УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ ТОПЛИВА В ДВИГАТЕЛЬНУЮ УСТАНОВКУ КОСМИЧЕСКОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА Российский патент 2001 года по МПК F02K9/50 F02K9/58 

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.

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.

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.