低溫燃料添加系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種燃料添加系統(tǒng)(1)，所述燃料添加系統(tǒng)(1)具有用于連接發(fā)射器(100)和發(fā)射塔(200)的燃料供應(yīng)軟管(80)，其中所述燃料供應(yīng)軟管(80)被構(gòu)造成在所述發(fā)射器(100)與所述發(fā)射塔(200)之間輸送低溫介質(zhì)以及其中所述燃料供應(yīng)軟管(80)的第一端(80.1)可釋放地連接到所述發(fā)射器(100)，在所述發(fā)射器(100)升空時釋放出所述第一端(80.1)，從而允許所述燃料供應(yīng)軟管(80)與所述發(fā)射器(100)分離；其特征在于，所述燃料添加系統(tǒng)設(shè)有收回系統(tǒng)(210)，所述收回系統(tǒng)(210)用于當(dāng)所述發(fā)射器(100)升空后自動收回所述燃料供應(yīng)軟管(80)。
【專利說明】
低溫燃料添加系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種低溫燃料添加系統(tǒng)，具體來說涉及一種包括用于在發(fā)射器與發(fā)射塔之間輸送低溫介質(zhì)的燃料軟管的低溫燃料添加系統(tǒng)。
技術(shù)背景
[0002]有效載荷發(fā)射器(也稱為運(yùn)載火箭)以低溫推進(jìn)劑作為燃料，由于所述低溫推進(jìn)劑在燃料槽中會蒸發(fā)，須在所述發(fā)射器升空前及直到升空時不斷加滿容納該低溫推進(jìn)劑的燃料槽，因此所述發(fā)射器需要特制的燃料添加系統(tǒng)(通常是發(fā)射臺的一部分)。這在因預(yù)料之外的問題而引起的計劃性或非計劃性的延遲可能打斷復(fù)雜的發(fā)射程序(倒計時)時特別需要。燃料添加系統(tǒng)必須設(shè)計及構(gòu)造成在發(fā)射期間和促成發(fā)射的準(zhǔn)備階段中合乎這類型的使用要求。
[0003]由于過早發(fā)生的非故意分離可能影響清空燃料槽的流體和已排出氣體的能力，這可以是災(zāi)難性的。非故意分離還可對發(fā)射人員造成危險。早期分離的可能原因是:
[0004]-在強(qiáng)風(fēng)下，或內(nèi)部增壓效應(yīng)導(dǎo)致的大幅移動時外部低溫管路搖擺；
[0005]-所述發(fā)射器在強(qiáng)風(fēng)下相對于所述發(fā)射塔搖擺，或在傳送到發(fā)射區(qū)期間，如果發(fā)生突然制動/加速，所述發(fā)射器相對于所述發(fā)射塔搖擺；
[0006]-在系索上形成冰或冰從其他部分掉到所述系索上；
[0007]-鳥;
[0008]-在發(fā)射場與燃料管路的意外接觸；
[0009]-來自其他無關(guān)的外部分離系統(tǒng)的影響。
[0010]因此，理想的是在升空前將所述發(fā)射器與所述燃料添加系統(tǒng)之間的連接盡可能長時間地維持。此外，由于安全理由，在任務(wù)中止的情況下，所述燃料添加系統(tǒng)還必須允許快速清空所述發(fā)射器的燃料槽。然而，在升空中止后由于所述發(fā)射塔的全部支撐臂通常已經(jīng)與所述發(fā)射器分離，重新連接所述燃料供應(yīng)軟管是復(fù)雜的并且因此耗時，這會因延遲將所述發(fā)射器的燃料槽清空而構(gòu)成重大風(fēng)險。
[0011]考慮到升空可能非常遲才被中止，為了應(yīng)對這樣的發(fā)射中止/升空中止并且確保有適時清空所述發(fā)射器的燃料槽的余地，將所述燃料添加系統(tǒng)與所述發(fā)射器連接(優(yōu)選地經(jīng)由燃料供應(yīng)軟管進(jìn)行連接)直到發(fā)射器起飛，即發(fā)射器的分離及燃料供應(yīng)軟管的分離其實是由所述發(fā)射器達(dá)到一定垂直距離的有效升空所引致的。
[0012]在歐洲專利申請EP14153656.5中作為例子的一個特別有利的實施中，所述燃料添加系統(tǒng)的燃料供應(yīng)軟管通過低溫連接器連接到所述發(fā)射器，所述低溫連接器被構(gòu)造成當(dāng)所述發(fā)射器移離發(fā)射塔時會在升空時分離。系索將連接器鎖環(huán)附接到所述發(fā)射塔并被所述發(fā)射器升空的動作拉開。當(dāng)所述連接器被解鎖時，所述燃料供應(yīng)軟管受重力影響而下跌并與所述發(fā)射器分離。雖然這方法確保只在有效起飛時才令所述燃料供應(yīng)軟管分離，所述燃料供應(yīng)軟管(及其連接器等等)分離后在所述發(fā)射器起飛時對所述發(fā)射器構(gòu)成危險，因為正在掉落的所述燃料供應(yīng)軟管的準(zhǔn)確軌道是難以預(yù)測的。
[0013]待解決的技術(shù)問題
[0014]因此，對于具有用于在發(fā)射器和發(fā)射塔之間輸送低溫介質(zhì)的燃料供應(yīng)軟管的燃料添加系統(tǒng)的清晰要求是避免所述燃料供應(yīng)管路在發(fā)射器升空時對所述發(fā)射器造成損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明的上述的目的由一種具有燃料供應(yīng)軟管的燃料添加系統(tǒng)來實現(xiàn)，該燃料供應(yīng)軟管用于連接發(fā)射器和發(fā)射塔并被構(gòu)造成在所述發(fā)射器和所述發(fā)射塔之間輸送低溫介質(zhì)。為了減低在預(yù)發(fā)射期間外部連接器的非故意分離的風(fēng)險，所述燃料供應(yīng)軟管的第一端可釋放地連接到所述發(fā)射器，在所述發(fā)射器升空時釋放出所述第一端，從而允許所述燃料供應(yīng)軟管與所述發(fā)射器分離。為了避免所述燃料供應(yīng)管路在所述發(fā)射器升空時對所述發(fā)射器造成損壞，提供了收回系統(tǒng)，所述收回系統(tǒng)用于所述發(fā)射器升空后自動收回所述燃料供應(yīng)軟管。
[0016]在本發(fā)明的一個特別的優(yōu)選實施例中，提供了收回控制單元以根據(jù)所述發(fā)射器的升空距離和/或輪廓和/或發(fā)射角度；以及所述發(fā)射塔的輪廓等等來控制燃料供應(yīng)軟管的收回，以連續(xù)地確保所述燃料添加系統(tǒng)和所述發(fā)射器之間的間隙。
[0017]有利效果
[0018]本發(fā)明的最重要的優(yōu)點是允許所述燃料供應(yīng)軟管與所述發(fā)射器保持連接直到有效升空/分離，從而允許不斷加滿所述低溫燃料以補(bǔ)償所述低溫燃料的蒸發(fā)以及還允許清空燃料槽，而同時確保在所述發(fā)射器與所述發(fā)射臺分離時正在分離的所述燃料供應(yīng)軟管不會對所述發(fā)射器構(gòu)成威脅。因此，本發(fā)明的燃料添加系統(tǒng)大幅提升現(xiàn)存用于有效載荷發(fā)射器的低溫燃料添加系統(tǒng)的功能和安全性。
【附圖說明】
[0019]通過本說明書和參考附圖，將在下文詳細(xì)描述本發(fā)明的更多特征和優(yōu)點，其中:
[0020]圖1是本發(fā)明的所述燃料添加系統(tǒng)的第一實施例的示意側(cè)視圖，圖中本發(fā)明的所述燃料添加系統(tǒng)經(jīng)由燃料供應(yīng)軟管連接發(fā)射器和發(fā)射塔；
[0021]圖2A是在升空前本發(fā)明的所述燃料添加系統(tǒng)的示意側(cè)視圖；
[0022]圖2B是本發(fā)明的所述燃料添加系統(tǒng)的一個優(yōu)選實施例的示意側(cè)視圖，其中所述燃料供應(yīng)軟管附接于所述發(fā)射器上高于其附接于所述發(fā)射塔的位置以在重力作用下自感應(yīng)沖洗所述燃料供應(yīng)軟管；
[0023]圖3A是在升空前本發(fā)明的所述燃料添加系統(tǒng)的側(cè)視圖，所述燃料添加系統(tǒng)的收回系統(tǒng)位于第一、靜止位置中；
[0024]圖3B是在升空剛開始后本發(fā)明的所述燃料添加系統(tǒng)的側(cè)視圖；
[0025]圖3C是在升空期間由所述發(fā)射器的升空的垂直距離D引致所述燃料供應(yīng)軟管剛從所述發(fā)射器分離后的本發(fā)明的所述燃料添加系統(tǒng)的側(cè)視圖；
[0026]圖3D至圖3F是在升空期間所述燃料供應(yīng)軟管從所述發(fā)射器分離后的本發(fā)明的所述燃料添加系統(tǒng)的側(cè)視圖，其中所述燃料添加系統(tǒng)的收回系統(tǒng)經(jīng)啟動以收回所述燃料供應(yīng)軟管，從而確保所述燃料添加系統(tǒng)、所述發(fā)射器及其有效載荷之間的間隙。
[0027]注意:附圖并非按比例繪畫，僅為說明而提供，以及僅用作更清楚了解但不限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。不應(yīng)根據(jù)該附圖限定本發(fā)明的任何特征。
【具體實施方式】
[0028]在本專利申請中會使用某些術(shù)語，而本專利申請的構(gòu)思不應(yīng)受所選用的具體術(shù)語限制，反而涉及這些具體術(shù)語背后的廣泛性概念。術(shù)語“發(fā)射器”將以其廣義應(yīng)用，包含諸如航天器/人造衛(wèi)星等所有類型的液體推進(jìn)的有效載荷運(yùn)載火箭。在本發(fā)明的文本中，術(shù)語“發(fā)射塔”將用于指具有促進(jìn)發(fā)射器燃料添加的垂直工作結(jié)構(gòu)的所有類型的發(fā)射臺/平臺，這樣的塔同樣都緊接在所述發(fā)射器點火之前，必須移除所有在所述塔與所述發(fā)射器之間的除了燃料供應(yīng)外的所有連接以避免對所述結(jié)構(gòu)或運(yùn)載火箭造成損壞。
[0029]參考示出了本發(fā)明的燃料添加系統(tǒng)I的側(cè)面示意圖的圖1，現(xiàn)在解釋連接發(fā)射器100和發(fā)射塔200的本發(fā)明的燃料添加系統(tǒng)I的基本設(shè)計。為簡單起見，已在圖中省略了對于限定本發(fā)明而言沒有特別重要性的成分。如圖1示例性所示，有效載荷PL附接到在發(fā)射塔200旁的位于發(fā)射場上的發(fā)射器100。發(fā)射器100接著經(jīng)由用于在發(fā)射器100和發(fā)射塔200之間輸送低溫介質(zhì)的燃料供應(yīng)軟管80與發(fā)射塔200連接。燃料供應(yīng)軟管80屬于用于低溫燃料的已知類型的供應(yīng)軟管，所述軟管被構(gòu)造成能抵受被輸送的介質(zhì)的極端溫度并使向周圍的熱消散減至最小。為達(dá)到這些要求，這樣的燃料供應(yīng)軟管80可以重達(dá)100kg。應(yīng)指出的是燃料供應(yīng)軟管80被構(gòu)造成能夠不單將燃料從燃料添加系統(tǒng)I輸送到發(fā)射器100，而且反之亦然，例如能夠清除發(fā)射器100的燃料槽。
[0030]如將參照圖2A至圖3F所作的詳述描述，燃料供應(yīng)軟管80的第一端可釋放地連接到所述發(fā)射器100，在所述發(fā)射器升空時釋放出第一端，從而允許燃料供應(yīng)軟管80與發(fā)射器100分離。
[0031]為了確保發(fā)射器100升空期間與燃料添加系統(tǒng)1(尤其是與燃料供應(yīng)軟管80)之間存在充分的間隙，燃料添加系統(tǒng)I設(shè)有收回系統(tǒng)210以在發(fā)射器100升空后自動收回燃料供應(yīng)軟管80。
[0032]圖1還示例性示出所述發(fā)射器在升空時的發(fā)射角度α。對于計算在升空期間在發(fā)射器100、發(fā)射塔200和燃料添加系統(tǒng)I的元件之間的充分間隙而言，該角度是非常重要的。在確保充分的間隙時，還要考慮的非常重要的參數(shù)分別是發(fā)射器100的輪廓(發(fā)射器輪廓CL)和發(fā)射塔200的輪廓(塔輪廓CT)，兩者都在圖1中示例性示出。因此，收回控制單元215被構(gòu)造成根據(jù)以下一個或多個參數(shù)來控制燃料供應(yīng)軟管80的收回:
[0033]-發(fā)射器100的升空距離d;和/或
[0034]-發(fā)射器100的發(fā)射器輪廓CL;和/或
[0035]-發(fā)射器100的發(fā)射角度(α);和/或
[0036]-發(fā)射塔200的塔輪廓CT，
[0037]以連續(xù)地確保燃料添加系統(tǒng)I與發(fā)射器100之間的間隙。
[0038]圖2A和圖2B示出了燃料添加系統(tǒng)I的優(yōu)選實施例，其中燃料供應(yīng)軟管80的第一端80.1通過低溫連接器10可釋放地連接到發(fā)射器100，所述低溫連接器10被構(gòu)造成可在發(fā)射器100升空時被釋放出來。詳細(xì)而言，燃料供應(yīng)軟管80通過系索70可從發(fā)射器100被釋放出來，系索70的第一端70.1連接到低溫連接器10，而系索70的相對的第二端70.2連接到發(fā)射塔200，系索70在發(fā)射器100升空時作用于低溫連接器10的釋放裝置。在系索70的作用下可釋放的該低溫連接器10的細(xì)節(jié)可從歐洲專利申請?zhí)朎P14153656.5中得知。
[0039]此外，附圖示出的收回系統(tǒng)210的優(yōu)選實施例包括設(shè)有塔側(cè)軟管接口213的軟管輪212，所述塔側(cè)軟管接口 213用于接收燃料供應(yīng)軟管80的第二端80.2，軟管輪212被構(gòu)造成在發(fā)射器100升空時將燃料供應(yīng)軟管80卷起。
[0040]圖2B示出了燃料添加系統(tǒng)I的特別的優(yōu)選設(shè)置的側(cè)面示意圖，其中燃料供應(yīng)軟管80附接于發(fā)射器100上高于所述塔側(cè)軟管接口 213的位置，并與所述塔側(cè)軟管接口 213在垂直方向上相距一定的距離h和/或向軟管輪212上施加預(yù)加負(fù)荷扭矩，以便確保燃料供應(yīng)軟管80向下定向，以在重力作用下自感應(yīng)沖洗燃料供應(yīng)軟管80。通過這樣的方法可確保在升空時沒有燃料殘留在燃料供應(yīng)軟管80內(nèi)，因此，在不需要任何額外沖洗裝置的情況下完成不可或缺的安全措施。
[0041]圖3A至圖3F順序示出了在發(fā)射器100升空前、升空開始時及升空期間的本發(fā)明的燃料添加系統(tǒng)I。
[0042]圖3A示出在升空前的燃料添加系統(tǒng)I的側(cè)視圖，燃料添加系統(tǒng)I的收回系統(tǒng)210在第一、靜止位置。
[0043]圖3B是在發(fā)射器100升空剛開始后的燃料添加系統(tǒng)I的側(cè)視圖，發(fā)射器100已從其在圖3A中的預(yù)升空位置移動了垂直距離d，這距離d小于升空的垂直閾值距離D，燃料供應(yīng)軟管80在升空的垂直閾值距離D與發(fā)射器100分離。
[0044]分離一刻描繪在圖3C中，圖3C示出了本發(fā)明的燃料添加系統(tǒng)I的側(cè)視圖，其中因發(fā)射器100的升空的垂直距離d大于升空的垂直閾值距離D而引致燃料供應(yīng)軟管80剛從發(fā)射器100分離。如圖3C中可見，在燃料供應(yīng)軟管80與發(fā)射器100分離后收回系統(tǒng)210立即啟動以避免發(fā)射器100與燃料供應(yīng)軟管80之間的碰撞。
[0045]在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，使用系索70的可釋放低溫連接器10以將燃料供應(yīng)軟管80連接到發(fā)射器100，當(dāng)發(fā)射器100到達(dá)預(yù)定升空距離D后釋放出低溫連接器10，導(dǎo)致系索70上的張力會急降，從而觸發(fā)收回系統(tǒng)210將燃料供應(yīng)軟管80收回。
[0046]圖3D至圖3F順序描繪了燃料添加系統(tǒng)I的側(cè)視圖，圖中的燃料添加系統(tǒng)I是在發(fā)射器100(具有有效載荷PL)升空期間燃料供應(yīng)軟管80從發(fā)射器100分離后，收回系統(tǒng)210啟動以收回燃料供應(yīng)軟管80以確保燃料添加系統(tǒng)1、發(fā)射器100及其有效載荷PL之間的間隙。
[0047]在另一個實施例中，燃料添加系統(tǒng)I還包括軟管保持系統(tǒng)，所述軟管保持系統(tǒng)用于在發(fā)射器100起飛后保持燃料供應(yīng)軟管80，以將燃料供應(yīng)軟管80穩(wěn)固地保持在其收回位置。
[0048]將理解的是基于上文所描述的具體結(jié)構(gòu)，在沒有偏離以下權(quán)利要求所限定的發(fā)明保護(hù)范圍的情況下可采用許多變型。例如在發(fā)射器100與發(fā)射塔200之間可設(shè)有多過一條軟管，諸如一條額外軟管以將從所述發(fā)射器燃料槽排出的氣體輸送回地面。
[0049]附圖標(biāo)記列表
[0050]燃料添加系統(tǒng)I
[0051]低溫聯(lián)結(jié)10
[0052]系索70
[0053](系索的)第一端70.1
[0054](系索的)第二端70.2
[0055]燃料供應(yīng)軟管80
[0056]發(fā)射器100
[0057]有效載荷整流罩102
[0058]發(fā)射塔200
[0059]燃料添加系統(tǒng)201
[0060]收回系統(tǒng)210
[0061]軟管輪212
[0062]塔側(cè)軟管接口213
[0063]收回控制單元215
[0064]軟管保持系統(tǒng)220
[0065]發(fā)射器角度α
[0066]升空距離d
[0067]升空的垂直閾值距離D
[0068]發(fā)射器輪廓CL
[0069]塔輪廓CT
[0070]有效載荷PL
【主權(quán)項】
1.一種燃料添加系統(tǒng)(I)，所述燃料添加系統(tǒng)(I)具有用于連接發(fā)射器(100)和發(fā)射塔(200)的燃料供應(yīng)軟管(80)， 其中: -所述燃料供應(yīng)軟管(80)被構(gòu)造成在所述發(fā)射器(100)與所述發(fā)射塔(200)之間輸送低溫介質(zhì)； -所述燃料供應(yīng)軟管(80)的第一端(80.1)可釋放地連接到所述發(fā)射器(100)，在所述發(fā)射器(100)升空時釋放出所述第一端(80.1)，從而允許所述燃料供應(yīng)軟管(80)與所述發(fā)射器(100)分離； 其特征在于，所述燃料添加系統(tǒng)設(shè)有收回系統(tǒng)(210)，所述收回系統(tǒng)(210)用于所述發(fā)射器(100)升空后自動收回所述燃料供應(yīng)軟管(80)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料添加系統(tǒng)(I)，其特征在于，所述收回系統(tǒng)(210)包括收回控制單元(215)，所述收回控制單元被構(gòu)造成根據(jù)以下一個或多個參數(shù)來控制所述燃料供應(yīng)軟管(80)的收回: -所述發(fā)射器(100)的升空距離(d);和/或 -所述發(fā)射器(100)的發(fā)射器輪廓(CL);和/或 -所述發(fā)射器(100)的發(fā)射角度(α);和/或 -所述發(fā)射塔(200)的塔輪廓(CT)， 以連續(xù)地確保所述燃料添加系統(tǒng)(I)與所述發(fā)射器(100)之間的間隙。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃料添加系統(tǒng)(I)，其特征在于，所述收回系統(tǒng)(210)包括具有塔側(cè)軟管接口(213)的軟管輪(212)，所述塔側(cè)軟管接口(213)用于接收所述燃料供應(yīng)軟管(80)的第二端(80.2)，所述軟管輪(212)被構(gòu)造成在所述發(fā)射器(100)升空時將所述燃料供應(yīng)軟管(80)卷起。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料添加系統(tǒng)(I)，其特征在于，向所述軟管輪(212)施加預(yù)加負(fù)荷扭矩，以將預(yù)定的張力施加到所述燃料供應(yīng)軟管(80)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃料添加系統(tǒng)(I)，其特征在于，所述燃料供應(yīng)軟管(80)附接于所述發(fā)射器(100)上高于所述塔側(cè)軟管接口(213)的位置，并與所述塔側(cè)軟管接口(213)在垂直方向上相距一定的距離(h)，和/或向所述軟管輪(212)施加的所述預(yù)加負(fù)荷扭矩被設(shè)置成確保所述燃料供應(yīng)軟管(80)向下定向，在重力作用下自感應(yīng)沖洗所述燃料供應(yīng)軟管(80)。6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的燃料添加系統(tǒng)(I)，其特征在于，所述燃料供應(yīng)軟管(80)通過低溫連接器(10)可釋放地連接到所述發(fā)射器(100)，所述低溫連接器(10)被構(gòu)造成可在所述發(fā)射器(100)升空時被釋放出來。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料添加系統(tǒng)(I)，其特征在于，所述燃料供應(yīng)軟管(80)通過系索(70)從所述發(fā)射器(100)被釋放出來，所述系索(70)的第一端(70.1)連接到所述低溫連接器(10)，所述系索(70)的相對的第二端(70.2)連接到所述發(fā)射塔(200)，所述系索(70)在所述發(fā)射器(100)升空后作用于所述低溫連接器(10)的釋放裝置。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃料添加系統(tǒng)(I)，其特征在于，當(dāng)所述發(fā)射器(100)到達(dá)升空的垂直閾值距離(D)后釋放出所述低溫連接器(10)，導(dǎo)致所述系索(70)上的張力會急降，從而觸發(fā)所述收回系統(tǒng)(210)將所述燃料供應(yīng)軟管(80)收回。9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的燃料添加系統(tǒng)(I)，其特征在于，所述燃料添加系統(tǒng)(I)設(shè)有軟管保持系統(tǒng)，所述軟管保持系統(tǒng)用于在所述發(fā)射器(100)起飛后保持所述燃料供應(yīng)軟管(80)，以將所述燃料供應(yīng)軟管(80)穩(wěn)固地保持在其收回位置。
【文檔編號】B64G5/00GK106061844SQ201580006794
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2015年1月30日
【發(fā)明人】N·C·伊頓
【申請人】Ruag瑞士股份公司