УСТРОЙСТВО ЗАПРАВКИ И СЛИВА ОКИСЛИТЕЛЯ РАКЕТНОГО РАЗГОННОГО БЛОКА
DEVICE TO FILL IN AND DISCHARGE OXIDISER OF ROCKET BOOST VEHICLE

Изобретение относится к ракетно-космической технике, а именно к вопросу заправки (слива) окислителем ракетного разгонного блока.
Криогенный окислитель (жидкий кислород) подается (сливается) в бак окислителя ракетного разгонного блока из наземных емкостей транзитом через ракету-носитель по трубопроводу, подсоединенному к разъемному соединению блока. От разъемного соединения по трубопроводу заправки окислитель поступает в бак окислителя ракетного разгонного блока после открытия клапана заправки. Слив окислителя из бака производится после открытия клапана слива по трубопроводу слива через разъемное соединение блока, далее транзитом по ракете-носителю в наземные емкости.
Известен ракетный разгонный блок по патенту RU 2153447, B64G 1/40, 1/00, 1/16, имеющий в своем составе устройство заправки и слива окислителя, состоящее из клапанов заправки и слива, установленных на баке окислителя, разъемного соединения, закрепленного на баке горючего и используемого при отделении ракетного разгонного блока от ракеты-носителя, и двух раздельных трубопроводов заправки и слива, идущих от клапанов заправки и слива до разъемного соединения.
За прототип выбрано устройство заправки и слива окислителя ракетного разгонного блока по патенту RU 2153447, B64G 1/40, 1/00, 1/16, состав и размещение которого на ракетном разгонном блоке приведены выше.
Недостатком устройства заправки и слива окислителя ракетного разгонного блока является следующее.
В процессе заправки (слива) бака криогенным окислителем в местах подсоединения трубопроводов заправки и слива к бакам окислителя и горючего возникают значительные продольные и поперечные перемещения, при этом относительные перемещения, которые необходимо компенсировать, приходят на трубопроводы от бака окислителя и от бака горючего. Раздельная компенсация перемещений трубопровода заправки и трубопровода слива устройства требует значительных массовых затрат.
Задачей предложенного устройства является
- снижение массы устройства за счет объединения трубопровода заправки с трубопроводом слива с помощью тройника (т.к. заправка и слив производятся в разное время) и за счет установки сферической опоры объединенного трубопровода на шпангоуте бака горючего;
- компенсация относительных перемещений путем введения в состав устройства компенсирующих элементов.
Задача решается за счет того, что участки трубопроводов заправки и слива подключены к общему трубопроводу, который закреплен на шпангоуте бака горючего с помощью сферической опоры, перераспределяющей угловые перемещения между участками трубопроводов заправки и слива и общим трубопроводом, причем участки трубопроводов заправки и слива содержат по сильфонному компенсатору угловых перемещений и сильфонному компенсатору линейных перемещений, а общий трубопровод содержит вспомогательный сильфонный компенсатор угловых перемещений, которые обеспечивают компенсацию относительных перемещений мест крепления устройства к бакам окислителя и горючего.
На фиг.1 схематично изображено устройство заправки и слива окислителя ракетного разгонного блока, на фиг.2 представлена сферическая опора, на фиг.3 показаны пазы регулировки кронштейна,
где 1 - бак окислителя;
2 - бак горючего;
3 - шпангоут;
4 - тройник;
5 - трубопровод слива;
6 - сильфонные компенсаторы угловых перемещений;
7 - сильфонные компенсаторы линейных перемещений;
8 - вкладыш-термомост;
9 - общий трубопровод;
10 - гидравлическое разъемное соединение;
11 - клапан заправки;
12 - кронштейн;
13 - прижим;
14 - вспомогательный сильфонный компенсатор угловых перемещений;
15 - пазы;
16 - сферическая опора;
17 - крепежные элементы;
18 - термомост;
19 - сферическая поверхность;
20 - коллектор;
21 - клапан слива;
22 - трубопровод заправки;
23 - трубопровод ракеты-носителя;
24 - участки трубопроводов.
Устройство заправки и слива окислителя ракетного разгонного блока, состоящее из клапана заправки 11 и клапана слива 21, установленных на баке окислителя 1, трубопроводов заправки и слива и гидравлического разъемного соединения 10, закрепленного на баке горючего 2 и используемого при разделении магистрали заправки и слива в процессе отделения ракетного разгонного блока от ракеты-носителя, содержит участки трубопроводов 24 заправки и слива, подключенные к общему трубопроводу 9, который закреплен на шпангоуте 3 бака горючего 2 с помощью сферической опоры 16, состоящей из сферического вкладыша-термомоста 8, прижима со сферической поверхностью 13, термомоста 18 и кронштейна 12 с пазами 15 и перераспределяющей угловые перемещения между участками трубопроводов 24 заправки и слива и общим трубопроводом 9, причем участки трубопроводов 24 заправки и слива содержат по сильфонному компенсатору угловых перемещений 6 и сильфонному компенсатору линейных перемещений 7, а общий трубопровод 9 - вспомогательный сильфонный компенсатор угловых перемещений 14, которые обеспечивают компенсацию относительных перемещений мест крепления устройства к бакам окислителя 1 и горючего 2.
Максимальные перемещения возникают на баке окислителя 1 в результате заправки криогенным окислителем как в продольном, так и в поперечном направлении. Перемещения на шпангоуте 3 бака горючего 2, на котором установлена сферическая опора 16, незначительны, так как бак горючего 2 не имеет значительных температурных колебаний.
Для облегчения работы сильфонных компенсаторов угловых перемещений 6, сильфонных компенсаторов линейных перемещений 7 и компенсации перемещений, возникающих в месте крепления устройства к гидравлическому разъемному соединению 10, в состав устройства введен вспомогательный сильфонный компенсатор угловых перемещений 14, расположенный на общем трубопроводе 9, при этом сферическая опора 16 имеет сферический вкладыш-термомост 8, с помощью которого часть относительных угловых перемещений передается от сильфонного компенсатора угловых перемещений 6 и сильфонного компенсатора линейных перемещений 7 на вспомогательный сильфонный компенсатор угловых перемещений 14.
Устройство работает следующим образом.
В процессе заправки (слива) бака окислителя 1 (соответственно клапан заправки 11 или клапан слива 21 открыты) в местах креплений устройства, размещенных на разных отсеках (нижнее днище бака окислителя 1, шпангоут 3 бака горючего 2 и нижнее днище бака горючего 2) возникают относительные продольные и поперечные перемещения. Кроме того, возникают небольшие перемещения между точкой А и точкой Б на баке окислителя 1.
Относительные перемещения, возникающие на баке окислителя 1 в местах установки клапана заправки 11 и клапана слива 21, шпангоуте 3 бака горючего 2 в месте крепления общего трубопровода 9, на баке горючего 2 в месте установки гидравлического разъемного соединения 10, а также относительные перемещения между точками А и Б бака окислителя 1, устройство компенсирует поворотом сильфонных компенсаторов угловых перемещений 7, сжатием или растяжением сильфонных компенсаторов линейных перемещений 6, поворотом общего трубопровода 9 в сферической опоре 16 с отработкой этого поворота вспомогательным сильфонным компенсатором угловых перемещений 14.
В процессе компенсации перемещений сила, возникающая от сильфонных компенсаторов линейных перемещений 6, передается на шпангоут 3 бака горючего с помощью сферической опоры 16.
Окислитель по транзитному трубопроводу ракеты-носителя 23 через гидравлическое разъемное соединение 10, по общему трубопроводу 9, через открытый клапан заправки 11, по трубопроводу заправки 22 и коллектор 20 поступает в бак окислителя 1 ракетного разгонного блока. Слив окислителя ведется через трубопровод слива 5, через открытый клапан слива 21, по общему трубопроводу 9, через гидравлическое разъемное соединение 10 и далее по транзитному трубопроводу ракеты-носителя 23 поступает в наземную емкость.
В процессе монтажа устройства на ракетном разгонном блоке кронштейном 12 за счет пазов 15 в кронштейне 12 выбирают технологические отклонения общего трубопровода 9 по отношению к шпангоуту 3 бака горючего 2, причем положение вкладыша-термомоста 8 фиксируется на общем трубопроводе 9 (например, с помощью клея).
Чтобы не происходило захолаживания конструкции бака горючего 2 от общего трубопровода 9, по которому протекает криогенный компонент, вкладыш-термомост 8, кронштейн 12 и прижим 13 выполняются из материалов, обладающих большим термическим сопротивлением. Кроме того, между кронштейном 12 и шпангоутом 3 установлен термомост 18.
В результате такого решения обеспечивается снижение массы устройства ~ на 5 кг за счет объединения участков трубопроводов 24 заправки и слива с помощью тройника 4 в общий трубопровод 9, а также за счет крепления сферической опорой 16 общего трубопровода 9 на шпангоуте 3 бака горючего 2, а компенсация относительных перемещений обеспечивается за счет введения в состав устройства сильфонных компенсаторов угловых перемещений 6, сильфонных компенсаторов линейных перемещений 7 и вспомогательного сильфонного компенсатора угловых перемещений 14, взаимодействие которых друг с другом происходит с помощью сферической опоры 16.
Кроме того, реализация такого решения позволяет произвести замену на ракетном разгонном блоке двухштуцерного гидравлического разъемного соединения на одноштуцерное 10 с соответствующим уменьшением его массы.