ТОПЛИВОЗАПРАВЩИК С ЭЛЕКТРООЧИСТИТЕЛЯМИ
BOWSER WITH ELECTRIC CLEANER

Изобретение относится к аэродромным топливозаправщикам, предназначенным для заправки летательных аппаратов (ЛА).
Известно устройство с автоматическим регулированием пропускной способности заправочной магистрали топливозаправщика, снабженное механизмом, создающим отрицательную обратную связь между давлением в магистрали и проходным сечением заправочного наконечника [1].
Одним из недостатков данного устройства является то, что оно не освобождает заправляемое топливо от микроорганизмов.
Известен также автотопливозаправщик Т3-22 [2], содержащий два топливных фильтра тонкой очистки. Недостатком этого автотопливозаправщика является то, что указанные фильтры не освобождают топливо от микроорганизмов.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является автотопливозаправщик [3], содержащий автотягач с коробкой отбора мощности, топливную цистерну с заправочной магистралью и панелью управления, топливный насос с гидроприводом (прототип).
К недостаткам прототипа следует отнести отсутствие в его конструкции устройства, обеспечивающего уничтожение микроорганизмов в заправляемом в самолет топливе.
Технической задачей в предлагаемом изобретении является уничтожение микроорганизмов в топливе, заправляемом в летательный аппарат, путем пропускания этого топлива через электроочиститель, в котором на электродах с высоким электрическим напряжением и убиваются эти микроорганизмы.
Известно [4], что сохраняемость авиационной техники зависит от эффективности мероприятий по защите конструкций от коррозии, старения и биоповреждений. Большинство же процессов коррозии металлов и старения полимеров связано с воздействием микроорганизмов. Бактерии, грибы, актиномицеты инициируют и стимулируют процессы коррозии и старения продуктами своей жизнедеятельности, а при прямом или комбинированном воздействии (совместно с другими факторами среды) вызывают особый вид разрушения материалов и покрытий - биоповреждения.
Более 50% всех коррозионных процессов связано с воздействием микроорганизмов. В авиационных топливах микроорганизмы появляются, в основном, при транспортировке и хранении. Топлива для летательных аппаратов особенно нестойки к биоповреждениям. Стимулируют биоповреждения топлив повышенная температура (более 20°С), загрязнения, попадающие в емкости с топливом, накопление воды. Более благоприятные условия для развития микроорганизмов создаются в зоне раздела топливо-вода. Это наблюдается в хранилищах топлив: происходит порча топлива, коррозия емкостей. Наибольший рост бактерий и грибов-окислителей углеводородов наблюдается в интервале температур 25-40°С.
Существуют также психрофильные и термофильные микроорганизмы, разрушающие топлива. Одним из основных разрушителей топлив в баках реактивных самолетов является гриб Cladosporium resinae. Он преимущественно растет на жидких углеводах, а продукты его метаболизма являются причиной деструкции топлив. В литературе его называют керосиновым грибом. Этот гриб может развиваться в топливных резервуарах при ограниченном доступе воздуха на границе топливо-вода, при значительной толщине топливного слоя. Мицелий распространяется в углеводородах, а не в воде. Гриб сохраняет жизнестойкость и в обезвоженных топливах и растет при попадании влаги или в парах углеводородов. Достаточно 1-7 суток, чтобы образовалась микробная масса, влияющая на работоспособность фильтров, форсунок, клапанов и других элементов конструкций топливных систем. Повышается кислотность топлив, внутренняя поверхность емкостей в крыльях самолетов оказывается поврежденной язвенной и точечной коррозией, возможны случаи расслаивающей коррозии. В авиационных топливах обнаружены также гриб Aspergillus niger, бактерии Pseudomonas aeruginosa, Desulfovibrio desulfuricans и др.
Таким образом, получается, что микроорганизмы попадают в топливные емкости летательных аппаратов, в основном, с заправляемым топливозаправщиком топливом и осуществляют, уже на борту, свои вредные воздействия. Поэтому, если при заправке уменьшить (или вообще исключить) количество микроорганизмов, попадающих на борт самолета, то и уменьшится воздействие биоповреждений, повысится безопасность полетов летательных аппаратов.
Технический результат достигается тем, что в топливозаправщике с электроочистителями, содержащем автотягач с коробкой отбора мощности (КОМ), топливную цистерну с заправочной магистралью и панелью управления, топливный насос с гидроприводом, включающим гидробак для гидрожидкости, гидронасос, кинематически связанный с КОМ, регулятор скорости, соединенный через магистральный гидроклапан с гидромотором, кинематически связанным с топливным насосом, электроочистители, установленные: один, погружного типа - в топливной цистерне, а второй - в заправочной магистрали после топливного насоса перед топливным наконечником. Конструкция электроочистителей приведена, например, в [5, 6].
Электрические фильтры обеспечивают уничтожение микроорганизмов. Это подтверждают исследования авторов заявки, а также, например, использование установки «Изумруд» для очистки и кондиционирования питьевой воды, обеспечивающей очистку воды от микроорганизмов всех видов и форм, микробных токсинов и др. на анодах и катодах. Другие же виды фильтров не уничтожают микроорганизмы. Например, фильтроэлементы для авиационных топлив типа ФЭ, ЭФК, ЭС и др., выпускаемых ООО «Элион-2», обеспечивают только очистку от механических примесей, не затрагивая микроорганизмы.
Изобретение поясняется чертежом. На чертеже представлена структурная схема предлагаемого топливозаправщика.
Топливозаправщик с электроочистителями содержит тягач 1, см. чертеж, с цистерной 2 (ЦТ) для топлива, всасывающую магистраль 3, топливный насос 4 (ТН) и заправочную магистраль 5 с топливным наконечником для присоединения к бортовому штуцеру 6 (ШБ) летательного аппарата (ЛА). Привод насоса 4 содержит гидромотор 7 (ГМ) и гидронасос 8 (ГН), соединенные с гидробаком 9 (ГБ) для рабочей жидкости гидравлическими линиями 10 (слив) и 11 (всасывание). Гидронасос 8 связан при помощи механической передачи с коробкой отбора мощности 12 (КОМ), установленной на автотягаче. Пульт управления 13 (ПУ), подключенный к автомобильной аккумуляторной батарее 14 (АБ), служит для включения коробки 12. Для удобства обслуживания все пульты объединены в общую панель управления. Регулятор скорости 15 (PC) соединен с гидронасосом 8 линией 16, а с магистральным клапаном 17 (КМ) - линией 18. Клапан 17 соединен с гидромотором 7 линией 19. Регулятор 15 снабжен электрогидравлическими клапанами 20 и 21. Клапан 20 служит для обеспечения холостого хода гидронасоса 8 и снижения скорости гидромотора. Клапан 21 предназначен для увеличения скорости гидромотора 7. Дополнительный электрогидравлический клапан 22 управляет магистральным клапаном 17.
Участки 23-28 гидравлических линий соединяют клапаны 20-22 с гидронасосом 8, регулятором 15 и клапаном 17.
2
2
2
К заправочной магистрали 5 присоединены сигнализаторы давления 29-31 (СД-1, СД-2, СД-3), причем их уставки настроены на различные предельно допустимые давления заправки для разных типов ЛА, например на 2,5 кг/см(0,25 МПа), на 3,5 кг/см (0,35 МПа), на 4,5 кг/см (0,45 МПа).
Панель управления содержит пульт 32 выбора сигнализаторов давления (ПВСД) и пульт 33 управления топливным насосом (ПУТИ). Пульт 33 оборудован коммутирующими устройствами 34 (УК-1) и 35(УК-2), кнопками «Пуск ТН», «Стоп ТН» и соединен с приводами клапанов 20-22 электрическими линиями 36-38 соответственно. Кабель 39 необходим для контроля включения КОМ. Кабель 40 обеспечивает питание панели управления. Кабель 41 нужен для связи между сигнализаторами 29-31 и пультом 33. Реле времени 42 предназначено для задержки сигнала останова гидромотора. Дополнительная гидравлическая линия 43 соединяет регулятор скорости 15 с гидробаком. Топливный насос 4 через заправочную магистраль 5 соединен с электроочистителем 45 (вход), который, в свою очередь, связан (выходом) с бортовым штуцером 6 через топливный наконечник. Второй электроочиститель (погружного типа) 44 установлен в топливной цистерне 2.
Питание электроочистителя 44 осуществляется автономно от других потребителей. Сам электроочиститель опускается в нижнюю часть топливной цистерны. Электроочиститель же 45 запитывается от пульта 13 и включается в работу одновременно с началом работы топливного насоса, хотя блок питания обеих электроочистителей может быть один. Электроочиститель 44 имеет также в своей конструкции насос, прокачивающий топливо через себя. Электроочиститель 45 такого насоса не имеет.
Заправка летательного аппарата производится в следующем порядке.
Как только топливо начинает поступать в топливную цистерну 2, включается в работу электроочиститель 44. Топливо в топливной цистерне прокачивается через этот электроочиститель, где убиваются микроорганизмы, превращаясь в механические примеси (мертвые микроорганизмы). Дополнительно осуществляется очистка топлива от механических примесей, в том числе и от уничтоженных микроорганизмов, которые оседают на электродах электроочистителя, накапливаются там, а затем когда осажденный слой становится достаточно толстым, т.е. когда снижается эффективность работы электроочистителя, электроды электроочистителя промываются (удаляется осажденный слой). Электроочиститель 44 работает от момента начала заполнения топливной цистерны 2 и до момента ее освобождения от топлива, очищая топливо от микроорганизмов и от механических частиц, чем уменьшается вероятность попадания микроорганизмов на борт летательного аппарата.
Перед началом заправки ЛА вначале выбирают при помощи пульта 32 один из сигнализаторов 29-31, у которого уставка соответствует предельно допустимому давлению заправки для данного типа ЛА. Наконечник заправочной линии 5 подстыковывают к бортовому штуцеру 6. Затем подключают при помощи пульта 13 КОМ 12 к двигателю автотягача и запитывают электроочиститель 45. При этом напряжение питания подается через кабель 40 на пульты 32, 33 блок 34 и через линию 36 открывает клапан 20. По отдельной линии высокое напряжение от блока питания подается на электроды электроочистителя 45, делая его работоспособным.
При включении КОМ начинает работать гидронасос 8, но клапан 17 пока закрыт. При открытом клапане 20 гидрожидкость поступает через линию 26 в регулятор 15 и переключает его в позицию холостого хода, в которой регулятор направляет основной поток гидрожидкости от гидронасоса 8 из линии 16 напрямую через линию 43 в гидробак 9, откуда она снова всасывается через линию 11 в гидронасос и частично в клапан 22.
Таким образом, при открытом клапане 20 и закрытом клапане 17 гидрожидкость циркулирует по замкнутому контуру ГН-РС-ГБ-ГН, не попадая в гидромотор 7. Поскольку гидромотор не вращается, топливный насос 4 не работает, и топливо в линию 5 не поступает.
Затем запускается топливный насос 4 нажатием на пульте 33 кнопки «Пуск ТН». При этом клапан 20 обесточивается и закрывается, а электрическое напряжение поступает через блок 35 на клапан 22 и открывает его. Гидрожидкость из регулятора 15 и линии 28 проходит через клапан 22 и линию 25 и открывает магистральный клапан 17. Для увеличения оборотов гидромотора 7 на пульте 33 нажимают кнопку «Обороты больше» (электрическая линия 37).
Электрическое напряжение подается также на клапан 21 и открывает его. Гидрожидкость из линии 24 проходит через клапан 21 и поступает через линию 27 в регулятор 15, переключая его в рабочее положение, при котором основной поток гидрожидкости от гидронасоса через линию 16 проходит через регулятор в линию 18, а через клапан 17 и линию 19 попадает в гидромотор, который приводит в действие топливный насос 4. Насос начинает перекачивать топливо из топливной цистерны 2 через всасывающую магистраль 3 и заправочную магистраль 5 на вход электроочистителя 45, проходит через электроочиститель и далее поступает через бортовой штуцер в баки ЛА. При этом, протекая через электроочиститель, топливо освобождается от микроорганизмов и механических частиц.
Таким образом, наличие электроочистителей в конструкции топливозаправщика обеспечивает уничтожение микроорганизмов в топливе и дополнительную очистку топлива от механических примесей. Наличие же двухступенчатой очистки позволяет более полно уничтожить микроорганизмы. Если емкость топливной цистерны топливозаправщика велика, то в нее можно помещать не один электроочиститель, а два и более. То же самое можно осуществить и с электроочистителями в заправочной магистрали: можно установить несколько электроочистителей, включив их или последовательно, или параллельно.
До тех пор, пока кнопка «Обороты больше» нажата, обороты гидромотора и топливного насоса 4 плавно увеличиваются до максимального значения (которое зависит от оборотов КОМ) или остановятся на достигнутом значении, если кнопка будет отпущена. При этом давление на входе в бортовой штуцер (гидравлическое сопротивление электроочистителя практически отсутствует) ЛА прямо зависит от оборотов топливного насоса. По мере наполнения баков ЛА давление топлива на входе в бортовой штуцер может достигнуть предельного значения для заправляемого типа ЛА. Тогда сработает сигнализатор давления, значения которого соответствует предельному давлению заправки для данного типа ЛА, и его контакты замкнутся. Управляющий сигнал от сигнализатора попадет на пульт 32 и через блок 34 поступит на клапан 20, который откроется. Гидрожидкость пройдет через клапан 20 и линию 26, попадет в регулятор 15, переключая его в положение, при котором часть гидрожидкости будет направлена через линию 43 в гидробак 9. При этом поток гидрожидкости через линии 18 и 19 уменьшится, обороты гидромотора и топливного насоса снизятся, уменьшая поток и давление топлива в линии 5. Как только давление заправки станет ниже предельно допустимого, электроконтакты сигнализатора давления разомкнутся, клапан 20 закроется и остановит дальнейший отбор части потока гидрожидкости в линию 43. Теперь регулятор будет направлять в гидромотор 7 только часть жидкости от гидронасоса 8, и топливный насос 4 станет работать на установившихся пониженных оборотах. Уничтожение микроорганизмов будет продолжаться как в топливной цистерне, так и в заправочной магистрали.
Таким образом, топливо, закачиваемое в баки ЛА, освобождается от микроорганизмов как в топливной цистерне, так и в заправочной магистрали с использованием электроочистителей. Кроме того, электроочистители осуществляют дополнительную очистку топлива от механических примесей.
После окончания заправки ЛА выключаются электроочистители в топливной цистерне 2 и в заправочной магистрали (44 и 45 соответственно), а также топливный насос 4 нажатием на пульте 33 кнопки «Стоп ТН». При этом электропитание подается на реле времени 42 и устройство коммутации 34. Сначала питание поступит на клапан 20 и откроет его. Гидрожидкость из линии 23, воздействуя на регулятор 15, переведет его в положение, при котором поток гидрожидкости в направлении к магистральному клапану 17 и гидромотору 7 будет уменьшаться, а в направлении к гидробаку - увеличиваться. Обороты гидромотора и топливного насоса 4 будут плавно снижаться до того момента, когда реле времени 42 переключится и подаст питание на клапан 22, откроет его. Гидрожидкость из линии 28 пройдет через клапан 22 и через линию 25 закроет клапан 17. Поток жидкости к гидромотору прекратится, гидромотор и топливный насос остановятся.
Использование заявляемого изобретения позволяет освободить заправляемое в топливные баки летательного аппарата топливо от находящихся в нем микроорганизмов и, дополнительно, от механических примесей, что предотвращает образование микробной массы в топливных баках ЛА и забивание ею фильтров, форсунок, клапанов и других элементов топливных систем, что повышает безопасность полетов ЛА.
Источники информации
1. Патент РФ №2085446, кл. В64F 1/28, 1997 г.
2. Справочное пособие по средствам аэродромного обеспечения полетов. - М.: Военное издательство Министерства обороны СССР, 1973, - с.142-143.
3. Патент РФ №2234441, кл. B64F/28, 2003 г.
4. Герасименко А.А. Защита машин от биоповреждений. - М.: Машиностроение, 1984, - 113 с.
5. Патент РФ №2145524, кл. 7 В03С 5/00, В01D 35,06, 2000 г.
6. Патент РФ №2314875.