок управления стартом 16.

Работа системы осуществляется следующим образом.

Непосредственно перед стартом (за 5-10 сек) с блока управления стартом 16 подается электрическая команда на задействование устройств запуска 2 азотогенераторов 1. В результате возгорания твердотопливных зарядов азотогенераторов выделяется азот высокой температуры (450- 500^oC), который, проходя через критическое сечение азотогенераторов, поступает в их блоки охлаждения, где его температура падает до 60^oC, и фильтруется от конденсированной фазы. Степень чистоты получаемого азота - 99,9%.

В результате работы первого азотогенератора 1 повышается давление азота в полости между передним днищем ДПХ 6 и задним днищем маршевой ступени 3. Непрерывно возрастающее давление азота прорывает мембрану 14 сопловой заглушки 13, и азот начинает поступать и наддувать тонкостенную твердотопливную маршевую ступень.

В результате работы второго азотогенератора 1 высокое давление по магистрали 17 через разъемное соединение 18 и нормально открытый пироклапан 19 подается к соплам управления по тангажу 7, курсу 8 и крену 9. Эти сопла снабжены электропневмоклапанами, открываемыми и закрываемыми по командам системы управления ЛА. Перед отделением носового обтекателя подается команда на закрытие пироклапана 19, и в системе ориентации остается высокое давление азота, достаточное для обеспечения стабилизации и управления ЛА.

В результате работы третьего и четвертого азотогенератора 1 через коллектор 10 осуществляется наддув полости 11 кольцевого зазора между ЛА и контейнером. Наддув всех указанных выше полостей осуществляется одновременно, после чего ЛА готов к старту.

Предлагаемый способ и система питания рабочим газом полостей ЛА позволяет улучшить габаритно-массовые характеристики, повысить надежность и безопасность эксплуатации за счет исключения баллонов высокого давления в течение предстартового хранения и транспортирования ЛА, достигающего 15-25 лет.

Использование генераторов холодного чистого азота с температурой ≤ 60^oC и степенью чистоты 99,9% позволяет осуществлять предстартовый наддув твердотопливных ступеней и систем ориентации ЛА.

Данная система может быть также использована для предстартового наддува баллонов топливной и гидравлической систем ЛА, в том числе и для наддува полости кольцевого зазора между ЛА и контейнером при старте с подводной лодки.

В народном хозяйстве данное изобретение может быть использовано для наддува аварийных спасательных мешков автомобилей, понтонов, поплавковых шасси, а также - в системах пожаротушения.

Изобретение относится к летательным аппаратам (ЛА), стартующим как из стационарных, так и из подвижных пусковых установок, в том числе из подводных лодок. Выработанным рабочим газом заполняют полости высокого давления с последующим открытием магистралей, ведущих к системам ЛА, при этом выработку рабочего газа и заполнение полостей производят одновременно. Начало выработки газа и заполнения полостей производят непосредственно перед стартом ЛА. В системе питания рабочим газом полостей и агрегатов и систем ЛА, содержащей источники рабочего газа высокого давления, соединенные магистралями с полостями агрегатов и систем ЛА, и блок управления стартом ЛА, источник рабочего газа выполнен в виде твердотопливного генератора холодного чистого азота с устройствами их запуска. Генераторы размещены на отделяемых элементах ЛА, а устройства их запуска соединены с блоком управления стартом ЛА. Использование изобретений позволит улучшить габаритно-массовые характеристики, повысить надежность и безопасность эксплуатации за счет исключения баллонов высокого давления в течение предстартового хранения и транспортирования ЛА, достигающего 15-25 лет. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ питания рабочим газом полостей агрегатов и систем летательных аппаратов (ЛА), заключающийся в выработке рабочего газа, в заполнении полостей высокого давления аппарата с последующим открытием магистралей, ведущих к агрегатам и системам ЛА при пуске, отличающийся тем, что выработку рабочего газа и заполнение полостей производят одновременно, при этом начало выработки газа и заполнения полостей производят непосредственно перед стартом ЛА. 2. Система питания рабочим газом полостей агрегатов и систем ЛА, содержащая источники рабочего газа высокого давления, соединенные магистралями с полостями агрегатов и систем ЛА, а также блок управления стартом ЛА, отличающаяся тем, что источники рабочего газа высокого давления выполнены в виде твердотопливных генераторов холодного чистого азота с устройствами их запуска и размещены на отделяемых элементах ЛА, при этом устройства запуска твердотопливных генераторов соединены с блоком управления стартом ЛА.