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invention
Fédération de Russie Patent RU2270788

CRYOGENIQUE RESERVOIR DE CARBURANT

CRYOGENIQUE RESERVOIR DE CARBURANT

Nom de l'inventeur: Semenov Vyacheslav L. (RU); Kleyankin Henry A. (RU); Dudarev Nina (RU); Schekareva Irina G.
Le nom du titulaire du brevet: ". L'Institut central de l' aviation Motors nommé d' après PI Baranov" Etat fédéral l' entreprise unitaire
Adresse de correspondance: 111116, Moscou, ul. Aviamotor, 2, FSUE "CIAM. Baranov," Département de la propriété intellectuelle
Date de début du brevet: 23.08.2004

L'invention concerne les systèmes de carburant des véhicules, en particulier des moyens de l'aérospatiale, à savoir les conteneurs du conseil d'administration pour le stockage et la fourniture de carburant cryogénique, par exemple l'hydrogène. Le conteneur proposé comprend une enveloppe protectrice hermétique, récipient intérieur avec isolation thermique, tuyaux de remplissage, de drainage - turbocompression et l'alimentation en carburant ainsi et le dispositif d'admission. Le récipient intérieur est fixé au boîtier de protection sur deux piliers contenant corps à paroi mince de révolution, par exemple, une forme conique avec un bouclier thermique entretoises annulaires et isolation thermique écran vide. L'un des corps à paroi mince de rotation est reliée à un manchon télescopique, associé au cylindre fixé au récipient intérieur. Cela garantit que le mouvement relatif du récipient interne et l'enceinte. Dans un mode de réalisation préféré, le dispositif d'admission comprend un clapets anti-retour reliés entre eux de façon rigide communiquant avec des conduits d'admission de carburant des cavités autour des fonds respectifs de la cuve interne. Ces vannes sont commandées par un système électro-pneumatique. Le résultat technique de l'invention est de fournir un stockage cryogénique à long terme du carburant sans chambre à air pendant un arrêt du véhicule, mais aussi l'apport continu de carburant à des accélérations alternées pendant la conduite.

DESCRIPTION DE L'INVENTION

La proposition fait référence à un système de véhicules d'approvisionnement en carburant, à savoir à bord des réservoirs pour le stockage et la fourniture de carburant cryogénique, comme l' hydrogène quand il est utilisé comme une source d'énergie pour les véhicules.

Un obstacle majeur dans le développement de réservoirs embarqués pour l'hydrogène liquide est un point d'ébullition bas (21 K), le chiffre d'affaires élevé, risque d'incendie et d'explosion. réservoirs secondaires connus pour fusées à hydrogène liquide Saturn-5 États-Unis, "l'énergie" russe "Ariane 5" l'Europe [1, 2, 3], dans lequel les moteurs de fusée, l'hydrogène liquide est utilisé comme composant de combustible. Ces conteneurs sont des conteneurs cylindriques à fond elliptique. Ils avaient des diamètres et des longueurs assez grandes et sont réalisées en métal avec une isolation à partir d'un matériau synthétique durable appliquée sur la surface extérieure du récipient.

Un inconvénient de ces réservoirs à bord est qu'en raison de la grande fuite de chaleur ne sont pas assurés de stockage d'hydrogène tubeless. Remplissage du réservoir d'hydrogène est faite avant le lancement de missiles. À ce stade, fermer le robinet de vidange et ouvrir la vanne de la capacité du côté de l'alimentation en hydrogène dans les moteurs de fusée, qui fonctionnent pendant le vol vers l'étape de séparation. Clôture de l'hydrogène dans de tels récipients uniquement à partir du bas du fond, lorsque l'accélération de la fusée lors du lancement des objets spatiaux est toujours positif. Par conséquent, ce type de conteneur ne peut pas être utilisé, par exemple dans les avions ou les automobiles, où il peut y avoir le frein de stationnement de longue durée ou pour laquelle un stockage tubeless d'hydrogène.

La solution technique la plus proche choisie comme prototype, est un réservoir de carburant cryogénique brevet US №6634519, qui comprend une enveloppe étanche de protection, la cuve intérieure à isolation thermique, des conduites de remplissage et de drainage du carburant de suralimentation alimentation et l'admission et l'appareil. Le récipient intérieur présente une forme cylindrique avec des fonds elliptiques. Les parois du récipient intérieur n'a pas de liaison rigide avec les parois de l'enceinte. Centrage de la paroi de la cuve intérieure et l'enceinte est réalisée sur la couche d'isolation. Cette planche de conception de capacité présente un inconvénient important associé à une augmentation de l'apport de chaleur aux parois de la cuve intérieure à travers un isolant multi-couches, et par conséquent, cette durée de stockage sans chambre de carburant cryogénique dans le réservoir légèrement.

En outre, l'absence d'une liaison rigide entre la cuve intérieure et l'enveloppe extérieure, il est impossible d'exploiter cette capacité dans les véhicules à des accélérations élevées et vibroperegruzkah en alternance pendant le mouvement. déformation thermique de la cuve intérieure conduira à l'écaillage isolation après quelques recharges et la vidange de la cuve interne.

la capacité offerte diffère du prototype en ce que le récipient intérieur est fixé à l'enveloppe protectrice sur deux piliers contenant des corps à paroi mince de révolution, par exemple une forme conique avec un bouclier thermique entretoises annulaires et l'isolation d'écran vide, dans lequel l'un des supports corps à paroi mince de révolution monté sur le boîtier, relié à la douille, couplé télescopiquement avec le cylindre fixé au récipient intérieur pour assurer un mouvement relatif du récipient interne et l'enceinte.

Le conteneur proposé et est caractérisé en ce que le dispositif d'admission comprend un robinet d'isolement reliés rigidement en communication avec les cavités dans le fond de chaque récipient intérieur et un système électro-pneumatique actionné.

L'objectif de cette proposition est de créer un conteneur pour le carburant cryogénique à la longue période de son stockage tubeless à bord du véhicule, et avec une clôture combustible cryogénique permanent à partir du réservoir, indépendamment de son débordement le long de la cuve interne avec une accélération en alternance pendant le déplacement du véhicule.

Le résultat technique, qui permet de réduire significativement les fuites de chaleur au carburant cryogénique et augmenter le stockage de tubeless est atteint en ce que le récipient pour le carburant cryogénique comprend un couvercle étanche de protection, récipient intérieur avec isolation thermique, tuyaux de remplissage, de drainage, de stimuler et de l'approvisionnement en carburant ainsi et le dispositif d'admission pendant le récipient intérieur est fixé à l'enveloppe protectrice sur deux supports contenant des corps de rotation à paroi, par exemple une forme conique avec une isolation des entretoises annulaires de protection thermique et de l'écran sous vide, dans lequel l'un des supports corps à paroi mince de révolution solidaire du boîtier, est relié à la douille télescopiquement liée un cylindre fixé au récipient interne pour fournir un mouvement relatif du récipient interne et l'enceinte. Le résultat technique est obtenu et que le dispositif d'admission comprend une soupape d'arrêt est relié de manière rigide en communication avec les cavités dans le fond de chaque récipient intérieur et un système électro-pneumatique actionné.

CRYOGENIQUE RESERVOIR DE CARBURANT

La figure 1 représente une coupe longitudinale du conteneur de stockage à bord et de l'alimentation du carburant cryogénique.

La figure 2 représente une coupe longitudinale du dispositif à la prise de marche-arrêt des éléments
le système de contrôle embarqué.

3 est un support fixe gauche la cuve interne. La figure 4 montre un droit
support mobile du récipient intérieur.

Onboard récipient comprend un boîtier de protection 1, la cuve interne 2 avec un écran vide isolation thermique 3, le tuyau 4 drainage-boost ligne 5 alimentation en carburant par le dispositif 6 d'admission on-off, le support mobile 7 dans un cylindre 8, entrant télescopiquement le manchon cylindrique 9 solidaire à l'extrémité du corps à paroi mince de révolution 10, le support fixe 11 avec le corps à paroi mince de révolution 12. dans le boîtier de protection 1 est monté raccord 13 tuyau pour alimenter l'enveloppe d'hélium de pression dans le dispositif d'admission on-off 6, le raccord de tuyau 14 et le remplissage du carburant cryogénique soupape de puskootsechnoy 15. dans la cuve intérieure installée et un émetteur 16 pour contrôler le niveau de carburant lors du remplissage.

Deux positions dispositif d'admission 6 (2) comporte deux soupapes d'arrêt: une soupape 17 pour prélever le carburant cryogénique de la valve gauche et en bas 18 pour échantillonner le carburant cryogénique à partir du coin inférieur droit. Les deux soupapes sont rigidement reliés entre eux par l'intermédiaire de la tige de soupape cylindrique 17 et centrés sur le corps de guidage 19 qui est pourvue avec des sièges d'étanchéité en polycarbonate. La soupape 17 est positionné dans le boîtier 20 et relié de façon étanche à celle-ci par l'intermédiaire du soufflet 21, la cavité intérieure qui est reliée à l'embout d'alimentation 13 de la commande de pression d'hélium. Dans la position initiale, la soupape 17 est pressée sur le corps de la selle 19 par un ressort 22. Le clapet 18 est placé dans un boîtier 23 muni d'un tube d'aspiration est abaissée vers le bas. Si la pression de suralimentation est appliquée à la cuve intérieure 2 (1) à travers le conduit 4 ouvre la vanne 17 et la vanne 18 est fermée. Après ce changement kriotopliva échantillonnage des lieux en se nourrissant de l'hélium ou l'effondrement d'une chambre à soufflet de l'air soupape électropneumatique 24 par les signaux à bord accéléromètre 25. Dans ce cas, l'une des vannes d'arrêt (17 ou 18) est ouvert et l'autre fermé.

corps mince paroi de révolution 10, 12 sont pourvus de bagues entretoises d'isolation thermique 26, 27, 28, 29, isolation thermique 30 et écran vide (3 et 4).

capacité de fonctionnement du processus à bord du véhicule se compose de quatre étapes:

- La capacité de formation de la technologie pour les opérations de ravitaillement.

- Types de carburant cryogénique.

- Stockage du combustible cryogénique dans la cuve intérieure.

- Émission d'un consommateur cryogénique de carburant.

Pendant le ravitaillement tuyauterie de carburant cryogénique citerne est reliée à la conduite de raccordement 14 et le remplissage du carburant cryogénique est introduit dans le fond du récipient intérieur 2. En même temps, ouvre le panneau de vanne de vidange (non représenté) sur le conduit 4. Le remplissage de la cuve intérieure est contrôlée par la jauge de niveau 16, et les signaux TE des capteurs (non représentés) montés sur la surface intérieure de la paroi du récipient 2.

Après remplissage, les vannes de ravitaillement en carburant et de drainage sont fermés à bord et le carburant situé à l'intérieur du récipient cryogénique avant son utilisation dans le moteur.

Lorsque le moteur est mis puskootsechnoy ouvre la vanne 15 et la vanne de pressurisation réservoir (non représenté). Dans le récipient de pression de consigne prédéterminée, et le carburant cryogénique est fourni par la vanne 15 au consommateur.

Pendant le ravitaillement des parois du réservoir de carburant température cryogénique varie d'au moins 250 °, ce qui conduit à la contraction thermique dans les directions longitudinale et diamétrale. Dans la direction longitudinale de la variation de la longueur du bateau est compensée dans le manchon 9. Le mouvement du cylindre 8 à la taille de la direction du diamètre du récipient intérieur est changée librement comme isolant thermique écran vide élastique, et avec le boîtier dans la direction du récipient intérieur ne sont pas en contact.

Écran vide paroi d'isolation thermique et les extrémités de la cuve intérieure, un vide poussé à l'intérieur du dispositif d'enceinte et teplorazdelitelnye supporte minimise les fuites de chaleur vers les parois de la cuve interne qui assure une longue tubeless le stockage d'un carburant cryogénique, par exemple, pendant le stationnement du véhicule ou lors de la conduite avec le moteur à l'arrêt .

Une entrée de marche-arrêt dispositif 6, commandé par un système d'électrovanne 24 qui est couplé à des accélérations axiales d'un accéléromètre 25 fournit du carburant d'alimentation en liquide cryogénique vers le moteur en alternance accélération du carburant faisant circuler à l'intérieur du récipient.

Plusieurs instances de cette conception ont été réalisées et ont montré de bons résultats dans les tests.

Livres d'occasion

1. JASehlke "ZRE Rokitdyne J-2", Astronauties, 1962, vol.7, №2, p.41, 98.

2. ABBeiley, RGGruddace, WARicketson "L'application de l'hydrogène liquide pour l'étape de Rokot therd du satellite". Journal of the British Interplanetary Society, 1961, vol.18, №5-6, h.203-224.

3. Ariane 5, Cryospase, le prospectus de la société Aerospatiale (Aerospatiale), France. 2001.

REVENDICATIONS

1. Réservoir pour carburants cryogéniques, comprenant un boîtier de protection étanche, le récipient intérieur avec une isolation thermique remplissant les tuyaux, les canalisations, les suralimentation et l'alimentation en carburant, et tandis que le dispositif d'admission caractérisé en ce que le récipient intérieur est fixé à l'enveloppe de protection sur deux supports, comprenant le corps de rotation à paroi par exemple, une forme conique, pourvue d'une des entretoises annulaires et à l'écran sous vide d'isolation thermique de protection thermique, et l'un des supports dudit corps mince de la paroi de révolution solidaire du boîtier, est relié à la douille, de manière télescopique couplé au cylindre fixé au récipient intérieur pour permettre un mouvement relatif du récipient interne et garde.

2. Récipient selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'admission comprend un clapets anti-retour reliés entre eux de façon rigide en communication avec les cavités correspondantes à travers le fond de la cuve interne et exploité système électropneumatique.

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Date de publication 28.02.2007gg