ТОПЛИВНЫЙ МОДУЛЬ Российский патент 2006 года по МПК B64G1/40 

Предлагаемое изобретение относится к области космической техники, а более конкретно - к транспортным космическим кораблям (ТКК), обеспечивающим дозаправку космических орбитальных станций (КОС) типа "Мир" в условиях космического пространства.

Известен топливный модуль (см., например, журнал №7 "Авиация и космонавтика", М., Воениздат, 1978 г., с.36,3 7, рис.1), расположенный в топливном отсеке ТКК и содержащий баки окислителя и горючего, баллоны высокого давления с азотом и воздухом, агрегаты и системы для заправки. С помощью таких модулей может быть обеспечена доставка и дозаправка рабочих компонентов на КОС.

Известен также топливный модуль, размещенный в отсеке компонентов дозаправки (см., например, патент RU №2132804 от 10.07.1999 г., МПК: B 64 G 1/40, 9/00), который принят за прототип. Он содержит корпус и раму с закрепленными на ней балками окислителя и горючего и соответствующую этим компонентам арматуру и системы наддува баков. Устройство таких модулей обеспечивает дозаправку топливом баков автономной системы, расположенной на КОС типа "Мир", т.е. перекачку топлива из баков топливного модуля, расположенного на ТКК типа "Прогресс", в баки станции. Топливный модуль размещен в отсеке, снабженном внутренней цилиндрической обечайкой, скрепленной с корпусом перегородками с разделением отсека на сектора, при этом баки окислителя и горючего с соответствующими им арматурой и системами наддува размещены в диаметрально расположенных секторах отсека. Термостатирование баков и арматуры осуществляется от системы терморегулирования отсека за счет циркуляции воздуха в общем объеме отсека. Наличие перегородок, образующих секторы для расположения в них баков и арматуры, создает плохо вентилируемые застойные зоны, что ухудшает процесс термостатирования баков и арматуры.

Общими недостатками известных аналогов и прототипа топливного модуля является малоэффективное термостатирование баков окислителя и горючего и соответствующей им арматуры.

Задачей настоящего изобретения является создание такого топливного модуля, устройство которого обеспечивало бы повышение эффективности термостатирования баков окислителя и горючего и соответствующей им арматуры.

Технический результат достигается тем, что в топливном модуле, содержащем корпус и раму с закрепленными на ней баками окислителя и горючего и соответствующую этим компонентам арматуру и системы наддува баков, корпус выполнен в виде тонкостенных усеченных конусов, снабженных электронагревателями, выполненными в виде рубашек из угольной ткани, закрепленными на внутренних поверхностях тонкостенных усеченных конусов, внутри которых размещены баки окислителя и горючего, причем между электронагревателями и баками образованы кольцевые зазоры, а на внешней поверхности тонкостенных усеченных конусов закреплены арматура и системы наддува баков окислителя и горючего, соответствующие этим компонентам, при этом тонкостенные усеченные конусы имеют разъемные соединения с рамой, содержащей отверстия для обеспечения циркуляции воздуха через упомянутые зазоры.

Технический результат заключается в том, что по сравнению с известными техническими решениями вновь созданный топливный модуль имеет устройство, которое обеспечивает повышение эффективности термостатирования баков окислителя и горючего, а также соответствующей компонентам арматуры, т.к. размещение баков в корпусе, выполненном в виде тонкостенных усеченных конусов, снабженных электронагревателями в виде рубашек из угольной ткани, и размещение на внешней поверхности конусов арматуры позволяют, включая или выключая электронагреватели, постоянно поддерживать заданную температуру непосредственно в зоне размещения соответствующих баков и арматуры, при этом кольцевой зазор между баком и электронагревателем обеспечивает циркуляцию воздуха в зоне установки соответствующего бака.

Вводимые изменения позволяют повысить эффективность термостатирования баков окислителя и горючего и соответствующей им арматуры, что подтверждено испытаниями опытных образцов, изготовленных с использованием предлагаемого технического решения.

Использование предлагаемого топливного модуля, например, на ТКК типа "Прогресс", обеспечивающего доставку топлива на международную космическую станцию, позволит дать значительный экономический эффект за счет повешения эффективности термостатирования баков окислителя и горючего и соответствующей им арматуры.

Сущность изобретения поясняется чертежом. Предлагаемый топливный модуль состоит из следующих основных агрегатов, узлов и деталей: корпуса 1 и рамы 2 с закрепленными на ней баками окислителя 3 и горючего 4 и соответствующей этим компонентам арматурой 5, 6, систем наддува 7, 8 баков 3, 4. Корпус 1 выполнен в виде тонкостенных усеченных конусов 9, 10, снабженных электронагревателями 11, 12, выполненными в виде рубашек из угольной ткани, закрепленными на внутренних поверхностях тонкостенных усеченных конусов 9, 10, внутри которых соответственно размещены баки окислителя 3 и горючего 4. Между электронагревателями 11, 12 и баками 3, 4 образованы кольцевые зазоры 13, 14, а на внешней поверхности тонкостенных усеченных конусов 9, 10 закреплены арматура 5, 6 и системы наддува 7, 8 баков окислителя 3 и горючего 4, соответствующие этим компонентам. Тонкостенные усеченные конусы 9, 10 имеют разъемные соединения 15, 16, например болтовые соединения с рамой 2. Рама 2 содержит отверстия 17, 18 для обеспечения циркуляции воздуха через кольцевые зазоры 13, 14. В качестве угольной ткани для электронагревателей 11, 12 используют, например, ткань углеродную ТУ 1916-155-05763346-95.

Работает топливный модуль в режиме термостатирования баков окислителя и горючего 3, 4 и соответствующей им арматуры 5, 6 следующим образом.

Для поддержания заданного теплового режима баков окислителя 3 и горючего 4 и соответствующей им арматуры 5, 6 по сигналам от датчиков температуры, устанавливаемым на внешних поверхностях баков окислителя и горючего 3, 4, производят включение (выключение) электронагревателей 11, 12, тепло от которых передается теплопроводностью на тонкостенные усеченные конусы 9, 10 и закрепленную на них арматуру 5, 6, а на размещенные внутри тонкостенных усеченных конусов 9, 10 баки окислителя и горючего 3, 4 тепло передается излучением и за счет циркуляции через кольцевые зазоры 13, 14 и отверстия 17, 18 воздуха, подогреваемого при контакте с электронагревателями 11, 12.

Выполнение корпуса 1 в виде тонкостенных усеченных конусов 9, 10 с закрепленными на их внутренней поверхности электронагревателями 11, 12, выполненными в виде рубашек из угольной ткани, обеспечивает как компактное размещение арматуры 5, 6, равномерно расположенной относительно соответствующих баков окислителя и горючего 3, 4, так и создание тепловой защиты в виде конических тепловых экранов, расположенных с кольцевыми зазорами 13, 14 относительно баков окислителя и горючего 3, 4, что позволяет повысить эффективность термостатирования баков окислителя и горючего 3, 4 и соответствующей арматуры 5, 6, а следовательно, выполнить поставленную задачу.

Изобретение относится к топливному оборудованию космических аппаратов, а более конкретно к системам дозаправки орбитальных станций типа «Мир», размещаемым на борту транспортных космических кораблей. Предлагаемый модуль содержит корпус и раму, баки окислителя и горючего, соответствующую арматуру и системы наддува. Корпус выполнен в виде двух тонкостенных усеченных конусов, внутри которых размещены, в одном - бак окислителя, а в другом - бак горючего. Конусы снабжены электронагревателями в виде рубашек из угольной ткани, закрепленными на внутренних поверхностях конусов. Между электронагревателями и баками образованы кольцевые зазоры. Арматура и системы наддува баков закреплены на внешней поверхности конусов, которые имеют разъемные соединения с рамой. Рама имеет отверстия для обеспечения циркуляции воздуха через упомянутые зазоры. Техническим результатом изобретения является создание топливного модуля с повышенной эффективностью термостатирования баков окислителя и горючего и соответствующей им арматуры. 1 ил.

Топливный модуль, содержащий корпус и раму с закрепленными на ней баками окислителя и горючего, соответствующую этим компонентам арматуру и системы наддува баков, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде тонкостенных усеченных конусов, снабженных закрепленными на их внутренних поверхностях электронагревателями в виде рубашек из угольной ткани, причем внутри одного из конусов размещен бак окислителя, а внутри другого - бак горючего, указанные электронагреватели и баки установлены с образованием между них кольцевых зазоров, а указанные арматура и системы наддува баков закреплены на внешней поверхности тонкостенных усеченных конусов, при этом данные конусы снабжены разъемными соединениями с рамой, в которой выполнены отверстия для обеспечения циркуляции воздуха через упомянутые кольцевые зазоры.