Система для удаления воды
Изобретение относится к двигателестроению, в частности в авиационной технике. Система топливного бака содержит топливный бак (2), топливную магистраль двигателя и систему для удаления воды. Система для удаления воды из топливного бака содержит водяной бак (3), водооткачивающую магистраль, соединенную с водяным баком, и водоотводящую магистраль, соединенную с водяным баком. Выходное отверстие водоотводящей магистрали выполнено с возможностью соединения в процессе эксплуатации с топливной магистралью двигателя. Водооткачивающая магистраль имеет входное отверстие, выполненное с возможностью погружения в процессе эксплуатации в воду на дне топливного бака ниже выходного отверстия водооткачивающей магистрали. Способ удаления воды (7) из топливного бака (2) с использованием водооткачивающей магистрали (4) включает в себя наполнение топливного бака топливом (30), в силу чего топливо оказывает гидростатическое давление на воду. Это гидростатическое давление заставляет воду двигаться вверх по водооткачивающей магистрали, преодолевая силу тяжести, и поступать в водяной бак. Использование гидростатического давления предусматривает автоматический и относительно простой способ извлечения воды со дна топливного бака. Водяной бак позволяет хранить извлеченную воду до ее утилизации в дальнейшем, обычно путем подачи этой воды в двигатель. Изобретение повышает надежность. 3 н. и 24 з.п. ф-лы, 19 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к системе для удаления воды.
Уровень техники
Способ удаления воды из топливного бака воздушного судна описан в патенте US 4809934. Трубка для удаления воды собирает воду, распыленную в топливе, непосредственно перед подкачивающим насосом. Первая проблема, связанная с этой системой, заключается в том, что для ее реализации требуется сложное схемное решение, включающее в себя трубки Вентури и струйные насосы. Дальнейшая проблема заключается в том, что вода может подаваться в двигатель, когда он работает на относительно малых оборотах. Это может привести к снижению эксплуатационной эффективности двигателя. Дальнейшая проблема заключается в том, что за время одиночного полета система не может полностью удалить воду из топливного бака.
Способ удаления воды из топливного бака описан в патенте US 6170470. Водяная магистраль подает воду из топливного бака в двигатель. Клапан в водяной магистрали открывается, когда скорость двигателя превышает минимальное пороговое значение, поскольку вода, попадающая в двигатель при его работе на относительно высоких оборотах, не оказывает существенное неблагоприятное воздействие на эксплуатационные характеристики двигателя. Проблема, связанная со способом, описанным в патенте US 6170470, заключается в том, что необходимо предусмотреть устройство для измерения скорости двигателя, а также линию связи с клапаном. Оба эти элемента повышают вероятность возникновения неисправности, а линия связи должна быть проложена вне топливного бака способом, обеспечивающим влагонепроницаемость и полную безопасность.
Специфическая сложность, связанная с топливной системой воздушного судна, заключается в том, что после взлета воздушного судна температура окружающего воздуха падает до -30°С или -40°С, и вода в топливном баке замерзает приблизительно через 20 минут. После замерзания воды она не может покинуть бак до тех пор, пока не начнется размораживание бака при посадке. Поэтому, если воду не удалить в течение первых двадцати минут, она будет постепенно накапливаться от полета к полету, пока не создаст проблемы или пока ее не сольют вручную.
Раскрытие изобретения
Первый аспект изобретения предусматривает способ удаления воды из топливного бака с помощью водооткачивающей магистрали, которая имеет входное отверстие, погруженное в воду, и выходное отверстие, соединенное с водяным баком. Способ включает в себя наполнение топливного бака топливом, в силу чего топливо оказывает гидростатическое давление на воду. Это гидростатическое давление заставляет воду двигаться вверх по водооткачивающей магистрали, преодолевая силу тяжести, и поступать в водяной бак. Далее способ включает в себя подачу воды из водяного бака в двигатель через водоотводящую магистраль.
Второй аспект изобретения предусматривает систему для удаления воды из топливного бака, каковая система для удаления воды включает в себя следующее:
водяной бак;
водооткачивающая магистраль, которая имеет выходное отверстие, соединенное с водяным баком; и
водоотводящая магистраль, которая имеет входное отверстие, соединенное c водяным баком, и выходное отверстие, выполненное с возможностью соединения, в процессе эксплуатации, с топливной магистралью двигателя;
причем водооткачивающая магистраль имеет входное отверстие, которое в процессе эксплуатации можно погрузить в воду на дне топливного бака, ниже выходного отверстия водооткачивающей магистрали, в силу чего гидростатическое давление может заставить воду двигаться вверх по водооткачивающей магистрали, преодолевая силу тяжести, и поступать в водяной бак.
Использование гидростатического давления предусматривает автоматический и относительно простой способ извлечения воды со дна топливного бака. Водяной бак позволяет хранить извлеченную воду до ее утилизации в дальнейшем.
Входное отверстие водооткачивающей магистрали предпочтительно расположено в топливном баке в таком месте, где вода скапливается во время дозаправки топливом. Обычно это самая нижняя точка топливного бака.
Для того, чтобы удержать воду в водяном баке, можно использовать невозвратный клапан или можно расположить выходное отверстие водооткачивающей магистрали выше самой нижней точки водяного бака. В последнем случае участок водооткачивающей магистрали может проходить сквозь стенку водяного бака, например сквозь нижнюю стенку или боковую стенку.
Понятно, что топливный бак можно заполнить топливом полностью или лишь частично. Пока уровень топлива в баке находится выше выходного отверстия водооткачивающей магистрали, создаваемое топливом гидростатическое давление достаточно для того, чтобы заставить воду поступать в водяной бак.
Вода из водяного бака поступает в двигатель, как правило, также под действием гидростатического давления. Это устраняет необходимость в операции ручного дренирования и позволяет использовать водяной бак относительно небольшого размера.
Предпочтительно, чтобы емкость водяного бака составляла не более 0,1% от емкости топливного бака, хотя в случае ручного дренирования водяного бака его емкость может быть больше, порядка 0,5% (но, предпочтительно, не более 1%) от емкости топливного бака.
Обычно топливный бак является топливным баком воздушного судна, хотя систему можно использовать в других применениях, например в топливной системе автомобиля.
В случае, когда система рассчитана на удаление воды из топливного бака воздушного судна, входное отверстие водоотводящей магистрали может быть смещено к задней части водяного бака относительно направления движения воздушного судна. В результате, при кабрировании воздушного судна, вода будет двигаться в направлении входного отверстия водооткачивающей магистрали. В этом случае предпочтительно, чтобы входное отверстие водоотводящей магистрали также располагалось выше самой нижней точки водяного бака. Это предотвращает поступление воды в водоотводящую магистраль, когда воздушное судно находится в горизонтальном положении.
Аналогичным образом, в случае, когда система рассчитана на удаление воды из топливного бака воздушного судна, выходное отверстие водооткачивающей магистрали может быть смещено к передней части водяного бака относительно направления движения воздушного судна. В результате, при пикировании воздушного судна во время снижения и посадки, может происходить самозаполнение системы, поскольку топливо будет двигаться в направлении водооткачивающей магистрали и будет поступать в топливный бак.
Предпочтительно, чтобы выходное отверстие водооткачивающей магистрали располагалось впереди входного отверстия водоотводящей магистрали относительно направления движения воздушного судна, реализуя оба упомянутых выше преимущества. Выходное отверстие водооткачивающей магистрали предпочтительно включает в себя направляющую стенку, сориентированную в сторону дна водяного бака.
Предпочтительно, чтобы емкость водяного бака в 2-5 раз превышала максимальный объем воды, который может скопиться за время рейса или перелета. Отношение объема воды к объему топлива составляет приблизительно 40 ppm (0,004%). Для стандартного топливного бака емкостью 8000 литров объем воды, скапливающейся во время перелета, составляет 0,32 литра, поэтому емкость водяного бака должна быть от 0,6 до 1,5 литра.
Там, где система установлена в воздушном судне, клапан в водоотводящей магистрали предпочтительно открывается в ответ на увеличение эффективного угла тангажа воздушного судна и/или в ответ на уменьшение эффективного угла тангажа воздушного судна.
В случае, когда клапан открывается в ответ на увеличение эффективного угла тангажа, он заменяет собой устройство для измерения числа оборотов двигателя, поскольку клапан открывается автоматически в ответ на увеличение эффективного угла тангажа воздушного судна во время взлета и набора высоты. Поскольку при взлете и наборе высоты число оборотов двигателя относительно велико, подача воды в двигатель не приведет к значительному ухудшению его эксплуатационных характеристик.
Одна из специфических сложностей, связанных с топливной системой воздушного судна, заключается в том, что после взлета воздушного судна температура окружающего воздуха падает до -30°С или -40°С, и вода в топливном баке замерзает приблизительно через 20 минут. После замерзания воды она не может покинуть бак до тех пор, пока не начнется размораживание бака при посадке. Поэтому, если воду не удаляют в течение первых двадцати минут, она постепенно накапливается от полета к полету, пока не становится причиной проблем или пока ее не сливают вручную. В связи с этим дальнейшее преимущество подачи воды в двигатель во время взлета и набора высоты заключается в том, что от воды удается избавиться прежде, чем она замерзнет.
В случае, когда клапан открывается в ответ на уменьшение эффективного угла тангажа, он делает возможным опорожнение водяного бака (теперь наполненного лишь топливом, поскольку вся вода была подана в двигатель во время взлета и набора высоты) во время снижения и посадки воздушного судна, и обеспечивает его готовность к следующей дозаправке топливом.
Клапан предпочтительно имеет закрытое состояние, в котором он препятствует движению воды в водоотводящей магистрали; а также положительное и отрицательное открытые состояния, в которых клапан не препятствует движению воды через клапан, причем клапан выполнен с возможностью перехода из закрытого состояния в положительное открытое состояние в ответ на увеличение эффективного угла клапана; и выполнен с возможностью перехода из закрытого состояния в отрицательное открытое состояние в ответ на уменьшение эффективного угла клапана. В качестве альтернативы, можно предусмотреть клапан с управлением от термостата, включенный параллельно водоотводящей магистрали, который открывается, когда температура падает ниже определенного значения.
Водяной бак предпочтительно имеет отверстие в верхней части, которое позволяет топливу втекать в водяной бак в процессе эксплуатации.
В некоторых вариантах осуществления изобретения обратная пропорция водяного бака (согласно приведенному ниже определению) имеет величину больше 2, и наиболее предпочтительно - больше 4. Это максимально увеличивает напор воды в водяном баке, чтобы гидростатическое давление можно было использовать для вытеснения воды из водяного бака. В одном варианте осуществления изобретения водяной бак удлинен в направлении движения, поэтому обратная пропорция водяного бака имеет величину меньше 1.
Краткое описание чертежей
Далее в тексте будет представлено подробное объяснение изобретения со ссылкой на примерный вариант осуществления, проиллюстрированный на чертежах.
Фиг.1 показывает воздушное судно;
Фиг.2-5 схематически показывают топливный бак, включающий в себя систему для удаления воды;
Фиг.6а-6с подробно показывают маятниковый клапан;
Фиг.7а-7с показывают первый альтернативный маятниковый клапан;
Фиг.8а-8с показывают второй альтернативный маятниковый клапан;
Фиг.9а показывает систему для удаления воды согласно дальнейшему варианту осуществления изобретения;
Фиг.9b показывает систему для удаления воды с двумя сетчатыми фильтрами;
Фиг.10а показывает систему для удаления воды согласно дальнейшему варианту осуществления изобретения, когда воздушное судно находится в состоянии кабрирования;
Фиг.10b показывает систему по фиг.10а, когда воздушное судно находится в горизонтальном положении;
Фиг.10с показывает систему по фиг.10а, когда водяной бак опорожнен, и воздушное судно находится в состоянии пикирования.
Осуществление изобретения
Согласно фиг.1, воздушное судно 100 включает в себя фюзеляж 102 с двумя крыльями, левое крыло обозначено цифрой 103. К каждому крылу прикреплен двигатель, на фиг.1 левый двигатель обозначен цифрой 104. Топливо для всех двигателей хранится в центральном баке и в одном или более крыльевых баках.
На фиг.2 показана система 1 для удаления воды, установленная в одном из крыльевых баков 2. Система для удаления воды включает в себя водяной бак 3 и водооткачивающую магистраль 4, которая имеет выходное отверстие 5 в нижней части водяного бака 3, и входное отверстие 6, погруженное в слой 7 воды на дне топливного бака 2. Водяной бак 3 обычно представляет собой открытую сверху вертикальную трубу диаметром 60 мм и длиной 0,4 м.
Невозвратный клапан 8 установлен в водяном баке на шарнире 9. На фиг.2 невозвратный клапан 9 показан в закрытом положении, когда он закрывает выходное отверстие 5 водооткачивающей магистрали 4. Понятно, что можно использовать невозвратный клапан другого типа, а конструкция, показанная на фиг.2-5, носит лишь иллюстративный характер. Например, невозвратный клапан может включать в себя запорный элемент в виде конуса, установленный на коническом седле, в этом случае конус перемещается из закрытого положения в открытое и обратно.
Фиг.2-4 показывают топливо 30 в баке 2 соответственно на относительно низком, среднем и высоком уровнях. По мере заполнения топливного бака топливо оказывает гравитационное гидростатическое давление на воду 7, находящуюся на дне топливного бака. Это гидростатическое давление заставляет воду, преодолевая силу тяжести, подниматься по водооткачивающей магистрали 4, проходить через невозвратный клапан 8 и попадать в водяной бак 3. Этот процесс продолжается до тех пор, пока почти вся вода не будет удалена со дна топливного бака, как показано на фиг.3. По мере того как топливный бак продолжает наполняться, капельки топлива проходят через воду (три таких капельки топлива, обозначенные цифрой 31, показаны на фиг.3) и скапливаются в слое 32 в верхней части водяного бака 3.
Когда уровень топлива доходит до верха водяного бака 3, топливо попадает в водяной бак через отверстие 33 в верхней части водяного бака, наполняя его, как показано на фиг.4.
Возвращаясь к фиг.2, водоотводящая магистраль 10 выходит из нижней части водяного бака 3. Водоотводящая магистраль имеет входное отверстие 11 в водяном баке 3 и выходное отверстие 12, соединенное с впускной магистралью 13 насоса, параллельно магистрали 14 подачи топлива. Магистраль 14 подачи топлива имеет входное отверстие 15 в топливном баке, которое расположено на более высоком уровне, чем входное отверстие 6 водооткачивающей магистрали. Входные отверстия 6, 15 снабжены фильтрами (сетчатыми фильтрами) 16, 17 соответственно.
Впускная магистраль 13 насоса идет к насосу 21. Выпускная магистраль 22 насоса идет от насоса к двигателю 104 (показан на фиг.1), а рециркуляционная магистраль 23 идет от насоса к клапану 24 в топливном баке. Клапан 24 может быть открыт для «разгрузки» насоса 21, что позволяет насосу 21 работать в обход выпускной магистрали 22.
Клапан 20 в водоотводящей магистрали 10 схематически показан на фиг.3-5 и более подробно - на фиг.6а-с.
Клапан 20 включает в себя маятник 40, шарнирно соединенный с опорной конструкцией (не показана) при помощи оси 41. На оси 41 имеется кулачок 42. Камера 43 на водоотводящей магистрали 10 имеет входное отверстие 44 и выходное отверстие 45. Задвижка 46 установлена в камере 43 и может перемещаться между закрытым положением, которое показано на фиг.6а, и открытым положением, которое показано на фиг.6b и 6с. В закрытом положении задвижка 46 перекрывает входное отверстие 44 и выходное отверстие 45 камеры 43, а в открытом положении задвижка 46 дает возможность жидкости проходить через клапан, как показано на фиг.6b и 6с.
Задвижка 46 снабжена толкателем 47, который прижимается к кулачку 42 с помощью винтовой пружины сжатия 48.
Когда воздушное судно находится в горизонтальном положении, клапан 20 находится в закрытом состоянии, которое показано на фиг.3, 4 и 6а. В случае, когда «эффективный тангаж» воздушного судна увеличивается выше 7 градусов, клапан 20 переходит из закрытого состояния в положительное открытое состояние, которое показано на фиг.5 и 6b. «Эффективный тангаж» определяется как комбинация физического тангажа (то есть физического угла тангажа воздушного судна) и вектора ускорения, обусловленного продольным ускорением.
При открытом клапане 20, как показано на фиг.5, вода проходит по водоотводящей магистрали 10 и поступает к насосу 21 под действием гидростатического давления, которое является следствием гравитационного напора воды в водяном баке. Обращаем внимание на то, что гравитационный напор, благодаря которому вода перемещается по водоотводящей магистрали 10, является относительно большим, что объясняется большей плотностью воды по сравнению с топливом. Другими словами, гравитационный напор превышает тот, который мог бы быть в случае заполнения водяного бака 3 топливом. Поэтому гравитационный напор перемещает воду в направлении топливного насоса, с приоритетом по отношению к топливу из магистрали 14 подачи топлива, по меньшей мере до тех пор, пока уровень воды в водяном баке находится выше выходного отверстия 12 водоотводящей магистрали 10. При желании можно также предусмотреть индукционную трубку (не показана), выступающую внутрь водоотводящей магистрали 10. Тем самым обеспечивается небольшое дросселирование водоотводящей магистрали 10, вследствие чего, благодаря эффекту Вентури, увеличивается расход.
Обращаем внимание на то, что компоновка, показанная на фиг.2-5, является схематической, и в случае необходимости водяной бак 3 можно расположить непосредственно над выходным отверстием 12 водоотводящей магистрали 10, для того чтобы возникающий гравитационный напор был достаточно большим при любых ожидаемых углах тангажа и при любом уровне воды в водяном баке.
Обращаем также внимание на то, что водяной бак 3 выполнен достаточно высоким и узким, чтобы получить максимально большой гравитационный напор. В частности, обратная пропорция (которую мы определяем здесь как Н/√А, где Н - это высота водяного бака и А - это средняя площадь поперечного сечения) имеет относительно большую величину. Например, если водяной бак имеет форму цилиндра диаметром 60 мм и длиной 0,4 м, обратная пропорция водяного бака имеет величину приблизительно 7,5.
Если водяной бак 3 подвергается воздействию отрицательной силы тяжести, то вода может выйти через отверстие 33 в верхней части водяного бака 3 и попасть в топливный бак 2. Однако, поскольку водяной бак 3 имеет относительно небольшие размеры (его емкость составляет порядка одного литра, по сравнению с топливным баком 2, который имеет емкость порядка 8000 литров), это не окажет влияния на эксплуатационные характеристики. Кроме того, вода, вылившаяся таким образом, будет собрана при следующей дозаправке топливом.
Размеры водяного бака 3 выбраны таким образом, чтобы обеспечить подачу 0,5 литров воды в течение двух-трех минут во время взлета и набора высоты. Получающаяся в результате концентрация попадающей в двигатель воды на этом этапе составляет приблизительно 2500 ppm.
После взлета и набора высоты клапан 24 открывается для «разгрузки» насоса 21, и насосы центрального бака берут нагрузку на себя. В то же самое время, когда угол тангажа воздушного судна становится меньше 7 градусов, клапан 20 переходит в закрытое состояние, которое показано на фиг.6b, и топливо поступает в насос исключительно через магистраль 14 подачи топлива.
Когда воздушное судно начинает «пикировать» во время снижения, эффективный тангаж воздушного судна становится меньше -5 градусов, и клапан 20 переходит из закрытого состояния в отрицательное открытое состояние, которое показано на фиг.6с. На этом этапе водяной бак 3 может быть пустым или может содержать столб топлива выше уровня топлива в остальной части топливного бака. Обращаем внимание на то, что в топливном баке 3 остается совсем немного воды или не остается ее вовсе (основная часть воды была подана в двигатель ранее, во время взлета и набора высоты), но в водяном баке 3 может находиться некоторое количество топлива. Обращаем внимание на то, что, если бы в водяном баке осталось значительное количество воды, она бы замерзла, что привело бы к заклиниванию дренажного клапана 20. Если в водяном баке 3 находится топливо, то это топливо подается в двигатель во время снижения, опорожняя водяной бак, после чего он готов к следующей дозаправке топливом.
На фиг.7а-7с показан первый альтернативный клапан 20а (который можно использовать вместо клапана 20). В этом случае вместо кулачка и толкателя в клапане используют маятник 50, который соединен с задвижкой 51 при помощи шарнирного звена 52. Маятник 50 снабжен вертикальным рычагом 55 и горизонтальным рычагом 56, которые неподвижны по отношению друг к другу и шарнирно соединены с опорной конструкцией (не показана) при помощи оси 57. Звено 52 на одном конце свободно соединено с задвижкой 51 при помощи шарнира 53, а на другом конце - с горизонтальным рычагом 56 маятника 50 при помощи шарнира 54. Задвижка 51 подвижно установлена в камере 57, которая выступает вверх и вниз относительно водоотводящей магистрали. Задвижка 51 перемещается в любое из трех рабочих положений при помощи звена 52, как показано на фиг.7а-7с.
На фиг.8а-8 с показан второй альтернативный клапан 20b (который можно использовать вместо клапана 20 или клапана 20а). В этом случае вместо перемещающейся задвижки клапан 20b снабжен запорным элементом, который вращается между открытым и закрытым положениями.
В частности, клапан 20b включает в себя маятник 60, смонтированный на цилиндрическом запорном элементе 61, который помещен в цилиндрической камере 62 на водоотводящей магистрали 10. В запорном элементе 61 имеются два канала 63, 64, которые совмещаются с входным и выходным отверстиями камеры 62 в тот момент, когда угол маятника относительно водоотводящей магистрали достигает значения +7 градусов или -5 градусов, как показано соответственно на фигурах 8b и 8с. Обращаем внимание на то, что для наглядности водоотводящая магистраль 10, камера 62 и запорный элемент 61 показаны в вертикальном положении, параллельно маятнику 60, тогда как на практике они располагаются горизонтально, под прямым углом к маятнику 60. Кроме того, для наглядности угловое рассогласование между каналами 63, 64 на фиг.8а-8с показано преувеличенно большим. На практике, для надлежащего функционирования, каналы проходят под меньшим углом (а размеры камеры 62 и запорного элемента 61 больше по сравнению с водоотводящей магистралью 10).
Клапан 20, показанный на фиг.6а-6с, обладает следующими преимуществами по сравнению с клапанами, показанными на фиг.7а-7с и 8а-8с:
1) характеристики открывания и закрывания клапана можно без труда регулировать путем корректирования формы, и/или размера, и/или положения кулачка 42;
2) поскольку задвижка 46 имеет только два рабочих положения, камера 43 имеет относительно небольшие размеры;
3) маятник можно легко отделить от остальной части клапана для проведения технического обслуживания и
4) если угол тангажа воздушного судна выходит за установленные пределы (то есть если угол тангажа увеличивается значительно выше +7 градусов, или уменьшается значительно ниже -5 градусов, или если происходит интенсивное ускорение или замедление), то это не оказывает влияние на работу клапана.
В альтернативном варианте осуществления (не показан) несколько водяных баков, каждый со своей собственной водооткачивающей магистралью и водоотводящей магистралью, можно соединить с двигателем параллельно при помощи одного общего маятникового клапана 20.
В дальнейшем альтернативном варианте осуществления (не показан) в магистрали, параллельно маятниковому клапану 20, 20а или 2b, можно установить дренажный клапан с управлением от термостата. Клапан с управлением от термостата открывается, когда температура падает ниже, скажем, 2°С, что происходит при выходе воздушного судна на крейсерскую высоту. Тем самым обеспечивается удаление всей воды из водяного бака. В качестве дополнения, клапан с управлением от термостата может взять на себя функцию маятникового клапана 20, 20а, 20b в состоянии «пикирования»: то есть вместо маятникового клапана 20, 20а, 20b можно установить аналогичный маятниковый клапан, который имеет только положительное открытое состояние. В качестве клапана с управлением от термостата можно использовать, например, клапан воскового типа, который используют в термостатах автомобильных двигателей, или биметаллическую пружину, которая открывает клапан.
На фиг.9а показана система 70 для удаления воды согласно дальнейшему варианту осуществления изобретения. Система для удаления воды включает в себя водяной бак 71 и водооткачивающую магистраль 72, которая проходит сквозь нижнюю стенку 73 водяного бака. По мере заполнения топливного бака топливо оказывает гравитационное гидростатическое давление на воду, собравшуюся на дне топливного бака (не показана). Это гидростатическое давление заставляет воду двигаться вверх по водооткачивающей магистрали 72, преодолевая силу тяжести, и поступать в водяной бак 71.
В отличие от варианта осуществления по фиг.2, на выходном отверстии 74 водооткачивающей магистрали 72 нет невозвратного клапана. Вместо него попаданию воды обратно в водооткачивающую магистраль препятствует то, что ее выходное отверстие 74 расположено выше нижней стенки 73 и выше самой нижней точки водяного бака. Выходное отверстие 74 расположено достаточно высоко для того, чтобы после перетекания всей воды из топливного бака в водяной бак уровень воды оставался ниже выходного отверстия 74. Кроме того, выходное отверстие 74 расположено достаточно низко для того, чтобы гидростатическое давление столба топлива было достаточным для нагнетания воды в водяной бак.
Отсутствие невозвратного клапана в водооткачивающей магистрали является преимуществом с точки зрения простоты и надежности конструкции, по сравнению с вариантом осуществления по фиг.2.
Изгиб направляющей стенки 73 водооткачивающей магистрали обращен к днищу водяного бака. Это предотвращает перехлестывание струи через верх водяного бака и направляет воду на днище 73 водяного бака, которое наклонено в сторону самой низкой точки топливного бака, к входному отверстию 76 водоотводящей магистрали 75. Водоотводящая магистраль 75 идет к впускной магистрали насоса (не показана) через клапан, управляемый углом тангажа (не показан), аналогичным образом, как на водоотводящей магистрали 10 в варианте осуществления по фиг.2.
Фиг.9b показывает вариант системы по фиг.9а, которая включает в себя два перфорированных сетчатых фильтра 77, которые помогают отделить капельки воды от топлива. Поверх сетчатых фильтров оставлен зазор 78, который предотвращает образование воздушных пробок, а ниже сетчатых фильтров оставлен зазор 79, который позволяет воде поступать в водоотводящую магистраль.
Фиг.10а-10с показывают систему 80 для удаления воды согласно дальнейшему варианту осуществления изобретения. Система для удаления воды включает в себя водяной бак 81 и водооткачивающую магистраль 82, которая проходит сквозь нижнюю стенку 83 водяного бака, аналогичным образом, как водооткачивающая магистраль 72, показанная на фиг.9а.
Водоотводящая магистраль 84 идет к впускной магистрали насоса (не показана). Однако, в отличие от варианта осуществления по фиг.2, в водоотводящей магистрали нет необходимости в клапане, управляемом углом тангажа. Вместо него нужен лишь невозвратный клапан 85 относительно простой конструкции.
Входное отверстие водоотводящей магистрали 84 смещено к задней части водяного бака и расположено выше самой нижней точки водяного бака, причем между входным отверстием и нижней стенкой 83 водяного бака сделан выступ или перегородка 87. В результате, при кабрировании воздушного судна во время взлета и набора высоты, как показано на фиг.10а, уровень воды поднимается выше края выступа 87, и вода попадает в водоотводящую магистраль 84.
Аналогичным образом, выходное отверстие водооткачивающей магистрали 82 смещено к передней части водяного бака и расположено выше нижней точки водяного бака, причем между входным отверстием и нижней стенкой 83 водяного бака сделан выступ или перегородка 88. В результате, при пикировании воздушного судна во время снижения и посадки, как показано на фиг.10 с, уровень воды поднимается выше края выступа 88, вода попадает в водооткачивающую магистраль 82 и в топливный бак 89.
Таким образом, система по фиг.10а-10с может работать без клапана, управляемого углом тангажа. Дополнительное преимущество этой системы заключается в том, что она является самозаполняющейся, так как основная часть топлива сливается из бака во время снижения и посадки, как показано на фиг.10с. Водяной бак имеет большую площадь (при взгляде сверху), и вытянут в направлении полета, с тем чтобы получить максимальный эффект от угла тангажа во время взлета и посадки. Поскольку водяной бак имеет большую длину и малую высоту, столб воды в нем меньше, чем в предыдущих вариантах осуществления, и в связи с этим потребуется индукционная трубка для создания дополнительного подсасывания на впуске насоса. В водоотводящей магистрали, возможно, придется установить невозвратный клапан 85, так как во время дозаправки гидростатическое давление стремится создать поток, направленный в водяной бак 81 и поступающий через водооткачивающую магистраль 82 и водоотводящую магистраль 84. Без невозвратного клапана 85 существует опасность того, что топливо может подняться по водоотводящей магистрали 84 (поскольку топливо легче), и, таким образом, вода задержится в топливном баке.
Несмотря на то, что описание настоящего изобретения было сделано посредством одного или более предпочтительных вариантов осуществления изобретения, оно не ограничивается этим описанием, а предполагает изменение или модифицирование самыми различными способами, без отхода от содержания изобретения, по пунктам прилагаемой формулы изобретения.
1. Способ удаления воды из топливного бака с использованием водооткачивающей магистрали, которая имеет входное отверстие, погруженное в воду, и выходное отверстие, соединенное с водяным баком, в котором наполняют топливный бак топливом с обеспечением оказания топливом гидростатического давления на воду, таким образом, что указанное гидростатическое давление продвигает воду вверх по водооткачивающей магистрали, преодолевая силу тяжести, и обеспечивает ее поступление в водяной бак, и подают воду из водяного бака в двигатель через водоотводящую магистраль.
2. Способ по п.1, в котором используют гидростатическое давление для подачи воды из водяного бака в топливную магистраль двигателя.
3. Способ по п.1 или 2, в котором топливный бак является топливным баком воздушного судна.
4. Способ по п.3, в котором открывают клапан в водоотводящей магистрали в ответ на увеличение эффективного угла тангажа воздушного судна.
5. Способ по п.3, в котором открывают клапан в водоотводящей магистрали в ответ на уменьшение эффективного угла тангажа воздушного судна.
6. Система для удаления воды из топливного бака, содержащая водяной бак, водооткачивающую магистраль, которая имеет выходное отверстие, соединенное с водяным баком, и водоотводящую магистраль, которая имеет входное отверстие, соединенное с водяным баком, и выходное отверстие, выполненное с возможностью соединения, в процессе эксплуатации, с топливной магистралью двигателя, причем водооткачивающая магистраль имеет входное отверстие, которое выполнено с возможностью погружения в процессе эксплуатации в воду на дне топливного бака ниже выходного отверстия водооткачивающей магистрали, таким образом, что гидростатическое давление обеспечивает движение воды вверх по водооткачивающей магистрали с преодолением силы тяжести, и поступление воды в водяной бак.
7. Система по п.6, дополнительно включающая в себя невозвратный клапан в водооткачивающей магистрали.
8. Система по п.6, в которой выходное отверстие водооткачивающей магистрали расположено выше самой нижней точки водяного бака.
9. Система но п.8, в которой участок водооткачивающей магистрали проходит сквозь стенку водяного бака.
10. Система по п.8 или 9, в которой выходное отверстие водооткачивающей магистрали включает в себя направляющую стенку, сориентированную в сторону дна водяного бака.
11. Система по любому из пп.6-9, дополнительно включающая в себя клапан в водоотводящей магистрали.
12. Система по п.11, в которой указанный клапан в водоотводящей магистрали выполнен с возможностью открытия и закрытия в ответ на изменение эффективного угла клапана.
13. Система по п.12, в которой клапан имеет закрытое состояние, в котором он препятствует движению воды в водоотводящей магистрали, а также положительное и отрицательное открытые состояния, в которых клапан не препятствует движению воды через клапан, причем клапан выполнен с возможностью перехода из закрытого состояния в положительное открытое состояние в ответ на увеличение эффективного угла клапана, и с возможностью перехода из закрытого состояния в отрицательное открытое состояние в ответ на уменьшение эффективного угла клапана.
14. Система по любому из пп.6-9, выполненная с возможностью удаления воды из топливного бака воздушного судна, причем входное отверстие водоотводящей магистрали смещено к задней части водяного бака относительно направления движения воздушного судна.
15. Система по п.14, в которой входное отверстие водоотводящей магистрали расположено выше самой нижней точки водяного бака.
16. Система по п.14, дополнительно включающая в себя невозвратный клапан в водоотводящей магистрали.
17. Система по любому из пп.6-9, выполненная с возможностью удаления воды из топливного бака воздушного судна, причем выходное отверстие водооткачивающей магистрали смещено к передней части водяного бака относительно направления движения воздушного судна.
18. Система по любому из пп.6-9, выполненная с возможностью удаления воды из топливного бака воздушного судна, причем выходное отверстие водооткачивающей магистрали расположено перед входным отверстием водоотводящей магистрали относительно направления движения воздушного судна.
19. Система по любому из пп.6-9, в которой водяной бак имеет отверстие в верхней части, позволяющее топливу втекать в водяной бак в процессе эксплуатации.
20. Система по любому из пп.6-9, в которой обратная пропорция водяного бака имеет величину больше 2, при этом обратная пропорция водяного бака определяется как H/√A, где Н-высота водяного бака, а А - средняя площадь его поперечного сечения.
21. Система по п.20, в которой обратная пропорция водяного бака имеет величину больше 4.
22. Система топливного бака, содержащая топливный бак, топливную магистраль двигателя и систему для удаления воды по любому из пп.6-21, причем система для удаления воды установлена так, что выходное отверстие водоотводящей магистрали соединено с топливной магистралью двигателя, и входное отверстие водооткачивающей магистрали погружено в воду на дне топливного бака ниже выходного отверстия водооткачивающей магистрали.
23. Система по п.22, в которой топливная магистраль двигателя соединена параллельно с водяным баком и топливным баком.
24. Система по п.22 или 23, дополнительно включающая в себя насос, который соединен параллельно с водяным баком и топливным баком.
25. Система по п.22 или 23, в которой топливный бак является топливным баком воздушного судна.
26. Система по п.22 или 23, в которой емкость водяного бака составляет не более 1% от емкости топливного бака.
27. Система по п.26, в которой емкость водяного бака составляет не более 0,1% от емкости топливного бака.
