ТОПЛИВНЫЙ ОТСЕК ГРУЗОВОГО КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ Российский патент 2003 года по МПК B64G1/40 B64G1/22 

Предлагаемое изобретение относится к космической технике, а точнее к области проектирования и эксплуатации транспортных космических кораблей, обеспечивающих дозаправку космических орбитальных станций (КОС) типа "Мир" в условиях космического пространства и Земли.

Известны топливные отсеки (ТО) грузового космического корабля (ГКК) (см. , например, Космонавтика. Энциклопедия. /Под редакцией В.П.Глушко. - Москва "Советская энциклопедия", 1985 г., стр.304-305), в которых ТО является негерметичными отсеками с размещенными в них топливными баками горючего и окислителя, баллонами с азотом и воздухом, агрегатами и системами управления дозаправкой КОС.

При дозаправке КОС выполняются следующие операции: проверяют герметичность состыкованных магистралей, откачивают газ наддува из топливных баков КОС, перекачивают горючее и окислитель из топливных баков ТО ГКК в соответствующие баки КОС, закрывают клапаны на магистралях и продувают магистрали перед расстыковкой стыковочных гидроузлов.

Известен также топливный отсек ГКК (см., например, патент RU 2132804, МПК B 64 G 1/40, 9/00, от 10.07.99 г.), принятый за прототип и содержащий корпус с внешней теплоизоляцией и установленный внутри него каркас с закрепленными на нем топливными баками горючего и окислителя с соответствующей этим компонентам арматурой, трубопроводами и баллонами системы наддува.

В данном ТО ГКК корпус выполнен в виде обечайки, внутри которой на специальной кольцевой раме, снабженной образованными перегородками, секторами, размещены топливные баки горючего и окислителя с соответствующей этим компонентам арматурой, трубопроводами и баллонами системы наддува. Наличие отсеков с перегородками, отделяющими друг от друга топливные баки и арматуру, создает дополнительные препятствия при термостатировании отсека во время наземной заправки топливных баков ТО ГКК и хранения на старте перед запуском ГКК. Кроме того, конструкция известного отсека имеет низкие прочностные характеристики.

Общие недостатки аналогов и прототипа заключаются в том, что они не обеспечивают эффективного термостатирования отсеков в наземных условиях и имеют низкие прочностные характеристики.

Задачей настоящего изобретения является создание такого ТО ГКК, который обеспечивал бы повышение в наземных условиях необходимой температуры компонентов в топливных баках при заправке и стоянке, хранении на стартовой позиции, а также повышение прочностных характеристик.

Поставленная задача решается тем, что в топливном отсеке грузового космического корабля, содержащем корпус с внешней теплоизоляцией и установленный внутри него каркас с закрепленными на нем топливными баками горючего и окислителя с соответствующей этим компонентам арматурой, трубопроводами и баллонами системы наддува, в отличие от известного, каркас, выполненный в виде двух конусных обечаек, скрепленных по большему основанию посредством шпангоута, снабжен перфорированной кольцевой перегородкой, скрепляющей конусные обечайки в зоне их соединения со шпангоутом, причем та часть полости, которая ограничена кольцевой перегородкой, сообщена газопроводной магистралью с наземной системой подогрева и подачи газа.

Результат достигается за счет подачи в ту часть полости, которая ограничена кольцевой перегородкой (далее круговая полость), от наземной системы нагретого газа в процессе термостатирования ТО перед стартом при равномерном распределении нагретого газа по всему объему ТО, в результате чего обеспечивается повышение эффективности термостатирования и поддержание в наземных условиях необходимой температуры компонентов в топливных баках при заправке и стоянке (хранении) на старте, а также повышаются прочностные характеристики, что подтверждено испытаниями опытных образцов, изготовленных с использованием предлагаемого технического решения.

Использование предлагаемого ТО ГКК при создании ГКК типа "Прогресс" позволит дать значительный экономический эффект за счет повышения эффективности термостатирования ТО в наземных условиях и повышения прочностных характеристик.

Суть изобретения поясняется чертежом.

Предлагаемый ТО ГКК состоит из следующих основных агрегатов, узлов и деталей: корпуса 1 с внешней теплоизоляцией 2 и установленного внутри него каркаса 3 с закрепленными на нем топливными баками горючего 4 и топливными баками окислителя 5 с соответствующими этим компонентам аппаратурой 6, 7, трубопроводами 8, 9 и баллонами 10 системы наддува 11.

Каркас 3, выполненный в виде двух конусных обечаек 12, 13, скрепленных по большему основанию 14 посредством шпангоута 15, снабжен перфорированной кольцевой перегородкой 16, установленной с образованием круговой полости 17 и скрепляющей конусные обечайки 12 и 13 в зоне их соединения 18 со шпангоутом 15. Круговая полость 17 сообщена газопроводной магистралью 19 с наземной системой подогрева и подачи газа 20.

Корпус 1 снабжен внешней, например, многослойно-вакуумной теплоизоляцией 2, выполненный в виде матов 21, закрепленных на внешней поверхности 22 корпуса 1. В качестве многослойно-вакуумной теплоизоляции 2 применяют, например, экранно-вакуумую теплоизоляцию ЭВТИ-2В.

Наземная система подогрева и подачи газа 20 состоит, например, из электроподогревателя 23 и компрессора 24, установленного на входе 25 в электроподогреватель 23, и подстыковывается к ТО ГКК перед началом заправки топливных баков 4, 5 на стартовой позиции.

Термостатирование ТО ГКК в наземных условиях при заправке топливных баков и стоянке на старте производится следующим образом.

Воздух с помощью компрессора 24 прокачивают через электроподогреватель 23 и в подогретом до заданной температуры состоянии подают по газопроводной магистрали 19 в круговую полость 17, откуда подогретый воздух через отверстия 26 перфорации кольцевой перегородки 16 равномерно распределяется по внутреннему объему корпуса 1, где подогревает и поддерживает заданную температуру, как на конструкциях топливных баков 4, 5, арматуры 6, 7, трубопроводов 8, 9, так и самого топлива (компонентов топлива), находящегося в них. Из внутреннего объема корпуса 1 через специальные отверстия и зазоры воздух выбрасывается в атмосферу. Наземное термостатирование осуществляют таким образом вплоть до момента пуска изделия (ГКК) со старта. Непосредственно перед пуском изделия со старта газопроводную магистраль 19 отстыковывают от ТО ГКК и включают бортовую систему терморегулирования ТО ГКК.

Выполнение каркаса 3 в виде двух конусных обечаек 12, 13 и скрепление их посредством шпангоута 15 по большему основанию 14, а также дополнительное скрепление посредством перфорированной кольцевой перегородки 16 конусных обечаек 12, 13 в зоне их соединения 18 со шпангоутом 15 обеспечивают повышение прочностных характеристик каркаса 3 и ТО ГКК в целом.

Изобретение относится к космической технике, а конкретнее к транспортным космическим кораблям для дозаправки орбитальных станций типа "Мир". Предлагаемый отсек содержит корпус с внешней теплоизоляцией и установленный внутри него каркас. На каркасе закреплены баки горючего и окислителя с соответствующей арматурой, трубопроводами и баллонами системы наддува. При этом каркас выполнен в виде двух конусных обечаек, соединенных шпангоутом по большему основанию. В зоне соединения установлена перфорированная кольцевая перегородка, скрепляющая конусные обечайки. Часть полости каркаса между шпангоутом и кольцевой перегородкой сообщена газопроводной магистралью с наземной системой подогрева и подачи газа. Этот газ через перфорацию перегородки равномерно распределяется по объему отсека и истекает из него через специальные отверстия и зазоры. Изобретение обеспечивает эффективное термостатирование топливных компонентов в баках в наземных условиях: при заправке космического корабля и хранении на стартовой позиции. При этом повышается прочность конструкции топливного отсека. 1 ил.

Топливный отсек грузового космического корабля, содержащий корпус с внешней теплоизоляцией и установленный внутри него каркас с закрепленными на нем топливными баками горючего и окислителя с соответствующей этим компонентам арматурой, трубопроводами и баллонами системы наддува, отличающийся тем, что каркас, выполненный в виде двух конусных обечаек, скрепленных по большему основанию посредством шпангоута, снабжен перфорированной кольцевой перегородкой, скрепляющей конусные обечайки в зоне их соединения со шпангоутом, причем часть полости каркаса, которая ограничена кольцевой перегородкой, выполнена с возможностью сообщения газопроводной магистралью с наземной системой подогрева и подачи газа.