Автозаправщик для заправки летательных аппаратов компонентом жидкого ракетного топлива (варианты)

Авторы патента:

Полезная модель относится к устройствам заправки летательных аппаратов компонентом жидкого ракетного топлива и может быть использована в ракетно-космической технике, авиации, в гиперзвуковой авиации, многоразовых транспортных космических системах и др. Автозаправщик для заправки летательных аппаратов компонентом жидкого ракетного топлива в каждом варианте содержит тягач (2), соединенный с полуприцепом (3) и цистерной (4), пневмогидросистему (5), включающую насосный агрегат (6), запорную арматуру (7), контрольно-измерительные приборы (8, 9, 10), раздаточные штуцеры (11, 12) с постоянно пристыкованными шлангами (13, 14) и систему управления. Автозаправщик (1) выполнен в виде установленного на полуприцепе-контейнеровозе (3) транспортного модульного контейнера (15), разделенного герметичной перегородкой (16) на два отсека - технологический отсек (17), в котором расположено заправочное оборудование (18), и отсек управления (19) с установленными в нем электрооборудованием (20) и системой управления технологическими операциями заправки (21), связанной как с местным (22), так и с дистанционным (23) пультами управления. Технологический отсек (17) снабжен системой принудительной механической вентиляции (24) с фильтром (25) и системой проветривания (25а), а отсек управления - переносным кондиционером (26). В обоих отсеках (17, 19) расположена система (27) пожарооповещения, выдающая сигнал о возникновении пожара на местный и дистанционный пульты управления. Установленная в технологическом отсеке цистерна (4) снабжена

теплоизоляцией и тремя опорами (28, 29, 30), из которых центральная выполнена неподвижной, а две крайние (28, 30) - с возможностью скольжения относительно продольной оси контейнера. Автозаправщик (1) снабжен электроклапанами малого (35) (ЭКЗ) и большого (36) (ЭК4) расходов, за которыми расположены нерегулируемые дроссели ДРН2, ДРН3 для обеспечения требуемой подачи насоса, а также байпасной линией (ЭК2). В первом варианте предусмотрена заправка ракеты-носителя компонентом жидкого ракетного топлива с помощью предлагаемого автозаправщика. При этом достигается повышение надежности и эффективности работы автозаправщика путем автоматизации процесса заправки. Во втором варианте предусмотрено заполнение теплоизолированной цистерны (4) автозаправщика компонентом жидкого ракетного топлива с заданной температурой из контейнера-цистерны (39) через охладители (42). В третьем варианте предусмотрено охлаждение компонента ракетного топлива, например, керосина, до требуемой температуры в теплоизолированной цистерне (4) автозаправщика (1) с помощью системы охлаждения (43) (фиг.5). Охлаждение компонента производится с целью увеличения его плотности перед заправкой летательного аппарата. 3 н.п. формулы, 5 ил.

Известен автомобильный полуприцеп для транспортирования компонента жидкого ракетного топлива, например, жидкого водорода, содержащий теплоизолированную цистерну, отсек для размещения контрольно-измерительных приборов,

предохранительное устройство, сливо-наливное и другое необходимое оборудование (см. книгу: В.Н.Зрелов, Е.П.Серегин. Жидкие ракетные топлива. М.: Химия, 1975, с.62-65, рис.41) [4].

К недостаткам этого технического решения можно отнести отсутствие автоматизации и, следовательно, низкую надежность проведения работ, а также ограниченную возможность, связанную только с транспортированием компонента жидкого ракетного топлива.

Известен автотопливозаправщик, содержащий тягач, соединенный с полуприцепом-цистерной, связанной с наполнительной магистралью, снабженной наполнительным клапаном, соединенным с сигнализатором наполнения (см. патент Ru 2206478, дата публикации 20.06.2003 г., МПК 7: В64F 1/28, B60S 5/02, В65Д 88/12, В67Д 5/04, В60Р 3/24) [5].

К недостаткам известного топливозаправщика относятся низкая надежность работы и ограниченность его применения, поскольку он предназначен только для наполнения цистерны, поэтому без существенных доработок он не может быть использован для заправки, например ракет-носителей и космических аппаратов на стартовых комплексах.

Следует отметить, что при информационном поиске часто встречаются термины «автозаправщик», «автотопливозаправщик» и «топливозаправщик». В каждый из этих терминов заложен один и тот же смысл. Поэтому более правильным, современным и лаконичным является применение термина «автозаправщик».

Известен автозаправщик для заправки летательных аппаратов компонентом жидкого ракетного топлива, содержащий тягач, соединенный с полуприцепом и цистерной, пневмогидросистему, включающую насосный агрегат, запорную арматуру, контрольно-измерительные приборы, раздаточные штуцеры с постоянно пристыкованными шлангами и систему управления (см. патент Ru 2286289, С2, МПК 7: В64F 1/00, B67D 5/04, B60S 5/02, В60Р 3/22, опубликовано 27.10.2006 г.) [6].

Анализ патентов и научно-технической литературы [1...14 и др.] показал, что по технической сущности и достигаемому результату автозаправщик по патенту

Ru 2286289, C2 является наиболее близким к предлагаемой полезной модели и выбран нами в качестве прототипа.

К недостаткам прототипа можно отнести следующее:

- отсутствие теплоизоляции на поверхности цистерны автозаправщика в условиях Французской Гвианы (почти на экваторе - 5° северной широты) с тропическим климатом [1, с.47...51] не позволяет строго поддерживать температурные режимы заправки ракеты-носителя в требуемых пределах, что снижает надежность и эффективность работы не только автозаправщика, но и ракеты-носителя, что недопустимо;

- невозможность заполнения цистерны автозаправщика компонентом (например, керосином) из средства его доставки - контейнера-цистерны;

- невозможность охлаждения компонента топлива, например, керосина, в цистерне автозаправщика.

Техническими результатами полезной модели являются:

1) повышение надежности и эффективности работы автозаправщика в процессе заправки летательного аппарата компонентом жидкого ракетного топлива путем автоматизации процесса заправки, достижения устойчивой и бескавитационной работы насоса в режиме заправки ракеты-носителя с малым расходом;

2) обеспечение заполнения теплоизолированной цистерны автозаправщика компонентом жидкого ракетного топлива с заданной температурой из средства доставки - контейнера-цистерны;

3) обеспечение охлаждения компонента жидкого ракетного топлива, например, керосина до требуемой температуры в теплоизолированной цистерне автозаправщика с целью увеличения его плотности перед заправкой летательного аппарата.

Указанные технические результаты достигаются благодаря тому, что автозаправщик для заправки летательных аппаратов компонентом жидкого ракетного топлива, содержащий тягач, соединенный с полуприцепом и цистерной, пневмо-гидросистему, включающую насосный агрегат, запорную арматуру, контрольно-измерительные

приборы, раздаточные штуцеры с постоянно пристыкованными шлангами и систему управления, согласно полезной модели, выполнен в виде установленного на полуприцепе-контейнеровозе транспортного модульного контейнера, разделенного герметичной перегородкой на два отсека - технологический отсек, в котором расположено заправочное оборудование, и отсек управления с установленными в нем электрооборудованием и системой управления технологическими операциями заправки, связанной как с местным, так и с дистанционным пультами управления, технологический отсек снабжен системой принудительной механической вентиляции с фильтром и системой проветривания, а отсек управления - переносным кондиционером, в обоих отсеках расположена система пожарооповещения, выдающая сигнал о возникновении пожара на местный и дистанционный пульты управления, установленная в технологическом отсеке цистерна снабжена теплоизоляцией и расположенными по ее длине тремя опорами, из которых центральная выполнена неподвижной, а две крайние - с возможностью скольжения относительно продольной оси контейнера, а постоянно пристыкованные шланги расположены в лотках, выполненных вдоль стенок контейнера, причем приемо-выдающий шланг снабжен дополнительным шлангом меньшего диаметра, один конец которого соединен с пневмосистемой, а другой - с приемо-выдающим шлангом на раздаточном штуцере, при этом автозаправщик снабжен параллельно установленными в напорной магистрали после насоса и фильтра электроклапанами малого и большого расходов, за которыми расположены нерегулируемые дроссели ДРН2 и ДРНЗ для обеспечения требуемой подачи насоса, а также байпасной линией, гидравлически связанной с электроклапаном малого расхода.

Указанные технические результаты достигаются также благодаря тому, что автозаправщик для заправки летательных аппаратов компонентом жидкого ракетного топлива, содержащий тягач, соединенный с полуприцепом и цистерной, пневмогидросистему, включающую насосный агрегат, запорную арматуру, контрольно-измерительные

приборы, раздаточные штуцеры с постоянно пристыкованными шлангами и систему управления, снабжен трубопроводом, включающим связанные последовательно между собой гидравлически запорные устройства, фильтр, гибкий трубопровод и соединительный штуцер, посредством которого теплоизолированная цистерна соединена с трубопроводом, связанным со средством доставки - контейнером-цистерной, заполненной компонентом жидкого ракетного топлива, например, керосином, через всасывающий трубопровод с арматурой и холодильную установку, выполненную в виде двух параллельно установленных насосных агрегатов, каждый из которых последовательно соединен с охладителем, расположенным за ним.

Указанные технические результаты достигаются также и благодаря тому, что автозаправщик для заправки летательных аппаратов компонентом жидкого ракетного топлива, содержащий тягач, соединенный с полуприцепом и цистерной, пневмогидросистему, включающую насосный агрегат, запорную арматуру, контрольно-измерительные приборы, раздаточные штуцеры с постоянно пристыкованными шлангами и систему управления, снабжен присоединенными к тепло-изолированной цистерне трубопроводами с арматурой и штуцерами Ш2, Ш4, связывающими теплоизолированную цистерну с системой охлаждения компонента жидкого ракетного топлива, например, керосина, выполненной в виде соединенных параллельно двух насосных агрегатов и параллельно установленных после них и соединенных при помощи трубопроводов с арматурой с двумя цистернами жидкого азота, двух охладителей, которые вместе с трубопроводами с арматурой образуют замкнутый циркуляционный контур охлаждения компонента жидкого ракетного топлива в теплоизолированной цистерне автозаправщика.

Сущность предлагаемых полезных моделей поясняется чертежами. На фиг.1, 2, 3, 4 и 5 представлены варианты выполнения автозаправщика для заправки летательных аппаратов компонентом жидкого ракетного топлива.

Так как для всех вариантов прототип один и тот же, то фиг.1 и 2 являются общими.

Фиг.1, 2 и 3 - относятся к варианту 1;

Фиг.1, 2 и 4 - к варианту 2;

Фиг.1, 2 и 5 - к варианту 3.

На фиг.1 - показан общий вид автозаправщика для заправки летательных аппаратов компонентом жидкого ракетного топлива;

На фиг.2 - изображена схема пневмогидросистемы автозаправщика;

На фиг.З - упрощенная схема заправки верхней ступени летательного аппарата - ракеты - носителя - компонентом жидкого ракетного топлива с помощью автозаправщика;

На фиг.4 - схема заполнения теплоизолированной цистерны автозаправщика компонентом жидкого ракетного топлива из контейнера-цистерны;

На фиг.5 - схема охлаждения компонента жидкого ракетного топлива в автозаправщике.

Вариант 1 (фиг.1, 2, 3)

Автозаправщик 1 (фиг.1, 2) для заправки летательного аппарата, например, ракеты - носителя (РН) с космической головной частью - КГЧ (фиг.З), компонентом жидкого ракетного топлива содержит тягач 2, соединенный с полуприцепом 3 и цистерной 4, пневмогидросистему 5, включающую насосный агрегат 6, запорную арматуру 7 (на фиг.2 вентили ВН1, ВН2, ВНЗ, ВН4...), контрольно - измерительные приборы 8 (ДТУ1, ДТУ2 - датчики контроля уровня и температуры компонента в цистерне), 9 (ДД1...ДД4 - датчики контроля давления), 10 (МВ1, МН1, МН2 - манометры), раздаточные штуцеры 11, 12 с постоянно пристыкованными шлангами 13, 14 и систему управления (условно не показана).

Автозаправщик 1 для заправки летательного аппарата компонентом жидкого ракетного топлива выполнен в виде установленного на полуприцепе - контейнеровозе

3 транспортного модульного контейнера 15 (с габаритами 1АА по ГОСТ 18477-79), разделенного герметичной перегородкой 16 на два отсека - технологический отсек 17, в котором расположено заправочное оборудование 18 (фиг.1) - теплоизолированная цистерна 4, насосно-арматурный блок, пневмогидравлический блок, трубопроводы, гибкие рукава, датчики и отсек управления 19 с установленными в нем электрооборудованием 20 и системой управления технологическими операциями заправки 21, связанной как с местным 22, так и с дистанционным 23 пультами управления.

Технологический отсек 17 (фиг.2) снабжен системой принудительной механической вентиляции 24 с вентилятором ВНТ1, фильтром 25 и системой проветривания 25а (фиг.1), а отсек управления 19 - переносным кондиционером 26. В обоих отсеках 17 и 19 расположена система 27 пожарооповещения, выдающая сигнал о возникновении пожара на местный 22 и дистанционный 23 пульты управления (фиг.1).

Цистерна 4 снабжена теплоизоляцией, предохранительными клапанами КП1 и КП2 (фиг.2) и огневыми предохранителями П01 и П02, предотвращающими взрыв теплоизолированной цистерны 4 в случае пожара, что повышает надежность и безопасность работы автозаправщика. Теплоизолированная цистерна 4 для оптимизации положения и устойчивости снабжена также расположенными по ее длине тремя опорами 28, 29, 30 (условно не показаны), из которых центральная 29 выполнена неподвижной, а две крайние 28, 30 - с возможностью скольжения относительно продольной оси контейнера. Постоянно пристыкованные шланги - гибкие трубопроводы 13, 14, 33 (ТГ1, ТГ2, ТГ3, фиг.2) расположены в лотках 31, 32, выполненных вдоль стенок контейнера (условно не показаны). Приемо-выдающий - шланг 14 - гибкий рукав ТГЗ (фиг.2) снабжен для продувки дополнительным шлангом 33 (ТГ2) меньшего диаметра, один конец которого соединен с пневмосистемой, а другой - с приеме - выдающим шлангом на раздаточном штуцере 11 (Ш4).

Для стыковки с теплоизолированной цистерной 4 (фиг.2) предусмотрено устройство приемо-выдающее У31 с двумя металлорукавами 33 (ТГ2) и 14 (ТГЗ): рукав 14 (ТГЗ) предназначен для перекачки компонента жидкого ракетного топлива, а рукав 33 (ТГ2) - для продувки рукава 14 (ТГЗ) после работы. Контроль за продувкой осуществляется по смотровому устройству УСМ1. Связка рукавов 33 (ТГ2) и 14 (ТГЗ) используется при заливке компонента в теплоизолированную цистерну 4 (фиг.2), охлаждении компонента, заправке РН (фиг.3) и сливе компонента из той же цистерны 4.

Перед заправкой летательного аппарата через вентиль ВН4 и левый крайний штуцер Ш1 (фиг.2) производят отбор проб компонента на химический анализ.

Через штуцер 12 (Ш2) компонент подается в систему охлаждения (фиг.5).

Штуцер ШЗ и вентиль ВН5 (фиг.2) используют для введения в компонент, например, в керосин, этилцеллозольва ГОСТ 8313-88 (С2Н50С2Н40Н), если заданная температура компонента ниже 5°С. Объемная доля этилцеллозольва составляет примерно 0,3%.

Через штуцер 11 (Ш4) компонент подается на заправку РН (фиг.3).

Штуцер Ш5, вентили ВН11 и ВН3 используют для полного удаления компонента из цистерны 4 и магистралей выдавливанием.

Для обеспечения бескавитационной работы насоса в газовой подушке теплоизолированной цистерны 4 автозаправщика 1 создают наддув - избыточное давление, равное 0,04МПа.

Для этого в теплоизолированную цистерну 4 через правый крайний штуцер Ш6 (фиг.2), фильтр ФЗ, вентили ВН12, ВН13, газовый редуктор КР1, обратный клапан К02 и электроклапан ЭК7 подают газообразный азот из азотной системы.

Через вентили ВН14 и ВН15 осуществляют сброс давления азота из магистрали в атмосферу.

Электроклапан ЭК1 открывают дистанционно при проведении барботажа, а электроклапан ЭК2 - для включения в работу байпасной линии одновременно при заправке на малом расходе через электроклапан 35 (ЭКЗ, фиг.2).

Автозаправщик 1 снабжен параллельно установленными в напорной магистрали 34 (фиг.3) после насоса 6 и фильтра Ф2 электроклапанами малого 35 (ЭКЗ) и большого 36 (ЭК4) расходов, за которыми расположены нерегулируемые дроссели ДРН2 и ДРНЗ для обеспечения требуемой подачи насоса 6, а также байпасной линией (ЭК2), гидравлически связанной с электроклапаном малого расхода 35 (ЭКЗ). Такое конструктивное выполнение обеспечивает надежную, устойчивую и бескавитационную работу насоса при заправке РН на малом расходе.

Нерегулируемые дроссели ДРН весьма широко применяются в современной технике, их рассчитывают и выбирают по ГОСТ8 563.1-97 и ОСТ 92.92.69-80. Они описаны, например, в книгах:

- Космонавтика. Энциклопедия, изд. «Сов. Энциклопедия», 1985. Раздел дросселирование.

- В.Ф.Ковалевский, Н.Т.Железняков, Ю.Е.Бейлин. Справочник по гидроприводам горных машин. «Недра», М., 1967. стр.207.

- В.И.Турк, А.В.Минаев, В.А.Карелин. Насосы и насосные станции. Стройиздат, 1977, стр.68.

- П.В.Коваль. Гидропривод горных машин изд. «Недра», М., 1967, стр.208 и в других источниках.

Нерегулируемые дроссели конструктивно могут быть выполнены в виде диска с центральным отверстием, например, в виде шайбы.

Нерегулируемые дроссели ДРН2 и ДРН3 одинаковы по конструкции, отличаются лишь диаметром проходных отверстий:

d_дрн3 >d_дрн2, так как через ДРН3 проходит большой расход, а через ДРН2 - малый, где d - диаметр отверстия.

Система заправки ракеты-носителя компонентом, например, керосином, состоит из двух частей - подвижной и неподвижной (стационарной). Подвижную часть составляет (фиг.2, 3) автозаправщик до соединительного штуцера 11 (Ш4).

Стационарная часть расположена в стартовом сооружении и на мобильной башне обслуживания МБО (условно не показана).

Заправочная колонка расположена на нулевой отметке (штуцер 11 (Ш4) на фиг.2, 3). Напорная магистраль 34 частично проходит по потерне-закрытому каналу [1, с.37], а далее может быть проложена по мобильной башне обслуживания или по кабель-заправочной мачте КЗМ (фиг.З), на которой установлены наполнительное соединение (условно не показано), фильтр и заправочный клапан.

Заправке РН предшествуют: транспортировка РН на стартовый комплекс; установка ее в стартовую систему, закрепление, стыковка космической головной части КГЧ к РН, вертикализация, прицеливание, стыковка связей «земля-борт», термостатирование РН и КГЧ. Поэтому схема, показанная на фиг.З, является упрощенной, так как РН с КГЧ для наглядности условно показана не в стартовой системе.

Автозаправщик при заправке РН компонентом жидкого ракетного топлива, например, керосином, может работать в автоматическом режиме, как от местного пульта управления 22, так и дистанционно от внешней автоматизированной системы управления (АСУ) 23.

Для этого через правый крайний штуцер Ш6 (фиг.2) осуществляют наддув теплоизолированной цистерны 4 азотом до избыточного давления 0,04 МПа.

Штуцер 11 (Ш4) соединяют к заправочной колонке (фиг.З). Открывают вентиль 7 (ВН2), при этом вентиль ВН1 закрыт. Затем дистанционно открывают электроклапан 36 (ЭК4) большого расхода и включают насос 6 (фиг.2, 3). При этом происходит заполнение напорной магистрали 34 керосином Т-1 до заправочного клапана на КЗМ (фиг.3), после чего открывают заправочный клапан и керосин Т-1 поступает в бак блока И ракеты-носителя с расходом (4,5...5)·10^-3 м³/с.

При достижении «Предварительного уровня» [12] в баке по командному сигналу датчика СКУ (системы контроля уровня) на борту РН электроклапан большого расхода 36 (ЭК4) автоматически закрывается и автоматически открывается электроклапан 35 (ЭКЗ) малого расхода (фиг.2, 3). Малый расход при этом составляет (0,65...0,85)·10^-3 м³/с. При заправке с малым расходом одновременно включается в работу байпасная линия, для чего автоматически открывается электроклапан

ЭК2 (фиг.2) и часть керосина Т-1 из напорной магистрали 34 после насоса 6 перетекает в теплоизолированную цистерну 4 автозаправщика.

Это, как показали исследования, обеспечивает устойчивую, бескавитационную и надежную работу насоса [13, 14], предотвращает перегрев корпуса и деталей насоса, что, к тому же, повышает долговечность и безопасность его работы.

При достижении «Номинального уровня» по командному сигналу датчика СКУ на борту РН электроклапан 35 (ЭКЗ) малого расхода автоматически закрывается и процесс заправки прекращается. Время выдачи керосина Т-1 на большом расходе составляет 1730 с (28,9 мин), а время выдачи при малом расходе - 529 с (8,8 мин.).

Полное время заправки 38 мин.

Таким образом, совокупность существенных признаков, изложенных в формуле полезной модели варианта 1, позволяет получить требуемый технический результат, а именно: повысить надежность и эффективность работы автозаправщика в процессе заправки летательного аппарата компонентом жидкого ракетного топлива путем автоматизации процесса заправки, достижения устойчивой и бескавитационной работы насоса в режиме заправки ракеты-носителя с малым расходом (0,65...0,85)·10^-3 м³/с.

После заправки для очистки автозаправщика предусмотрены следующие операции: продувка газообразным азотом заправочных рукавов перед их стыковкой на площадке перелива и охлаждения керосина и на нулевой отметке стартового сооружения; перелив оставшегося керосина в контейнер-цистерну; продувка теплоизолированной цистерны 4 автозаправщика азотом после полного слива керосина из автозаправщика.

Техническое обслуживание автозаправщика осуществляют при включенной вентиляции, открытых дверях и открытой системе проветривания 25а (фиг.1).

Атмосфера внутри автозаправщика контролируется индивидуальными газоанализаторами.

Вариант 2 (фиг.1, 2, 4)

Автозаправщик 1 для заправки летательных аппаратов компонентом жидкого ракетного топлива содержит (фиг.1, 2): тягач 2, соединенный с полуприцепом 3 и цистерной 4, пневмогидросистему 5, включающую насосный агрегат 6, запорную арматуру 7, контрольно-измерительные приборы 8, 9, 10, раздаточные штуцеры 11, 12 с постоянно пристыкованными шлангами 13, 14 и систему управления.

Во втором варианте предусмотрено заполнение теплоизолированной цистерны 4 автозаправщика 1 компонентом жидкого ракетного топлива, например, керосином Т-1 с заданной температурой из контейнера - цистерны 39 (фиг.4).

Для этого автозаправщик 1 снабжен трубопроводом 37, включающим связанные последовательно между собой гидравлически запорные устройства, например, вентили ВН1, ВН2, фильтр ФЗ, гибкий трубопровод (шланг) 13 и соединительный штуцер 12 (Ш2).

Контейнер - цистерна 39 (фиг.4) через всасывающий трубопровод 40, холодильную установку 41, выполненную в виде двух параллельно установленных насосных агрегатов 6 (P10, Р20), каждый из которых последовательно соединен с охладителем 42, расположенным за насосным агрегатом 6, и трубопровод 38 соединен со штуцером 12 (Ш2) автозаправщика 1.

Заполнение теплоизолированной цистерны 4 автозаправщика 1 компонентом, например, керосином Т-1, осуществляют следующим образом: открывают вентили ВН1, ВН2 (фиг.4) и вентиль на всасывающем трубопроводе 40. Включают в работу холодильную установку 41: охладители 42 и насосы 6 (P10, Р20). При этом керосин из контейнера - цистерны 39 (фиг.4) с помощью насосов 6 через охладители 42 и трубопроводы 37 и 38 поступает в теплоизолированную цистерну 4 автозаправщика 1.

При достижении заданного уровня компонента в теплоизолированной цистерне 4 по сигналам датчиков температуры - уровня 8, 9 (ДТУ1, ДТУ2) и датчика давления 9 (ДДЗ) (фиг.2) закрывают вентили ВН1, ВН2 и вентиль на всасывающем трубопроводе 40. Трубопроводы 37 и 38 отсоединяют и оборудование продувают

азотом.

Таким образом, совокупность существенных признаков, изложенных в формуле полезной модели варианта 2, позволяет получить требуемый технический результат, а именно: осуществить заполнение теплоизолированной цистерны автозаправщика компонентом жидкого ракетного топлива с заданной температурой из средства доставки - контейнера - цистерны.

Вариант 3 (фиг.1, 2, 5)

Автозаправщик 1 для заправки летательных аппаратов компонентом жидкого ракетного топлива содержит (фиг.1, 2): тягач 2, соединенный с полуприцепом 3 и цистерной 4, пневмогидросистему 5, включающую насосный агрегат 6, запорную арматуру 7, контрольно - измерительные приборы 8, 9, 10, раздаточные штуцеры 11, 12 с постоянно пристыкованными шлангами 13, 14 и систему управления.

В третьем варианте предусмотрено охлаждение компонента жидкого ракетного топлива, например, керосина Т-1, до требуемой температуры в теплоизолированной цистерне 4 автозаправщика 1 (фиг.5) с целью увеличения его плотности перед заправкой РН.

Для этого автозаправщик 1 через штуцеры 11, 12 (Ш4 и Ш2, фиг.2) присоединяют к системе охлаждения 43, которая состоит из параллельно соединенных двух насосов 6, двух охладителей 42 и двух цистерн жидкого азота.

Автозаправщик 1 вместе с системой охлаждения 43 образует замкнутый циркуляционный контур охлаждения компонента жидкого ракетного топлива, например, керосина, в теплоизолированной цистерне 4 автозаправщика (фиг.5).

При работе открывают вентили ВН1, ВН2 и ВН6. Включают в работу охладители 42, цистерны 44 и насосы 6. При этом насосы 6 всасывают компонент топлива из теплоизолированной цистерны 4 автозаправщика 1 и через охладители 42 возвращают в эту же цистерну 4. Насосы 6 работают до тех пор, пока температура компонента в теплоизолированной цистерне 4 не достигнет требуемого значения,

после чего по сигналам датчиков температуры-уровня 8, 9 (ДТУ1 и ДТУ2) закрывают вентили ВН1, ВН2, ВН6 и отключают систему охлаждения.

Таким образом, совокупность существенных признаков, изложенных в формуле полезной модели варианта 3, позволяет получить требуемый технический результат, а именно: обеспечить охлаждение компонента жидкого ракетного топлива, например, керосина, до требуемой температуры в теплоизолированной цистерне автозаправщика с целью увеличения его плотности перед заправкой летательного аппарата.

Предлагаемая полезная модель (включая все три варианта) в отличие от анналогов и прототипа обеспечивает:

1) повышение надежности и эффективности работы автозаправщика в процессе заправки ракеты-носителя (РН) компонентом жидкого ракетного топлива с заданными параметрами (температурой, давлением и расходом) путем автоматизации процесса заправки;

2) достижение устойчивой и бескавитационной работы насоса в режиме заправки РН с малым расходом;

3) заполнение теплоизолированной цистерны автозаправщика компонентом жидкого ракетного топлива с заданной температурой из средства доставки - контейнера - цистерны;

4) охлаждение компонента жидкого ракетного топлива, например, керосина (по ГОСТ 10227-86), до требуемой температуры в теплоизолированной цистерне автозаправщика с целью увеличения его плотности перед заправкой РН.

Сравнительный анализ предлагаемой полезной модели с известными автозаправщиками показал, что предлагаемая полезная модель по техническому уровню и достигаемым результатам превосходит все известные отечественные и зарубежные автозаправщики для заправки летательных аппаратов компонентом жидкого ракетного топлива.

Все три варианта предлагаемой полезной модели будут использованы в полном объеме в составе наземного стартового комплекса ракеты-носителя «Союз-СТ»

в Гвианском космическом центре.

Предложенная полезная модель может быть использована также в составе Российских стартовых комплексов.

Таким образом, предлагаемая полезная модель отвечает критериям патентоспособности «существенная новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость».

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Ракетно-космический комплекс, Космодром. Под общей редакцией проф. А.П.Вольского. Воениздат, М., 1977, 309 с. С.185-187 - аналоги.

2. Ракетно-космический комплекс, Ракеты-носители. Под общей редакцией проф. СО. Осипова Воениздат, М.: 1981, 315 с С.12-18 - аналоги

3. Актуальные проблемы Российской космонавтики. Материалы XXX академических чтений по космонавтике. М., январь 2006 г. с.330-331 гиперзвуковая авиация - еще одна возможная область применения.

4. Зрелов В.Н., Серегин В.Н. Жидкие ракетные топлива. М: Химия, 1975, 320 с С.62-65, рис.41 - аналог.

5. Патент Ru 2206478 МПК 7 B64F 1/28, B60S 5/02, В65Д 88/12, В67Д 5/04, В60Р 3/24, 20.06.2003 г. - аналог.

6. Патент Ru 2286289, С2, МПК 7 B64F 1/00, B67D 5/04, B60S 5/02, В60Р 3/22, Опубликовано 27.10.2006 г - прототип.

7. Патент Ru 28347 U1, 20.03.2003 - аналог.

8. Патент GB 1356949A, 19.06.1974 - аналог.

9. Патент JP 07-330096А, 19.12.1995 - аналог.

10. Патент US 2707577A, 03.05.1955 - аналог.

11. Патент US 4131214А, 26.12.1978 - аналог.

12. Челомей В.Н., Полухин Д.П., Миркин Н.Н. и др.

Пневмогидравлические системы двигательных установок с жидкостными ракетными двигателями. Под редакцией академика В.Н. Челомея. М.: Машиностроение, 1978, 240 с, 87-89 - система контроля уровней при заправке - частичный аналог.

13. Черкасский В.М., Романова Т.М, Кауль Р.А. Насосы, компрессоры, вентиляторы. Госэнергоиздат, М-Л., 1962, 264 с, с.65-66 - регулирование производительности центробежных машин. Дроссельное регулирование; с.85-86 - Неустойчивость работы. Помпаж.

14. Турк В.И., Минаев А.В., Карелин В.Я.. Насосы и насосные станции. Стройиздат, М.: 1977, 256 с, с.63-64 - неустановившиеся и переходные режимы работы насосов; с.68-70 - регулирование работы насосов.

Предварительная экспертиза проведена к.т.н. Ж.Р.Рахмановым по фондам РГПБ при ФИПС и ФГУП «КБОМ».

1. Автозаправщик для заправки летательных аппаратов компонентом жидкого ракетного топлива, содержащий тягач, соединенный с полуприцепом и цистерной, пневмогидросистему, включающую насосный агрегат, запорную арматуру, контрольно-измерительные приборы, раздаточные штуцеры с постоянно пристыкованными шлангами и систему управления, отличающийся тем, что он выполнен в виде установленного на полуприцепе-контейнеровозе транспортного модульного контейнера, разделенного герметичной перегородкой на два отсека - технологический отсек, в котором расположено заправочное оборудование, и отсек управления с установленными в нем электрооборудованием и системой управления технологическими операциями заправки, связанной как с местным, так и с дистанционным пультами управления, технологический отсек снабжен системой принудительной механической вентиляции с фильтром и системой проветривания, а отсек управления - переносным кондиционером, в обоих отсеках расположена система пожарооповещения, выдающая сигнал о возникновении пожара на местный и дистанционный пульты управления, установленная в технологическом отсеке цистерна снабжена теплоизоляцией и расположенными по ее длине тремя опорами, из которых центральная выполнена неподвижной, а две крайние - с возможностью скольжения относительно продольной оси контейнера, а постоянно пристыкованные шланги расположены в лотках, выполненных вдоль стенок контейнера, причем приемовыдающий шланг снабжен дополнительным шлангом меньшего диаметра, один конец которого соединен с пневмосистемой, а другой - с приемовыдающим шлангом на раздаточном штуцере, при этом автозаправщик снабжен параллельно установленными в напорной магистрали после насоса и фильтра электроклапанами малого и большого расходов, за которыми расположены нерегулируемые дроссели ДРН2 и ДРН3 для обеспечения требуемой подачи насоса, а также байпасной линией, гидравлически связанной с электроклапаном малого расхода.

2. Автозаправщик для заправки летательных аппаратов компонентом жидкого ракетного топлива, содержащий тягач, соединенный с полуприцепом и цистерной, пневмогидросистему, включающую насосный агрегат, запорную арматуру, контрольно-измерительные приборы, раздаточные штуцеры с постоянно пристыкованными шлангами и систему управления, отличающийся тем, что он снабжен трубопроводом, включающим связанные последовательно между собой гидравлически запорные устройства, фильтр, гибкий трубопровод и соединительный штуцер, посредством которого теплоизолированная цистерна соединена с трубопроводом, связанным со средством доставки - контейнером-цистерной, заполненной компонентом жидкого ракетного топлива, например керосином, через всасывающий трубопровод с арматурой и холодильную установку, выполненную в виде двух параллельно установленных насосных агрегатов, каждый из которых последовательно соединен с охладителем, расположенным за ним.

3. Автозаправщик для заправки летательных аппаратов компонентом жидкого ракетного топлива, содержащий тягач, соединенный с полуприцепом и цистерной, пневмогидросистему, включающую насосный агрегат, запорную арматуру, контрольно-измерительные приборы, раздаточные штуцеры с постоянно пристыкованными шлангами и систему управления, отличающийся тем, что он снабжен присоединенными к теплоизолированной цистерне трубопроводами с арматурой и штуцерами Ш2, Ш4, связывающими теплоизолированную цистерну с системой охлаждения компонента жидкого ракетного топлива, например керосина, выполненной в виде соединенных параллельно двух насосных агрегатов и параллельно установленных после них и соединенных при помощи трубопроводов с арматурой с двумя цистернами жидкого азота, двух охладителей, которые вместе с трубопроводами с арматурой образуют замкнутый циркуляционный контур охлаждения компонента жидкого ракетного топлива в теплоизолированной цистерне автозаправщика.