РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ |
(19)
RU
(11)
2 489 327
(13)
C1 | |||||
| ||||||
| Статус: | не действует (последнее изменение статуса: 02.07.2021) |
| Пошлина: | учтена за 4 год с 21.03.2015 по 20.03.2016. Возможность восстановления: нет. |
|
(21)(22) Заявка: 2012110333/11, 20.03.2012 (24) Дата начала отсчета срока действия патента: Приоритет(ы): (22) Дата подачи заявки: 20.03.2012 (45) Опубликовано: 10.08.2013 Бюл. № 22 (56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 1814101 A1, 09.07.1995. RU 103346 U1, 10.04.2011. US 6527007 В2, 04.03.2003. US 6820659 B2, 23.11.2004. RU 2333137 C1, 10.09.2008. Адрес для переписки: |
(72) Автор(ы): (73) Патентообладатель(и): |
(54) СПОСОБ ЗАКРЫТОЙ ЗАПРАВКИ ТОПЛИВНОГО БАКА ЖИДКИМ ТОПЛИВОМ И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
(57) Реферат:
Изобретение относится к оборудованию для закрытой заправки топливного бака беспилотного летательного аппарата, эксплуатирующегося с загерметизированным топливным баком. При закрытой заправке топливозаправщиком барботажной емкости топливо насыщают газом путем его введения под избыточным давлением в объем топлива через барботажное устройство с поддержанием определенной величины давления в газовой полости барботажной емкости, и последующей заправкой топливного бака топливозаправщиком из барботажной емкости, при этом газовую полость топливного бака надувают до величины давления насыщения и герметизируют. Насыщение топлива осуществляют азотом или углеводородным горючим газом. Система для закрытой заправки включает топливный резервуар с магистралью забора из него топлива, топливный бак, заправочно-дренажное устройство и топливозаправщик, а также содержит устройство для подачи газа насыщения и барботажную емкость для заправляемого количества топлива, снабженную заправочным узлом, барботажным устройством и предохранительным клапаном. Система снабжена компрессором, вход которого сообщен с полостью барботажной емкости в верхней части, а его выход сообщен с магистралью подачи газа насыщения за редуктором. Обеспечивается исключение вакуума в полости топливного бака при эксплуатации, возможность увеличения нагрузок при эксплуатации или уменьшения массы вновь разрабатываемого топливного бака. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к самолетному оборудованию на аэродромах или палубах авианосцев, в частности, к наземному оборудованию для закрытой заправки топливного бака беспилотного летательного аппарата, длительное время до применения, эксплуатирующегося с загерметизированным топливным баком в наземных условиях, на кораблях или авиационных носителях в широком диапазоне температур окружающей среды.
Известен принятый за прототип способ закрытой заправки топливных баков самолета жидким топливом (под давлением), приведенный в книге "Системы централизованной заправки самолетов топливом", авторов К.В. Рыбакова, Е.И. Кухтерина, А.С. Алпатова и А.Ф. Рожкова, издательства "Транспорт", г.Москва, 1978 г. на стр.17-19. Известный способ заключается в герметичной стыковке магистрали на входе в насос топливозаправщика с магистралью забора топлива из топливного резервуара (цистерны), а магистрали выхода из насоса топливозаправщика с заправочной магистралью топливного бака, открытии клапанов (кранов) в дренажной и заправочной магистралях топливного бака, включении насоса топливозаправщика, контроле количества топлива, перелитого под избыточным давлением в топливный бак, и последующими, отключении насоса, закрытии клапанов (кранов) в дренажной и заправочной магистралях топливного бака, и отстыковке магистрали выхода из насоса топливозаправщика от заправочной магистрали топливного бака.
Все существенные признаки прототипа совпадают с существенными признаками предлагаемого способа закрытой заправки топливного бака.
Известны устройства для заправки топливного бака жидким топливом известным способом - топливозаправочный комплекс (полезная модель РФ, патент №53246) и заправочно-дренажное устройство (изобретение РФ, патент №2333137), принятые за прототип системы для закрытой заправки топливного бака. Известный топливозаправочный комплекс (топливозаправщик) содержит раму с установленными на ней и последовательно соединенными насосным агрегатом, фильтром-газоотделителем, счетчиком топлива и клапаном двойного действия, служащим для регулировки расхода топлива, при этом насосный агрегат выполнен с возможностью герметичного соединения магистрали входа в насосный агрегат с магистралью забора топлива из топливного резервуара, клапан двойного действия - с устройством отпуска топлива, а параллельно с клапаном двойного действия соединен плотномер. Для обеспечения забора топлива из топливного бака, при необходимости слива из него топлива, магистраль входа в насос может быть выполнена с возможностью герметичного соединения с дополнительной магистралью забора топлива, в этом случае, для выбора режима работы топливозаправщика возможность герметичного соединения с магистралью забора топлива из топливного резервуара обеспечивается через перекрывной кран, а возможность соединения с дополнительной магистралью забора топлива обеспечивается через дополнительный перекрывной кран. Известное заправочно-дренажное устройство содержит заправочный и дренажный клапаны, имеющие идентичные конструкции и заключенные в корпусы, топливный трубопровод бортовой емкости, магистраль стационарной системы заправки или транспортной емкости, магистраль стационарной дренажной системы или нейтрализатор, в случае токсичных топлив, механизмы каждого из клапанов, заправочного и дренажного, разделены на два автономных узла, один из которых является - запорным узлом, выполненным в виде седла с уплотнительной гильзой и пружиной и установленным на борту транспортного средства в топливном трубопроводе бортовой емкости, а другим узлом является - толкатель запорного узла, выполненный в виде поршня со штоком, возвратной пружиной и изолирующим сильфоном, зацело установленным в корпусе толкателя запорного узла, соединенный с топливной магистралью стационарной системы заправки и пристыкованный при заправке топливом бортовой емкости к фланцу запорного узла, образуя в комплексе заправочный или дренажный клапаны, на которые при открывании запорного узла воздействуют дистанционно подачей давления на поршень толкателя, причем запорный узел имеет герметичную заглушку с посадочными элементами, идентичными толкателю заправочного или дренажного клапанов, которые устанавливают после снятия толкателя по окончании заправки бортовой емкости. Дренажный запорный узел транспортного средства сообщен с полостью топливного бака в верхней части.
Существенные признаки предлагаемого устройства, совпадающими с признаками прототипа являются следующие: система для закрытой заправки топливного бака жидким топливом, включающая топливный резервуар с магистралью забора из него топлива, топливный бак, заправочно-дренажное устройство и топливозаправщик, содержащий топливный насос, магистраль входа в насос, выполненную с возможностью герметичного соединения с магистралью забора топлива из топливного резервуара через перекрывной кран и с дополнительной магистралью забора топлива через дополнительный перекрывной кран, а также содержащий магистраль выхода из насоса, снабженную счетчиком топлива, при этом заправочно-дренажное устройство включает дренажный и заправочный узлы летательного аппарата, каждый из которых выполнен в виде корпуса с внутренним каналом, в котором установлен запорный клапан, сообщенного с полостью топливного бака, причем канал корпуса дренажного узла летательного аппарата сообщен с полостью топливного бака в верхней части, закрепленного на борту летательного аппарата и снабженного на входе в канал разъемным соединением, дренажный и заправочный узлы системы заправки, сообщенные, соответственно, с дренажной магистралью системы заправки и с магистралью выхода из насоса топливозаправщика, каждый из которых выполнен с возможностью герметичного подсоединения к разъемному соединению корпуса, соответственно, дренажного и заправочного узла летательного аппарата, и снабжен устройством открытия и закрытия соответствующего запорного клапана в присоединенном к корпусу состоянии.
Для увеличения заправляемой в топливный бак массы топлива при его температуре +20…+50°C, полость бака заполняют на 97…99%, при этом после герметизации бака и охлаждения топлива до температур -30…-50°C в полости возникает существенное разрежение (вакуум). Связанное с разрежением избыточное внешнее давление снижает несущую способность сжатых зон бака, поэтому для обеспечения устойчивости при воздействии полетных перегрузок требуется увеличение толщины обшивки или увеличение силового набора (продольных стрингеров и кольцевых рам), что приводит к утяжелению конструкции топливных баков по сравнению с массой конструкции топливных баков не подвергающихся воздействию вакуума.
Техническим результатом, на решение которого направлено изобретение является исключение вакуума в топливном баке, заправленного с высокой полнотой заполнения его полости и эксплуатирующегося в широком диапазоне температур окружающей среды.
Для решения поставленной задачи в способе закрытой заправки топливного бака жидким топливом, заключающемся в герметичной стыковке магистрали на входе в насос топливозаправщика с магистралью забора топлива из топливного резервуара, а магистрали выхода из насоса топливозаправщика с заправочной магистралью топливного бака, открытии клапанов в дренажной и заправочной магистралях топливного бака, включении насоса топливозаправщика, контроле количества топлива, перелитого под избыточным давлением в топливный бак, и последующими, отключении насоса, закрытии клапанов в дренажной и заправочной магистралях топливного бака, и отстыковке магистрали выхода из насоса топливозаправщика от заправочной магистрали топливного бака, предварительно топливозаправщиком заправляют барботажную емкость, в которой топливо насыщают газом путем его введения под избыточным давлением в объем топлива через барботажное устройство с поддержанием определенной величины давления в газовой полости барботажной емкости, при этом время насыщения выбирают из условия достижения максимальной концентрации растворенного газа в топливе, после чего магистраль входа в насос топливозаправщика сообщают с нижней частью полости барботажной емкости и производят заправку топливного бака топливозаправщиком из барботажной емкости, при этом газовую полость топливного бака надувают до величины давления насыщения, которую определяют из условия, чтобы в процессе эксплуатации топливного бака при охлаждении топлива до минимальной температуры давление в газовой полости топливного бака превышало давление окружающей среды. Кроме того, для уменьшения окисления топлива в баке в процессе длительной предполетной эксплуатации загерметизированного топливного бака насыщение топлива осуществляют азотом. Дополнительно, для уменьшения окисления топлива в баке в процессе длительной предполетной эксплуатации загерметизированного топливного бака с увеличением теплотворной способности топлива насыщение топлива осуществляют углеводородным горючим газом. Для дополнительного уменьшения окисления топлива в баке перед первой заправкой полости барботажной емкости и топливного бака продувают газом насыщения.
Отличительными признаками предлагаемого способа закрытой заправки топливного бака жидким топливом является то, что предварительно топливозаправщиком заправляют барботажную емкость, в которой топливо насыщают газом путем его введения под избыточным давлением в объем топлива через барботажное устройство с поддержанием определенной величины давления в газовой полости барботажной емкости, при этом время насыщения выбирают из условия достижения максимальной концентрации растворенного газа в топливе, после чего магистраль входа в насос топливозаправщика сообщают с нижней частью полости барботажной емкости и производят заправку топливного бака топливозаправщиком из барботажной емкости, при этом газовую полость топливного бака надувают до величины давления насыщения, которую определяют из условия, чтобы в процессе эксплуатации топливного бака при охлаждении топлива до минимальной температуры давление в газовой полости топливного бака превышало давление окружающей среды; насыщение топлива осуществляют азотом; насыщение топлива осуществляют углеводородным горючим газом; перед первой заправкой полости барботажной емкости и топливного бака продувают газом насыщения.
Для решения поставленной задачи система для закрытой заправки жидким топливом топливного бака, включающая топливный резервуар с магистралью забора из него топлива, топливный бак, заправочно-дренажное устройство и топливозаправщик, содержащий топливный насос, магистраль входа в топливный насос, выполненную с возможностью герметичного соединения с магистралью забора топлива из топливного резервуара через перекрывной кран и с дополнительной магистралью забора топлива через дополнительный перекрывной кран, а также содержащий магистраль выхода из насоса, снабженную счетчиком топлива, при этом заправочно-дренажное устройство включает дренажный и заправочный узлы летательного аппарата, каждый из которых выполнен в виде корпуса с внутренним каналом, в котором установлен запорный клапан, сообщенного, с полостью топливного бака, причем канал корпуса дренажного узла летательного аппарата сообщен с полостью топливного бака в верхней части, закрепленного на борту летательного аппарата и снабженного на входе в канал разъемным соединением, дренажный и заправочный узлы системы заправки, сообщенные, соответственно, с дренажной магистралью системы заправки и с магистралью выхода из насоса топливозаправщика, каждый из которых выполнен с возможностью герметичного подсоединения к разъемному соединению корпуса, соответственно, дренажного и заправочного узла летательного аппарата, и снабжен устройством открытия и закрытия соответствующего запорного клапана в присоединенном к корпусу состоянии, содержит устройство для подачи газа насыщения и барботажную емкость для заправляемого количества топлива, снабженную заправочным узлом, идентичным заправочному узлу летательного аппарата, канал корпуса которого сообщен с ее полостью, а также снабженную магистралью забора из нижней части ее полости топлива, выполненной с возможностью герметичного соединения с магистралью входа в насос топливозаправщика, барботажным устройством, установленным в нижней ее части полости, выполненным в виде коллектора, содержащего отверстия для выхода газа и предохранительным клапаном, сообщенным с верхней частью ее полости, при этом устройство для подачи газа насыщения выполнено в виде источника сжатого газа, сообщенного с зарядным краном и через перекрывной кран с магистралью подачи газа насыщения, содержащей редуктор давления и сообщенной за редуктором с коллектором, причем выход дренажной магистрали системы заправки сообщен с магистралью подачи газа насыщения за редуктором через перекрывной кран. Кроме того, для экономии газа насыщения, расходуемого при заправке топливного бака система снабжена компрессором, вход которого сообщен с полостью барботажной емкости в верхней части, а его выход сообщен с магистралью подачи газа насыщения за редуктором.
Отличительными признаками предлагаемого устройства является то, что система для закрытой заправки топливного бака жидким топливом содержит устройство для подачи газа насыщения и барботажную емкость для заправляемого количества топлива, снабженную заправочным узлом, идентичным заправочному узлу летательного аппарата, канал корпуса которого сообщен с ее полостью, а также снабженную магистралью забора из нижней части ее полости топлива, выполненной с возможностью герметичного соединения с магистралью входа в насос топливозаправщика, барботажным устройством, установленным в нижней ее части полости, выполненным в виде коллектора, содержащего отверстия для выхода газа и предохранительным клапаном, сообщенным с верхней частью ее полости, при этом устройство для подачи газа насыщения выполнено в виде источника сжатого газа, сообщенного с зарядным краном и через перекрывной кран с магистралью подачи газа насыщения, содержащей редуктор давления и сообщенной за редуктором с коллектором, причем выход дренажной магистрали системы заправки сообщен с магистралью подачи газа насыщения за редуктором через перекрывной кран; система снабжена компрессором, вход которого сообщен с полостью барботажной емкости в верхней части, а его выход сообщен с магистралью подачи газа насыщения за редуктором.
Благодаря наличию указанных отличительных признаков в совокупности с известными достигается следующий технический результат: исключается вакуум в полости топливного бака, что повышает несущую способность сжатых зон стенок бака при воздействии стартовых перегрузок и обеспечивает возможность уменьшения массы разрабатываемых топливных баков, и позволяет увеличить надежность эксплуатирующихся топливных баков, либо при прежней надежности увеличить эксплуатационные нагрузки на топливный бак. Дополнительно обеспечивается возможность увеличения срока службы топлива, его теплотворной способности и исключения попадания паров топлива в окружающую среду при его насыщении газом и заправке топливного бака после насыщения газом.
Предложенные технические решения могут найти применение при разработке и эксплуатации преимущественно беспилотных летательных аппаратов, длительное время эксплуатирующихся до применения с заправленным и загерметизированным топливным баком в широком диапазоне температур окружающей среды, и в состоянии постоянной готовности к применению.
Способ закрытой заправки топливного бака жидким топливом и система для его осуществления поясняются чертежом.
На чертеже представлена система для закрытой заправки топливного бака жидким топливом, включающая топливный резервуар 1 с магистралью 2 забора из него топлива, топливный бак 3, топливозаправщик 4, содержащий топливный насос 5, магистраль 6 входа в топливный насос, выполненную с возможностью герметичного соединения с магистралью 2 забора топлива из топливного резервуара 1, и магистраль 7 выхода из насоса, содержащую счетчик 8 топлива. Система для закрытой заправки также содержит заправочно-дренажное устройство, которое включает дренажный и заправочный узлы летательного аппарата, каждый из которых выполнен в виде корпуса, соответственно 9 и 10, с внутренним каналом, сообщенным с полостью топливного бака 3, в котором установлен запорный клапан, соответственно 11 и 12. Канал корпуса 9 сообщен с полостью топливного бака 3 в верхней части. Корпуса 9 и 10 закреплены на борту летательного аппарата и снабжены разъемным соединением, соответственно 13 и 14 на входе в канал. Топливный бак 3 является частью борта летательного аппарата. Кроме того, система заправки содержит дренажный 15 и заправочный 16 узлы системы заправки, сообщенные, соответственно, с дренажной магистралью 17 системы заправки и с магистралью 7 выхода из насоса 5 топливозаправщика, каждый из узлов 15 и 16 выполнен с возможностью герметичного соединения посредством разъемных соединений, соответственно 13 и 14 к корпусам 9 и 10, и снабжен устройством 18 и 19 открытия и закрытия запорного клапана, соответственно 11 и 12, в присоединенном к корпусам 9 и 10 состоянии. Система заправки также содержит барботажную емкость 20 для заправляемого количества топлива, снабженную заправочным узлом, идентичным заправочному узлу летательного аппарата, выполненным в виде корпуса 21, в котором установлен перекрывной кран 22. Канал корпуса 21 сообщен с полостью барботажной емкости, при этом корпус 21 на входе в канал снабжен разъемным соединением 23. Кроме того, барботажная емкость 20 снабжена магистралью 24 забора из нижней части ее полости топлива, выполненной с возможностью герметичного подсоединения к магистрали входа 6 в насос 5 топливозаправщика, барботажным устройством, установленным в нижней ее части полости, выполненным в виде коллектора 25, содержащего отверстия 26 для выхода газа, а также снабжена предохранительным клапаном 27, сообщенным с верхней частью ее полости. Система заправки также содержит устройство для подачи газа насыщения выполненное в виде источника 28 сжатого газа, сообщенного с зарядным краном 29 и через перекрывной кран 30 с магистралью 31 подачи газа насыщения, содержащей редуктор 32 давления и сообщенной за редуктором 32 с коллектором 25, причем выход дренажной магистрали 17 системы заправки сообщен с магистралью 31 подачи газа насыщения за редуктором 32 через перекрывной кран 33. Система заправки снабжена компрессором 34, вход которого сообщен с полостью барботажной емкости 20 в верхней части, а его выход сообщен с магистралью 31 подачи газа насыщения за редуктором 32. Магистраль 6 входа в насос 5 топливозаправщика выполнена с возможностью дополнительного герметичного подключения к магистрали 24 забора топлива из нижней части полости барботажной емкости 20, причем подключение к ней и к магистрали 2 забора топлива из топливного резервуара 1 выполнено через перекрывные краны 35 и 36, соответственно, посредством герметичных разъемных соединений 37 и 38. Система закрытой заправки также содержит устройство 39 контроля давления в магистрали 31 подачи газа насыщения и устройство 40 контроля давления в дренажной магистрали 17. Для контроля давления сжатого газа источник 28 сообщен с устройством контроля давления 41.
Система для закрытой заправки топливного бака работает следующим образом. Для зарядки источника 28 сжатым газом к зарядному крану 29 подстыковывается магистраль высокого давления газозаправщика (на чертеже не показаны). Закрывается перекрывной кран 30, задействуется газозаправщик и открывается зарядный кран 29. После зарядки источника 28 до необходимого значения рабочего давления зарядный кран 29 закрывается и магистраль высокого давления газозаправщика может быть отстыкована. Магистраль 6 входа в насос 5 топливозаправщика 4 посредством герметичного разъемного соединения 38 соединяется с магистралью забора 2 топлива из резервуара 1, а заправочный узел 16 системы заправки посредством герметичного разъемного соединения 23 соединяется с корпусом 21 заправочного узла барботажной емкости 20. Магистраль 24 забора топлива из нижней части барботажной емкости 25 соединяется посредством герметичного разъемного соединения 37 с магистралью 6 входа в насос 5 топливозаправщика 4, при закрытом перекрывном кране 35. Посредством устройства 19 открывается запорный клапан 22, после чего открывается перекрывной кран 36 и задействуется топливный насос 5, при этом топливо из резервуара 1 через магистраль забора 2, перекрывной кран 36, топливный насос 5, магистраль 7, счетчик 8, узел заправки 16, канал корпуса 21 и открытый запорный клапан 22 поступает в полость барботажной емкости 20, сжимая имеющийся в ней газ. При достижении значения давления в газовой полости барботажной емкости значения давления, необходимого для насыщения топлива газом, приоткрывается предохранительный клапан 27 и избыток газа насыщения стравливается в окружающую среду. После перелива в барботажную емкость 20 необходимого для заправки топливного бака 3 количества топлива (объема или массы) определяемого по счетчику 8 останавливается топливный насос 5 и закрываются перекрывной кран 36 и запорный клапан 22. Давление настройки редуктора 32, поддерживаемое в магистрали 31 подачи газа насыщения выбирается с незначительным превышением значения давления в газовой полости барботажной емкости 20, на которое настроен предохранительный клапан 27, для обеспечения расхода газа насыщения через магистраль 31, коллектор 25, отверстия 26 в объем топлива в полости барботажной емкости 20. Далее производится открытие перекрывного крана 30, при этом, благодаря незначительному превышению давления настройки редуктора 32 над давлением начала открытия предохранительного клапана 27, при насыщении топлива газом предохранительный клапан 27 слегка приоткрывается (работает в режиме "шипения"). Для исключения потерь газа насыщения оператором задействуется компрессор 34, который незначительно уменьшает давление в газовой полости барботажной емкости 20 до уровня значения, определенного для насыщении топлива газом. Благодаря прохождению газовых пузырей через топливо (барботажу топлива газом насыщения) в полости барботажной емкости 20 ускоряется процесс насыщения топлива газом. Происходит повышение концентрации растворенного в топливе газа до максимального значения, которое по уравнению Генри пропорционально величине давления насыщения. Время насыщения до максимального значения концентрации растворенного в топливе газа определяется из опыта при разработке системы для закрытой заправки топливного бака 3. После насыщения топлива газом в полости барботажной емкости 20 производится герметичное соединение дренажного узла 15 системы заправки с корпусом 9 дренажного узла летательного аппарата посредством разъемного соединения 13 и, посредством устройства 18 открытие запорного клапана 11, при этом газ насыщения через дренажную магистраль 17, дренажный узел 15 системы заправки, канал корпуса 9, открытый запорный клапан 11 открытие перекрывного крана 33, поступает в верхнюю часть полости топливного бака 3 и благодаря редуктору 32 обеспечивается наддув полости топливного бака 3, до значения давления, незначительно превышающего значение давления в полости барботажной емкости 20 при насыщении топлива газом. Заправочный узел 16 отстыковывается от корпуса 21 и герметично соединяется с корпусом 10 заправочного узла летательного аппарата благодаря разъемному соединению 14. Посредством устройства 19 открывается запорный клапан 12, открывается перекрывной кран 35 и задействуется топливный насос 5, при этом насыщенное газом топливо из барботажной емкости 20 по магистралям 24, 6 и 7 через перекрывной кран 35, топливный насос 5, счетчик топлива 8, заправочный узел 16, канал корпуса 10, открытый запорный клапан 12, посредством работающего топливного насоса 5 перекачивается в топливный бак 3. При поступлении топлива в полость топливного бака 3 газ насыщения из его полости через открытый запорный клапан 11, канал корпуса 9, дренажный узел 15 системы заправки, дренажную магистраль 17, открытый перекрывной кран 33, магистраль 31 поступает в коллектор 25 и через его отверстия 26 в полость барботажной емкости 20, замещая объем топлива, поступивший в топливный бак 3. После чего перекрываются краны 33 и 35, устройствами 18 и 19 закрываются соответственно, запорные клапаны 11 и 12, отсоединяются дренажный 15 и заправочный 16 узлы системы заправки от корпусов 9 и 10 и топливный бак 3 готов к эксплуатации. В процессе эксплуатации загерметизированного топливного бака 3 в составе летательного аппарата с уменьшением температуры топлива (зимой или при длительном полете на большой высоте) уменьшается его объем в топливном баке, соответственно, увеличивается объем газовой полости в топливном баке 3 и давление в ней уменьшается. С уменьшением давления в газовой полости топливного бака 3 по уравнению Генри, пропорционально уменьшению давления, уменьшается максимальная концентрация растворенного в топливе газа и избыточное количество газа из топлива в баке 3 выделяется в его газовую полость, повышая в ней давление. Избыточное количество выделившегося газа зависит от значения давления при насыщении топлива газом, величина которого выбирается из условия, чтобы при минимальной температуре топлива в баке 3 давление в его газовой полости превышало давление окружающей среды. Благодаря отсутствию разрежения увеличивается несущая способность сжатых зон оболочки бака 3 на критических для прочности режимах эксплуатации (взлет, посадка, запуск двигателя, маневрирование с большими перегрузками) и устойчивость его оболочки обеспечивается при ее меньшей толщине или меньшей толщине внутреннего набора (рам, стрингеров) или меньшем их количестве в топливном баке 3, что обеспечивает уменьшение массы топливного бака 3, при разработке его конструкции, позволяет увеличить надежность уже разработанных топливных баков 3 или при прежнем уровне надежности допустить эксплуатацию топливного бака 3 в более "жестких" условиях (с увеличенными нагрузками). Поскольку топливный бак 3 и барботажная емкость 20 благодаря редуктору 30 были наддуты до давления, близкого к значению давления насыщения, в процессе и после перекачки топлива в топливный бак 3 дегазации топлива не происходит. После заправки топливного бака 3 его газовая полость и полость барботажной емкости 20 остаются наддуты газом насыщения до значения давления насыщения. При последующих заправках дополнительных топливных баков 3 наддувать их полость до значения давления насыщения не нужно, для этого при повторной заправке барботажной емкости 20 дополнительно производится открытие перекрывного крана 33 и клапана 11 описанным ранее способом и газ насыщения вытесняется в полость топливного бака 3, аналогично, после перекачки насыщенного газом топлива в топливный бак 3, газ вытеснения с давлением насыщения вытесняется в полость барботажной емкости 20. Таким образом, запас газа насыщения в источнике 28 практически расходуется только на насыщение топлива, заправляемого в топливный бак 3. Для обеспечения достижения технического результата достаточно насыщать топливо сжатым воздухом. При использовании сжатого азота для насыщения топлива газом, дополнительно, предотвращается окисление топлива кислородом воздуха, и тем самым обеспечивается сохранение характеристик топлива и возможность продления его срока службы топлива. Использование для насыщения жидкого топлива углеводородного горючего газа (например, водорода, метана, этилена) дополнительно повышает теплотворную способность топлива при сгорании топлива с горючим газом в камере двигателя летательного аппарата. При насыщении заправляемого топлива азотом или углеводородным горючим газом перед первой заправкой топливом полости барботажной емкости 20 и топливного бака 3 продувают газом насыщения для исключения присутствия в них кислорода воздуха, попавшего при изготовлении. Для обеспечения их продувки дренажный 15 и заправочный 16 узлы системы заправки устанавливаются на корпуса 9 и 10, соответственно, производится открытие запорных клапанов 11 и 12 описанным ранее способом. Далее при открытом запорном узле 11 отсоединяется дренажный узел 15 и при закрытых перекрывных кранах 33 и 36, производится открытие перекрывных кранов 30 и 35, при этом газ насыщения через магистраль 31 и отверстия 25 коллектора 26 попадает в полость барботажной емкости 20, в которой смешивается с имеющимся в ней воздухом, смесь газа насыщения с воздухом по магистрали 24 забора топлива, открытый перекрывной клапан 35, топливный насос 5, по магистрали 7 через счетчик топлива 8, заправочный узел 14, канал корпуса 10 и открытый запорный клапан 12 попадает в полость топливного бака 3, в которой смешивается с имеющимся в ней воздухом. Далее смесь поступает в канал корпуса 9 и открытый запорный клапан 11 поступает в окружающую среду. Продувка осуществляется до полного исключения воздуха в полостях барботажной емкости 20 и топливного бака 3. Время продувки определяется опытным путем. Если продувка барботажной емкости 20 уже производилась ранее, то продувка нового топливного бака 3 производится аналогично, при этом время продувки, соответственно уменьшается.
Формула изобретения
1. Способ закрытой заправки топливного бака жидким топливом, заключающийся в герметичной стыковке магистрали на входе в насос топливозаправщика с магистралью забора топлива из топливного резервуара, а магистрали выхода из насоса топливозаправщика - с заправочной магистралью топливного бака, открытии клапанов в дренажной и заправочной магистралях топливного бака, включении насоса топливозаправщика, контроле количества топлива, перелитого под избыточным давлением в топливный бак, и последующими: отключении топливного насоса, закрытии клапанов в дренажной и заправочной магистралях топливного бака и отстыковке магистрали выхода из насоса топливозаправщика от заправочной магистрали топливного бака, отличающийся тем, что предварительно топливозаправщиком заправляют барботажную емкость, в которой топливо насыщают газом путем его введения под избыточным давлением в объем топлива через барботажное устройство с поддержанием определенной величины давления в газовой полости барботажной емкости, при этом время насыщения выбирают из условия достижения максимальной концентрации растворенного газа в топливе, после чего магистраль входа в насос топливозаправщика сообщают с нижней частью полости барботажной емкости и производят заправку топливного бака топливозаправщиком из барботажной емкости, при этом газовую полость топливного бака надувают до величины давления насыщения, которую определяют из условия, чтобы в процессе эксплуатации топливного бака при охлаждении топлива до минимальной температуры давление в газовой полости топливного бака превышало давление окружающей среды.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что насыщение топлива осуществляют азотом.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что насыщение топлива осуществляют углеводородным горючим газом.
4. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что перед первой заправкой полости барботажной емкости и топливного бака продувают газом насыщения.
5. Система для закрытой заправки топливного бака жидким топливом, включающая топливный резервуар с магистралью забора из него топлива, топливный бак, заправочно-дренажное устройство и топливозаправщик, содержащий топливный насос, магистраль входа в топливный насос, выполненную с возможностью герметичного соединения с магистралью забора топлива из топливного резервуара через перекрывной кран и с дополнительной магистралью забора топлива через дополнительный перекрывной кран, а также содержащий магистраль выхода из насоса, снабженную счетчиком топлива, при этом заправочно-дренажное устройство включает дренажный и заправочный узлы летательного аппарата, каждый из которых выполнен в виде корпуса с внутренним каналом, в котором установлен запорный клапан, сообщенный с полостью топливного бака, причем канал корпуса дренажного узла летательного аппарата сообщен с полостью топливного бака в верхней части, закрепленного на борту летательного аппарата и снабженного на входе в канал разъемным соединением, дренажный и заправочный узлы системы заправки, сообщенные соответственно с дренажной магистралью системы заправки и с магистралью выхода из насоса топливозаправщика, каждый из которых выполнен с возможностью герметичного подсоединения к разъемному соединению корпуса соответственно дренажного и заправочного узла летательного аппарата и снабжен устройством открытия и закрытия соответствующего запорного клапана в присоединенном к корпусу состоянии, отличающаяся тем, что содержит устройство для подачи газа насыщения и барботажную емкость для заправляемого количества топлива, снабженную заправочным узлом, идентичным заправочному узлу летательного аппарата, канал корпуса которого сообщен с ее полостью, а также снабженную магистралью забора из нижней части ее полости топлива, выполненной с возможностью герметичного соединения с магистралью входа в насос топливозаправщика, барботажным устройством, установленным в нижней ее части полости, выполненным в виде коллектора, содержащего отверстия для выхода газа, и предохранительным клапаном, сообщенным с верхней частью ее полости, при этом устройство для подачи газа насыщения выполнено в виде источника сжатого газа, сообщенного с зарядным краном и через перекрывной кран - с магистралью подачи газа насыщения, содержащей редуктор давления и сообщенной за редуктором с коллектором, причем выход дренажной магистрали системы заправки сообщен с магистралью подачи газа насыщения за редуктором через перекрывной кран.
6. Система по п.5, отличающаяся тем, что снабжена компрессором, вход которого сообщен с полостью барботажной емкости в верхней части, а его выход сообщен с магистралью подачи газа насыщения за редуктором.
ИЗВЕЩЕНИЯ
MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 21.03.2016
Дата публикации: 20.11.2016