Система защиты топливных баков воздушных и космических аппаратов

Изобретение относится к устройствам предотвращения проливов агрессивных, ядовитых и токсичных жидкостей и может быть использовано в системах защиты топливных баков воздушных и космических аппаратов. В систему входят композитный бак для ядовитых и агрессивных жидкостей, состоящий из двух композитных оболочек и твердой смазки между ними, генератор и приемник световых импульсов, соединенные между собой волоконно-оптическими линиями связи, расположенными во внутренней стенке внутренней оболочки, компьютер, устройство вращения композитных оболочек, источник питания и оптический рефлектометр для непрерывного тестирования волоконно-оптических линий. Дополнительно в устройство введены блок прогнозирования, блок обработки информации, источник питания. При пробитии внутренней стенки бака кинетическим предметом нарушается передача оптического импульса по волоконно-оптическим жилам. Данная информация обрабатывается ЭВМ, устройства вращения поворачивают внутреннюю оболочку таким образом, что повреждение перекрывается, обеспечивается уменьшение пролива жидкостей за счет осуществления предварительного поворачивания внутренней оболочки в район предполагаемого пробития. Достигается повышение эффективности защиты топливных баков. 2 ил.

 

Изобретение относится к конструктивным особенностям топливных баков транспортных средств, а именно к устройствам предотвращения проливов агрессивных, ядовитых и токсичных жидкостей из различных емкостей, в частности топливных баков воздушных и космических аппаратов в случае пробития их пулями, осколками или микрометеоритами.

Известны устройства предотвращения проливов агрессивных, ядовитых и токсичных жидкостей из различных емкостей, изготовленных из броневой стали, многослойных композиционных - металлических или волокнистых органических и неорганических материалов, в которых используется принцип отбора кинетической энергии [1, 2].

Известны способы измерения физических параметров объектов, в том числе их целостности, основанные на применении волоконно-оптических датчиков [3-6].

Недостатками известных устройств являются невысокая эффективность обнаружения места или координат пробоины бака, несвоевременная остановка течи, а также низкие эксплуатационные характеристики ввиду недостаточной живучести бака с агрессивной или ядовитой жидкостью в случае его сквозного пробития пулей, осколком или микрометеоритом.

При этом в технике зачастую возникает потребность с высокой надежностью обеспечить живучесть объектов, имеющих в своем составе баки с агрессивными, токсичными и ядовитыми жидкостями, в условиях прогнозируемого воздействия по ним высокоскоростных кинетических ударников.

Известна система защиты топливных баков воздушных и космических аппаратов, которая содержит композитный бак, содержащий две композитные оболочки и твердую смазку между ними, волоконно-оптические линии связи на срединной поверхности внутренней композитной оболочки, генератор и приемник световых импульсов, соединенные между собой волоконно-оптическими линиями связи, устройства вращения, соединенные с ЭВМ и источником питания, причем волоконно-оптические линии связи вводятся в состав стенки внутренней композитной оболочки путем намотки по срединной поверхности, при этом ряд волоконно-оптических линий связи расположен в композите эквидистантно вдоль оси вращения бака, одни концы волоконно-оптических линий связи собраны в пучок на днище внутренней композитной оболочки и оптически соединены с генератором световых импульсов, другие концы волоконно-оптических линий связи собраны в пучок на противоположном днище внутренней композитной оболочки и оптически соединены с приемником световых импульсов [7].

Недостатком данной системы является отсутствие возможности прогнозирования координат и времени попадания метаемого тела в топливные баки воздушных и космических аппаратов.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности защиты топливных баков путем обеспечения предварительного перемещения второй оболочки в прогнозируемый район попадания метаемого тела.

Техническая задача изобретения реализуется в системе защиты топливных баков воздушных и космических аппаратов, содержащей бак, состоящий из двух композитных оболочек и твердой смазки между ними, волоконно-оптические линии связи на срединной поверхности внутренней композитной оболочки, генератор и приемник световых импульсов, соединенные между собой волоконно-оптическими линиями связи, устройство вращения, соединенное с ЭВМ, источник питания, причем волоконно-оптические линии связи вводятся в состав стенки внутренней композитной оболочки путем намотки по срединной поверхности, ряд волоконно-оптических линий связи расположен в композите эквидистантно вдоль оси вращения бака, одни концы волоконно-оптических линий связи собраны в пучок на днище внутренней композитной оболочки и оптически соединены с генератором световых импульсов, другие концы волоконно-оптических линий связи собраны в пучок на противоположном днище внутренней композитной оболочки и оптически соединены с приемником световых импульсов, дополнительно оснащенной блоком прогнозирования, который содержит первый и второй датчики и первый и второй блоки памяти, блок обработки информации, источник питания, при этом каждый из датчиков выполнен в виде трех перпендикулярно расположенных линеек излучающих диодов и линеек фотоприемников, причем n-первый, n-второй и n-третий выходы первого датчика соединены с n-первыми, n-вторыми и n-третьими входами первого блока памяти, n-первый, n-второй и n-третий выходы второго датчика соединены с n-первыми и n-вторыми n-третьими входами второго блока памяти, выход источника питания соединен с входами первого и второго датчиков, выходы первого и второго блока памяти соединены с первым и вторым входом блока обработки информации, выход которого является выходом блока прогнозирования и соединен со входом ЭВМ.

На фиг.1 приведена структурная схема системы защиты информации, на фиг.2 - структурная схема блока прогнозирования.

Устройство для защиты топливного бака содержит бак 1, состоящий из двух композитных оболочек 2, 3 и твердой смазки 4 между ними, волоконно-оптические линии связи 5 на срединной поверхности внутренней композитной оболочки 3, генератора 6 и приемника 7 световых импульсов, соединенных между собой волоконно-оптическими линиями связи 5, устройство вращения 8, соединенное с ЭВМ 9, источник питания 10, первый 11 и второй 12 датчики, которые разнесены в пространстве, блок 13 прогнозирования, причем n - первые, вторые выходы первого 11 датчика, третьи и четвертые выходы второго 12 датчика соединены с соответственно с n-первыми, n-вторыми, n-третьими и n-четвертыми входами блока 13 прогнозирования, первый, второй выходы которых соединены одновременно с n-первыми и n-вторыми входами первого 11 и второго 12 датчиков и вторым входом ЭВМ 9.

Волоконно-оптические линии связи 5 вводятся в состав стенки внутренней композитной оболочки 3 путем намотки по срединной поверхности. Причем ряд волоконно-оптических линий связи 5 расположен в композите эквидистантно вдоль оси вращения бака 1. Одни концы волоконно-оптических линий связи собраны в пучок на днище внутренней композитной оболочки 3 и оптически соединены с генератором 6 световых импульсов, другие концы волоконно-оптических линий связи собраны в пучок на противоположном днище внутренней композитной оболочки и оптически соединены с приемником 7 световых импульсов.

В качестве смазки, находящейся между композитными оболочками, используется сухая графитовая смазка OKS 536.

Блок 13 прогнозирования содержит первый 11 и второй 12 датчики, первый 14 и второй 15 блоки памяти, блок 16 обработки информации, источник 17 питания, каждый из датчиков (11, 12) выполнен в виде трех перпендикулярно расположенных линеек излучающих диодов 18 и линеек фотоприемников 19, причем n-первый, n-второй и n-третий выходы первого 11 датчика соединены с n-первыми, n-вторыми и n-третьими входами первого 15 блока памяти, n-первый, n-второй и n-третий выходы второго 12 датчика соединены с n-первыми и n-вторыми n-третьими входами второго 15 блока памяти, выход источника 17 питания соединен со входами первого 11 и второго 12 датчиков, выходы первого 14 и второго 15 блоков памяти соединены с первым и вторым входами блока 16 обработки информации, выход которого является выходом блока 13 прогнозирования и соединен со входом ЭВМ.

Описание работы устройства.

Работа системы защиты композитного бака 1 с волоконно-оптической системой происходит следующим образом.

При отсутствии повреждения волоконно-оптических линий связи 5 оптический рефлектометр определяет целостность системы путем отслеживания непрерывности световых импульсов, посылаемых генератором 6 и принимаемых приемником 7 световых импульсов, а значит, и целостность композитного бака 1.

При воздействии средств поражения (пули, осколка или микрометеорита) происходит последовательное срабатывание первого 11 и второго 12 датчиков. В момент пролета метаемого тела относительно первого 11 датчика происходит срабатывание чувствительных элементов, расположенных в виде перпендикулярных линеек фотоприемников 19.

Сигналы с выходов фотоприемников 19 датчика 11 поступают на первые и вторые входы первого 14 блока памяти.

В момент пролета метаемого тела относительно второго 12 датчика происходит срабатывание комбинации чувствительных элементов датчика 12.

Сигналы с выходов фотоприемников 19 датчика 12 поступают на первые и вторые входы второго 15 блока памяти.

Код сигналов, поступающих на первые, вторые и третий входы блока 14 памяти, соответствует координатам пролета метаемого тела (x1; y1; z1) относительно первого 11 датчика.

Аналогично код сигналов, поступающих на первые, вторые и третий входы второго блока 15 памяти, соответствует координатам пролета метаемого тела относительно (x2; y2; z2) второго 12 датчика.

Сигналы с выходов первого 14 и второго 15 блоков памяти поступают на вход блока 16 обработки информации, который определяет прогнозируемые координаты метаемого тела и прогнозируемое время полета до топливного бака 1.

Прогнозируемые координаты метаемого тела определяются в соответствии с математическим выражением:

где x1; y1; z1 и x2; y2; z2 - координаты пролетаемого тела относительно первого и второго датчиков, x3; y3; z3 - прогнозируемые координаты попадания метаемого тела в топливный бак 1.

Прогнозируемое время определяется в соответствии с выражением:

где d - прогнозируемая дальность полета метаемого тела относительно второго датчика, скорость движения метаемого тела, м/с

.

Информация о прогнозируемом времени и координатах попадания поступает на ЭВМ 9, которая за счет вращения второй оболочки перемещает ее в пределах прогнозируемого времени в район предполагаемого места попадания поражающих средств. Устройства 8 вращения проворачивают внутреннюю оболочку 3 в прогнозируемый район попадания метаемого тела.

При пробитии внутренней стенки композитного бака 1 осколком, пулей или иным кинетическим ударником нарушается передача оптического импульса по одному или нескольким многомодовым волоконно-оптическим жилам, расположенным в композите эквидистантно вдоль оси вращения бака, что фиксируется оптическим рефлектометром. Световые импульсы от генератора 6 к приемнику 7 продолжают поступать за исключением импульсов, проходивших по рядам (ni). Данная информация обрабатывается ЭВМ 9, при этом определяется сектор повреждения в окружном направлении. ЭВМ 9 подает сигнал-команду на устройства вращения композитных оболочек 2, 3.

Устройства 8 вращения проворачивают внутреннюю оболочку 3 относительно выставленного предварительного положения на вычисленный угол с дополнительным запасом, при этом повреждение перекрывается.

Таким образом, обеспечивается уменьшение пролива жидкостей за счет осуществления предварительного проворачивания внутренней оболочки 3 в район предполагаемого пробития.

Источники информации

1. Патент РФ №2120599 на изобретение. «Устройство для защиты железнодорожной цистерны».

2. Цистерны. Устройство, эксплуатация, ремонт. Справочное пособие, М.: Транспорт, 1990.

3. Волоконная оптика в авиационной и ракетной технике. Под ред. Рождественского Ю.В., Вейберга В.Б., Сатарова Д.Н. - М.: Приборостроение, 1977.

4. Волоконно-оптические системы передачи и кабели. Справочник. Под ред. Гроднева И.И., Мурадяна А.Г., Шарафуддинова P.M. и др. - М.: Радио и связь, 1993.

5. Окоси Т. и др. Волоконно-оптические датчики. Пер. с япон. - Л.: Энергоатомиздат, 1990.

6. Патент РФ №2142115 на изобретение. «Волоконно-оптическая система измерения физических параметров».

7. Патент РФ №2309104 на изобретение. «Композитный бак повышенной живучести с волоконно-оптической системой».

Система защиты топливных баков воздушных и космических аппаратов содержит композитный бак для ядовитых и агрессивных жидкостей, состоящий из двух композитных оболочек и твердой смазки между ними, генератора и приемника световых импульсов, соединенными между собой волоконно-оптическими линиями связи, расположенными во внутренней стенке внутренней оболочки вдоль образующей, компьютером, устройствами вращения композитных оболочек, источником питания и оптическим рефлектометром для непрерывного тестирования волоконно-оптических линий, расположенных во внутренней композитной оболочке эквидистантно оси вращения бака, причем одни концы волоконно-оптических линий собраны в пучок на днище внутренней оболочки и оптически соединены с генератором световых импульсов, а другие концы волоконно-оптических линий собраны в пучок на противоположном днище внутренней оболочки и оптически соединены с приемником световых импульсов, при этом в качестве волоконно-оптических линий используются многомодовые оптические волокна, отличающаяся тем, что оснащена блоком прогнозирования, который содержит первый и второй датчики и первый и второй блоки памяти, блок обработки информации, источник питания, каждый из датчиков выполнен в виде трех перпендикулярно расположенных линеек излучающих диодов и линеек фотоприемников, причем n-первый, n-второй и n-третий выходы первого датчика соединены с n-первыми, n-вторыми и n-третьими входами первого блока памяти, n-первый, n-второй и n-третий выходы второго датчика соединены с n-первыми и n-вторыми n-третьими входами второго блока памяти, выход источника питания соединен со входами первого и второго датчиков, выходы первого и второго блока памяти соединены с первым и вторым входом блока обработки информации, выход которого является выходом блока прогнозирования и соединен со входом ЭВМ.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области авиации, более конкретно к системе наддува топливных баков нейтральным газом, обеспечивающим создание взрывоопасной среды в надтопливном пространстве баков.

Изобретение относится к области защиты оборудования летательных аппаратов от электрических разрядов, вызванных молнией. .

Изобретение относится к оборудованию топливных систем летательных аппаратов. .

Изобретение относится к авиации и касается создания систем для разделения воздуха на азот и кислород с распределением их для использования в летательных аппаратах.

Изобретение относится к области оборудования летательных аппаратов. .

Изобретение относится к авиации. .

Изобретение относится к авиационной технике, а именно к топливным системам летательных аппаратов, и касается устройств пламепреграждения в системах дренажа топливных баков летательных аппаратов, а также может быть использовано на трубопроводах в нефтяной промышленности.

Изобретение относится к области авиации, а именно к способу испытания самолетной системы нейтрального газа для минимизации образования воспламеняемых паров топлива

Изобретение относится к области обеспечения безопасности при использовании опасных веществ

Изобретение относится к области хранения, транспортировки или применения жидких, газообразных взрывоопасных или потенциально взрывоопасных веществ

Изобретение относится к области безопасности топливных баков

Изобретение относится к области авиационной техники, а именно к топливным системам летательных аппаратов и способам их заправки. Способ искробезопасной заправки топливных баков летательного аппарата (ЛА) топливом под давлением включает операцию подачи топлива в топливную систему с общей емкостью баков не менее 10000-50000 л, которую осуществляют при рабочем давлении 3,5-4,5 кгс/см2 с предельной объемной скоростью поступления топлива 1500-2500 л/мин из наземных заправочных средств к входным штуцерам поступления топлива на ЛА. Одновременно по указателю штатного топливомера системы измерения запаса топлива на ЛА определяют объемную скорость поступления топлива в каждый бак системы (или отсек бака) и уменьшают скорость с помощью ограничительных средств в виде дроссельных шайб, установленных в системе подачи топлива в баки, до значений, не превышающих допустимой граничной величины объемной скорости, равной 1000 л/мин, при которой образующийся разряд статического электричества не достаточен для воспламенения паровоздушной смеси в надтопливном объеме каждого бака. Достигается снижение степени электризации для обеспечения максимальной искробезопасности топливной системы во время заправки топливом под давлением от образующегося разряда статического электричества. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Группа изобретений относится к структуре и технологии изготовления конструктивных элементов (КЭ) аэрокосмических и иных изделий. КЭ содержит первый и второй композитные слои. Второй слой с электропроводными волокнами выполнен уменьшающим электрохимическую коррозию при его контакте с первым слоем, обеспечивая также рассеивание электрического заряда на поверхности КЭ (первого слоя). Изготовление КЭ включает помещение первого и второго композитных слоёв в пресс-форму и их отверждение. Техническим результатом группы изобретений является повышение электропожаробезопасности изделий, в частности композитных топливных баков, на поверхности которых может быстро накапливаться статическое электричество. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 9 ил.

Группа изобретений относится к устройству и способу инертирования для топливного резервуара, топливный резервуар, летательный аппарат. Устройство инертирования содержит основной бак, отдельный сливной объем, генератор газа, обогащенного азотом, трубопровод, систему измерительных датчиков, электронный блок логики. Трубопровод имеет различные варианты клапанов для регулирования потока газа из генератора. Топливный резервуар летательного аппарата содержит основной бак, сливной объем, систему инертирования. Летательный аппарат содержит топливный резервуар, систему измерительных датчиков. Система измерительных датчиков содержит дифференциальный датчик давления, два датчика давления, датчик высоты летательного аппарата, датчик атмосферного давления, датчик температуры, датчик скорости снижения, датчик потребления топлива, датчики давления и температуры входного воздуха, питающего генератор, датчики расхода газа на выходе генератора и буферного резервуара, датчики концентрации газа на выходе генератора, буферного резервуара. Для инертирования топливного резервуара определяют разность давлений между внутренней частью сливного объема и наружной средой резервуара, при опускании значения разности ниже определенного порога подают обогащенный азотом газ в сливной объем. Обеспечивается защита топливного резервуара за счет его обогащения инертным газом. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к системе транспортировки текучей среды. Устройство для транспортировки текучей среды включает транспортный элемент (200). Транспортный элемент (200) выполнен из материала, предназначенного для снижения напряжений и токов, индуцированных в транспортном элементе в результате электромагнитного события в транспортном элементе (200). Транспортный элемент (200) имеет сопротивление на единицу длины, равномерно распределенное по длине указанного транспортного элемента. Изобретение снижает интенсивность электрического разряда, возникающего в системе транспортировки текучей среды. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к устройствам предотвращения проливов агрессивных, ядовитых и токсичных жидкостей и может быть использовано в системах защиты топливных баков воздушных и космических аппаратов

Наверх