БОРТОВОЙ КОМПЛЕКС ГРУЗОВОГО КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ Российский патент 2003 года по МПК B64G1/40 B64G9/00 B64G1/14 B64D5/00 F17C6/00 

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.

Известны бортовые комплексы (БК) грузового космического корабля (ГКК), содержащие топливные отсеки (ТО), в которых ТО являются негерметичными отсеками с размещенными в них топливными баками горючего и окислителя, баллонами с азотом и воздухом, агрегатами и системами управления дозаправкой КОС (см. , например, Космонавтика. Энциклопедия под редакцией В.П. Глушко. М.: Советская энциклопедия, 1985, с.304-305).

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 БК ГКК (см., например, патент RU 2132804, МПК: В 64 G 1/40, 9/00, 10.07.1999), принятый за прототип и содержащий ТО, корпус которого имеет внешнюю теплоизоляцию и пристыкован к герметичному грузовому отсеку (ГГО) со стороны днища герметичного грузового отсека, и закрепленный внутри корпуса каркас с закрепленными на нем топливными баками горючего и окислителя с соответствующей этим компонентам арматурой, трубопроводами и баллонами системы наддува.

ТО данного БК ГКК содержит корпус, выполненный в виде цилиндрической обечайки, внутри которой на специальной кольцевой раме, в секторах, образованных перегородками, размещены топливные баки горючего и окислителя с соответствующей этим компонентам арматурой и трубопроводами.

Наличие отсеков с перегородками, отделяющими друг от друга топливные баки и арматуру, создает дополнительные препятствия при термостатировании отсека. Кроме того, известный БК ГКК ТО не предусматривает емкости для доставки воды на КОС.

Общие недостатки аналогов и прототипа заключаются в том, что в них не предусмотрены емкости для воды и термостатирование их.

Задачей настоящего изобретения является создание БК ГКК, который обеспечивал бы установку и термостатирование емкостей для воды путем радиационного теплообмена при доставке на КОС воды.

Задача решается тем, что в бортовой комплекс грузового космического корабля, содержащий топливный отсек, корпус которого имеет внешнюю теплоизоляцию и пристыкован к корпусу герметичного грузового отсека со стороны днища герметичного грузового отсека, и закрепленный внутри корпуса каркас с закрепленными на нем топливными баками горючего и окислителя с соответствующей этим компонентам арматурой, трубопроводами и баллонами системы наддува, в отличие от известного, введены емкости для воды, закрепленные на каркасе, выполненном в виде двух конусообразных обечаек, скрепленных между собой по большему основанию посредством шпангоута, причем емкости для воды расположены со стороны герметичного грузового отсека в образованной между каркасом, корпусом топливного отсека и днищем герметичного грузового отсека радиационной полости, а в герметичном грузовом отсеке на его днище с обеспечением теплового контакта установлен теплообменник системы терморегулирования, при этом на поверхностях емкостей и элементов конструкции, образующих указанную радиационную полость, нанесено терморегулирующее покрытие.

Результат достигается тем, что БК ГКК дополнительно снабжен емкостями для воды, установленными в радиационной полости ТО, установленным в ГГО теплообменником системы терморегулирования (СТР) и нанесением терморегулирующего покрытия на поверхности емкостей и элементов конструкции, образующих радиационную полость, в которой обеспечивается радиационный теплообмен за счет нагрева днища ГГО, что обеспечивает термостатирование емкостей для воды в период полета ГКК. Это подтверждено испытаниями опытных образцов, изготовленных с использованием предлагаемого технического решения.

Использование предлагаемого БК ГКК при создании ГКК типа "Прогресс" позволит дать значительный экономический эффект за счет дополнительного снабжения БК ГКК емкостями для воды, установленными в термостатируемой радиационной полости, обеспечивающей необходимую температуру воды при доставке ее на КОС.

Суть изобретения поясняется чертежом.

Предлагаемый БК ГКК содержит следующие основные агрегаты, узлы и детали: корпус ТО 1 с внешней теплоизоляцией 2, пристыкованный к корпусу ГГО 3 со стороны днища 4, и закрепленный внутри корпуса ТО 1 каркас 5 с закрепленными на нем топливными баками горючего 6 и окислителя 7 с соответствующей этим компонентам арматурой 8, 9, трубопроводами 10, 11 и баллонами 12 системы наддува 13.

БК ГКК дополнительно снабжен емкостями для воды 14, закрепленными на каркасе 5, выполненном в виде двух конусообразных обечаек 15, 16, скрепленных между собой по большому основанию 17 посредством шпангоута 18. Емкости для воды 14 расположены со стороны герметичного грузового отсека 3 в образованной между каркасом 5, корпусом ТО 1 и днищем 4 герметичного грузового отсека 3 радиационной полости 19, а в герметичном грузовом отсеке 3 на днище 4 с обеспечением теплового контакта установлен теплообменник 20 СТР 21.

На поверхностях емкостей 14 и элементов конструкции (каркаса 5, корпуса ТО 1 и днища 4 ГГО), образующих указанную радиационную полость 19, нанесено терморегулирующее покрытие, например, эмаль АК-512 ГОСТ 23171-78, обладающая высокой поглощающей и излучающей тепловые лучи способностью, что обеспечивает равномерное распределение тепла по всем емкостям 14, размещенным в радиационной полости 19. В качестве теплоизоляции 2 применяют, например, экранно-вакуумную теплоизоляцию ЭВТИ-2В.

Работает БК ГКК следующим образом.

Перед пуском изделия на стартовой позиции ТО ГКК и емкости для воды 14 термостатируются от наземной системы подогрева и подачи воздуха 22.

Непосредственно перед запуском изделия со стартовой позиции наземную систему подогрева и подачи воздуха 22 отстыковывают от ТО ГКК и включают бортовую СТР 21. Теплоноситель СТР 21 прокачивают через теплообменник 20, который теплопроводностью передает тепло на днище 4, а от поверхности днища 4 тепло переносится излучением в пространстве радиационной полости 19 и поглощается емкостями 14 и другими агрегатами (арматурой, трубопроводами), при этом температура воды в емкостях 14 поддерживается на заданном уровне вплоть до полной перекачки воды в емкости КОС. Днище 4 нагревается циркулирующим в герметичном грузовом отсеке 3 воздухом, прокачиваемым вентилятором через теплообменник 20. Освобожденные от воды емкости 14 используют для закачки в них "отработанных" жидкостей (урину и т.п.) с последующим их затоплением в океане вместе с ТО ГКК.

Таким образом, предлагаемое устройство БК ГКК с установленными в нем емкостями для воды 14 обеспечивают доставку воды на КОС с обеспечением термостатирования емкостей 14 путем радиационного теплообмена при доставке КОС воды, что выполняет поставленную задачу.

Бортовой комплекс грузового космического корабля относится к космической технике, а точнее к области проектирования и эксплуатации транспортных космических кораблей. В бортовой комплекс грузового космического корабля, содержащий топливный отсек, корпус которого имеет внешнюю теплоизоляцию и пристыкован к корпусу герметичного грузового отсека со стороны днища, и закрепленный внутри корпуса каркас с закрепленными на нем топливными баками горючего и окислителя с соответствующей этим компонентам арматурой, трубопроводами и баллонами системы наддува, введены емкости для воды, закрепленные на каркасе, выполненном в виде двух конусообразных обечаек, скрепленных между собой по большему основанию посредством шпангоута, причем емкости для воды расположены со стороны герметичного грузового отсека в образованной между каркасом, корпусом топливного отсека и днищем герметичного грузового отсека радиационной полости. А в герметичном грузовом отсеке на его днище с обеспечением теплового контакта установлен теплообменник системы терморегулирования, при этом на поверхности емкостей и элементов конструкции, образующих указанную радиационную полость, нанесено терморегулирующее покрытие. Технический результат: улучшение эксплуатации транспортных космических кораблей и обеспечение их дозаправки в условиях космического пространства. 1 ил.

Бортовой комплекс грузового космического корабля, содержащий топливный отсек, корпус которого имеет внешнюю теплоизоляцию и пристыкован к корпусу герметичного грузового отсека со стороны днища герметичного грузового отсека, и закрепленный внутри корпуса каркас с закрепленными на нем топливными баками горючего и окислителя с соответствующей этим компонентам арматурой, трубопроводами и баллонами системы наддува, отличающийся тем, что в него введены емкости для воды, закрепленные на каркасе, выполненном в виде двух конусообразных обечаек, скрепленных между собой по большему основанию посредством шпангоута, причем емкости для воды расположены со стороны герметичного грузового отсека, а в герметичном грузовом отсеке на его днище с обеспечением теплового контакта установлен теплообменник системы терморегулирования, при этом на поверхностях емкостей для воды, каркаса, корпуса топливного отсека и днища герметичного грузового отсека нанесено терморегулирующее покрытие.