ТОПЛИВНЫЙ БАК Российский патент 2017 года по МПК B64G1/40 

Заявляемое техническое решение относится к ракетно-космической технике, а именно к конструкции топливных баков двигательных установок систем ориентации и стабилизации летательных аппаратов.

Из патента на промышленный образец №79344 (МПКО 12-07, опубл. 16.08.2011) известно решение топливного бака блока выведения «Волга». В соответствии с этим патентом топливные баки сферической формы установлены внутри корпуса, выполненного в виде усеченного конуса. Топливные баки соединены друг с другом сферическими вставками, над которыми установлены сферические шары - баллоны со сжатым газом.

Из патента на изобретение РФ №2231485 (МПК B64G 1/40, B64G 9/00, опубл. 27.06.2004) известно устройство сферического топливного бака топливного отсека грузового космического корабля. Топливный бак снабжен опорным шпангоутом, закрепленным на конической силовой оболочке. Топливный отсек установлен в корпусе, обшивка которого снабжена панелями заправки горючего и окислителя.

Указанные решения топливных баков ориентированы на использование в составе топливных отсеков для хранения значительных масс топлива, предназначенного для его доставки на борт МКС или для обеспечения работы маршевой двигательной установки блока довыведения. Использование этих решений для топливного бака системы ориентации и стабилизации разгонного блока с запасом топлива в пределах 50…100 кг не эффективно по массе, так как обеспечение крепления сферического топливного бака, размещенного внутри отсека, требует дополнительных конструктивных элементов. Заметна и масса топливных магистралей, размещенных внутри отсека, и специальных панелей заправки топлива, располагаемых на обшивке отсека. Затруднена сборка баков и топливных магистралей внутри отсеков.

Из патента на изобретение РФ №2043956 (МПК B64G 1/40, опубл. 20.09.1995) известно решение топливного бака системы ориентации и стабилизации разгонного блока, который выполнен в виде сферы и установлен снаружи корпуса разгонного блока, как показано на фиг. 1, 2 указанного источника. При этом внутри головного обтекателя диаметром 4100…4200 мм при использовании этого решения может быть расположен топливный бак объемом 35…45 л. Вместе с тем объем сферических приборных отсеков разгонного блока используется не полностью, что приводит, в конечном счете, к увеличению массы разгонного блока. Кроме того, используемая в этом решении схема предусматривает оснащение разгонного блока двумя топливными баками, размещенными на значительном удалении от продольной оси разгонного блока, что требует дополнительных расходов топлива для стабилизации блока из-за неравномерной выработки топлива из этих баков.

Указанные недостатки частично устраняются в решении топливного бака разгонного блока, которое известно из патента на полезную модель РФ №46736 (МПК B64G 1/00, опубл. 27.07.2005), которое выбрано в качестве наиболее близкого аналога заявляемого решения. В соответствии с этим решением топливные баки системы ориентации и стабилизации размещены внутри сферических приборных отсеков разгонного блока и прикреплены к их оболочкам. Как показано на фиг. 4 указанного источника, в соответствии с этим решением топливные баки выполнены сферической формы и полностью размещены внутри приборных отсеков разгонного блока. Размещение топливных баков системы ориентации и стабилизации разгонного блока внутри приборного отсека позволяет в сравнении со схемой их размещения в предыдущем аналоге уменьшить расстоянии от продольной оси разгонного блока до топливного бака, что уменьшает расход топлива на парирование возмущений от разновыработки из них топлива.

Недостатком этого решения является значительная масса бака, что связано с необходимостью наличия конструктивных элементов крепления бака к оболочке приборного отсека и существенной массой трубопроводов. Кроме того, при использовании сферической оболочки как в ближайшем аналоге, так и в патенте РФ №2231485, и в патенте на промышленный образец РФ №79344, неэффективно используются и внутренние объемы отсеков, так как между сферической оболочкой топливного бака и обшивкой корпуса образуются удлиненные «мертвые» зоны значительных размеров, в которых нельзя разместить оборудование отсеков, что ведет к увеличению массы отсека.

Кроме того, в этом решении конструктивно не проработан вопрос по обеспечению при сборке топливного бака размещения внутри бака элементов системы забора топлива с большими габаритами. Трудности в доступе к внутренней полости топливного бака для монтажа внутри него устройств подачи топлива и трудности с монтажом топливных магистралей внутри приборного отсека определяют большие сроки как агрегатной сборки топливного бака, так и общей сборки приборного отсека и разгонного блока.

Технической задачей, решаемой заявляемым техническим решением, является снижение массы топливного бака в сочетании с сокращением времени сборки топливного бака и его монтажа в приборном отсеке.

Техническая задача заявляемым топливным баком решается следующим образом.

Как и ближайший аналог в заявляемом решении топливный бак соединен со сферическим приборным отсеком разгонного блока.

Топливный бак в соответствии с заявляемым решением содержит размещенные последовательно и соединенные друг с другом первое сферическое днище, опорный шпангоут, цилиндрическую проставку и второе сферическое днище.

Первое днище топливного бака снабжено круговым вырезом, торцы которого соединены с фланцем, включающим цилиндрическую стенку. В соответствии с заявляемым решением в осевом проеме фланца первого днища бака размещена кольцевая крышка.

Крышка выполнена с сечением в виде швеллерообразного профиля, открытая часть которого ориентирована наружу топливного бака, при этом внешняя полка профиля крышки помещена внутри осевого проема фланца и закреплена на ее торце. Осевой проем крышки перекрыт переходником, соединенным со штуцером забора топлива и закрепленным на внутренней полке крышки.

В соответствии с заявляемым решением оболочка приборного отсека снабжена круговым вырезом, подкрепленным шпангоутом. Первое днище бака пропущено через указанный вырез оболочки приборного отсека наружу приборного отсека, при этом опорный шпангоут топливного бака закреплен на упомянутом шпангоуте приборного отсека.

В соответствии с заявляемым решением первое и второе сферические днища бака, фланец, опорный шпангоут и цилиндрическая проставка выполнены из сплава на основе алюминия, а кольцевая крышка выполнена из сплава на основе титана.

Соединение опорного шпангоута непосредственно с оболочкой приборного отсека, обеспечивая передачу инерционных усилий от топливного бака непосредственно на оболочку приборного отсека, за счет исключения из конструкции дополнительных конструктивных элементов обеспечивает уменьшение массы как топливного бака, так и приборного отсека. Кроме этого, включение первого днища топливного бака, пропущенного через вырез в оболочке приборного отсека наружу отсека и соединенного шпангоутами с оболочкой отсека, обеспечивая включение топливного бака в общую силовую схему приборного отсека, в сочетании с размещением штуцера забора топлива, расположенного на переходнике первого днища топливного бака, уменьшая длину топливных магистралей, обеспечивают возможность снизить и массу всего приборного отсека.

Выполнение первого и второго сферических днищ бака, фланца, опорного шпангоута и цилиндрической проставки из сплава на основе алюминия, в сочетании с выполнением кольцевой крышки - детали сложной формы, воспринимающей значительные усилия, из сплава на основе титана также позволяет уменьшить массу топливного бака, работающего под действием внутреннего давления на уровне 1,5…1,7 МПа.

Выполнение первого днища топливного бака с вырезом, окантованным фланцем и перекрытым крышкой и переходником, обеспечивая возможность доступа во внутреннюю полость бака снаружи приборного отсека, позволяет проводить сквозь вырез первого днища установку конструктивных элементов системы подачи топлива внутри бака. Конструктивные проработки показывают возможность выполнения в первом днище бака выреза диаметром 100…150 мм при радиусе первого днища 200…250 мм, что достаточно для проведения установки внутри топливного бака элементов внутрибакового вытеснительного устройства, что позволяет уменьшить время сборки топливного бака.

Размещение первого днища топливного бака снаружи приборного отсека позволяет также уменьшить время сборки приборного отсека и позволяет, в случае необходимости, осуществить и ремонтные работы элементов системы подачи топлива непосредственно на приборном отсеке с установленным в нем топливном баком без демонтажа его из приборного отсека.

Введение в конструкцию топливного бака цилиндрической проставки, размещенной между опорным шпангоутом и вторым сферическим днищем, в сочетании с размещением первого сферического днища вне приборного отсека, позволяет увеличить объем топливного бака до 60…90 л за счет увеличения его высоты. Конструктивные проработки показывают возможность замены двух топливных баков системы ориентации и стабилизации разгонного блока, выполненного в соответствии с патентом №2043956 или патентом №46736 U1, одним топливным баком, выполненным в соответствии с заявляемым решением. Вместе с тем в сравнении с аналогами, использующими сферические топливные баки, при этом существенно уменьшаются «мертвые» зоны - зоны, которые не могут быть использованы для размещения агрегатов в приборном отсеке, расположенные между оболочкой отсека и сферической оболочкой днища бака, что также косвенно снижает массу приборного отсека.

Техническим результатом от использования указанных приемов является уменьшение на 15…20 процентов массы конструкции топливного бака, рассчитанного на рабочее давление 1,5…1,7 МПа, в сочетании с возможностью размещения в нем от 60 до 90 л топлива и уменьшением времени агрегатной времени сборки топливного бака.

Кроме того, в соответствии с заявляемым решением стенка фланца может быть выполнена с выступом, снабженным кольцевым пазом, а внешняя полка крышки может быть выполнена с уступом, снабженным кольцевым ребром, при этом фланец и крышка могут быть выполнены с обеспечением возможности введения ребра крышки в паз фланца. Дополнительное соединение крышки с фланцем, обеспечиваемое введением кольцевого ребра крышки в кольцевой паз фланца, воспринимая усилия от действия внутреннего давления и тем самым препятствуя деформации бака от его действия, дополнительно уменьшает массу топливного бака.

Размещение между выступом фланца и уступом крышки герметизирующей прокладки, выполненной из алюминиевого сплава, в сочетании с выполнением крышки из сплава на основе титана - материала более прочного, чем сплав на основе алюминия, обеспечивая возможность пластической деформации прокладки, позволяет при этом обеспечить надежную герметизацию соединения крышки с фланцем.

При этом второе днище топливного бака может быть снабжено круговым вырезом, торцы которого перекрыты фитингом. Фитинг предпочтительно снабдить цилиндрическим отводом, на внутренней поверхности которого необходимо выполнить уступ. В соответствии с заявляемым решением проем отвода перекрыт заглушкой, выполненной из нержавеющей стали, введенной в отвод фитинга и поджатой к уступу фитинга накидной гайкой. Накидная гайка закреплена снаружи отвода, при этом между уступом фитинга нижним торцом заглушки помещена герметизирующая прокладка, которую наиболее предпочтительно выполнить из алюминиевого сплава.

Наличие кругового выреза во втором днище топливного бака, перекрытого фитингом, обеспечивая доступ через отвод фитинга к внутренней полости топливного бака со стороны второго днища и позволяя через отвод фитинга произвести в случае необходимости установку в баке элементов внутрибакового фазоразделительного устройства, например эластичного фазоразделительного устройства, дополнительно уменьшает время сборки топливного бака. Наличие заглушки, выполненной из нержавеющей стали - материала, более прочного в сравнении со сплавом на основе алюминия, введенной в отвод фитинга и поджатой к отводу фитинга накидной гайкой, закрепленной снаружи отвода, в сочетании с размещением между фитингом и торцом накидной гайки герметизирующей прокладки из алюминиевого сплава, позволяет перекрыть вырез во втором днище топливного бака, обеспечить герметичность стыка за счет пластической деформации прокладки и обеспечить доступ в случае необходимости к фазоразделительному устройству для проведения ремонтных работ.

В рамках заявляемого решения, при этом накидная гайка может быть снабжена кольцевым пазом, расположенным на донышке внутри гайки, а отвод может быть снабжен кольцевым ребром, расположенным на верхнем торце отвода. Накидная гайка и отвод фитинга выполнены с обеспечением возможности введения в паз гайки ребра отвода фитинга. Кроме того, кольцевое ребро отвода целесообразно снабдить прорезями, а в наружной стенке разместить герметизирующую прокладку, выполненную, например, из резины. При этом фитинг целесообразно дополнительно снабдить кольцом, выполнив его внешний торец с выступами, и разместить кольцо между донышком накидной гайки и верхним торцом заглушки, введя при этом выступы кольца в прорези ребра отвода. Наличие герметизирующей прокладки, выполненной из резины и помещенной в кольцевую канавку заглушки, служит дополнительным элементом обеспечения герметичности топливного бака. При этом кольцо, снабженное выступами, введенными в прорези кольцевого ребра обода фитинга, препятствуя вращению заглушки при вращении гайки и, тем самым, исключая замятие герметизирующей прокладки, обеспечивает качественную сборку узла и сокращение срока сборки топливного бака.

В соответствии с заявляемым решением топливный бак наиболее предпочтительно снабдить эластичным вытеснительным устройством. При использовании в топливном баке эластичного вытеснительного устройства внутренние поверхности фланца, основания крышки, первого днища, опорного шпангоута, второго днища и его фитинга, обращенные во внутреннюю полость бака, целесообразно выполнить в виде поверхностей шарового слоя с радиусами, равными радиусу внутренней поверхности цилиндрической проставки топливного бака, и плавно соединить их друг с другом и с внутренней поверхностью цилиндрической проставки, что, обеспечивая выполнение внутренней поверхности топливного бака в виде плавной, без уступов и выступов поверхности и, тем самым, не создавая локальных напряжений в эластичном вытеснительном устройстве, повышает надежность работы эластичного вытеснительного устройства.

Заявляемое решение топливного бака иллюстрируется следующими материалами:

фиг. 1 - общий вид топливного бака;

фиг. 2 - топливный бак, вид снизу (вид А с фиг. 1);

фиг. 3 - продольное сечение фитинга первого днища топливного бака (сечение В-В с фиг. 2);

фиг. 4 - продольное сечение крышки первого днища топливного бака;

фиг. 5 - узел соединения первого днища с фитингом, крышкой и переходником (фрагмент разреза Б-Б с фиг. 2);

фиг. 6 - узел соединения крышки с фитингом (выноска I с фиг. 5);

фиг. 7 - узел соединения второго днища бака с фитингом, заглушкой и накидной гайкой;

фиг. 8 - узел соединения отвода фитинга с заглушкой и накидной гайкой (выноска II с фиг. 7);

фиг. 9 - узел соединения отвода фитинга с заглушкой и накидной гайкой (сечение Е-Е с фиг. 7);

фиг. 10 - узел соединения опорного шпангоута с цилиндрической проставкой и первым днищем топливного бака (сечение Г-Г с фиг. 2);

фиг. 11 - узел соединения опорного шпангоута с цилиндрической проставкой и первым днищем топливного бака (сечение Д-Д с фиг. 2);

фиг. 12 - схема размещения топливного бака в сферическом приборном отсеке разгонного блока);

фиг. 13 - узел соединения шпангоута приборного отсека с опорным шпангоутом топливного бака (выноска III с фиг. 11).

Заявляемый топливный бак устроен следующим образом.

Без ограничения общности при последующем изложении условимся терминами «внешний», «наружный», «внутренний» обозначать элементы, расположенные в поперечной плоскости дальше или ближе от продольной оси 1 топливного бака в радиальном направлении, или поверхности, ориентированные в сторону от продольной оси 1 топливного бака или в сторону к продольной оси 1 топливного бака. Кроме того, термины «выше», «ниже», «сверху», «снизу», «верхний торец», «нижний торец», «верхняя сторона», «нижняя сторона» условимся трактовать в соответствии с расположением элементов относительно положительного направления продольной оси 1 топливного бака (ось X, фиг. 1). Термины «уступ» - часть стенки, отступающей от прямой с образованием ступени, и «выступ» - выступающая часть стенки, условимся толковать в соответствии с характером отступления контуров конструктивных элементов от направления, параллельного продольной оси 1 топливного бака.

Топливный бак содержит размещенные последовательно при переходе в положительном направлении вдоль продольной оси 1 бака первое сферическое днище 2, опорный шпангоут 3, цилиндрическую проставку 4 и второе сферическое днище 5 (см. фиг. 1).

Первое днище 2 топливного бака снабжено круговым вырезом, торцы которого соединены с фланцем 6 (см. фиг. 3, 5). Фланец 6 содержит основание 7, выполненное в форме сферического слоя, и цилиндрическую стенку 8. Основание 7 фланца соединено с торцом выреза в первом днище бака. Стенка 8 фланца выполнена в форме цилиндрической трубы небольшой длины, соосной продольной оси 1 бака, и расположена снаружи топливного бака. Внутреннюю поверхность стенки 8 фланца целесообразно выполнить с выступом 10, как показано на фиг. 3.

При этом в наиболее предпочтительном варианте выполнения топливного бака снаружи стенки фланца 8 могут быть размещены приливы 11, снабженные отверстиями для элементов крепления. Выступ 10 стенки фланца в наиболее предпочтительном варианте выполнения топливного бак целесообразно снабдить кольцевым пазом 12.

Кроме указанных элементов топливный бак содержит кольцевую крышку 13 и переходник 18.

В соответствии с заявляемым решением крышка выполнена из сплава на основе титана, например сплава ОТ-4. Кольцевая крышка 13 размещена в осевом проеме фланца 6 первого днища, образованном внутренней поверхностью стенки 8 (см. фиг. 5). Кольцевая крышка 13 в соответствии с заявляемым решением выполнена с сечением в виде швеллерообразного профиля (см. фиг. 4), образованного внешней 14 и внутренней 17 полками, соединенными стенкой 15. Открытая часть сечения крышки ориентирована наружу топливного бака, как показано на фиг. 4. Контур сечения наружной поверхности внешней 14 полки крышки выполнен с профилем, подобным профилю контура сечения внутренней поверхности стенки 8 фланца: стенка 14 крышки снабжена уступом 141, соответствующим выступу 10 на стенке фланца. Кроме того, уступ 141 наружной полки 14 крышки целесообразно снабдить кольцевым ребром 16 (см. фиг. 6).

Крышка 13, введенная в осевой проем фланца 6, закреплена шпильками на приливах 11 к торцу 9 стенки фланца.

Кроме того, в соответствии с заявляемым решением крышку 13 наиболее предпочтительно расположить относительно поверхностей фланца 6, параллельных продольной оси 1 бака, без зазоров с возможностью обеспечения перемещения ее вдоль продольной оси 1 бака, что может быть обеспечено выполнением их поверхностей с допусками, соответствующими скользящей посадке. Кроме того, крышку 13 и фланец 6 целесообразно выполнить с обеспечением возможности введения кольцевого ребра 16 крышки в кольцевой паз 12 фланца. При этом между выступом 10 фланца и уступом 141 крышки может быть размещена герметизирующая прокладка 38 (см. фиг. 6), выполненная из алюминиевого сплава, например из сплава АД1, а между контактирующими поверхностями крышки и фланца - герметизирующая прокладка 39, выполненная из резины.

Осевой проем крышки 13, образованной ее внутренней полкой 17, перекрыт переходником 18, закрепленным на торце внутренней полки 17 крышки, что может быть выполнено, например, с использованием винтов, ввернутых во внутреннюю полку крышки. Переходник 18 трубопроводом соединен со штуцером 19 забора топлива.

Кроме указанных элементов первое днище топливного бака может быть снабжено штуцерами 31 наддува бака сжатым газом.

Для обеспечения герметичности узел соединения крышки с переходником может быть снабжен, как и узел соединения фланца с крышкой, герметизирующими прокладками, одна из которых выполнена из алюминиевого сплава, а другая - из резины или другого эластомера.

Второе днище 5 топливного бака в наиболее предпочтительном варианте выполнения, как и первое днище, может быть снабжено круговым вырезом (см. фиг. 7). Вырез второго днища 5 при этом может быть перекрыт фитингом 20 (см. фиг. 1, 7-9), содержащим основание 21, соединенное с торцами выреза в оболочке второго днища 5, и цилиндрический отвод 22. Отвод 22 фитинга 20 перекрыт заглушкой 23, которая может быть выполнена из нержавеющей стали, например стали 12Х18Н10Т-ВД, и помещена внутрь цилиндрического отвода 22.

В соответствии с заявляемым решением отвод 22 наиболее предпочтительно выполнить с уступом 221, расположенным на внутренней поверхности отвода 22, при этом внешний диаметр заглушки наиболее предпочтительно выполнить с размером, равным размеру диаметра верхней части внутреннего проема отвода 22. При этом допуски на их размеры могут быть выбраны в соответствии с допусками на скользящую посадку, что обеспечивает возможность перемещения заглушки 23 относительно отвода 22 вдоль продольной оси 1 бака.

Заглушка 23, введенная в отвод 22 фитинга, поджата к уступу 221 отвода накидной гайкой 24, закрепленной снаружи отвода резьбовым соединением. Для обеспечения герметичности стыка между отводом и заглушкой между уступом 221 фитинга и нижним торцом заглушки 23 целесообразно разместить герметизирующую прокладку 37, выполненную из алюминиевого сплава, например из сплава АД1.

Кроме того, внутренняя поверхность донышка накидной гайки 24 может быть снабжена кольцевым пазом 33 (см. фиг. 8-9), а отвод 22 - кольцевым ребром 34, размещенным на его верхнем торце и снабженным прорезями. При этом накидную гайку 24 и отвод 22 наиболее целесообразно выполнить с обеспечением возможности размещения кольцевого ребра 34 в кольцевом пазе 33 гайки. При этом в стенке заглушки 23, введенной в отвод 22, выполнена кольцевая канавка, в котором размещена герметизирующая прокладка 35, выполненная из резины. В соответствии с заявляемым решением фитинг дополнительно содержит кольцо 32, снабженное выступами 321, расположенными на его внешнем торце. Кольцо 32 размещено между донышком накидной гайки 24 и верхним торцом заглушки 23, причем выступы 321 кольца введены в прорези ребра 34 отвода 22.

Наиболее предпочтительно снабдить топливный бак эластичным вытеснительным устройством подачи топлива (см., например, И.Т. Беляков и др., Технология сборки и испытаний космических аппаратов, изд. «Машиностроение», М., 1990 г., стр. 65, рис. 3.2), хотя в рамках данного решения в топливном баке могут быть размещены и вытеснительные устройства подачи топлива других типов.

При размещении внутри бака эластичного вытеснительного устройства внутренние поверхности стенок крышки 13, фланца 6, первого днища 2, опорного шпангоута 3, второго днища 5 и его фитинга 20, обращенные во внутреннюю полость бака с возможностью контакта с эластичным вытеснительным устройством, наиболее целесообразно выполнить в виде поверхностей шаровых слоев с радиусами, равными радиусу внутренней поверхности цилиндрической проставки топливного бака, и плавно соединить без изломов друг с другом и с внутренней поверхностью цилиндрической проставки 4.

Опорный шпангоут 3 в соответствии с заявляемым решением размещен между первым днищем 2 и цилиндрической проставкой 4 и содержит стенку 26 и пояс 25 (см. фиг. 1, 10, 11). На стенке 26 шпангоута могут быть выполнены приливы 27, снабженные отверстиями для элементов крепления.

Как и в ближайшем аналоге, приборный отсек 28 разгонного блока выполнен в виде сферической оболочки (см. фиг. 12, 13). В соответствии с заявляемым решением оболочка приборного отсека снабжена круговым вырезом, окантованным шпангоутом 29.

В соответствии с заявляемым решением первое 2 днище бака пропущено через указанный вырез оболочки приборного отсека 28 наружу приборного отсека, при этом большая часть топливного бака с опорным шпангоутом 3 и вторым днищем 5 расположена внутри приборного отсека. Опорный шпангоут 3 топливного бака закреплен на шпангоуте 29 приборного отсека, что наиболее предпочтительно выполнить с использованием шпилек 30, пропущенных сквозь отверстия в шпангоуте 29 приборного отсека и ввернутых в отверстия в приливах 27 опорного шпангоута. Рядом с топливным баком внутри приборного отсека могут быть компактно размещены блоки двигательной установки, например шар-баллон 40 со сжатым газом, как показано на фиг. 12.

В соответствии с заявляемым решением первое и второе сферические днища бака, фланец, опорный шпангоут и цилиндрическая проставка выполнены из сплава на основе алюминия, например из сплава АМг-6М.

Топливный бак может быть изготовлен следующим образом.

Сферические заготовки первого и второго днищ топливного бака изготавливаются штамповкой, после чего в полусферах заготовок днищ выполняются вырезы под фланец и фитинг. Цилиндрическая проставка изготавливается из листвой заготовки.

Механической обработкой из заготовок изготавливаются фланец, крышка, переходник, фитинг, заглушка и накидная гайка, опорный шпангоут топливного бака и другие элементы бака.

Подготовленный к сварке вырез первого днища с использованием известных методов сварочного производства соединяется сваркой с фланцем первого днища и опорным шпангоутом. Заготовка второго днища сваркой соединяется с фитингом. После этого опорный шпангоут, сваренный с первым днищем, соединяется с цилиндрической проставкой, а затем цилиндрическая проставка соединяется со вторым днищем.

После этого производится общая сборка топливного бака.

Сначала через проем фланца первого днища и проем фитинга второго днища в топливный бак устанавливается эластичное вытеснительное устройство. Затем с использование шпилек на торце стенки фланца устанавливается крышка, которая при затягивании шпилек поджимается к фланцу, обжимая герметизирующую прокладку, выполненную из сплава на основе алюминия. В проем отвода фитинга второго днища вводится заглушка, которая закрепляется на отводе фитинга накидной гайкой. При воздействии усилия от накидной гайки на верхний торец заглушки заглушка обжимает герметизирующую прокладку 37, выполненную из алюминиевого сплава, которая подвергается пластической деформации. Кольцо 32 при затяжке накидной гайки, исключая контакт между вращающейся накидной гайкой и заглушкой, предотвращает деформацию - скручивание герметизирующей прокладки 35, выполненной из резины.

Проем крышки перекрывается переходником со штуцером забора топлива, который крепится к торцу внутренней полки крышки винтами.

После сборки топливного бака известными методами проверяется герметичность соединений фланца с крышкой, крышки с переходником и фитинга с заглушкой.

После этого в процессе общей сборки приборного отсека топливный бак заводится во внутреннюю полость приборного отсека, первое днище бака со штуцером забора топлива через вырез в оболочке отсека выводится наружу приборного отсека, при этом опорный шпангоут топливного бака крепится шпильками к шпангоуту приборного отсека. Штуцер забора топлива соединяется с топливной магистралью, расположенной снаружи приборного отсека.

В процессе выведения на ОИСЗ оболочка топливного бака воспринимает инерционные нагрузки от топлива и передает их на оболочку приборного отсека, при этом первое днище бака, соединенное с оболочкой приборного отсека, включается в общую силовую схему приборного отсека.

После выведения на ОИСЗ производится наддув топливного бака до давления 1,3…1,8 МПа. Оболочка топливного бака воспринимает нагрузку от внутреннего давления. Часть поперечной нагрузки воспринимается узлом кольцевого ребра крышки и кольцевым пазом фитинга. С использованием системы подачи топлива, размещенного внутри топливного бака, производится подача топлива в систему ориентации и стабилизации разгонного блока.

Топливный бак в соответствии с заявляемым решением может быть изготовлен на предприятиях ракетно-космической промышленности.

Изобретение относится к ракетно-космической технике. Топливный бак, соединенный с приборным отсеком разгонного блока, содержит размещенные последовательно и соединенные друг с другом первое сферическое днище, опорный шпангоут, цилиндрическую проставку и второе сферическое днище. Первое днище топливного бака снабжено круговым вырезом, торцы которого соединены с фланцем, включающим цилиндрическую стенку. В осевом проеме фланца первого днища бака размещена кольцевая крышка с сечением в виде швеллерообразного профиля. Осевой проем крышки перекрыт переходником, соединенным со штуцером забора топлива и закрепленным на внутреннем поясе крышки. Оболочка приборного отсека снабжена круговым вырезом, подкрепленным шпангоутом. Первое днище бака пропущено через вырез оболочки приборного отсека наружу приборного отсека. Опорный шпангоут топливного бака закреплен на шпангоуте приборного отсека. Техническим результатом изобретения является снижение массы, сокращение времени сборки и монтажа топливного бака. 6 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Топливный бак, соединенный со сферическим приборным отсеком разгонного блока, отличающийся тем, что топливный бак содержит размещенные последовательно и соединенные друг с другом первое сферическое днище, опорный шпангоут, цилиндрическую проставку и второе сферическое днище, первое днище топливного бака снабжено круговым вырезом, торцы которого соединены с фланцем, включающим цилиндрическую стенку, в осевом проеме фланца первого днища бака размещена кольцевая крышка, выполненная с сечением в виде швеллерообразного профиля, открытая часть которого ориентирована наружу топливного бака, внешняя полка профиля крышки помещена внутрь стенки фланца и закреплена на ее торце, осевой проем крышки перекрыт переходником, соединенным со штуцером забора топлива и закрепленным на внутреннем поясе крышки, оболочка приборного отсека снабжена круговым вырезом, подкрепленным шпангоутом, первое днище бака пропущено через указанный вырез оболочки приборного отсека наружу бака, при этом опорный шпангоут топливного бака закреплен на упомянутом шпангоуте приборного отсека, при этом первое и второе сферические днища бака, фланец, опорный шпангоут и цилиндрическая проставка выполнены из сплава на основе алюминия, а кольцевая крышка выполнена из сплава на основе титана.

2. Топливный бак по п. 1, отличающийся тем, что стенка фланца выполнена с выступом, снабженным кольцевым пазом, а внешняя полка крышки выполнена с уступом, снабженным кольцевым ребром, при этом фланец и крышка выполнены с обеспечением возможности введения ребра крышки в паз фланца.

3. Топливный бак по п. 2, отличающийся тем, что между выступом фланца и уступом крышки размещена герметизирующая прокладка, выполненная из алюминиевого сплава.

4. Топливный бак по п. 1, отличающийся тем, что второе днище топливного бака снабжено круговым вырезом, торцы которого соединены с фитингом, включающим цилиндрический отвод, снабженный уступом на внутренней поверхности и перекрытый заглушкой, выполненной из нержавеющей стали, введенной в отвод фитинга и поджатой к уступу фитинга накидной гайкой, закрепленной снаружи отвода, при этом между уступом фитинга и нижним торцом заглушки помещена герметизирующая прокладка, выполненная из алюминиевого сплава.

5. Топливный бак по п. 4, отличающийся тем, что накидная гайка снабжена кольцевым пазом, расположенным на донышке внутри гайки, отвод снабжен кольцевым ребром, расположенным на верхнем торце отвода, снабженным прорезями и выполненным с обеспечением возможности введения в паз гайки, в наружной стенке заглушки выполнена кольцевая канавка, в которой размещена герметизирующая прокладка, выполненная из резины, при этом фитинг дополнительно содержит кольцо, размещенное между донышком накидной гайки и верхним торцом заглушки, причем внешний торец кольца снабжен выступами, введенными в прорези ребра отвода.

6. Топливный бак по п. 1, отличающийся тем, что внутри бака размещено эластичное вытеснительное устройство.

7. Топливный бак по п. 6, отличающийся тем, что внутренние поверхности крышки, фланца, первого днища, опорного шпангоута, второго днища и его фитинга, обращенные во внутреннюю полость бака, выполнены в виде поверхностей шарового слоя с радиусом, равным радиусу внутренней поверхности цилиндрической проставки топливного бака, и плавно сопряжены друг с другом и с внутренней поверхностью цилиндрической проставки.