СИСТЕМА ДОЗАПРАВКИ ЖИДКИХ ПРОДУКТОВ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2005 года по МПК F02K9/60 B64G1/22 

Изобретение относится к космической технике, а конкретнее к области проектирования и эксплуатации систем дозаправки жидких продуктов, используемых на длительно действующих космических орбитальных станциях.

Известны системы дозаправки жидких продуктов (см. патент Великобритании №2272488, МПК: F 02 K 9/50, приоритет от 04.11.1992 г.) применяемые в современных системах подачи и дозаправки жидких продуктов, например компонентов ракетного топлива, в двигательных установках космических летательных аппаратов. Система содержит емкости с жидким топливом и вытиснительную систему подачи топлива к реактивным двигателям. Топливо в емкостях расположено в полости, образованной между внешней оболочкой емкости и мешком, расположенным внутри оболочки, при этом внутренняя полость мешка сообщена с газовой системой наддува. При подаче жидкого топлива к двигателя мешок наддувается газом от системы наддува и жидкое топливо выдавливается из емкости.

Недостатками таких систем являются сложность конструкции системы и сложность проведения дозаправки жидким топливом в условиях орбитального полета.

Известна также система дозаправки жидких продуктов космического орбитального комплекса типа “Мир”-“Прогресс”, которая принята за прототип (см. журнал “Авиация и космонавтика”, М., Воениздат, 1978 г., №7, с. 36, 37, о наличии системы жизнеобеспечения с емкостями для воды в составе грузового космического корабля указано на с.37), содержащая автономные подсистемы, размещенные на грузовом космическом корабле (ГКК) и на космической орбитальной станции (КОС), включающие емкости для жидких продуктов с трубопроводами и клапанами. Такие системы обеспечивают снабжение водой и жизнедеятельность космонавтов, находящихся длительное время на КОС, при этом вода доставляется на борт КОС в емкостях на ГКК, переносимых космонавтами через люк-лаз с борта ГКК после его стыковки с КОС. Пустые емкости из-под воды космонавты загружают обратно на борт уходящего ГКК и таким образом освобождаются от использованной тары.

Однако известный способ доставки и заправки воды не совершенен и требует неоправданных энергетических затрат со стороны космонавтов. Кроме того, затруднено использование освободившейся тары (емкостей) из-под воды в условиях невесомости для отправки со станции отработанных жидких отходов, например, урины и т.п.

Недостатками известной системы дозаправки жидких продуктов являются узкие функциональные возможности, ее несовершенство и малая эффективность использования автономной подсистемы на ГКК.

Задачей предлагаемого изобретения является создание системы дозаправки жидких продуктов, обеспечивающей утилизацию отработанных жидких отходов из емкости автономной подсистемы на КОС путем повышения эффективности использования емкости из-под воды автономной подсистемы на ГКК.

Поставленная задача решается тем, что в системе дозаправки жидких продуктов, содержащей автономные подсистемы, размещенные на грузовом космическом корабле и на космической орбитальной станции, включающие емкости для жидких продуктов с трубопроводами и клапанами, в отличие от известной, в ней емкость для жидких продуктов автономной подсистемы, размещенная на грузовом космическом корабле, выполнена в виде мешка из мягкой эластичной ткани, размещенного в жесткой оболочке и подключенного посредством гибкого трубопровода через гидроразъем с клапаном переключения и насос к аналогичной емкости другой автономной подсистемы, размещенной на космической орбитальной станции, причем полость, образованная между мешком и жесткой оболочкой емкости автономной подсистемы, размещенной на грузовом космическом корабле, сообщена через клапан с атмосферой грузового космического корабля, а аналогичная полость емкости автономной подсистемы, размещенной на космической орбитальной станции сообщена через клапан с атмосферой космической орбитальной станции, при этом последняя снабжена системой сбора жидких отходов, содержащей аналогичную емкость, заполняемую жидкими отходами, в которой полость мешка подключена посредством гибкого трубопровода к полуразъему, а полость, образованная между мешком и жесткой оболочкой, сообщена через клапан с атмосферой космической орбитальной станции.

Поставленная задача решается тем, что в системе дозаправки жидких продуктов, содержащей автономные подсистемы, размещенные на грузовом космическом корабле и на космической орбитальной станции, включающие емкости для жидких продуктов с трубопроводами и клапанами, в отличие от известной, в ней емкость для жидких продуктов автономной подсистемы, размещенная на грузовом космическом корабле, выполнена в виде мешка из мягкой эластичной ткани, размещенного в жесткой оболочке и подключенного посредством гибкого трубопровода через гидроразъем с клапаном переключения к аналогичной емкости другой автономной подсистемы, размещенной на космической орбитальной станции, причем полость, образованная между мешком и жесткой оболочкой емкости автономной подсистемы, размещенной на грузовом космическом корабле, сообщена через клапан с атмосферой грузового космического корабля, а аналогичная полость емкости автономной подсистемы, размещенной на космической орбитальной станции, сообщена через клапан с атмосферой космической орбитальной станции, при этом последняя снабжена системой сбора жидких отходов, содержащей аналогичную емкость, заполняемую жидкими отходами, в которой полость мешка подключена посредством гибкого трубопровода к полуразъему, а полость, образованная между мешком и жесткой оболочкой, сообщена через клапан и компрессор с атмосферой космической орбитальной станции.

Использование предлагаемой системы дозаправки жидких продуктов, например, на космическом орбитальном комплексе типа “Мир” -“Союз-ТМ”-“Прогресс”-“Шаттл” позволит дать значительный экономический эффект за счет повышения эффективности использования емкостей автономных подсистем.

Сущность изобретения поясняется фиг.1 и фиг.2, на которых приведены: на фиг.1 - первый вариант устройства; на фиг.2 - второй вариант.

Предлагаемая система дозаправки жидких продуктов состоит из следующих основных узлов и агрегатов: автономной подсистемы 1 на ГКК, размещаемой, например, на ГКК типа “Прогресс” и автономной подсистемы 2 на КОС, размещаемой, например, на КОС типа “Мир”, включающие емкости для жидких продуктов 3,4 с трубопроводами 5, 6 и клапанами 7, 8. Автономная подсистема 1 на ГКК снабжена емкостью для жидких продуктов 3, выполненную в виде мягкого эластичного мешка 9, выполненного, например, из фторопласта, размещенного в жесткой оболочке 10, выполненного, например, из алюминиевого сплава АМ_г6 и подключенного посредством гибкого трубопровода 11 через гидроразъем 12, включающий клапан переключения 13, например, типа сантехнического крана-смесителя, и насос 14 (используется в первом варианте исполнения системы, во втором варианте насос 14 отсутствует) к аналогичной емкости 15 другой автономной подсистемы 2 на КОС, причем полость 16, образованная между мягким эластичным мешком 9 и жесткой оболочной 10 емкости 3, автономной подсистемы 1 на ГКК, соединена с магистралью, в которой установлен клапан 17. Аналогичная полость 18 емкости 4 автономной подсистемы 2 на КОС сообщена через клапан 19 с атмосферой КОС, при этом КОС снабжена системой сбора жидких отходов 20, содержащей аналогичную емкость 21, используемую для жидких отходов, в которой полость 22 мягкого эластичного мешка 23 подключена посредством трубопровода 30 и гибкого трубопровода 24 к полуразъему упомянутого гидроразъему 12, а полость 25, образованная между мягким эластичным мешком 23 и жесткой оболочкой 26 сообщена через клапан 27 и компрессор 28 с атмосферой КОС. Полость 16 сообщена через клапан 17 и компрессор 29 (используется во втором варианте исполнения системы, в первом варианте компрессора 29 нет) с атмосферой ГКК. Емкость 21 снабжена трубопроводом 30 с установленным на нем клапаном 31 и состыкованным с гибким трубопроводом 24.

Работает система дозаправки жидких продуктов следующим образом. После причаливания ГКК к КОС производят стыковку автономных подсистем 1 и 2 посредством гибкого трубопровода 11, использую при этом люк-лаз, обеспечивающий сообщение между ГКК и КОС. Гибкий трубопровод 11 пристыковывают одним концом к расположенному на КОС насосу 14 при работе по первому варианту системы дозаправки жидких продуктов или к штуцеру клапана 8 при работе по второму варианту системы дозаправки жидких продуктов, а другим концом пристыковывают к полуразъему гидроразъема 12, снабженному клапаном переключения 13, и расположенному на ГКК. Емкость 21 системы сбора жидких отходов 20 посредством гибкого трубопровода 24 подключают к гидроразъему 12, снабженному клапаном переключения 13. Перед началом перекачки жидких продуктов в исходном положении все клапаны нормально закрыты. Для перекачки жидкого продукта, например воды, из емкости для жидких продуктов 3 автономной подсистемы 1 на ГКК (по первому варианту работы системы дозаправки жидким продуктом) открывают клапаны 7, 8, 17, 19 и клапаном переключения 13 сообщают гибкий трубопровод 11 с трубопроводом 5, после чего включают насос 14 и закачивают воду в емкость для жидких продуктов 4 автономной подсистемы 2 на КОС. После заполнения водой мягкого эластичного мешка емкости 4 выключают насос 14 и закрывают клапаны 7, 8, 17, 19. Для перекачки жидкого продукта, например воды, по второму варианту работы системы дозаправки жидким продуктом открывают клапаны 7, 8, 17, 19, клапаном переключения 13 сообщают гибкий трубопровод 11 с трубопроводом 5 и включают компрессор 29, при этом происходит наддув полости 16 емкости для жидких продуктов 3, за счет мягкости и эластичности мешка 9 он сжимается, в результате чего из него вытесняют воду и передавливают в мягкий эластичный мешок емкости для жидких продуктов 4 автономной подсистемы 2 на КОС. После заполнения водой мягкого эластичного мешка емкости 4 останавливают компрессор 29 и закрывают клапаны 7, 8, 17, 19. В освободившуюся емкость для жидких продуктов 3 из емкости 21 системы сбора жидких отходов 20, собирающей, например, урину, производят перекачку урины следующим образом: посредством клапана переключения 13 сообщают гибкий трубопровод 24 с трубопроводом 5, открывают клапаны 7, 31, 17, 27 (при наличии компрессора 29 его отстыковывают) и включают компрессор 28, при этом происходит наддув полости 25 емкости 21 системы сбора жидких отходов 20 и выдавливание урины из мягкого эластичного мешка 23 в полость мягкого эластичного элемента мешка 9 емкости 3 автономной подсистемы 1 на ГКК. После заполнения уриной мягкого эластичного мешка 9 емкости 3 останавливают компрессор 28 и закрывают клапаны 7, 31, 17, 27. Далее производят отстыковку гибких трубопроводов 24 и 11 от гидроразъема 12 и готовят автономную подсистему 1 ГКК к отправке на Землю или к затоплению в океане вместе с ГКК. Таким образом, обеспечивается дозаправка жидким продуктом, например водой, автономной подсистемы 2 на КОС от автономной подсистемы 1 ГКК и перекачка в освободившуюся емкость 3 из-под воды автономной подсистемы 1 на ГКК жидких отходов, например, урины, собранной системой сбора жидких отходов 20 КОС, что обеспечивает значительное расширение функциональных возможностей и повышение эффективности использования автономной подсистемы 1 на ГКК и системы дозаправки жидких продуктов в целом, а это позволяет выполнить поставленную задачу.

Система дозаправки жидких продуктов космической орбитальной станции, содержит автономные подсистемы, размёщенные на грузовом космическом корабле и на космической орбитальной станции и включающие ёмкости для жидких продуктов с трубопроводами и клапанами. Ёмкость для жидких продуктов автономной подсистемы, размещённой на грузовом космическом корабле, выполнена в виде мешка из мягкой эластичной ткани, размещённого в жесткой оболочке и подключенного посредством гибкого трубопровода через гидроразъём с клапаном переключения либо через гидроразъём с клапаном переключения и насос к аналогичной ёмкости другой автономной подсистемы, размещённой на космической орбитальной станции. Полость, образованная между мешком и жесткой оболочкой ёмкости автономной подсистемы, размещённой на грузовом космическом корабле, сообщена через клапан с атмосферой грузового космического корабля. Аналогичная полость ёмкости автономной подсистемы, размещённой на космической орбитальной станции, сообщена через клапан с атмосферой космической орбитальной станции. Космическая орбитальная станция снабжена системой сбора жидких отходов, содержащей ёмкость, заполняемую жидкими отходами, в которой полость мешка подключена посредством гибкого трубопровода к полуразъему. Полость, образованная между мешком и жесткой оболочкой, сообщена с атмосферой космической орбитальной станции через клапан либо через клапан и компрессор. Изобретение позволит создать систему дозаправки жидких продуктов, обеспечивающую утилизацию отработанных жидких отходов из ёмкости автономной подсистемы на космической орбитальной станции путём повышения эффективности использования ёмкости из-под воды автономной подсистемы на грузовом космическом корабле. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система дозаправки жидких продуктов, содержащая автономные подсистемы, размещенные на грузовом космическом корабле и на космической орбитальной станции, включающие ёмкости для жидких продуктов с трубопроводами и клапанами, отличающаяся тем, что ёмкость для жидких продуктов автономной подсистемы, размещённой на грузовом космическом корабле, выполнена в виде мешка из мягкой эластичной ткани, размещённого в жёсткой оболочке и подключённого посредством гибкого трубопровода через гидроразъём с клапаном переключения и насос к аналогичной ёмкости другой автономной подсистемы, размещённой на космической орбитальной станции, причём полость, образованная между мешком и жёсткой оболочкой ёмкости автономной подсистемы, размещённой на грузовом космическом корабле, сообщена через клапан с атмосферой грузового космического корабля, а аналогичная полость ёмкости автономной подсистемы, размещённой на космической орбитальной станции, сообщена через клапан с атмосферой космической орбитальной станции, при этом последняя снабжена системой сбора жидких отходов, содержащей аналогичную ёмкость, заполняемую жидкими отходами, в которой полость мешка подключена посредством гибкого трубопровода к упомянутому полуразъёму, а полость, образованная между мешком и жёсткой оболочкой, сообщена через клапан с атмосферой космической орбитальной станции.2. Система дозаправки жидких продуктов, содержащая автономные подсистемы, размещённые на грузовом космическом корабле и на космической орбитальной станции, включающие ёмкости для жидких продуктов с трубопроводами и клапанами, отличающаяся тем, что ёмкость для жидких продуктов автономной подсистемы, размещённой на грузовом космическом корабле, выполнена в виде мешка из мягкой эластичной ткани, размещённого в жёсткой оболочке и подключённого посредством гибкого трубопровода через гидроразъём с клапаном переключения к аналогичной ёмкости другой автономной подсистемы, размещенной на космической орбитальной станции, причем полость, образованная между мешком и жесткой оболочкой ёмкости автономной подсистемы, размещенной на грузовом космическом корабле, сообщена через клапан с атмосферой грузового космического корабля, а аналогичная полость ёмкости автономной подсистемы, размещённой на космической орбитальной станции, сообщена через клапан с атмосферой космической орбитальной станции, при этом последняя снабжена системой сбора жидких отходов, содержащей аналогичную ёмкость, заполняемую жидкими отходами, в которой полость мешка подключена посредством гибкого трубопровода к упомянутому полуразъёму, а полость, образованная между мешком и жесткой оболочкой, сообщена через клапан и компрессор с атмосферой космической орбитальной станции.