СИСТЕМА ХРАНЕНИЯ И ПОДАЧИ ГАЗООБРАЗНОГО КИСЛОРОДА Российский патент 2005 года по МПК F02K9/60 B64G1/22 

Изобретение относится к космической технике и предназначено для обеспечения жизнедеятельности на космических орбитальных станциях (КОС) при длительных полетах.

Известны системы хранения и подачи газообразного кислорода в бытовые отсеки КОС (см., например, Космонавтика. Энциклопедия под редакцией В.П.Глушко, М., Советская энциклопедия, 1985, сс. 304-305), содержащие баллоны, заполненные кислородом высокого давления и расположенные в топливном отсеке космического корабля. Кислород используют для насыщения воздуха и обновления его состава в пространстве бытового отсека КОС.

Такие системы малоэффективны для насыщения (обогащения) кислородом воздуха в бытовом отсеке и недостаточно защищены от самовозгорания кислорода при подаче его из баллона с высоким давлением.

Наиболее близким по технической сущности является система хранения и подачи газа (кислорода), взятая за прототип (см., например, патент Великобритании №2272488, МПК 7: F 02 K 9/50 с приоритетом от 04.11.1992 г.), размещенная на грузовом космическом корабле и содержащая баллон высокого давления, магистраль подачи с установленными в ней пусковым клапаном и газовым редуктором. Данная система обеспечивает хранение и подачу газообразного кислорода к потребителю, например в полость бытового отсека для насыщения воздушной атмосферы, обеспечивающей жизнедеятельность на КОС в течение длительного орбитального полета.

Однако во время подачи кислорода к потребителю при открытии пускового клапана в магистрали подачи на участках после пускового клапана и газового редуктора возникает бурное турбулентное течение струй газа (кислорода), происходящее из-за больших перепадов давлений и скоростей газа, что приводит к возникновению статического электричества в движущихся слоях турбулентного потока кислорода, а это в свою очередь ведет к самовозгоранию кислорода и взрыву системы.

Недостатками известных систем хранения и подачи газообразного кислорода являются отсутствие защиты от возможности возникновения статического электричества в слоях кислорода после пускового клапана и газового редуктора, установленных в магистрали подачи кислорода, и наличие пожаровзрывоопасности системы.

Задачей настоящего изобретения является создание такой системы хранения и подачи газообразного кислорода, которая обеспечивала бы исключение пожаровзрывоопасности системы путем устранения возможности возникновения статического электричества в слоях потока кислорода после пускового клапана и газового редуктора, установленного в магистрали подачи газообразного кислорода потребителю.

Технический результат достигается тем, что в системе хранения и подачи газообразного кислорода, размещенной на грузовом космическом корабле и содержащей баллон высокого давления, магистраль подачи с установленным в ней пусковым клапаном и газовым редуктором, в отличие от известного магистраль подачи снабжена установленными после пускового клапана и газового редуктора фильтрами-токоразрядниками, выполненными в виде сетки из коррозионно-стойкого металла с малым удельным сопротивлением, и регулирующим вентилем, обеспечивающим необходимый скоростной поток кислорода, проходящего через включенное на конце магистрали подачи и сообщаемое с потребителем сопло-распылитель.

Установка фильтров-токоразрядников после пускового клапана и газового редуктора в магистрали подачи кислорода потребителю и выполнение фильтров-токоразрядников в виде сетки из коррозионно-стойкого металла с малым удельным электросопротивлением, являющихся своеобразными турбулизаторами, которые рассеивают и выравнивают турбулентный поток кислорода, исключают возникновение статического электричества, что подтверждено испытаниями опытных образцов, изготовленных с использованием предлагаемого технического решения.

Использование предлагаемой системы хранения и подачи газообразного кислорода к потребителю, например на космическом орбитальном комплексе типа “Международной космической станции”, позволит дать значительный экономический эффект.

Суть изобретения поясняется чертежом.

Предлагаемая система хранения и подачи газообразного кислорода к потребителю, например в бытовой отсек “Международной космической станции”, состоит из следующих основных агрегатов и деталей: баллона высокого давления 1, магистрали подачи 2 с установленными в ней пусковым клапаном 3 и газовым редуктором 4. После пускового клапана 3 и газового редуктора 4 установлены фильтры-токоразрядники 5, 6. Магистраль подачи 2 снабжена регулирующим вентилем 7 для регулировки расхода кислорода при подаче его в воздушную атмосферу бытового отсека 8 станции, а для распыления кислорода в атмосфере воздуха бытового отсека 8 предусмотрено сопло-распылитель 9, закрепленное на конце магистрали подачи 2 и сообщаемое с потребителем, например с бытовым отсеком 8 КОС после пристыковки к последней грузового космического корабля 10 (ГКК). Система хранения и подачи газообразного кислорода размещается на ГКК 10.

Фильтры-токоразрядники 5, 6 предлагается выполнить в виде сетки из металла с малым удельным сопротивлением и устойчивого к коррозии, например из латуни, меди или нержавеющей стали, хотя последняя обладает худшими характеристиками по удельному сопротивлению, но более высокими показателями коррозионной стойкости.

Работает система хранения и подачи газообразного кислорода следующим образом. При подаче газообразного кислорода из баллона высокого давления 1 потребителю, например в воздушную атмосферу бытового отсека 8 КОС, открывают пусковой клапан 3. Газообразный кислород под давлением, например, 300 кг/см² после пускового клапана 3 проходит через фильтр-токоразрядник 5 и поступает к газовому редуктору 4, настроенному на заданное давление, например, 15 кг/см², далее газ проходит через фильтр-токоразрядник 6 и регулирующий вентиль 7, обеспечивающий необходимый скоростной поток кислорода, проходящего через сопло-распылитель 9 для обеспечения необходимой концентрации кислорода в воздухе, циркулирующем в бытовом отсеке 8 КОС.

Фильтры-токоразрядники 5 и 6, установленные после пускового клапана 3 и газового редуктора 4, обеспечивают рассеивание и выравнивание турбулентного потока газообразного кислорода, исключая возникновение статического электричества в движущихся слоях потока кислорода с большой скоростью, особенно в первоначальный период - во время открытия пускового клапана 3. Каждый фильтр-токоразрядник 5, 6, выполненный в виде сетки из коррозионно-стойкого металла с малым удельным электросопротивлением, является электропроводником для выравнивания электрического потенциала между слоями газообразного кислорода, имеющими разноименные потенциалы (плюс и минус), возникающие в результате трения слоев движущихся с разной скоростью в турбулентном потоке газообразного кислорода. Выполнение фильтров-токоразрядников 5, 6 из металла с малым удельным электросопротивлением обеспечивает уменьшение толщины сетки, что снижает сопротивление потоку газа.

Установка фильтров-токоразрядников 5, 6 после пускового клапана 3 и газового редуктора 4 исключает возможность возникновения электрического разряда между слоями внутри турбулентного потока газообразного кислорода, т.к. металлическая сетка осуществляет механизм разряда статического электричества (взаимоуничтожения разноименных потенциалов).

Таким образом, установка фильтров-токоразрядников 5, 6 после пускового клапана 3 и газового редуктора 4 обеспечивают исключение пожаровзрывоопасности системы путем устранения возможности возникновения статического электричества в слоях потока газообразного кислорода, что в свою очередь обеспечивает выполнение поставленной задачи.

Система хранения и подачи газообразного кислорода размещена на грузовом космическом корабле и содержит баллон высокого давления и магистраль подачи с установленным в ней пусковым клапаном, газовым редуктором, фильтрами-токоразрядниками и регулирующим вентилем. Фильтры-токоразрядники установлены после пускового клапана и газового редуктора и выполнены в виде сетки из коррозионно-стойкого металла с малым удельным сопротивлением. Регулирующий вентиль обеспечивает необходимый скоростной поток кислорода, проходящего через включенное на конце магистрали подачи и сообщаемое с потребителем сопло-распылитель. Изобретение устранит возможность возникновения статического электричества в слоях потока кислорода, что исключит пожаровзрывоопасность системы. 1 ил.

Система хранения и подачи газообразного кислорода, размещенная на грузовом космическом корабле и содержащая баллон высокого давления, магистраль подачи с установленным в ней пусковым клапаном и газовым редуктором, отличающаяся тем, что магистраль подачи снабжена установленными после пускового клапана и газового редуктора фильтрами-токоразрядниками, выполненными в виде сетки из коррозионно-стойкого металла с малым удельным сопротивлением, и регулирующим вентилем, обеспечивающим необходимый скоростной поток кислорода, проходящего через включенное на конце магистрали подачи и сообщаемое с потребителем сопло-распылитель.