Устройство гашения гидроудара жидкости при заправке топливом летательных аппаратов

Полезная модель относится к области гидротехники, а именно к системам трубопроводов, транспортирующих жидкости, в частности - к стабилизирующим устройствам, действующим при перегрузках, в том числе при гидравлических ударах.
В системе трубопроводов, транспортирующих жидкости, имеются случаи колебательных процессов (гидроудары), выражающихся перемещением чередующихся областей высокого и низкого давления в жидкости. Анализ работы заправочных устройств летательных аппаратов показал, что при заправке летательных аппаратов с помощью стандартных средств заправки существует возможность возникновения пульсаций, резонанса и гидроудара.
Из существующего уровня техники известен способ (Патент РФ №2689652, «Способ борьбы с гидроударом в напорных трубопроводах центробежных насосов», F04D 13/12 (2006.01), F04D 29/66 (2006.01) - опубл. от 28.05.2019 г.), включающий установку на напорном трубопроводе сети после основного насоса обратного клапана и задвижки, а также установку параллельно основному дополнительного насоса с обратным клапаном и задвижкой, напорный трубопровод которого снабжен манометром и врезан в напорный трубопровод сети за задвижкой основного насоса. При этом дополнительный насос имеет напор, превышающий напор основного насоса на 5÷10 м, запуск основного насоса осуществляется путем запуска дополнительного насоса при закрытых задвижках обоих насосов, затем открывают задвижку дополнительного насоса, при заполнении напорного трубопровода сети включают основной насос, отключают дополнительный насос и открывают задвижку основного насоса, перед остановкой основного насоса включают дополнительный насос, при этом за счет повышения давления в напорном трубопроводе сети автоматически закрывается обратный клапан основного насоса, после чего отключается дополнительный насос.
Способ борьбы с гидроударом в напорных трубопроводах центробежных насосов имеет следующие недостатки:
относительно большая разница давлений открытия и закрытия обратного клапана 0,07 – 0,17 МПа (10...58 % от рабочего давления), что может привести к возникновению гидравлического удара в связи с ударной нагрузкой на седло клапана;
присутствует возможность возникновения дополнительного удара в момент подхода отрицательной волны давления (явление резонанса в диапазоне частот  40…52 кГц).
Известна полезная модель (Патент РФ №147925, «Компенсатор гидроударов», F16L 55/045 – опубл. от 20.11.2014 г.), в которой эластичный шланг смотан в катушку и полностью расположен внутри герметично присоединяемого к водопроводу корпуса, при этом оба конца эластичного шланга герметично закрыты, а катушка по своему центру имеет отверстие, размер которого достаточен для свободного протока жидкости через него.
Компенсатор гидроударов имеет следующие недостатки:
относительно низкая эффективность гашения гидравлического удара в связи с тем, что эластичный шланг расположен внутри герметично присоединяемого к водопроводу корпуса, а так как гидравлический удар является волновым процессом, давление жидкости внутри трубы в начальный момент удара будет распределено не равномерно;
относительно сложная механическая конструкция и, следовательно, низкая надежность устройства.
Известно устройство (Патент РФ №2403489, «Устройство гашения гидроударов», F16L 55/045 (2006.01) - опубл. от 10.11.2010 г.), состоящее из прямолинейного участка трубы постоянного диаметра, отличающееся тем, что оно дополнительно оснащено последовательно расположенным расширенным участком трубы («катушкой») с диаметром по крайней мере в 2 раза большим, чем диаметр предшествующего прямолинейного участка трубы, а также байпасным отводом, соединяющим упомянутую «катушку» с предшествующим прямолинейным участком трубы, причем ось отвода байпаса и ось «катушки» предусмотрены под острым углом, а ось врезки байпасного отвода с осью прямолинейного участка трубы предусмотрена под прямым углом, а расстояние отвода от «катушки» до врезки в прямолинейный участок трубы в среднем равно половине волны возможного гидроудара.
Устройство гашения гидроударов имеет следующие недостатки:
сложность монтажа устройства на участок трубы в связи с необходимостью серьезного вмешательства в существующую конструкцию трубопровода.
Задачи, на решение которых направлено заявленное техническое устройство заключаются в повышении эффективности гашения гидравлического удара и резонансных процессов при перемещении жидкости по топливопроводу, а также обеспечение относительно простого монтажа устройства, не требующего серьезного вмешательства в существующую конструкцию.
Данные задачи достигаются за счет того, что устройство гашения гидроудара жидкости при заправке топливом летательных аппаратов содержит входной и выходной патрубки, корпус, имеющий соответствующие универсальные крепления, обеспечивающие монтаж в магистрали топливопровода, с установленными внутри него пластинами и конфузорами, выполненных в виде обводных каналов, причем каждый последующий конфузор имеет диаметр меньше предыдущего, а также конус, представляющим собой гасящий элемент, обеспечивающий направленное гашение кинетической энергии поступающего топлива.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение эффективности гашения гидравлического удара и резонансных процессов за счет особенностей конструкции демпфера, а также сокращение трудозатрат на свертывание и развертывание устройства.
Других известных технических решений аналогичного назначения с подобной совокупностью существенных признаков при проведении поиска по научно-технической литературе и патентной документации заявителем не обнаружено. Поэтому заявитель считает, что заявляемое устройство гашения гидроудара жидкости при заправке топливом летательных аппаратов соответствует критерию «новизна». Устройство гашения гидроудара жидкости при заправке топливом летательных аппаратов может быть изготовлено на известном оборудовании и использовано в авиационной, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности, где необходимо производить транспортировку жидкости по трубопроводам. Поэтому оно соответствует критерию «промышленная применимость».
Сущность полезной модели поясняется схемами. На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемого устройство гашения гидроудара жидкости при заправке топливом летательных аппаратов; на фиг. 2 -вид слева.
Устройство гашения гидроудара жидкости при заправке топливом летательных аппаратов включает в себя корпус 1, входной патрубок 2, выходной патрубок 3, конфузор 4, пластину 5, обводные каналы 6 и конус (гасящий элемент) 7.
Устройство гашения гидроудара жидкости при заправке топливом летательных аппаратов работает следующим образом: транспортируемое по трубопроводу топливо, проходя через входной патрубок 2, поступает в устройство, где происходит направленное гашение кинетической энергии поступающего топлива за счет трехступенчатой системы конфузоров 4, закрепленных на пластинах 5, выполненных в виде обводных каналов 6, причем каждый последующий конфузор имеет диаметр меньше предыдущего, а также конуса 7, представляющего собой гасящий элемент. Затем после стабилизации колебательных процессов, топливо перемещается далее по трубопроводу, проходя через выходной патрубок 3.
При этом устройство устанавливается в магистрали топливопровода, а также имеет универсальные крепления, обеспечивающие его относительно простой монтаж.
Таким образом, применение устройство гашения гидроудара жидкости при заправке топливом летательных аппаратов позволит стабилизировать давление в жидкости при перегрузках, в том числе при гидравлических ударах.