ДРЕНАЖНОЕ УСТРОЙСТВО
DRAINAGE DEVICE

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для обеспечения слива воды при внештатной посадке многоразового спускаемого аппарата на воду.
Известны аналогичные дренажные устройства, содержащие сливную пробку, которые применяются в ракетной технике (Г.Б. Синярев, М.В. Добровольский "Жидкостные ракетные двигатели", М., Оборонгиз, 1957, стр. 526). Входной фланец пробки здесь связан с полостью сливаемого компонента, что недопустимо при внештатной посадке многоразового спускаемого аппарата на воду, поскольку при спуске в плотных слоях атмосферы спускаемый аппарат обтекается горящей плазмой и лишь при приводнении появится жидкость, которую необходимо слить. Попадание же плазмы в полость клапана недопустимо, т.к. оно вызовет прогорание уплотнений и разгерметизацию спускаемого аппарата.
Известно заправочно-дренажное устройство (патент Российской Федерации RU N2333137 C1 B64F 1/00 от 21.12.2006), в которое входит дренажное устройство, содержащее корпус с фланцем, соединяемым с дренажной системой, запорный узел, имеющий патрубок для подсоединения к бортовой емкости и заглушку. В этом дренажном устройстве заглушка устанавливается вместо корпуса с фланцем и в процессе полета дренажная система не взаимодействует с дренажным устройством.
Установка такого дренажного устройства для многоразового спускаемого аппарата невозможна, т.к. в дренажную систему входит емкость стыковочного агрегата с крышкой переходного люка, наполняемая водой при внештатной посадке (по расчетам до 200 кг, что не позволяет космонавтам самостоятельно открыть крышку переходного люка), т.е. фланец дренажного устройства должен быть установлен на крышке, причем в ее нижней точке по оси центра тяжести, и закрыт заглушкой в процессе полета для исключения попадания плазмы в дренажное устройство, но при приводнении он должен обеспечить возможность соединения с дренажной системой.
Задачей, решаемой с помощью предполагаемого дренажного устройства, является обеспечение возможности открытия крышки переходного люка спускаемого аппарата при внештатной посадке многоразового спускаемого аппарата на воду.
Техническим результатом, получаемым при использовании изобретения, является обеспечение возможности открытия фланца дренажного устройства при внештатной посадке на воду, соединения патрубка с бортовой емкостью и последующего соединения дренажной системы с бортовой емкостью запорным элементом.
Технический результат достигается тем, что в дренажном устройство, содержащем корпус с фланцем, соединяемым с дренажной системой, запорный узел, имеющий патрубок для подсоединения к бортовой емкости и заглушку, в отличие от известного дренажная система выполнена в виде емкости, в нижней части которой выполнено посадочное отверстие с уплотнительной поверхностью и сосной ей резьбой, фланец выполнен цилиндрической формы с уплотнительной поверхностью и сосной ей резьбой, корпус с фланцем непосредственно установлен в посадочном отверстии емкости с возможностью перемещения относительно поверхности емкости с определенным ходом, при этом фланец снабжен заглушкой, расположенной внутри емкости и опирающейся на поверхность емкости по периметру, причем под заглушкой по периметру фланца выполнены радиальные прорези, площадь которых равна и более площади проходного сечение фланца при максимальном ходе корпуса с фланцем, запорный узел встроен в корпус с фланцем и выполнен в виде пробкового крана, пробка которого герметично установлена в корпусе с фланцем, а патрубок для подсоединения к бортовой емкости снабжен пробкой с герметичным уплотнением.
Заглушка, установленная на фланце и поджатая к теплозащитному покрытию (ТЗП) по периметру, позволяет защитить внутреннею полость дренажного устройства от попадания плазмы при полете в плотных слоях атмосферы и сохранить оптимальный температурный режим для работы уплотнительных поверхностей, в предлагаемой конструкции - радиальных резиновых прокладок. Уплотнительные поверхности в посадочном отверстии емкости и корпусе дренажного устройства, а также герметичная установка пробки запорного узла и установка на патрубке пробки с герметичным уплотнением обеспечивают герметичность внутреннего объема спускаемого аппарата.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых на фиг. 1 показано положение дренажного устройства в процессе полета (дренажное устройство максимально задвинуто внутрь спускаемого аппарата и законтрено по резьбе), на фиг. 2 показано положение дренажного устройства после приводнения, когда дренажная система заполняется жидкостью и фланец дренажного устройства соединяется с дренажной системой (дренажное устройство максимально ввернуто в крышку переходного люка спускаемого аппарата), на фиг. 3 показана конструкция дренажного устройства и положение пробкового крана до соединения патрубка с дренажной емкостью, на фиг. 4 показано положение пробкового крана после удаления из патрубка пробки и соединения патрубка посредством шланга с дренажной емкостью.
Дренажное устройство содержит корпус 1 с фланцем 2, соединяемым с дренажной системой 3, запорный узел 4, имеющий патрубок 5 для подсоединения к бортовой емкости и заглушку 6. Дренажная система 3 выполнена в виде емкости 7 с теплозащитным покрытием (ТЗП) 8, в нижней части которой выполнено посадочное отверстие 9 с уплотнительной поверхностью 10 и сосной ей резьбой 11, фланец 2 выполнен цилиндрической формы с уплотнительной поверхностью 12 и сосной ей резьбой 13, корпус с фланцем непосредственно установлен в посадочном отверстии емкости 9 с возможностью перемещения относительно поверхности теплозащитного покрытия 8 с определенным ходом Н, при этом на торце фланца установлена заглушка 6, она расположена внутри емкости и опирается на поверхность теплозащитного покрытия 8 по периметру при крайнем задвинутом положении дренажного устройства (при штатном полете спускаемого аппарата см. фиг. 1). Под заглушкой 6 по периметру фланца выполнены радиальные прорези 14, площадь которых равна и более площади проходного сечение фланца при максимальном ходе корпуса с фланцем Н, запорный узел 4 встроен в корпус 1 и выполнен в виде пробкового крана, пробка которого 15 герметично установлена в корпусе 1, осевое положение пробки определяется крышкой 16. Патрубок 6 для подсоединения к бортовой емкости снабжен пробкой 17 с герметичным уплотнением.
Установка дренажного устройства происходит после закрепления на крышке ТЗП, необходимого для защиты многоразового спускаемого аппарата от перегрева при спуске в плотных слоях атмосферы. Дренажное устройство вворачивается в посадочное отверстие емкости 7 с ТЗП 8 до упора в буртик канавки для выхода резьбы 11, после чего на торце фланца устанавливается заглушка 6, например, на винтах. Для изготовления корпуса дренажного устройства 1 и заглушки 6 используется материал с низкими теплопроводными свойствами, например титан. После установки заглушки 6 корпус дренажного устройства выворачивается до посадки заглушки 6 на ТЗП 8, после чего он контрится, например, керновкой в резьбу. Таким образом, заглушка 6 является одновременно ограничителем перемещения корпуса дренажного устройства.
Ход дренажного устройства подбирается таким образом, чтобы площадь радиальных прорезей под заглушкой была равна и более площади проходного сечения фланца, поскольку расход жидкости определяется проходным сечением фланца, а проходное сечение фланца подбирается т.о., чтобы обеспечить достаточно быстрый слив воды при рациональных габаритах дренажного устройства.
Уплотнительные поверхности в посадочном отверстии емкости и корпусе дренажного устройства, а также герметичная установка пробки 15 запорного узла 4 и установка на патрубке 6 пробки 17 с герметичным уплотнением обеспечивают герметичность внутреннего объема спускаемого аппарата.
В таком положении корпус дренажного устройства находится до возникновения внештатной ситуации, посадки на воду.
После приводнения корпус дренажного устройства вворачивается до упора в посадочное отверстие емкости и его внутренняя полость через радиальные отверстия во фланце соединяется с дренажной системой, т.е. с жидкостью в крышке. Далее выворачивается пробка 17 и патрубок 6 соединяется с бортовой емкостью, например, шлангом 18. Истечению жидкости в это время препятствует запорный узел 4 (пробковый кран), пробка которого 15 притерта по корпусу 1 и перекрывает поток в положении, показанном на фиг. 3. На фиг. 4 показано, как после поворота пробки 15 на 90° соединяются дренажная система и бортовая емкость.
Вся жидкость из крышки вытекает в бортовую емкость, поскольку ось посадочного отверстие выполнена в направлении центра тяжести спускаемого аппарата, т.е. в нижней части емкости. Теперь жидкость не препятствует открытию крышки. Открытие крышки является штатной ситуацией, отработанной на Земле, и, открыв ее до прибытия спасательной команды, космонавты обеспечивают себе доступ свежего воздуха.