УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКАЧКИ ТОПЛИВА Российский патент 2004 года по МПК F02K9/50 F02K9/60 

Изобретение относится к космической технике, а точнее к области проектирования и эксплуатации систем и устройств для перекачки топлива двигательных установок (ДУ) космических летательных аппаратов (КЛА).

Известны системы, содержащие устройства для перекачки топлива двигательной установки КЛА (например, патент Великобритании, МПК F 02 K 9/50 от 1981 г.).

Устройство содержит топливные баки и магистрали перекачки топлива от баков к коллекторам питания топливом управляющих ракетных двигателей. Магистрали перекачки топлива содержат клапаны, датчики и сигнализаторы, давления, встроенные в магистрали посредством неразъемных сварных соединений трубопроводов с арматурой и агрегатами (баками, коллекторами), что усложняет процесс сборки и разборки в случае замены агрегатов или арматуры при изготовлении и эксплуатации изделия.

Недостатками таких устройств является отсутствие возможности разборки изделия без нарушения целостности стыковочных соединений как трубопроводов, так и агрегатов и арматуры.

Известно также устройство для перекачки топлива, которое принято за прототип (см., например, журнал №7 “Авиация и космонавтика”, М.: Воениздат, 1978 г., стр. 36, 37), содержащее магистрали перекачки топлива, соединяющие топливные баки системы дозаправки грузового космического корабля (ГКК) с соответствующими топливными баками двигательной установки космического летательного аппарата, узлы стыковки и разъемные соединения магистралей перекачки топлива.

Однако при эксплуатации устройств для перекачки топлива с такими соединениями в условиях повышенных виброперегрузок и температурных перепадов при наличии топлива в виде высокоагрессивных жидкостей, например гиптила, амила и т.п., известные разъемные соединения находятся под постоянным избыточным давлением, при этом не исключается возможность разгерметизации и утечек топлива, что недопустимо.

Недостатками известного устройства для перекачки топлива являются невозможность исключения разгерметизации узлов разъемных соединений магистралей перекачки топлива и недостаточная надежность.

Задачей настоящего изобретения является создание устройства для перекачки топлива, которое обладало бы повышенной надежностью за счет исключения разгерметизации узлов разъемных соединений магистралей перекачки топлива.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для перекачки топлива, содержащем магистрали перекачки топлива с пускоотсечными клапанами, соединяющие топливные баки системы дозаправки грузового космического корабля с соответствующими топливными баками двигательной установки космического летательного аппарата, узлы стыковки и разъемные соединения магистралей перекачки топлива, в отличие от известного, в нем каждое разъемное соединение выполнено в виде штуцера и наконечника, установленных на трубопроводах магистралей перекачки топлива, стяжной и поджимной гаек, набора тарельчатых пружин и чередующихся металлических колец и манжет из фторопласта с профилем, соответствующем криволинейному профилю прилегающих металлических колец, при этом манжеты из фторопласта совместно с тарельчатыми пружинами установлены на наконечнике и расположены в полости соединения в поджатом состоянии посредством поджимной гайки, размещенной на резьбовой части наконечника, причем в последней выполнен ответный стопорному кольцу паз, в котором размещен отгибной усик стопорного кольца, а концевая часть наконечника снабжена кольцевой проточкой под опорные полукольца.

В устройстве перекачки топлива предлагается разъемное соединение магистралей перекачки топлива дополнительно снабдить конической прокладкой, установленной между штуцером и концевой частью наконечника.

Технический результат заключается в том, что по сравнению с известными техническими решениями во вновь созданном устройстве для перекачки топлива каждый узел разъемного соединения выполнен в виде штуцера и наконечника, стяжной и поджимной гаек и снабжен набором тарельчатых пружин и чередующихся манжет из фторопласта и металлических колец с одинаковыми криволинейными профилями, а их поджатие (затяжка) обеспечено в полости штуцерного соединения специальной поджимной гайкой, кроме того, в процессе эксплуатации манжеты из фторопласта имеют постоянное поджатие за счет тарельчатых пружин, что позволяет компенсировать расслабление затяжки манжет от свойства текучести фторопласта под давлением после затяжки поджимной гайкой, в результате чего обеспечивается повышение надежности путем исключения разгерметизации узлов разъемных соединений магистралей перекачки топлива и что подтверждено испытаниями опытных образцов, изготовленных с использованием предлагаемого технического решения.

Использование предлагаемого устройства для перекачки топлива, например, на ГКК типа “Прогресс” позволит дать значительный экономический эффект за счет повышения надежности путем исключения разгерметизации узлов разъемных соединений магистралей перекачки топлива, а также повысит безопасность эксплуатации ГКК.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых

на фиг.1 - схема устройства для перекачки топлива;

на фиг.2 - продольный разрез узла разъемного соединения магистралей перекачки топлива.

Предлагаемое устройство для перекачки топлива состоит из следующих основных агрегатов, узлов и деталей:

магистралей перекачки топлива 1, 2, из топливных баков 3, 4 соответственно горючего и окислителя системы дозаправки, расположенной на грузовом космическом корабле 5, в соответствующие топливные баки 6,7 двигательной установки 8 КЛА 9 и разъемных соединений 10 магистралей перекачки топлива 1, 2. Конструктивно узлы разъемных соединений выполнены одинаково для магистрали перекачки топлива 1 по линии горючего и для магистрали перекачки топлива 2 по линии окислителя.

Каждое разъемное соединение 10 выполнено в виде штуцерного стяжного соединения, включающего штуцер 11, наконечник 12, стяжную гайку 13, поджимную гайку 14, наборы тарельчатых пружин 15, чередующихся манжет 16 из фторопласта и металлических колец 17. Манжеты 16 из фторопласта имеют профиль, соответствующий криволинейному профилю прилегающих металлических колец 17, и совместно с тарельчатыми пружинами 15 установлены на наконечнике 12 и расположены в полости 18 штуцерного соединения в поджатом состоянии посредством поджимной гайки 14, размещенной на резьбовой части 19 наконечника 12. Наконечник 12 содержит паз 20 для обеспечения фиксации стопорного кольца 21 и стопорения поджимной гайки 14 посредством отгибного усика 22, стопорного кольца 21. Концевая часть 23 наконечника 12 снабжена кольцевой проточкой 24 для установки опорных полуколец 25. Узел разъемного соединения 10 дополнительно содержит коническую прокладку 26, установленную в закрытом затворе 27 между штуцером 11 и концевой частью 23 наконечника 12.

В набор металлических колец, кроме колец 17 входят опорное кольцо 40, имеющее проточку для образования козырька 41, который обеспечивает создание упора опорными полукольцами 25; промежуточное кольцо 42, разделяющее наборы чередующихся манжет 16 с металлическими кольцами 17 от набора тарельчатых пружин 15; поджимное кольцо 43 с зубом 44 для фиксации в пазе 20 от проворота и обеспечения поступательного перемещения при поджатии поджимной гайкой 14.

Магистрали перекачки топлива 1, 2 снабжены пускоотсечными клапанами 32, 33 и узлами стыковки 28, 29 для соединения и сообщения с соответствующими магистралями 30, 31 двигательной установки 8 КЛА 9. Магистрали 30, 31 снабжены пускоотсечными клапанами 34, 35. Через пускоотсечные клапаны 36, 37 и 38, 39 осуществляют передачу газа в газовые полости топливных баков 3, 4 и 6, 7 от систем наддува при перекачке и подаче топлива, например, при дозаправке топливных баков.

Работает устройство для перекачки топлива в режиме дозаправки следующим образом.

После причаливания ГКК 5 к КЛА 9 производят стыковку магистралей перекачки топлива 1, 2 по линиям горючего и окислителя с соответствующими магистралями 30, 31 двигательной установки 8 КЛА 9 посредством узлов стыковки 28, 29, подготавливают и проверяют чистоту и герметичность состыкованных магистралей. Для перекачки топлива из баков 3,4 системы дозаправки, расположенной на ГКК 5, в соответствующие топливные баки 6, 7 двигательной установки 8 КЛА 9 открывают пускоотсечные клапаны 32, 33 и 34, 35 и перекачивают топливо посредством подачи под давлением газа (азота) в газовые полости баков 3, 4 от системы наддува через клапаны 36, 37. При заполнении баков 6, 7 до заданного уровня клапаны 32, 33 и 34, 35 закрывают и наддув топливных баков прекращают.

Для замены агрегата, например топливного бака 3(4), при выходе его из строя (разгерметизация) производят демонтаж бака посредством расстыковки узла разъемного соединения 10 и снятия бака с посадочного места на корпусе изделия. При установке (монтаже) нового топливного бака на изделие и включении бака в магистраль перекачки топлива 1 (2) производят соединение (стыковку) последнего с магистралью перекачки топлива 1 посредством узла разъемного соединения 10, который в исходном состоянии находится в виде двух частей: первая часть - штуцер 11, приваренный к трубопроводу магистрали перекачки топлива 1, вторая часть - наконечник 12, приваренный к трубопроводу части магистрали 1, подсоединенной непосредственно к топливному баку 3, при этом перед приваркой наконечника 12 на него надевают поджимное кольцо 43 с фиксацией его посредством зуба 44 в пазе 20, стопорное кольцо 21 с размещением отгибного усика 22 в пазе 20, поджимную гайку 14 навинчивают на резьбовую часть 19 наконечника 12, стяжную гайку 13.

Кроме того, после приварки наконечника 12 на его концевую часть 23 надевают набор тарельчатых пружин 15, промежуточное кольцо 42, чередующиеся манжеты 16 из фторопласта и металлические кольца 17, опорное кольцо 40; в кольцевую проточку 24 вставляют два опорных полукольца 25 и затягивают поджимную гайку 14, в результате чего происходит поджим манжет 16 из фторопласта. Поджим производят моментным ключом до заданного момента затяжки поджимной гайки 14, при этом фторопластовые манжеты 16 остаются в постоянном поджатии к металлическим кольцам 17 и 40, 42, 43, обеспечиваемым набором тарельчатых пружин 15. После затяжки поджимной гайки 14 до заданного момента гайку 14 стопорят посредством отгиба усика 22 стопорного кольца 21 (см. фиг.2). Дополнительно на концевую часть наконечника надевают коническую прокладку 26. По завершению перечисленных работ производят соединение двух указанных частей узла разъемного соединения 10, для чего в полость 18 штуцера 11 вставляют наконечник 12 в собранном виде и навинчивают стяжную гайку 13 на резьбовую часть штуцера 11. Затяжку стяжной гайки 13 производят моментным ключом до получения заданного момента затяжки, при этом происходит поджатие только конической прокладки 26. Топливный бак 3 устанавливают и крепят на посадочное место корпуса изделия. После завершения монтажа агрегата (топливного бака 3) производят проверку герметичности всей магистрали перекачки топлива 1, включая разъемное соединение 10 и топливный бак 3.

Введение в состав устройства набора тарельчатых пружин 15 в узел разъемного соединения 10 обеспечивает постоянное поджатие фторопластовых манжет 16 к кольцам с криволинейным профилем, а также обеспечивается герметизация по периметру манжет 16 с поверхностью полости 18 штуцера 11, при этом не требуется производить периодические подтяжки уплотнения поджимной гайки 14.

Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает демонтаж (монтаж) агрегатов, например топливных баков, встроенных в магистрали подачи топлива, позволяет производить при необходимости замену агрегатов, при этом повышается надежность путем исключения разгерметизации узлов разъемных соединений магистралей перекачки топлива, а также повышается безопасность эксплуатации устройства, что обеспечивает выполнение поставленной задачи.

Устройство для перекачки топлива содержит магистрали перекачки топлива с пускоотсечными клапанами, узлы стыковки и разъемные соединения магистралей перекачки топлива. Разъемные соединения выполнены в виде штуцера и наконечника, стяжной и поджимной гаек, набора тарельчатых пружин и чередующихся металлических колец и фторопластовых манжет. Профиль манжет соответствует криволинейному профилю прилегающих металлических колец. Манжеты совместно с тарельчатыми пружинами установлены на наконечнике и расположены в полости соединения в поджатом состоянии посредством поджимной гайки, размещенной на резьбовой части наконечника. В поджимной гайке выполнен ответный стопорному кольцу паз, где размещен отгибной усик стопорного кольца. Концевая часть наконечника снабжена кольцевой проточкой под опорные полукольца. Изобретение повысит надежность устройства для перекачки топлива за счет герметизации разъемных соединений магистралей перекачки топлива. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для перекачки топлива, содержащее магистрали перекачки топлива с пускоотсечными клапанами, соединяющие топливные баки системы дозаправки грузового космического корабля с соответствующими топливными баками двигательной установки космического летательного аппарата, узлы стыковки и разъемные соединения магистралей перекачки топлива, отличающееся тем, что в нем каждое разъемное соединение выполнено в виде штуцера и наконечника, установленных на трубопроводах магистралей перекачки топлива, стяжной и поджимной гаек, набора тарельчатых пружин и чередующихся металлических колец и манжет из фторопласта с профилем, соответствующим криволинейному профилю прилегающих металлических колец, при этом манжеты из фторопласта совместно с тарельчатыми пружинами установлены на наконечнике и расположены в полости соединения в поджатом состоянии посредством поджимной гайки, размещенной на резьбовой части наконечника, причем в последней выполнен ответный стопорному кольцу паз, в котором размещен отгибной усик стопорного кольца, а концевая часть наконечника снабжена кольцевой проточкой под опорные полукольца.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что разъемное соединение магистралей перекачки топлива дополнительно снабжено конической прокладкой, установленной между штуцером и концевой частью наконечника.