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Erfindung
Russische Föderation Patent RU2270788

CRYOGENIC TANK

CRYOGENIC TANK

Name des Erfinders: Semenov Vyacheslav L. (RU); Kleyankin Henry A. (RU); Dudarev Nina (RU); Schekareva Irina G.
Der Name des Patentinhabers: ". Das Zentralinstitut für Aviation Motors nach PI Baranov dem Namen" Bundes GUP
Korrespondenzanschrift: 111116, Moskau, ul. Aviamotor, 2, FSUE "CIAM. Baranov," Abteilung für geistiges Eigentum
Startdatum des Patents: 2004.08.23

Die Erfindung bezieht sich auf Fahrzeugkraftstoffsysteme, insbesondere der Luft- und Raumfahrt Mittel, nämlich die Platine Behälter für die Lagerung und kryogene Kraftstoff versorgen, zum Beispiel Wasserstoff. Der vorgeschlagene Behälter besteht aus einem verschlossenen Schutzhülle, Innenbehälter mit einer Wärmeisolierung, Füllrohre, Entwässerung - Turboaufladung und Kraftstoffversorgung sowie und der Einzugsvorrichtung. Der innere Behälter wird auf zwei Säulen mit dem Schutzgehäuse angebracht dünnwandigen Rotationskörper enthält, beispielsweise eine konische Form mit einem Ring Hitzeschild Abstandshalter und Bildschirm-Vakuumwärmeisolierung. Eine der dünnwandigen Rotationskörper mit einer Hülse teleskopisch in Verbindung mit dem Zylinder an dem Innenbehälter verbunden ist. Dadurch wird sichergestellt, daß die Relativbewegung des inneren Behälters und dem Gehäuse. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Ansaugvorrichtung einen starr miteinander verbundenen Rückschlagventilen, die mit Ansaugleitungen Brennstoffhohlräume um die jeweiligen Böden des Innenbehälters. Diese Ventile werden durch ein elektropneumatisches System gesteuert. Das technische Ergebnis der Erfindung ist es, eine kryogene Lagerung Tubeless langfristige Kraftstoff während eines Halts des Fahrzeugs zur Verfügung zu stellen, sondern auch die kontinuierliche Zufuhr von Kraftstoff bei Beschleunigungen abwechselnd während der Fahrt.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Der Vorschlag bezieht sich auf ein System von Kraftstoffversorgungsfahrzeuge, nämlich an Bord Tanks für die Lagerung und Lieferung von kryogenen Brennstoff, wie Wasserstoff , wenn sie als Energiequelle für Fahrzeuge verwendet wird.

Ein großes Hindernis bei der Entwicklung von On-Board-Tanks für flüssigen Wasserstoff ist ein niedriger Siedepunkt (21 K), hohe Fluktuation, Brand- und Explosionsgefahr. Bekannte Nebentanks für flüssigen Wasserstoff Raketen Saturn-5 Vereinigten Staaten, "Energie" Russisch "Ariane 5" Europa [1, 2, 3], in dem die Raketentriebwerke, flüssige Wasserstoff wird als Brennstoff Komponente verwendet. Diese Behälter sind zylindrische Behälter mit elliptischen Böden. Sie hatten ausreichend große Durchmesser und Längen und sind aus Metall mit einer Isolierung aus einem haltbaren Kunststoffmaterial beschichtet auf der äußeren Oberfläche des Behälters gebildet.

Nachteilig bei diesen Tanks an Bord ist, dass wegen der großen Wärmeverlust nicht schlauchlos Wasserstoffspeicherung gewährleistet. Füllen des Wasserstofftank wird vor dem Raketenstart gemacht. An diesem Punkt, das Ablassventil schließen und öffnen Sie das Ventil der Wasserstoffzufuhr Seitenkapazität in Raketenmotoren, die während des Fluges in die Trennstufe betrieben werden. Zaun Wasserstoff in solchen Behältern nur von der Unterseite des Bodens, wie die Beschleunigung einer Rakete auf den Start von Raumobjekten ist immer positiv. Daher kann diese Art von Behälter nicht verwendet werden, beispielsweise in Flugzeugen oder Fahrzeugen, wo es kann Langzeitparkbremse sein oder für die ein schlauchloser Wasserstoffspeicherung.

Die nächstgelegene technische Lösung als Prototyp gewählt wird, ist ein Kraftstofftank für kryogene US Patent №6634519, die eine abgedichtete Schutzgehäuse umfasst, das innere Gefäß mit einer Wärmeisolierung, Umfüllen und Entwässerungsleitungen boost Förderung des Brennstoffes und die Aufnahme und der Vorrichtung. Der Innenbehälter weist eine zylindrische Form mit elliptischen Böden. Die Wände des Innenbehälters nicht über eine starre Verbindung mit den Wänden des Gehäuses. Zentrieren des inneren Gefäßwand und das Gehäuse ist auf der Isolationsschicht durchgeführt wird. Dieses Design Platte Kapazität hat einen wesentlichen Nachteil mit erhöhter Wärmezunahme an den Wänden des Innenbehälters durch eine mehrschichtige Isolierung, und als Ergebnis dieser Zeit schlauchlos Lagerung kryogener Kraftstoff im Tank leicht.

Zusätzlich macht es das Fehlen einer starren Verbindung zwischen dem Innenbehälter und dem Außenmantel es unmöglich, diese Kapazität in Fahrzeugen bei hohen Beschleunigungen und alternierende vibroperegruzkah während der Bewegung zu nutzen. Thermische Verformung des Innenbehälters führen Isolierung nach einigen Minen zu Abplatzungen und den inneren Behälter zu entleeren.

Angebotene Kapazität unterscheidet sich vom Prototyp, daß der Innenbehälter mit dem Schutzgehäuse auf zwei Säulen angebracht ist dünnwandigen Rotationskörper enthält, beispielsweise eine konische Form mit einem Hitzeschildring-Abstandshalter und Bildschirm-Vakuumisolierung, in dem einer der Träger dünnwandigen Rotationskörper an dem Gehäuse befestigt ist, mit der Hülse verbunden ist, mit dem Zylinder teleskopartig mit dem Innengefäß angebracht Relativbewegung des Innenbehälters und dem Gehäuse bereitzustellen.

Die vorgeschlagene Behälter und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassvorrichtung ein starr verbunden Absperrventilen in Kommunikation mit den Hohlräumen um den Boden eines jeden Innenbehälter und betrieben elektropneumatischer System aufweist.

Das Ziel dieses Vorschlags ist es, einen Behälter für kryogene Kraftstoff zu der langen Periode seiner schlauchlos Lagerung an Bord des Fahrzeugs, und mit einem Permanent fence kryogene Kraftstoff aus dem Tank unabhängig von der Überlauf entlang der Innenbehälter mit abwechselnden Beschleunigung während der Bewegung des Fahrzeugs zu schaffen.

Das technische Ergebnis, das signifikant ermöglicht eine Wärmeleckage in die kryogene Kraftstoff zu verringern und die schlauchlos Speicher erhöhen wird dadurch erreicht, dass der Behälter für die kryogene Kraftstoff enthält eine abgedichtete Schutzhülle, inneren Behälter mit Wärmeisolierung, Füllrohre, Entwässerung, Boost- und Kraftstoffzufuhr als auch und der Einlassvorrichtung während Dieser Innenbehälter ist auf zwei Säulen auf dem Schutzgehäuse angebracht dünnwandigen Rotationskörper enthält, beispielsweise eine konische Form mit einem Hitzeschildring-Abstandshalter und Bildschirm-Vakuumisolierung, in dem einer der Träger dünnwandigen Rotationskörper an dem Gehäuse angebracht, mit der Hülse verbunden ist, teleskopartig verwandten einen Zylinder mit dem Innengefäß angebracht Relativbewegung des Innenbehälters und dem Gehäuse bereitzustellen. Das technische Ergebnis wird dadurch erreicht, und daß die Einlaßvorrichtung umfaßt ein Absperrventil starr in Kommunikation mit den Hohlräumen um den Boden eines jeden Innenbehälter und betrieben elektropneumatischer System verbunden ist.

CRYOGENIC TANK

1 zeigt einen Längsschnitt des Bordspeicherbehälter und Zufuhr des kryogenen Treibstoff.

2 zeigt einen Längsschnitt der Vorrichtung mit der Einlass on-off-Elemente
die Onboard-Steuerung.

3 ist eine linke feste Unterstützung der Innenbehälter. Figur 4 zeigt eine rechte
mobile Unterstützung der Innenbehälter.

Onboard Behälter umfasst ein Schutzgehäuse 1, das Innenbehälter 2 mit einem Bildschirm-Vakuumwärmeisolierung 3, Versorgung das Rohr 4 Entwässerungs-boost Leitung 5 Kraftstoff durch Ein-Aus-Einlaßeinrichtung 6, den beweglichen Träger 7 in einem Zylinder 8, teleskopartig die zylindrische Hülse eintritt 9 befestigt am Ende des dünnwandigen Rotationskörper 10 wird die feststehenden Träger 11 mit dem dünnwandigen Rotationskörper 12 in das Schutzgehäuse 1 zum Zuführen des Heliums Schale Druck in dem Einlass ein-aus-Gerät Armatur 13 Rohr 6 angebracht ist, der Rohrverbindung 14 und dem kryogenen Brennstoff puskootsechnoy Ventil 15 in dem Innenbehälter füllt installiert und Sender 16 zur Überprüfung der Kraftstofffüllstand während der Befüllung.

Zweistellungs-Ansaugvorrichtung 6 (2) zwei Absperrventile: ein Ventil 17 zum Abtasten des kryogenen Brennstoff aus dem linken und dem Bodenventil 18 zum Abtasten des kryogenen Brennstoff von unten rechts. Beide Ventile sind starr durch den zylindrischen Ventilschaft 17 und zentriert in dem Führungskörper 19 miteinander verbunden, die mit Dichtungssitze aus Polycarbonat versehen ist. Ventil 17 ist innerhalb des Gehäuses 20 positioniert ist und dichtend damit verbunden ist, durch den Faltenbalg 21, der innere Hohlraum aus, die mit dem Versorgungsnippel 13 der Heliumdruckbefehls verbunden ist. In der Ausgangsstellung ist das Ventil 17 mit dem Sattelkörper gepresst 19 durch eine Feder 22. Das Ventil 18 in einem Gehäuse 23 mit einem Ansaugrohr vorgesehen angeordnet ist, abgesenkt. Wenn der Ladedruck auf den Innenbehälter 2 (1) durch die Leitung 4 angelegt öffnet das Ventil 17 und das Ventil 18 geschlossen ist. Nach dieser kriotopliva Probenahmeorte Änderung von Helium oder Kollaps in einer Blasebalgkammer aus der Luft elektropneumatische Ventil 24 durch die Signale an Bord Beschleunigungsmesser 25. In diesem Fall eines der Absperrventile (17 oder 18) wird geöffnet und das andere geschlossen Fütterung.

Dünnwandige Drehkörper 10, 12 sind mit wärmeisolierender Ringabstandshalter 26 vorgesehen ist, 27, 28, 29, 30 und Bildschirm-Vakuumwärmeisolierung (3 und 4).

Prozessbetriebskapazität an Bord des Fahrzeugs besteht aus vier Schritten:

- Technologie Ausbildungskapazitäten an den Tanken.

- Arten von kryogenen Kraftstoff.

- Lagerung von kryogenen Kraftstoff in den Innenbehälter.

- Ausgabe eines kryogenen Treibstoff Verbraucher.

Während des Auftankens Tankers kryogenen Treibstoffleitung 14 mit dem Verbindungsrohr verbunden ist, und Füllen der kryogenen Brennstoff in den Boden des Innenbehälters 2. Zur gleichen Zeit zugeführt wird, öffnet sich das Ablassventil Platte (nicht gezeigt) auf der Leitung 4 Füllung des Innenbehälters wird durch den Füllstandsmesser 16 gesteuert und die Signale TE Sensoren montiert auf der inneren Oberfläche der Gefäßwand 2 (nicht dargestellt).

Nach dem Auftanken werden die onboard Betankungs und Entwässerungsventile geschlossen und der Kraftstoff innerhalb des kryogenen Behälters vor im Motor zu dessen Verwendung.

Wenn der Motor eingeschaltet wird puskootsechnoy öffnet das Ventil 15 und Tankunterdruckventil (nicht gezeigt). In dem eingestellten Druckbehälter vorgegeben, und die kryogene Kraftstoff wird durch das Ventil 15 an den Verbraucher geliefert.

Kraftstofftankwände kryogene Temperatur variiert von mindestens 250 °, was zu einer thermischen Kontraktion in der Längs- und der diametralen Richtungen beim Betanken. In Längsrichtung des Wechselgefäßlänge in der Hülse kompensiert 9. Die Bewegung des Zylinders 8 in der Größe der Durchmesserrichtung des Innenbehälters frei, als Bildschirm-Vakuumwärmeisolations elastischen verändert und mit dem Gehäuse in Richtung des Innenbehälters nicht in Kontakt.

Screen-Vakuumwärmeisolationswand und die Enden des inneren Behälters, ein Hochvakuum im Inneren des Gehäuses und teplorazdelitelnye Gerät unterstützt minimiert Wärmeverlust an die Wände des inneren Behälters, die lange schlauchlose Speicherung eines kryogenen Brennstoff liefert, beispielsweise beim Parken des Fahrzeugs oder wenn der Motorantriebs ausgeschaltet .

Ein Einlass Ein-Aus-Einrichtung 6, 24 durch ein elektroVentilSystem gesteuert, das gekoppelt ist, Beschleunigungen ein Beschleunigungsmesser 25 liefert Kryogen Versorgungs Kraftstoff zum Motor zu axialen unter abwechselnden Beschleunigung verursacht Kraftstoff in dem Behälter zu fließen.

Mehrere Instanzen dieser Konstruktion wurden hergestellt und zeigten gute Ergebnisse in den Tests.

Gebrauchte Bücher

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

2. ABBeiley, RGGruddace, WARicketson "Die Anwendung von flüssigem Wasserstoff für Rokot therd Stufe des Satelliten". Journal der britischen Interplanetarische Gesellschaft, 1961, Vol.18, №5-6, h.203-224.

3. Ariane 5, Cryospase, der Prospekt der Firma Aérospatiale (Aérospatiale), Frankreich. 2001.

FORDERUNGEN

1. Tank für kryogene Treibstoffe, um eine abgedichtete Schutzgehäuse, das innere Gefäß mit einer Wärmeisolierung, umfassend Füllrohre, Abflüsse, Aufladens und Kraftstoffzufuhr, und während die Einlaßvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbehälter ist mit dem Schutzgehäuse angebracht auf zwei Stützen, umfassend Rotationsplattenkörpers beispielsweise eine konische Form, mit einem Hitzeschildring-Abstandshalter und Bildschirm-Vakuum Wärmedämmung vorgesehen ist, und in eine der Stützen der dünnen Wand Rotationskörper an dem Gehäuse befestigt ist, mit der Hülse verbunden ist, die teleskopartig mit dem Zylinder mit dem Innengefäß angebracht Relativbewegung des inneren Behälters bereitzustellen, und Wache.

2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassvorrichtung starr miteinander verbundene Rückschlagventile in Verbindung mit den entsprechenden Hohlräumen um die Böden der Innenbehälter umfasst und elektropneumatischer System betrieben.

Druckversion
Erscheinungsdatum 28.02.2007gg