БОРТОВОЙ КОМПЛЕКС ГРУЗОВОГО КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ Российский патент 2004 года по МПК B64G1/22 B64G1/60 

Изобретение относится к космической технике, а точнее к области проектирования и эксплуатации грузовых космических кораблей (ГКК), предназначенных для доставки на космическую орбиту топлива, воды и грузов, необходимых для работы и жизнеобеспечения на космических орбитальных станциях (КОС) при длительных полетах.

Известны бортовые комплексы ГКК (см., например. Космонавтика. Энциклопедия под редакцией В.П.Глушко. - М.: Советская энциклопедия, 1985, с. 304-305), содержащие топливный отсек с размещенными в нем топливными баками горючего и окислителя, герметичный грузовой отсек, содержащий систему термостатирования, и заполненный воздухом стыковочный узел с люком-лазом для стыковки и сообщения ГКК с КОС. После стыковки производят перекачку топлива, воды и перемещение доставленных на станцию грузов и воздуха через люк-лаз.

Недостатком указанного аналога является наличие возможности образования взрывоопасной концентрации кислорода при его впрыскивании в поток воздуха, циркулирующего в отсеке.

Наиболее близким по технической сущности является бортовой комплекс ГКК, взятый за прототип и включающий топливный и грузовой отсеки и стыковочный узел с люком-лазом (см., например, журнал 7 "Авиация и космонавтика". - М.: Воениздат, 1978, с. 36, 37, рис. 1). С бортового комплекса после стыковки ГКК с КОС насыщенный кислородом воздух из грузового отсека через открытый люк-лаз подается в жилой отсек КОС для восполнения и обновления воздуха в жилом отсеке путем циркуляции через объем жилого отсека КОС воздуха, насыщенного кислородом, закаченного в герметичный грузовой отсек ГКК.

Однако такое обогащение кислородом воздуха в отсеке КОС малоэффективно и не обеспечивает заданной концентрации кислорода в воздухе жилого отсека.

Недостатком бортового комплекса ГКК, взятого за прототип, является малоэффективное обогащение чистым кислородом воздуха (атмосферы) в отсеке и не обеспечивается заданная концентрация кислорода в воздухе (атмосфере) отсека.

Задачей настоящего изобретения является создание такого бортового комплекса ГКК, который обеспечивал бы повышение эффективности обогащения чистым кислородом воздуха в отсеке и исключал бы возможность образования взрывоопасной концентрации кислорода при его впрыскивании в поток воздуха, циркулирующего в отсеке.

Поставленная задача решается тем, что в бортовом комплексе грузового космического корабля, содержащем топливный и грузовой отсеки, стыковочный узел с люком-лазом, в отличие от известного в топливном отсеке установлены баллоны, заполненные кислородом высокого давления и подсоединенные к устройству для впрыскивания кислорода, выполненному в виде сопла, при этом выход из сопла и выход из установленного в грузовом отсеке побудителя циркуляции воздуха обращены друг к другу и удалены друг от друга на расстояние не более одного метра.

Результат достигается тем, что струю сжатого чистого кислорода впрыскивают посредством сопла в поток циркулирующего воздуха в отсеке в направлении, встречном потоку воздуха, выходящему от побудителя циркуляции воздуха, например вентилятора, при этом впрыскивание производят на расстоянии не более одного метра от выхода воздуха из побудителя циркуляции. Выбор указанного расстояния обусловлен свойствами находящегося под большим давлением чистого кислорода, струя которого, вылетающая с большой скоростью из сопла, может создать взрывоопасную ситуацию, для исключения которой необходимо впрыскивание производить на минимальном расстоянии от выхода из побудителя циркуляции воздуха, что подтверждено испытаниями опытных образцов.

Использование предлагаемого бортового комплекса ГКК, например на космическом орбитальном комплексе типа Международной космической станции (МКС), позволит дать значительный экономический эффект за счет обеспечения повышения эффективности обогащения чистым кислородом воздуха в жилых отсеках и исключения возможности образования взрывоопасной концентрации кислорода при его впрыскивании в поток воздуха, циркулирующего в отсеке, что подтверждено испытаниями опытных образцов, изготовленных с использованием предлагаемых технических решений.

Суть изобретения поясняется чертежом, на котором приведен предлагаемый бортовой комплекс ГКК, пристыкованный к КОС, и приняты следующие обозначения: 1 - топливный отсек; 2 - грузовой отсек; 3 - стыковочный узел; 4 - люк-лаз; 5 - баллоны, установленные в топливном отсеке 1 и заполненные кислородом высокого давления; 6 - устройство для впрыскивания кислорода, которое выполнено в виде сопла, размещено в грузовом отсеке 2 и подключено к баллонам; 7 - поток воздуха, навстречу которому направлен выход 8 из сопла; 9 - поток воздуха, циркулирующего в отсеке; 10 - побудитель циркуляции воздуха, например вентилятор, установленный в грузовом отсеке 2; 11 - выход из побудителя циркуляции воздуха 10, удаленный от выхода из сопла на расстояние не более 1 м; 12 - жилой отсек космической орбитальной станции 13.

Работает бортовой комплекс ГКК и реализуется способ впрыскивания чистого кислорода в поток воздуха следующим образом.

После стыковки ГКК с орбитальной станцией типа "Мир" или МКС в грузовом отсеке 2 ГКК посредством побудителя циркуляции воздуха 10, например вентилятором, осуществляют циркуляцию воздуха во внутреннем объеме грузового отсека 2, необходимую для его термостатирования. Одновременно производят подготовку состава (концентрацию) воздуха по обогащению его кислородом до заданной концентрации, для чего из баллона 5, заполненного кислородом высокого давления, струю сжатого чистого кислорода посредством сопла 7 впрыскивают в поток циркулирующего воздуха 9 в отсеке 2 в направлении, встречном потоку воздуха 9, выходящему от побудителя циркуляции воздуха 10, при этом циркуляцию воздуха в объеме отсека 2 осуществляют непрерывно, а впрыскивание производят на минимальном расстоянии от выхода 11 из побудителя циркуляции воздуха 10, составляющем не более одного метра, что определено испытаниями опытных образцов. Это обеспечивает уровень парциального давления кислорода в атмосфере отсека 2, исключающий образование взрывоопасной концентрации кислорода при выбросе последнего из сопла 7 и рассечении струи кислорода потоком воздуха 9, исходящим от побудителя циркуляции воздуха 10, что повышает эффективность обогащения чистым кислородом воздуха в отсеке и выполняет поставленную задачу.

Перемещение обогащенного кислородом воздуха из грузового отсека 2 в жилой отсек 12 космической орбитальной станции 13 осуществляют после открытия люка-лаза 4 и сообщения между собой отсеков 2 и 12, при этом циркуляцию воздуха не прекращают, а при необходимости производят впрыскивание чистого кислорода в циркулирующий в отсеках 2 и 12 поток воздуха 9, достигая, таким образом, обогащения воздуха кислородом до заданной концентрации в жилом отсеке 12, необходимой для жизнеобеспечения на космической орбитальной станции 13.

Изобретение относится к космической технике, а именно к проектированию и эксплуатации грузовых космических кораблей для доставки на орбиту расходуемых и пополняемых ресурсов. Предлагаемый космический корабль содержит топливный и грузовой отсеки, стыковочный узел с люком-лазом и побудитель циркуляции воздуха (вентилятор). При этом в топливном отсеке установлены баллоны с кислородом высокого давления, подсоединенные к устройству для его впрыскивания. Данное устройство выполнено в виде сопла, выход которого обращен к выходу вентилятора, установленного в грузовом отсеке. Причем эти выходы удалены друг от друга на расстояние не более одного метра, чем исключается образование взрывоопасной концентрации кислорода в вентилируемом отсеке. Изобретение направлено на повышение эффективности и безопасности процесса обогащения воздуха отсека чистым кислородом. 1 ил.

Бортовой комплекс грузового космического корабля, включающий топливный и грузовой отсеки, стыковочный узел с люком-лазом и побудитель циркуляции воздуха, отличающийся тем, что в топливном отсеке установлены баллоны, заполненные кислородом высокого давления и подсоединенные к устройству для впрыскивания кислорода, выполненному в виде сопла, при этом выход сопла и выход побудителя циркуляции воздуха, установленного в грузовом отсеке, обращены друг к другу и удалены друг от друга на расстояние не более 1 м.