УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПРАВКИ ЖИДКИМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ СИСТЕМЫ ТЕРМОРЕГУЛИРОВАНИЯ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА Российский патент 2008 года по МПК B64G1/50 B67D5/00 B60S5/02 

Изобретение относится преимущественно к космической технике и может быть использовано при заправке жидким теплоносителем емкостей системы терморегулирования (СТР) космического аппарата.

Известно устройство для заправки теплоносителем СТР (патент 2252901, МПК B64G 1/50, B67D 5/00). Устройство включает в себя бортовые клапаны и наземное оборудование: заправщик с дренажно-заправочными магистралями, элементы управления упомянутыми клапанами, вакуумный агрегат, источник давления газа и др. Заправщик имеет дренажный бак, связанный через соответствующую арматуру с бортовыми и наземными компонентами системы. Наземное оборудование включает в себя эталонную емкость с бортовым дренажным клапаном газовой полости гидропневматического компенсатора.

Известно также устройство для заправки топливных систем транспортных средств (патент №2220062, МПК B60S 5/02, B64G 1/40), которое выбрано в качестве прототипа. Устройство содержит заправляемую емкость, магистрали заправки и дренажа, а также теплообменник и струйный насос. Вход высокого давления насоса соединен с магистралью заправки, вход низкого давления через теплообменник соединен с магистралью дренажа, а выход насоса - с заправляемой емкостью.

Известные устройства для запаса не предназначены, так как не обеспечивают сохранение качества подготовленного (деаэрированного, дегазированного) к заправке теплоносителя как при длительном его хранении, так и транспортировании устройства с находящимся в нем теплоносителем всеми видами транспорта.

Задачей заявляемого изобретения является устранение указанных недостатков.

Дополнительной задачей является повышение как контроля качества заправки за счет обеспечения возможности контроля степени деаэрированности теплоносителя, заправленного в не имеющую в своем составе регистраторов давления и температуры СТР, средствами предлагаемого устройства для заправки, так и контроля качества теплоносителя, находящегося в жидкостной полости предлагаемого устройства, на любом этапе эксплуатации этого устройства.

Поставленные задачи достигаются тем, что предлагаемое устройство выполнено в виде герметичной емкости, жидкостная полость которой сообщена магистралью с установленными в ней регистраторами давления и температуры, заправочным краном, выполненным в виде трехходового вентиля, с горловиной заправляемой системы терморегулирования, источником разрежения и избыточного давления.

Газовая полость герметичной емкости сообщается с источником избыточного давления сжатого газа и источником, создающим разрежение, через магистраль с установленным в ней клапаном.

Жидкостная полость герметичной емкости сообщается:

- с источником разрежения и избыточного давления газа через кран заправочный, выполненный в виде трехходового вентиля, обеспечивающего возможность перекрытия (открытия) каждой из трех магистралей относительно друг друга в любой комбинации и установленного на магистрали, соединяющей жидкостную полость устройства и заправляемую СТР;

- с заправляемой СТР - через устройство для стыковки с горловиной (разъем гидравлический), установленное на заправочной магистрали.

Кроме того, с целью обеспечения контроля качества заправки в заправочную магистраль до и после крана заправочного установлены регистраторы температуры и избыточного давления.

С целью улучшения условий эксплуатации предлагаемого устройства жидкостная магистраль от крана заправочного до горловины заправляемой СТР выполнена в виде гибкого трубопровода с установленным в нем фильтром и устройством для стыковки с горловиной заправляемой СТР.

С целью повышения достоверности и точности контроля степени деаэрации теплоносителя за счет учета влияния жесткости подвижного герметичного разделителя сред газ-жидкость на показания регистраторов давления, установленных в жидкостную магистраль устройства, в газовую магистраль устройства установлен регистратор абсолютного давления.

Суть предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором изображена общая схема предлагаемого устройства.

Позиционно эта схема представляет собой следующее содержание:

1 - герметичная емкость;

2 - герметичный подвижный разделитель сред;

3 - газовая полость герметичной емкости;

4 - жидкостная полость герметичной емкости;

5 - клапан газовый;

6 - регистратор давления;

7 - заправочная магистраль;

8, 9 - регистраторы давления;

10, 11 - регистраторы температуры;

12 - заправочный кран;

13 - фильтр;

14 - устройство для стыковки с горловиной заправляемой СТР.

Работа с устройством выполняется в следующей последовательности:

- одним из известных способов заполняют отвакуумированную жидкостную полость 4 герметичной емкости 1 деаэрированным теплоносителем заданного объема;

- газовую полость 3 герметичной емкости 1 заправляют газом (преимущественно азотом) до заданного избыточного давления (контроль по регистраторам давления 6, 8);

- транспортируют и хранят заправленное теплоносителем устройство под избыточным давлением. Поддержание избыточного давления в герметичной емкости 1 диктуется необходимостью контроля состояния заправленного теплоносителем устройства (по давлению и температуре, контролируемым регистраторами давления 6, 8 и температуры 10) в процессе его хранения и транспортирования с целью принятия мер по обеспечению безопасности в случае разгерметизации емкости 1;

- собирают схему заправки СТР: к газовому клапану 5 и крану заправочному 12 подключают источник избыточного давления и разрежения, а устройство для стыковки с горловиной 14 стыкуют с ответной частью разъема гидравлического заправляемой СТР;

- проверяют схему заправки на герметичность одним из известных способов или их комбинацией (по «спаду», по «натеканию» и т.п.);

- вакуумируют заправляемую СТР до требуемого остаточного давления (контроль по регистратору давления 9) при отключенной краном заправочным 12 жидкостной полости герметичной емкости 1 от полости заправляемой СТР;

- отключают краном заправочным 12 полость заправляемой СТР от источника вакуумирования и избыточного давления;

- сообщают краном заправочным 12 жидкостную полость 4 герметичной емкости 1 с полостью заправляемой СТР и заправляют ее теплоносителем, контролируют окончание заправки по прекращению понижения давления по регистраторам давления 6, 8;

- сообщают газовым клапаном 5 газовую полость 3 герметичной емкости 1 с источником разрежения и избыточного давления;

- вакуумируют газовую полость 3 герметичной емкости 1 до заданного остаточного давления (контроль по регистратору давления 6), как правило, ≤1 мм рт. ст.;

- фиксируют показания регистраторов давления 6, 8, 9 температуры 10, 11;

- сравнивают измеренные параметры с расчетными и делают вывод о качестве проведенной заправки;

- устанавливают в газовой полости 3 емкости 1 требуемое избыточное давление (контроль по регистраторам давления 6, 8);

- отстыковывают устройство для стыковки с горловиной 14 от ответной части разъема гидравлического заправляемой СТР.

Таким образом, использование предлагаемого устройства для заправки СТР жидким теплоносителем позволяет получить, по сравнению с известными, следующие преимущества:

- обеспечить сохранение качества подготовленного к заправке теплоносителя за счет введения в конструкцию предлагаемого устройства герметичного подвижного разделителя сред газ-жидкость:

- обеспечить транспортировку и хранение подготовленного к заправке теплоносителя в составе заправочного устройства;

- производить заправку (дозаправку) СТР теплоносителем без его дополнительной подготовки;

- производить слив теплоносителя из СТР в предлагаемое устройство, при использовании его в качестве сливной герметичной емкости, без нарушения требований экологии (без выброса теплоносителя или его паров в окружающее пространство);

- экономить теплоноситель за счет того, что заправка теплоносителя производится без пролива его в дренажную систему и без контакта с окружающей средой (воздухом), т.е. качество теплоносителя, слитого из СТР, не ухудшается, следовательно, его можно повторно использовать;

- сократить время заправки (слива), что особенно важно в условиях эксплуатирующей организации или в экстремальных ситуациях, требующих оперативной дозаправки, например, для поддержания работоспособности СТР космического аппарата.

Изобретение относится преимущественно к обслуживающему оборудованию систем терморегулирования космических аппаратов. Предлагаемое устройство содержит герметичную емкость, внутренний объем которой разделен герметичным подвижным разделителем сред на жидкостную и газовую полости. Газовая полость сообщена с источником разрежения и избыточного давления газовой магистралью, снабженной клапаном и регистратором давления. Жидкостная полость сообщена жидкостной магистралью через заправочный кран, выполненный в виде трехходового вентиля, с горловиной заправляемой системы терморегулирования и источником разрежения и избыточного давления. В этой магистрали установлены (до и после заправочного крана) регистраторы давления и температуры. Жидкостная магистраль на участке от заправочного крана до заправочной горловины может быть выполнена в виде съемного гибкого трубопровода. В этом трубопроводе могут устанавливаться фильтр и устройство стыковки с горловиной. Технический результат изобретения состоит в контроле и сохранении качества подготовленного к заправке теплоносителя, что позволяет оперативно произвести заправку (дозаправку) системы, а при сливе теплоносителя - в соблюдении требований экологичности и экономии, т.к. теплоноситель можно использовать повторно. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для заправки жидким теплоносителем системы терморегулирования космического аппарата, включающее в себя герметичную емкость, внутренний объем которой разделен герметичным подвижным разделителем сред на жидкостную полость и газовую полость, которая сообщена с источником разрежения и избыточного давления газовой магистралью, снабженной клапаном и регистратором давления, отличающееся тем, что жидкостная полость герметичной емкости сообщена жидкостной магистралью через заправочный кран, выполненный в виде трехходового вентиля, с горловиной заправляемой системы терморегулирования и источником разрежения и избыточного давления, причем в жидкостной магистрали установлены регистраторы давления и температуры.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что регистраторы давления и температуры установлены в жидкостной магистрали до и после указанного заправочного крана.3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что жидкостная магистраль на участке от заправочного крана до горловины заправляемой системы терморегулирования выполнена в виде съемного гибкого трубопровода с установленным в нем фильтром и устройством для стыковки с горловиной.