ДРЕНАЖНОЕ УСТРОЙСТВО КРИОГЕННОГО КОМПОНЕНТА РАКЕТНОГО РАЗГОННОГО БЛОКА
ROCKET ACCELERATING ENGINE CRYOGENIC COMPONENT DRAIN DEVICE

Изобретение относится к ракетно-космической технике, а именно к конструкции дренажа криогенного компонента из криогенного бака, а также может быть применено в конструкциях, где используется хранение и эксплуатация криогенных компонентов в емкостях.
При заправке криогенного бака криогенным компонентом в начальный момент происходит вскипание криогенного компонента с образованием большого количества газа, который необходимо сбрасывать с целью обеспечения необходимого давления в криогенном баке. В процессе заправки и подготовки ракетного разгонного блока к пуску для поддержания давления в криогенном баке возникает необходимость открывать дренажный клапан и сбрасывать давление из криогенного бака. В результате этого процесса из-за разницы температур между наружной атмосферой и внутренней полостью дренажной магистрали на внутренней поверхности дренажной магистрали может выпадать конденсат, который, замерзая, может попасть в дренажный клапан и в криогенный бак, что может привести к аварийной ситуации.
Известен ракетный разгонный блок по патенту RU 2153447 B64G 1/40, 1/00, 1/16, имеющий в своем составе дренажную магистраль, представляющую собой дренажный клапан, установленный на баке окислителя, и дренажный трубопровод, пристыкованный к дренажному клапану и выведенный за пределы ракетного разгонного блока, - прототип.
Недостатком дренажной магистрали прототипа является следующее.
В процессе заправки бака окислителя, полета блока в составе ракеты-носителя и автономного полета блока:
- в местах креплений дренажной магистрали возникают относительные продольные и поперечные перемещения. Продольные перемещения направлены параллельно продольной оси блока, поперечные находятся в плоскости, перпендикулярной продольной оси блока. Компенсации перемещений между точками креплении прототипом не предусмотрено, в результате чего снижается надежность эксплуатации дренажной магистрали;
- выпадение конденсата, его скапливание и замерзание во внутренней полости дренажной магистрали может привести к аварийной ситуации (из-за попадания льда в арматуру двигательной установки ракетного разгонного блока), исключение которой не предусмотрено прототипом.
Задачей предложенного дренажного устройства криогенного компонента ракетного разгонного блока является повышение надежности эксплуатации дренажной магистрали и, как следствие, повышение надежности эксплуатации ракетного разгонного блока.
Задача решается за счет того, что в дренажном устройстве криогенного компонента ракетного разгонного блока, состоящего из дренажного клапана, установленного на криогенном баке, и дренажного трубопровода, дренажный трубопровод на выходе из ракетного разгонного блока закреплен к его силовому элементу с помощью кронштейна, содержащего направляющую опору и термомост, а в состав дренажного трубопровода введена сферическая втулка, размещенная внутри направляющей опоры. Средняя часть дренажного трубопровода подкреплена на верхнем днище криогенного бака с помощью регулируемого кронштейна, содержащего опору с резьбовой законцовкой, которая закреплена на наружной поверхности верхнего днища криогенного бака, два полуприжима, охватывающих дренажный трубопровод и установленных на резьбовой законцовке опоры, регулировочную шайбу, размещенную между опорой и нижним полуприжимом, и сферические вкладыши, установленные на внутренних поверхностях верхнего и нижнего полуприжимов. На выходе из дренажного клапана в дренажный трубопровод введены изогнутые патрубки, которые образуют П-образный участок в составе дренажного трубопровода и препятствуют попаданию конденсата в дренажный клапан и криогенный бак. В состав средней части дренажного трубопровода введен компенсатор угловых перемещений, который совместно с кронштейном и регулируемым кронштейном обеспечивает компенсацию монтажных и рабочих перемещений, возникающих в процессе эксплуатации дренажного устройства криогенного компонента ракетного разгонного блока.
На фиг.1 изображен общий вид дренажного устройства криогенного компонента ракетного разгонного блока. На фиг.2 представлен П-образный участок дренажного трубопровода. На фиг.3 показан регулируемый кронштейн. На фиг.4 изображен кронштейн крепления дренажного трубопровода к силовому элементу ракетного разгонного блока, где:
1. криогенный бак;
2. дренажный клапан;
3. дренажный трубопровод;
4. компенсатор угловых перемещений;
5. силовой элемент;
6. кронштейн;
7. направляющая опора;
8. термомост;
9. сферическая втулка;
10. средняя часть дренажного трубопровода;
11. верхнее днище;
12. регулируемый кронштейн;
13. опора;
14. резьбовая законцовка;
15. полуприжимы;
16. регулировочная шайба;
17. сферический вкладыш;
18. изогнутые патрубки;
19. крепежные элементы;
20. П-образный участок.
В дренажном устройстве криогенного компонента ракетного разгонного блока, состоящего из дренажного клапана 2, установленного на криогенном баке 1, и дренажного трубопровода 3, дренажный трубопровод 3 на выходе из ракетного разгонного блока закреплен к его силовому элементу 5 с помощью кронштейна 6, содержащего направляющую опору 7 и термомост 8, а в состав дренажного трубопровода 3 введена сферическая втулка 9, размещенная внутри направляющей опоры 7. Средняя часть дренажного трубопровода 10 подкреплена на верхнем днище 11 криогенного бака 1 с помощью регулируемого кронштейна 12, содержащего опору 13 с резьбовой законцовкой 14, которая закреплена на наружной поверхности верхнего днища 11 криогенного бака 1, два полуприжима 15, охватывающих дренажный трубопровод 3 и установленных на резьбовой законцовке 14 опоры 13, регулировочную шайбу 16, размещенную между опорой 13 и нижним полуприжимом 15 и сферические вкладыши 17, установленные на внутренних поверхностях верхнего и нижнего полуприжимов 15.
Направляющая опора 7 с термомостом 8, полуприжимы 15 между собой и к резьбовой законцовке 14 крепятся с помощью крепежных элементов 19, а сферические вкладыши 17, например, могут быть установлены на полуприжимы 15 с помощью клея.
На выходе из дренажного клапана 2 в дренажный трубопровод 3 введены изогнутые патрубки 18, которые образуют П-образный участок 20 в составе дренажного трубопровода 3 и препятствуют попаданию конденсата в дренажный клапан 2 и криогенный бак 1.
В состав средней части дренажного трубопровода 10 введен компенсатор угловых перемещений 4, который компенсирует относительные перемещения элементов дренажного устройства криогенного компонента ракетного разгонного блока в основном в вертикальной плоскости.
Кронштейн 6, регулируемый кронштейн 12 и компенсатор угловых перемещений 4 обеспечивают компенсацию монтажных и рабочих перемещений, возникающих в процессе эксплуатации дренажного устройства криогенного компонента ракетного разгонного блока.
В процессе монтажа дренажного трубопровода 3 выставляют положение регулируемого кронштейна 12 поворотом полуприжимов 15 относительно резьбовой законцовки 14 опоры 13 и установкой регулировочной шайбы 16 между нижним полуприжимом 15 и опорой 13 таким образом, чтобы дренажный трубопровод 3 мог бы свободно перемещаться внутри полуприжимов 15 и внутри направляющей опоры 7 кронштейна 6.
Дренажное устройство криогенного компонента ракетного разгонного блока работает следующим образом.
В процессе заполнения криогенного бака 1 криогенным компонентом оболочка криогенной емкости 1 охлаждается и сжимается, в процессе наддува криогенного бака 1, а также в процессе полета ракетного разгонного блока под воздействием перегрузок в дренажной магистрали возникают относительные перемещения между дренажным клапаном 2 и силовым элементом 5 ракетного разгонного блока, которые отрабатываются проскальзыванием и поворотом дренажного трубопровода 3 относительно сферических вкладышей 17 регулируемого кронштейна 12, изменением угла поворота компенсатора угловых перемещений 4 и проскальзыванием и поворотом сферической втулки 9 дренажного трубопровода 3 относительно направляющей опоры 7 кронштейна 6.
Повышение надежности эксплуатации дренажной магистрали достигается за счет введения в ее состав компенсирующих элементов (кронштейна 6, регулируемого кронштейна 12 и компенсатора угловых перемещений 4).
Повышение надежности эксплуатации ракетного разгонного блока достигается за счет введения в состав дренажного трубопровода П-образного участка 20, который препятствует попаданию конденсата из внутренней полости дренажного трубопровода 3 в дренажный клапан 2 и криогенный бак 1, чем исключается возникновение аварийной ситуации.