ТОПЛИВНЫЙ БАК ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА БОЛЬШОЙ ДАЛЬНОСТИ

Топливный бак летательного апнарата большой дальности.
Полезная модель относится к устройствам, связанным с нодачей топлива к силовой установке летательного аппарата, а именно, к опорожнению топливных баков в полете, сопровождающимся знакопеременными перегрузками.
Как правило, топливный бак (ТБ) большой дальности имеет несколько отсеков, которые вырабатываются в определённой последовательности для обеспечения приемлемого для системы управления ЛА положения центра тяжести в полёте.
Известен ТБ топливной системы ЛА (полезная модель RU № 23855, бюллетень № 20 2002 г.), сообщённый с магистралями подачи в бак газа вытеснения и топлива в двигатель и содержащий как минимум два отсека с разделительной перегородкой и переливной магистралью, которая выполнена в виде колена, состоящего, по крайней мере, из двух вертикально расположенных, противоположно направленных U - образных колен.
Все данные технические признаки присутствуют и в предлагаемом техническом решении.
Известный ТБ обладает следующим недостатком - при медленном переходе вертикальной составляющей перегрузки через нулевое значение и наличии при этом ненулевых боковой или продольной составляющих перегрузки, соответственно увеличивается время нахождения свободной поверхности топлива в положении, близком к вертикальному, топливо в баке смещается в сторону действия горизонтально направленной перегрузки, а газ вытеснения - в противоположную сторону, при этом входная часть магистрали перелива топлива может оказаться в объеме газовой полости бака. Действующая в это время горизонтально направленная перегрузка создает в объеме топлива в переливной магистрали горизонтальный градиент давления, под действием которого топливо сливается в вырабатываемый отсек бака, замещаясь газом вытеснения, что уменьшает запас топлива в первой половине первого U - образного колена, необходимый для питания двигателя при действии отрицательных перегрузок, и появляется возможность попадания газа вытеснения во вторую часть U - образного колена и последующий отсек топливного бака еще до прекращения действия отрицательных перегрузок. При большом количестве циклов смены перегрузок газ вытеснения накапливается в последующем отсеке ТБ ещё до полной выработки предыдущего отсека, перепад давления между отсеками топливного бака и расход топлива по переливной магистрали уменьшается раньше, чем при быстром переходе вертикальной составляющей перегрузки через нулевое значение, соответственно, увеличивается вероятность неполной выработки предыдущего отсека топливного бака к моменту выработки последующего отсека.
2003109SD7
Объект - устройство МПК В 64 D 37/14
перегрузок при уменьшенпой скорости перехода вертикальной составляющей перегрузки через нулевое значение и наличии при этом ненулевых значений боковой или продольной составлящих перегрузки.
Для достижения указанного технического результата в ТБ ЛА, сообщённом с магистралями подачи в бак газа вытеснения и топлива в двигатель и содержащем как минимум два отсека с разделительной перегородкой и переливной магистралью, которая выполнена в виде колена, состоящего, по крайней мере, из двух вертикально расположенных, противоположно направленных U-образных колен, во входном участке переливной магистрали установлен нормально-закрытый подпружиненный заправочный клапан, имеющий дросселирующее сечение для перетекания топлива питания двигателя.
Для усиления указанного технического результата, нормально-закрытый подпружиненный заправочный клапан может быть выполнен в виде круглой пластины, состоящей как минимум из двух секторных частей, открывающихся в одном направлении. Дополнительно для усиления указанного технического результата, нормально-закрытый подпружиненный заправочный клапан может быть выполнен в виде мембраны из упругого материала, закрепленной в поперечном сечении входного участка переливной магистрали, а секторные части клапана образованы прорезями на мембране.
Отличительными признаками предлагаемой конструкции ТБ ЛА от указанной выше известной, является наличие во входном участке переливной магистрали нормально-закрытого подпружиненного заправочного клапана, имеющего дросселирующее сечение для перетекания топлива питания двигателя. Кроме того, дополнительными отличительными признаками могут быть выполнение нормально-закрытого подпружиненного заправочного клапана в виде круглой пластины, состоящей как минимум из двух секторных частей, открывающихся в одном направлении, а также выполнение нормально-закрытого подпружиненного заправочного клапана в виде мембраны из упругого материала, закрепленной в поперечном сечении входного участка переливной магистрали и образование секторных частей клапана прорезями на мембране.
Благодаря наличию указанных отличительных признаков в совокупности с известными (указанными в ограничительной части формулы), достигается следующий технический результат: существенно уменьшается количество газа вытеснения, попадающего из вырабатываемого отсека ТБ за время его выработки в последующий отсек ТБ при воздействиях знакопеременных перегрузок с медленным переходом вертикальной составляющей перегрузки через нулевое значение и наличии при этом ненулевых значений боковой или продольной составляющих перегрузки, что обеспечивает в полете ЛА при указанных условиях более полную выработку топлива из ТБ.
В результате поиска по источникам патентной и научно-технической информации совокупность признаков, характеризующая предлагаемый многоотсечный топливный бак ЛА большой дальности с переливной магистралью, которая выполнена в виде колена, состоящего, по крайней мере, из двух вертикально расположенных, противоположно направленных и - образных колен, с установленным на входе в переливную магистраль нормально-закрытым подпружиненным заправочным клапаном, имеющим
дросселирующее сечение для перетекания топлива питания двигателя, не обнаружена. Таким образом, предлагаемая полезная модель соответствует критерию охраноспособности новое.
Предложенное техническое решение может найти применение преимущественно в конструкции топливных баков беспилотных летательных аппаратов большой дальности, подвергающихся воздействию знакопеременных перегрузок с медленным переходом вертикальной составляющей перегрузки через нулевое значение при наличии ненулевых боковой или продольной составляющих перегрузки, например, при полёте у поверхности земли с отслеживанием рельефа местности, преимущественно с воздушно-реактивным маршевым двигателем, обладающих малым секундным расходом топлива и увеличенным проходным сечением топливной магистрали в баке для уменьшения времени заправки топливного бака, и, следовательно, времени подготовки ЛА, а также времени на обслуживание ЛА в эксплуатации при необходимости слива топлива или нейтрализации топливного бака (ТБ). Таким образом, предлагаемая полезная модель соответствует критерию охраноспособности промышленно применима.
Полезная модель поясняется рисунками,
Па фиг.1 показан топливный бак ЛА по пункту 1 формулы полезной модели - как минимум двухотсечный топливный бак, в котором во входном участке переливной магистрали установлен нормально-закрытый подпружиненный заправочный клапан, имеющий дросселирующее сечение для перетекания топлива питания двигателя.
Па фиг.2 показан входной участок переливной магистрали топливного бака, представленного на фиг. 1.
Па фиг.З показан поясняющий устройство по пункту 2 формулы полезной модели вариант исполнения установленного во входном участке переливной магистрали нормально-закрытого подпружиненного заправочного клапана, выполненного в виде круглой пластины, состоящей как минимум из двух секторных частей, открывающихся в одном направлении.
Па фиг.4 показан вид снизу клапана, представленного на фиг.З.
Па фиг.З показан поясняющий устройство по пункту 3 формулы полезной модели вариант исполнения установленного во входном участке переливной магистрали нормально-закрытого подпружиненного заправочного клапана, выполненного в виде мембраны из упругого материала, закрепленной в поперечном сечении входного участка переливной магистрали, при этом секторные части клапана образованы прорезями на мембране.
Па фиг.6 показан вид снизу клапана, представленного на фиг.З.
Представленный на фиг. 1-6 топливный бак 1 сообщен с магистралью 2 подачи газа вытеснения и магистралью 3 подачи топлива в двигатель. Бак 1 разделён перегородкой 4 на отсеки 3 и 6, сообщённые переливной магистралью 7, выполненной в виде составного колена из двух вертикально расположенных, противоположно направленных U-образных колен 8 и 9, во входном участке 10 переливной магистрали 7 установлен с возможностью поворота относительно перпендикулярной потоку топлива оси 11 нормальнозакрытый, подпружиненный пружиной 12 заправочный клапан 13, имеющий дросселирующее сечение 14 для перетекания топлива питания двигателя.
Нормально-закрытый подпружиненный заправочный клапан 13 может быть выполнен в виде круглой пластины, состоящей как минимум из двух секторных частей 15, открывающихся в одном направлении.
Нормально-закрытый подпружиненный заправочный клапан 13 может быть выполнен в виде мембраны 16 из упругого материала, закрепленной в поперечном сечении входного участка 10 переливной магистрали 7, а секторные части 15 клапана 13 образованы прорезями 17 на мембране 16.
Устройство по П.1 формулы полезной модели, представленное на фиг.1, работает следующим образом. Увеличенное проходное сечение магистрали перелива топлива 7 при заправке ТБ 1 обеспечивает минимальное время заполнения отсеков 5 и 6 топливом, а в полёте малую скорость течения топлива по переливной магистрали 7 при выработке отсека 5. Нри этом ускоренная заправка отсека 5 ТБ обеспечивается благодаря тому, что заправщик топлива, после заправки через магистраль 3 отсека 6 ТБ 1 создает избыточное давление топлива в этом отсеке и магистрали перелива 7 в объеме колен 8 и 9 за установленным на перпендикулярной потоку топлива оси 11 подпружиненным пружиной 12 клапаном 13, избыточное давление топлива, действуя на поверхность клапана 13, создает усилие, преодолевающее усилие пружины 12, и клапан 13, вращаясь относительно оси 11, занимает положение, близкое к вертикальному, открывая проходное сечение магистрали 7 для ускоренной заправки отсека 5 ТБ1. После заправки бака 1 топливом, давление между отсеками 5 и 6 выравнивается и клапан 13 возвращается в исходное положение, перекрывая проходное сечение входного участка 10 магистрали перелива 7.
В полете летательного аппарата нахождение клапана 13 в закрытом положении обеспечивается усилием пружины 12 и усилием перепада давления на клапане 13 при перетекании топлива из отсека 5 через дросселирующее сечение 14 клапана 13 и магистраль 7 в отсек 6 ТБ1 для возмещения объема топлива, потребляемого двигателем.
В полете ЛА при замедленном переходе вертикальной составляющей перегрузки через нулевое значение и наличии при этом ненулевых осевой или боковой составляющих перегрузки остатки топлива в отсеке 5 смещаются к торцевым или боковым стенкам бака 1, а свободная, граничащая с объемом газа вытеснения поверхность топлива принимает вертикальное положение и входная часть 10 магистрали 7 перелива топлива может оказаться в объёме полости бака 1, занимаемом газом вытеснения. Нри этом из-за наличия горизонтальных составляющих перегрузки (боковой и осевой) на топливо, находящееся в объеме магистрали 7, действует горизонтальный градиент давления, вследствие чего топливо через входную часть 10 может выливаться из первой половины первого U-образного колена 8 обратно в отсек 5 ТБ1, замещаясь газом вытеснения. В рассматриваемом устройстве по п.1 формулы, перетекание топлива в отсек 5 ограничено дросселирующим сечением 14. Вследствие этого, за время перехода вертикальной составляющей перегрузки через нулевое значение из первой половины первого U-образного колена 8 обратно в отсек 5 выливается незначительное количество топлива.
препятствуют прорыва газа вытеснения из отсека 5 через магистраль 7 в отсек 6 ТБ1.
При действии отрицательной перегрузки топливо из первой половины первого U-образного колена 8 поступает в отсек 6 ТБ 1, замещаясь газом вытеснения, который при возврате к положительным перегрузкам частично через дросселирующее сечение 14 клапана 13 возвращается в отсек 5 ТБ 1, и частично перемещается в верхнюю часть колена 8 и удерживается там подъемной силой по закону Архимеда, которая из-за малой скорости течения топлива по магистрали 7 при выработке отсека 5 превышает силу давления топлива, увлекающую газ во второе колено 9, и только незначительное количество газа вытеснения при этом может попасть в последующий отсек 6 ТБ 1.
При повторном и далее при каждом очередном переходе к отрицательным перегрузкам с уменьшенной скоростью перехода вертикальной составляющей перегрузки через нулевое значение и наличии при этом ненулевой боковой или осевой составляющей перегрузки дросселирующее сечение 14 клапана 13 повторно ограничивает вытекание топлива из первого U-образного колена 8 в отсек 5, и описанная выше работа устройства повторяется.
Устройство по П.2 формулы полезной модели работает аналогично устройству по П.1, при этом благодаря выполнению клапана 13 в виде круглой пластины, состоящей как минимум из двух секторных частей 15, в процессе заправки отсека 5 ТБ1 топливом и вертикальном положении частей 15 вертикальный габарит клапана уменьшается вдвое, что позволяет размещать клапан 14 ближе к входному отверстию входной части 10 магистрали перелива 7 и, тем самым увеличить запас топлива в первой половине первого U-образного колена 8, расходуемый на перетекание топлива через отверстие 14 обратно в отсек 5 ТБ1, при нулевом значении вертикальной составляющей перегрузки и на питание двигателя после установления отрицательного значения вертикальной составляющей действующей в полете Л А перегрузки.
Устройство по п.З формулы полезной модели работает аналогично устройству по П.2, при этом благодаря тому, что клапан 13 выполнен в виде мембраны 16 из упругого материала и секторные части 15 клапана 13 выполнены в виде прорезей 17 на мембране 16, секторные части 15 подпружинены за счет упругости материала мембраны 15, конструктивно совпадая с пружиной 12, а ось 11 поворота секторный частей 15 находится в плоскости мембраны 16.
Такое конструктивное исполнение клапана 13 дополнительно уменьшает его габариты в открытом положении, позволяет расположить его еще ближе к входному отверстию входной части 10 магистрали перелива 7 и дополнительно увеличить запас топлива в первой половине первого Uобразного колена 8 и тем самым обеспечить работоспособность ТБ 1 при более медленном, по сравнению с устройством по п.2 формулы, переходе вертикальной составляющей перегрузки через нулевое значение.