ПОДВИЖНЫЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ТЕРМОСТАТИРОВАНИЯ И ГАЗОНАСЫЩЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ РАКЕТНОГО ТОПЛИВА И ЗАПРАВКИ РАКЕТНОЙ ТЕХНИКИ КОМПОНЕНТАМИ РАКЕТНОГО ТОПЛИВА
MOBILE UNIT FOR THE ROCKET FUEL COMPONENTS THERMAL REGULATION AND GAS SATURATION AND ROCKET EQUIPMENT REFILLING WITH ROCKET FUEL COMPONENTS

Изобретение относится к устройствам заправки летательных аппаратов компонентами жидкого ракетного топлива и может быть использовано в ракетно-космической технике.
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).
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, МПК: B64F 1/28, B60S 5/02, B65D 88/12, B67D 5/04, В60Р 3/24, 20.06.2003 г.).
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.
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: B64F 1/00, B67D 5/04, B60S 5/02, В60Р 3/22, 27.10.2006 г.).
К недостаткам известного автозаправщика относятся невозможность заполнения цистерны автозаправщика компонентом (например, керосином) из средства его доставки - контейнера-цистерны, невозможность поддерживать температурные режимы заправки ракеты-носителя в требуемых пределах, невозможность охлаждения компонента топлива, например, керосина, в цистерне автозаправщика.
Анализ патентов и научно-технической литературы показал, что по технической сущности и достигаемому результату подвижный агрегат по патенту RU 82677 U1 (МПК B64G 1/00, 10.05.2009 г.) является наиболее близким к предлагаемому изобретению и выбран в качестве прототипа.
Известный подвижный агрегат предназначен для заправки летательных аппаратов компонентом жидкого ракетного топлива, для проведения охлаждения компонентов жидкого ракетного топлива с помощью внешних стационарных средств, содержит тягач, соединенный с полуприцепом и цистерной, пневмогидросистему, включающую насосный агрегат, запорную арматуру, контрольно-измерительные приборы, раздаточные штуцеры с постоянно пристыкованными шлангами и систему управления.
К недостаткам прототипа можно отнести следующее:
- невозможность проведения термостатирования компонентов ракетного топлива без использования стационарного оборудования;
- невозможность нагрева компонентов ракетного топлива с целью обеспечения заданных температурных параметров;
- невозможность подготовки компонентов ракетного топлива по степени газосодержания без использования дополнительных систем.
Кроме того, в известном подвижном агрегате отсутствует возможность насыщения компонентов ракетного топлива растворенными газами, что приводит к невозможности долговременного хранения изделия в заправленном виде.
Техническим результатом заявленного изобретения является:
1. Сокращение количества опасных операций по перестыковке магистралей подачи компонентов ракетного топлива.
2. Обеспечение мобильности при проведении термостатирования и газонасыщения компонентов ракетного топлива.
3. Сокращение количества задействуемого оборудования при проведении технологических операций подготовки и заправки компонентов ракетного топлива.
4. Сокращение численности расчета, задействуемого при проведении опасных операций.
Предлагаемый подвижный агрегат позволяет выполнить безопасную перевозку компонентов ракетного топлива в герметичной емкости, уменьшить количество опасных операций, сократить вероятность утечки компонентов ракетного топлива в ходе сборки-разборки магистралей подачи компонентов ракетного топлива.
Указанные технические результаты достигаются благодаря тому, что подвижный агрегат для термостатирования, газонасыщения и заправки ракетной техники компонентами ракетного топлива, содержит емкость для перевозки компонентов ракетного топлива (КРТ), размещенную на высокопроходимой колесной базе, транспортируемой тягачом повышенной проходимости, предназначенным для движения по всем видам дорог и местности, при этом емкость для перевозки компонентов ракетного топлива соединена с теплообменником, предназначенным для термостатирования компонентов ракетного топлива, и оснащена душевой установкой, выполненной в виде системы трубопроводов с форсунками, распыляющими компоненты ракетного топлива через газовую подушку, давление в которой поддерживается путем подачи сжатого газа из баллонов, размещенных в подвижном агрегате, насосный агрегат, осуществляющий перемешивание компонентов ракетного топлива в емкости для перевозки КРТ при проведении термостатирования и/или газонасыщения, соединен трубопроводом с емкостью для приема компонентов ракетного топлива и с дозирующей установкой, из которой по трубопроводу подачи компонентов ракетного топлива в заправляемую ракету-носитель поступает установленная доза компонентов, система управления технологическим оборудованием размещена в шкафах управления технологическим оборудованием и соединена с вышеперечисленными элементами подвижного агрегата трубопроводами, кабелями и магистралями.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлен общий вид подвижного агрегата для термостатирования, газонасыщения и заправки ракетной техники компонентами ракетного топлива:
(1) - тягач повышенной проходимости;
(2) - высокопроходимая колесная база;
(3) - подвижный агрегат;
(4) - баллоны со сжатым газом;
(5) - душевая установка;
(6) - форсунки;
(7) - газовая подушка;
(8) - емкость для перевозки компонентов ракетного топлива;
(9) - теплообменник;
(10) - трубопроводы подачи теплоносителя;
(11) - источник подачи теплоносителя;
(12) - трубопровод подачи компонентов ракетного топлива в заправляемое изделие (ракета-носитель);
(13) - дозирующая установка;
(14) - емкость для приема компонентов ракетного топлива;
(15) - насосный агрегат;
(16) - трубопровод забора компонентов ракетного топлива;
(17) - шкафы управления технологическим оборудованием.
На фиг. 2 представлена пневмогидравлическая схема подвижного агрегата для термостатирования, газонасыщения и заправки ракетной техники компонентами ракетного топлива:
(3) - подвижный агрегат;
(4) - баллоны со сжатым газом;
(5) - душевая установка;
(6) - форсунки;
(8) - емкость для перевозки компонентов ракетного топлива;
(9) - теплообменник;
(10) - трубопроводы подачи теплоносителя;
(12.1, 12.2) - трубопроводы подачи компонентов ракетного топлива в заправляемое изделие (ракета-носитель);
(13) - дозирующая установка;
(14) - емкость для приема компонентов ракетного топлива;
(15) - насосный агрегат;
(16) - трубопровод забора компонентов ракетного топлива;
(18) - штуцер для стыковки с дренажной магистралью второго заправочного агрегата (штуцер 20);
(19) - электропневмоклапаны К2, К4;
(20) - штуцер для стыковки с дренажной магистралью изделия (штуцером 18 второго агрегата), для дренажа при заборе КРТ в емкость для перевозки компонентов ракетного топлива;
(21) - трубопроводы отбора проб;
(22) - фильтр грубой очистки Ф1;
(23) - смотровое устройство УСМ1;
(24) - фильтр тонкой очистки АД1;
(25) - штуцер для стыковки с продуктовой магистралью второго заправочного агрегата (трубопровод 12.1), для забора КРТ в емкость для перевозки компонентов ракетного топлива;
(26) - манометры МН4, МН6;
(27) - клапан обратный К01;
(28) - редуктор КР1;
(29) - штуцер зарядки баллонов (4) сжатым газом;
(30) - индикатор уровня ИУ;
(31) - сигнализатор уровня 2СУ;
(32) - датчик температуры;
(33) - дроссельная шайба ДРН2;
(34) - предохранительная мембрана МБ1;
(35) - предохранительный клапан КП2;
(36) - вентили ВН9, ВН10;
(37) - ручной насос HI;
(38) - шкаф управления электропневмоклапанами.
Описание работы подвижного агрегата (3) для термостатирования и газонасыщения компонентов ракетного топлива и заправки ракетной техники компонентами ракетного топлива.
Подвижный агрегат (3) представляет собой тягач повышенной проходимости (1), перевозящий высокопроходимую колесную базу (2) с размещенным на ней специальным оборудованием, включающим в себя емкость для перевозки компонентов ракетного топлива (8), теплообменник (9), баллоны со сжатым газом (4), дозирующую установку (13), емкость для приема компонентов ракетного топлива (14), насосный агрегат (15), пневмогидравлическое оборудование и другие необходимые элементы.
1. Зарядка баллонов
Через штуцер зарядки баллонов (29) в магистрали подвижного агрегата (3) подается сжатый газ под высоким давлением. Для зарядки баллонов со сжатым газом (4) открыть вентили ВН1 и ВН3. Сжатый газ проходит через фильтр грубой очистки Ф1 (22). Контроль зарядки баллонов со сжатым газом производится по манометру МН2. По окончании зарядки баллонов со сжатым газом (4) закрыть вентиль ВН3 и сбросить давление из магистрали.
2. Подача давления на шкаф управления электропневмоклапанами
Давление на шкаф управления электропневмоклапанами (38) подается от баллонов (4). Для этого открыть вентили ВН3, ВН2 и настроить редуктор КР1 (28) по манометру МН1.
3. Проливка насосного агрегата
Для проливки насосного агрегата (15) наддуть емкость для перевозки компонентов ракетного топлива (8) с помощью баллонов со сжатым газом (4) до избыточного давления - 1 кгс/см2. Для наддува емкости для перевозки компонентов ракетного топлива (8) открыть вентили ВН3, ВН4 и установить по манометру МНЗ редуктором КР2 давление 1 кгс/см2. Далее открыть вентиль ВН6 и наддуть емкость для перевозки компонентов ракетного топлива (8) до давления 1 кгс/см2. Контроль избыточного давления в емкости для перевозки компонентов ракетного топлива производить по манометрам МН4 (26) и МН6 (26), открыв вентиль ВН7. По окончании наддува емкости для перевозки компонентов ракетного топлива (8) закрыть вентиль ВН6. Далее открыть вентили ВН14, ВН16, клапаны К12 и К10, контролировать поступление КРТ в емкость для приема компонента ракетного топлива (14) по смотровому устройству УСМ2, осуществлять пролив в течение 5 минут, закрыть клапан К10, открыть вентиль ВН17, контролировать поступление КРТ в емкость для приема компонентов ракетного топлива (14) по смотровым устройствам УСМ2 и УСМ3 в течение 5 минут. Далее закрыть вентиль ВН17.
4. Термостатирование и газонасыщение КРТ
Для проведения термостатирования и газонасыщения КРТ осуществить проливку насосного агрегата (15) (в соответствии с п. 3). Далее осуществить запуск насоса при открытых вентилях ВН14, ВН16, ВН15, ВН11 и ВН7 для контроля давления в емкости для перевозки компонентов ракетного топлива (8) и клапаны К12 и К4 (19). КРТ из емкости для перевозки КРТ (8) при открытых вентилях ВН14, ВН15, ВН16 и клапане К12 подается в межтрубное пространство теплообменника (9), а теплоноситель подается по трубопроводам подачи теплоносителя (10) от источника подачи теплоносителя (11) после открытия вентилей ВН12 и ВН13 в трубки теплообменника (9). КРТ, проходящий через теплообменник (9) поступает при открытом вентиле ВН11 и клапане К4 в емкость для перевозки компонентов ракетного топлива (8) через форсунки (6) душевой установки (5), распыляется через газовую подушку (7) и насыщается газом. Газовая подушка (7) поддерживается с помощью баллонов со сжатым газом (4) открытием вентилей ВН3, ВН4, ВН6 и настройкой редуктора КР2. Нагрев/охлаждение КРТ производится за счет подачи в теплообменник (9) нагретого/охлажденного теплоносителя. Термостатирование может проводиться как одновременно с газонасыщением, так и отдельно, для чего необходимо закрыть клапан К4 и открыть клапан К5.
5. Заправка изделий
Заправка изделия (ракеты-носителя) производится после выполнения проливки насосного агрегата (15). К дренажной магистрали изделия пристыковать штуцер для стыковки с дренажной магистралью изделия (20), а трубопроводы подачи компонентов ракетного топлива в заправляемое изделие (12.1, 12.2) к штуцерам продуктовых магистралей изделия первой и второй ступени соответственно. После пролива насосного агрегата (15) при открытых клапанах К2 (19), К12, К6, вентилях ВН14 и ВН16 и открытых клапанах К7 или К8 (в зависимости от заправляемой ступени изделия) подают КРТ через дозирующую установку (13). Дренаж воздушной подушки баков изделия происходит через штуцер для стыковки с дренажной магистралью изделия (20).
6. Удаление КРТ из емкости для приема компонентов ракетного топлива
После проливки насосного агрегата (15) необходимо КРТ из емкости для приема компонентов ракетного топлива (14) удалить в емкость для перевозки компонентов ракетного топлива (8). Для этого открыть вентили ВН1, ВН4, ВН5, ВН18 и клапан К10, контролировать убытие КРТ по смотровому устройству УСМ2.
7. Контроль параметров компонента
Контроль параметров компонентов ракетного топлива в емкости для перевозки компонентов ракетного топлива (8) производить с помощью:
- манометров МН4, МН6 (26) - давление в газовой подушке (7) при открытом вентиле ВН7:
- датчика температуры (32) - температуру компонентов ракетного топлива в емкости для перевозки компонентов ракетного топлива (8);
- индикатора уровня (30) - процент заполнения емкости для перевозки компонентов ракетного топлива КРТ;
- сигнализаторов уровня (31) - верхний и нижний уровень КРТ в емкости для перевозки компонентов ракетного топлива (8).
8. Отбор проб компонента ракетного топлива из емкости для перевозки компонентов ракетного топлива (8)
Отбор проб компонента ракетного топлива производят для определения качества КРТ в емкости для перевозки компонентов ракетного топлива (8). Для этого подстыковать пробоотборный сосуд к штуцерам трубопроводов отбора проб (21), открыть вентиль ВН10, ВН9 и осуществить прокачку компонента с помощью ручного насоса H1 (37), прохождение КРТ в пробоотборный сосуд контролировать по смотровому устройству УСМ1.
9. Заполнение емкости для перевозки компонентов ракетного топлива (8)
Для заполнения емкости для перевозки компонентов ракетного топлива (8) подстыковать подвижный агрегат (3) к источнику подачи КРТ - штуцер для забора КРТ в емкость для перевозки компонентов ракетного топлива (25) и штуцер для дренажа при заборе КРТ в емкость для перевозки компонентов ракетного топлива (20), осуществить заполнение емкости для перевозки компонентов ракетного топлива (8) до срабатывания сигнализатора уровня 1СУ.