Технологічний відсік ракети-носія

Реферат: Технологічний відсік ракети-носія, містить корпус з вузлами кріплення на пусковій установці, заправні магістралі, двоплечі кронштейни з можливістю повороту у радіальних площинах, одні плечі котрих взаємодіють з опорними вузлами ракети-носія, а вільні плечі з'єднані з приводом їх повороту, та фіксатори з піроболтами. Двоплечі кронштейни змонтовані на корпусі технологічного відсіку, привод кожного двоплечого кронштейна виконаний у вигляді каретки, котра встановлена у вертикальних напрямних на корпусі, з'єднана з вільним плечем двоплечого кронштейна за допомогою шарнірної тяги, регульованої по довжині, і взаємодіє з фіксатором, а заправні магістралі змонтовані на зовнішній поверхні корпусу технологічного відсіку. UA 97302 U (12) UA 97302 U UA 97302 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до транспортних засобів, а саме - до транспортноустановлювального устаткування і може використовуватися для забезпечення транспортування ракет-носіїв (РН), встановлення їх на пускову установку і пуску. Відомим є технологічний відсік ракети-носія, що містить корпус (перехідну раму) з вузлами кріплення (пірозамками) до опорних вузлів ракети-носія, заправні магістралі і вузли кріплення на пусковій установці (див. книгу "Ракеты-носители" под ред. С.О. Осипова, М., "Воениздат", 1981, с. 191-192 рис. 5.13). Недоліком відомого технологічного відсіку (ТВ) РН є його низькі експлуатаційні якості, такі як: підвищений тиск газів рушійної установки РН всередині ТВ, що призводить до необхідності підвищити міцність нижнього днища ракети; незахищеність заправних магістралей, розташованих всередині ТВ, що може призвести до їх руйнування під час пуску і пошкодження пускової установки (ПУ) їх уламками; недостатня надійність пуску РН через велику кількість пірозамків (піроболтів) (8-10 штук), які повинні усі спрацювати. Найближчим до запропонованого по технічному рішенню є вибраний як прототип технологічний відсік ракети-носія, який описаний у патенті України №4530и, МПК B64G 1/00, F42B 15/00, 2004р. Цей ТВ містить корпус з вузлами кріплення на пусковій установці, заправні магістралі та піроболти для кріплення до опорних вузлів РН. На корпусі ТВ виконані вікна для скидання надлишкового тиску під час пуску і встановлені захисні кожухи на заправні магістралі. Відомий ТВ забезпечує пуск РН легкого класу з ПУ РН середнього класу. ПУ РН середнього класу виконується за патентом України №2978u, МПК F41F 3/052, B64G 5/00, 2004р. і має двоплечі кронштейни стояння з можливістю повороту у радіальних площинах, одні плечі котрих взаємодіють з опорними вузлами РН, а вільні плечі з'єднані з приводом їх повороту, виконаним у вигляді противаги з великими габаритами (до 1 м) і вагою (2-3 т). На опорних вузлах РН змонтовані фіксатори, виконані у вигляді відкидних механізмів з піроболтами, для забезпечення розфіксації РН у процесі пуску. Такі РН середнього класу використовуються на автоматизованих наземних стартових комплексах (СК) і забезпечують створення угрупувань космічних апаратів на орбіті за короткий час (кілька днів) або рятування космонавтів на орбіті (див. патент України №47983А, МПК B64G 5/00, F41F 3/00, 2002р.). Автоматизацію процесу передстартової підготовки забезпечує значна кількість агрегатів і систем СК. Так, для забезпечення подавання компонентів палива і стиснутих газів від наземних систем на РН, горловини заправних магістралей РН виведені на хвостовий відсік (ХВ) радіально. Стикування наземних і бортових магістралей здійснюється за допомогою спеціальних агрегатів, причому їх відстикування здійснюється за 4-5 хвилин до пуску. Двоплечі кронштейни стояння відводяться від РН у процесі пуску. Конструкція РН середнього класу наведена у патенті України №49669А, МПК B64G 1/00, F42B 15/00, 2002р.). Недоліком відомого технологічного відсіку ракети-носія є його невисокі експлуатаційні якості: недостатня надійність пуску РН через велику кількість піроболтів (8-10 штук), які повинні усі спрацювати; велика складність агрегатів СК, які повинні з високою точністю і надійністю забезпечувати автоматичне стикування опорних вузлів РН з ПУ і горловин заправних магістралей РН з наземними агрегатами; недостатня надійність повторного підстикування наземних агрегатів до РН після їх відстикування перед пуском для забезпечення зливання компонентів палива з РН у разі виникнення аварійної ситуації; велика вартість агрегатів автоматизованого СК для забезпечення пуску ракет-носіїв з невеликим темпом (3-4 разів на рік). В основу корисної моделі поставлена задача створення удосконаленої конструкції технологічного відсіку ракети-носія, яка б забезпечувала підвищення його експлуатаційних якостей шляхом уведення в неї нових елементів і технічних рішень, таких як: привод кожного двоплечого кронштейна виконується у вигляді каретки, котра встановлюється у вертикальних напрямних на корпусі, з'єднується з вільним плечем двоплечого кронштейна за допомогою шарнірної тяги, регульованої по довжині, і взаємодіє з фіксатором, що дозволяє значно зменшити габарити і вагу привода, а також виконувати складні операції з високою точністю і надійністю по механічному стикуванню ТВ і РН у комфортних умовах монтажно-випробувального корпусу (МВК); заправні магістралі монтуються на зовнішній поверхні корпусу технологічного відсіку, що дозволяє забезпечити зручний доступ для стикування бортових і наземних заправних магістралей на ПУ, а також виключити їх руйнування під час пуску; 1 UA 97302 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 кожен фіксатор виконується у вигляді обмежувача і двох поворотних важелів, при цьому зовнішні кінці поворотних важелів закріплюються на корпусі технологічного відсіку за допомогою розміщених у горизонтальній площині осей з можливістю повороту у тангенціальній площині, внутрішні кінці поворотних важелів закріплюються за допомогою піроболтів до нижнього торця обмежувача, верхній торець котрого контактує з нижнім торцем каретки, осі поворотних важелів розташовуються симетрично відносно площини повороту двоплечого кронштейна, а ширина обмежувача складає 0,6-0,8 від відстані між осями поворотних важелів, що дозволяє гарантовано забезпечити розфіксацію ХВ і ТВ під час пуску навіть якщо на кожному фіксаторі не спрацює один піроболт; на корпусі технологічного відсіку, над кожною кареткою, монтується П-подібний кронштейн з тросиком, вільний кінець котрого закріплюється на обмежувачі нижче його центра ваги у робочому положенні, причому довжина тросика менше відстані від П-подібного кронштейна до силового кільця, що дозволяє виключити пошкодження як наземного обладнання СК, розташованого нижче ТВ, так і силового кільця РН. Поставлена задача вирішується таким чином, що у запропонованому технологічному відсіку ракети-носія, який містить корпус з вузлами кріплення на пусковій установці, заправні магістралі, двоплечі кронштейни з можливістю повороту у радіальних площинах, одні плечі котрих взаємодіють з опорними вузлами ракети-носія, а вільні плечі з'єднані з приводом їх повороту, та фіксатори з піроболтами, в ньому двоплечі кронштейни змонтовані на корпусі, привод кожного двоплечого кронштейна виконаний у вигляді каретки, котра встановлена у вертикальних напрямних на корпусі, з'єднана з вільним плечем двоплечого кронштейна за допомогою шарнірної тяги, регульованої по довжині, і взаємодіє з фіксатором, а заправні магістралі змонтовані на зовнішній поверхні корпусу технологічного відсіку. Фіксатор виконаний у вигляді обмежувача і двох поворотних важелів, при цьому зовнішні кінці поворотних важелів закріплені на корпусі технологічного відсіку за допомогою розміщених у горизонтальній площині осей з можливістю повороту у тангенціальній площині, внутрішні кінці поворотних важелів закріплені за допомогою піроболтів до нижнього торця обмежувача, верхній торець котрого контактує з нижнім торцем каретки, осі поворотних важелів розташовані симетрично відносно площини повороту двоплечого кронштейна, а ширина обмежувача складає 0,6-0,8 від відстані між осями поворотних важелів. На корпусі технологічного відсіку, над кожною кареткою, змонтований П-подібний кронштейн з тросиком, вільний кінець котрого закріплений на обмежувачі нижче його центра ваги у робочому положенні, причому довжина тросика менше відстані від П-подібного кронштейна до силового кільця. Для пояснення конструкції ТВ і його роботи додаються креслення та його детальний опис. На кресленнях зображено: на фіг. 1 - загальний вигляд РН на ПУ; на фіг. 2 - вигляд А фіг. 1 (загальний вигляд двоплечого кронштейна з приводом); на фіг. 3 - вигляд Б фіг. 2 (вигляд двоплечого кронштейна збоку до спрацювання); на фіг. 4 - вигляд Б фіг. 2 (вигляд двоплечого кронштейна збоку після спрацювання); на фіг. 5 - розріз В-В фіг. 2 (загальний вигляд фіксатора); на фіг. 6 - розріз Г-Г фіг. 4 (поперечний розріз каретки); на фіг. 7 - розріз Д-Д фіг. 6 (підпружинений упор каретки); на фіг. 8 - вигляд Е фіг. 1 (вигляд ТВ з торця); на фіг. 9 - транспортування РН на установнику; на фіг. 10 - встановлення РН на ПУ; на фіг. 11 - пуск РН; на фіг. 12 - транспортування ТВ на установнику. Запропонований ТВ призначений для пуску РН, яка складається з головного блока 1, другого ступеня 2, першого ступеня, технологічного відсіку 3 і заправних магістралей: окислювача 4, пального 5, стиснутих газів 6 з вузлами 7 розділення (фіг. 1, 8). Перший ступінь містить паливний відсік 8, хвостовий відсік 9, силове кільце 10 з опорними вузлами 11 і двигуни 12 (фіг. 1, 11). Технологічний відсік 3 містить корпус 13, чотири двоплечі кронштейни 14, закріплені за допомогою осей 15 з можливістю повороту у радіальних площинах за допомогою приводів і фіксаторів. Кожен привод складається з каретки 16 з двома упорами 17 і роликами 18 для взаємодії з вертикальними напрямними 19 і шарнірної тяги 20, регульованої по довжині. Кожен фіксатор складається з двох поворотних важелів 21 і 22, змонтованих на горизонтальних осях 23 і з'єднаних за допомогою обмежувача 24 з двома піроболтами 25 у робочому положенні. На ТВ 3 змонтовані також напрямні штирі 26, розташовані на верхньому торці, вузли 27 кріплення з ПУ 28, розташовані на нижньому торці, П-подібні кронштейни 29 з тросиками 30, вільні кінці яких 2 UA 97302 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 закріплені за допомогою кронштейнів 31 на обмежувачах 24, розташованих нижче центра 32 ваги обмежувачів 24 у робочому положенні, пружинні замки 33 для взаємодіє з упорами 17 кареток 16 і пружинні замки 34 для фіксації поворотних важелів 21 і 22 у неробочому положенні. Кожен привод закривається захисним кожухом 35 (на фіг. 2 кожух 35 не зображений). Ширина кожного обмежувача 24 складає 0,6-0,8 від відстані між відповідними горизонтальними осями 23 (фіг. 2, 5). РН 36 встановлюється на ПУ 28 за допомогою установника 37 за патентом України №55357и, МПК B66F 11/00, 2010р. Наземні магістралі 38 стикуються до заправних магістралей 4-6 РН за допомогою технологічних фланців 39. На ТВ 3 змонтовані два опорних елементи 40 (цапфи). а на установнику 37 - стяжки 41. Електричні магістралі не зображені, але вони можуть розміщуватися діаметрально протилежно заправним магістралям 6 стиснутих газів (фіг. 8). Робота з запропонованою РН здійснюється наступним чином. Підготовку і пуск багатоступінчастої РН виконують у наступній послідовності. У МВКі (див. патент України №92383u, МПК B64G 5/00, Е04Н 5/02, 2014р.) на монтажних візках стикують ступені і головний блок 1. Потім до силового кільця 10 стикують ТВ 3 з використанням напрямних штирів 26, за допомогою операції регулювання шарнірних тяг 20 заводять двоплечі кронштейни 14 у опорні вузли 11 силового кільця 10 і встановлюють піроболти 25, при цьому кожна каретка 16 контактує з обмежувачем 24 (фіг. 2, 3, 5). При подальшому регулюванні шарнірних тяг 20 в них створюють осьові зусилля до 15 т, при цьому зусилля притискання двоплечих кронштейнів 14 до опорних вузлів 11 складають до 30 т. Далі виконують складальні операції по стикуванню і перевірках вузлів 7 розділення на заправних магістралях 4-6 між першим і другим ступенями, а також між ТВ 3 і силовим кільцем 10. Далі РН 36 за допомогою двох мостових кранів перевантажують на установник 37, транспортують на СК (фіг. 9) і встановлюють на ПУ 28 (фіг. 10). За допомогою вузлів 27, виконаних у вигляді простих болтових з'єднань, РН 36 закріплюють на ПУ 28 вручну. Потім вручну стикують заправні магістралі 4-6, розташовані на ТВ 3, з наземними магістралями 38 за допомогою технологічних фланців 39 з простими болтовими з'єднаннями (на фіг. 1 двоплечі кронштейни 14, заправні магістралі 4-6, двигуни 12 умовно зміщені). Проводять електричні перевірки і заправлення РН 36 компонентами палива і стиснутими газами, при цьому подавання компонентів палива, у тому числі кріогенних, може здійснюватися практично до пуску РН. Від РН 36 відводять установник 37 і запускають двигуни 12, гази яких виходять через ТВ 3. Коли двигуни 12 вийдуть на заданий (попередній) режим тяги, подають команду на підрив піроболтів 25. Під дією зусиль у шарнірних тягах 20 каретки 16 починають рухатися і штовхають обмежувачі 24 вниз. Далі каретки 16 рухаються під дією ваги рухомих елементів (вага каретки 16, шарнірної тяги 20, двоплечого кронштейна 14 складає до 150 кг). Спочатку поворотні важелі 21 і 22 розвертаються навколо осей 23 у протилежних напрямках і фіксуються пружинними замками 34 (фіг.4), а потім каретки 16 наприкінці ходу фіксуються пружинними замками 33 (фіг. 6, 7). При цьому обмежувачі 24, завдяки зміщеному центру 32 ваги, гарантовано відводяться вправо. РН 36 починає підніматися і розстиковує вузли 7 на заправних магістралях 4-6, які розташовані на ТВ 3 (фіг. 1, 8). Якщо один з піроболтів 25 не спрацює, то обмежувач 24 відводиться разом з відповідним поворотним важелем 21 або 22, при цьому обмежувач 24 проходить повз протилежної осі 23 з зазором, а довжини тросика 30 достатньо для розвертання убік. Після пуску установник 37 підводять до ПУ 28 і ТВ 3 закріплюють за опорні елементи 40 і стяжки 41 (фіг. 12). Далі ТВ 3 евакуюють у МВК для ремонту. На фіг. 1, 9-12 кожухи 35 зміщені. Якщо пуск не відбувся, забезпечується гарантоване зливання з РН компонентів палива по наземних магістралях 38, а операції виконують у зворотній послідовності. Двоплечі кронштейни 14 разом з фіксаторами забезпечують стійкість РН від дії вітру у процесі робот з РН на ПУ 28, а також у процесі виходу двигунів 12 на попередній режим тяги. ПУ 28 розташовується на стартовій споруді за патентом України №86934u, МПК B64G 5/00, F41F 3/00, 2013р. Така стартова споруда забезпечує допустимий рівень акустичного тиску на РН 36 під час пуску, а саме 106,8 дБ-134,1 дБ (див. журнал "Космонавтика и ракетостроение", ЦНИИМАШ, М, 2009, №1, с. 164-167). Запропонований ТВ може забезпечувати пуски РН зі СК за патентом США №6.321.631, клас 89/1.8, 244/158, 2001р. Таким чином, запропонований ТВ, який має просту та надійну конструкцію, дозволяє розширити функціональні можливості стартових комплексів. 3 UA 97302 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 20 25 1. Технологічний відсік ракети-носія, що містить корпус з вузлами кріплення на пусковій установці, заправні магістралі, двоплечі кронштейни з можливістю повороту у радіальних площинах, одні плечі котрих взаємодіють з опорними вузлами ракети-носія, а вільні плечі з'єднані з приводом їх повороту, та фіксатори з піроболтами, яка відрізняється тим, що двоплечі кронштейни змонтовані на корпусі технологічного відсіку, привод кожного двоплечого кронштейна виконаний у вигляді каретки, котра встановлена у вертикальних напрямних на корпусі, з'єднана з вільним плечем двоплечого кронштейна за допомогою шарнірної тяги, регульованої по довжині, і взаємодіє з фіксатором, а заправні магістралі змонтовані на зовнішній поверхні корпусу технологічного відсіку. 2. Технологічний відсік ракети-носія за п. 1, яка відрізняється тим, що фіксатор виконаний у вигляді обмежувача і двох поворотних важелів, при цьому зовнішні кінці поворотних важелів закріплені на корпусі технологічного відсіку за допомогою розміщених у горизонтальній площині осей з можливістю повороту у тангенціальній площині, внутрішні кінці поворотних важелів закріплені за допомогою піроболтів до нижнього торця обмежувача, верхній торець котрого контактує з нижнім торцем каретки, осі поворотних важелів розташовані симетрично відносно площини повороту двоплечого кронштейна, а ширина обмежувача складає 0,6-0,8 від відстані між осями поворотних важелів. 3. Технологічний відсік ракети-носія за п. 2, яка відрізняється тим, що на корпусі технологічного відсіку, над кожною кареткою, змонтований П-подібний кронштейн з тросиком, вільний кінець котрого закріплений на обмежувачі нижче його центра ваги у робочому положенні, причому довжина тросика менше відстані від П-подібного кронштейна до силового кільця. 4 UA 97302 U 5 UA 97302 U 6 UA 97302 U 7 UA 97302 U 8 UA 97302 U 9 UA 97302 U 10 UA 97302 U 11 UA 97302 U Комп’ютерна верстка С. Чулій Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 12