Рідинна ракетна двигунна установка щільного компонування з регульованим вектором тяги

Рідинна ракетна двигунна установка щільного компонування з регульованим вектором тяги, в якій сукупно застосовано блок основних баків пального і окислюючого компонентів палива циліндричної, сферичної або конусоподібної форми, однокамерний ракетний двигун з турбонасосною системою подачі палива в камеру згоряння, який щільно закомпонований і закріплений по центру під основними паливними баками, система вихлопу відпрацьованого турбінного газу в надзвукову C2 2 (19) 1 3 блока в навколишнє середовище під час польоту літального апарата, наприклад, в період паузи між включенням двигуна [3,5]. Найбільш близьким аналогом (прототипом винаходу) є рідинна ракетна двигунна установка щільного компонування з регульованим вектором тяги, описана в [3] і показана на фіг. 1. Рідинна ракетна двигунна установка містить два послідовно розташовані основні (не відділювані) паливні баки - верхній бак (наприклад, окислювача) 1 циліндричної або сферичної форми і нижній бак (наприклад, пального) 2 циліндричної або конусоподібної форми. Два додаткові відділювані торові паливні баки (один - окислювача 4, другий - пального 5), розташовані під основними баками у просторі хвостового відсіку розгінного блока. У внутрішній зоні додаткових торових баків нерухомо і щільно компонується однокамерний двигун 3 з регульованим вектором тяги, наприклад по патенту [3], де застосовано (одна з відомих) газодинамічна система регулювання надзвукового потоку. Відділювані торові паливні баки закріплені на силовому шпангоуті 6 нижнього основного паливного бака і на силовій рамі 7 двигуна автоматично роз'ємними сполученнями 8, з'єднаними з системою управління польотом розгінного блока. При цьому з метою забезпечення співвісного відділення блока торових баків від розгінного блока в термін дії двигуна або після його виключення, торові баки встановлено на напрямних 9 за допомогою сполучних елементів 10. До загальних істотних ознак прототипу і установки, що заявляється, належить послідовне розташування двох основних баків 1 і 2 із компонентами ракетного палива (окислювача і пального). Двигун 3 з регульованим вектором тяги, установлений нерухомо і щільно закомпонований в просторі, обмеженому з боків силовою рамою 7 двигуна 3, силовими шпангоутами 6 і напрямними 9, які розташовані вздовж двигуна до вихідної частини сопла 11, і які є напрямними для відділення від двигунної установки торових паливних баків 4,5 (фіг. 1)[3]. Недоліком двигуна прототипу є те, що при його запуску, а також під час роботи можуть виникати значні динамічні і статичні несиметричні бокові сили, які можуть призвести до великих бокових деформацій елементів оболонки сопла або надзвукової частини сопла в цілому. Такі бокові деформації сопла небажані або недопустимі, тому що можуть призвести до руйнування елементів конструкції сопла, і, можливо, деяких елементів двигунної установки. Для усунення послідовності цих деформацій необхідно зміцнювати і ускладнювати конструкцію сопла, що суперечить концепції створення сопла з оптимальними характеристиками. Зокрема, підвищення працездатності сопла та надійності роботи двигунної установки шляхом зміцнення елементів конструкції сопла значно підвищує масу конструкції двигуна і (у ряді випадків) не гарантує високу надійність роботи. В основу винаходу поставлена задача удосконалення двигунної установки-прототипу шляхом введення нових схемних і конструктивних рішень. 96096 4 Поставлена задача вирішується тим, що на зовнішній поверхні вихідної частини сопла 11 виготовлено силовий бандаж 12 і елементи з'єднання 13 його з кільцевим шпангоутом 14 напрямних 9 відділюваних торових баків 4,5. Бандаж 12 сумісно з кільцевим шпангоутом 14 і з'єднуючими елементами 13 виконано з метою забезпечення достатньої жорсткості сопла 11. З метою підвищення надійності конструкції та функціонування системи регулювання вектора тяги, забезпечення технологічності складання двигуна на різних етапах його створення, елементи 13 з'єднання силового бандажа 12 сопла 11 з кільцевим шпангоутом 14 установлено в кожній чверті сопла в площинах регулювання вектора тяги "тангаж", "курс" (фіг. 2) та виконано роз'ємними. Суть винаходу пояснюється кресленнями (фіг. 1 та 2), де показаний запропонований пристрій. Двигунна установка по патенту прототипу [3] (фіг. 1) має додатково виготовлений на соплі 11 силовий бандаж 12, з'єднаний роз'ємними сполученнями 13 з кільцевим шпангоутом 14, який жорстко об'єднує напрямні елементи 9 торових баків. З'єднання вихідної частини сопла 11 з силовими елементами конструкції двигунної установки фіксує його (сопла) положення в період проведення технологічних операцій до запуску, в період запуску і під час роботи двигуна в стендових умовах і під час польоту ракети. Це забезпечує умови для більш надійного функціонування двигуна і системи управління вектором тяги, запобігає виникненню коливань, деформацій та додаткових динамічних навантажень на сопло 11 на всіх етапах його роботи. Таким чином, перевагою винаходу перед прототипом є підвищення надійності функціонування двигуна і системи регулювання вектора тяги при відносній простоті конструкції елементів сопла, оскільки не треба ускладнювати конструкцію сопла для забезпечення його жорсткості і міцності. Джерела інформації: 1. Ракети і космічні апарати конструкторського бюро "Південне". Під загальною редакцією С. М. Конюхова. - Дніпропетровськ: ООО "Колор Граф". ООО РА "Тандем-У", 2001.-240 с. 2. Пат. на винахід 71862 А Україна, МПК F02 К9/42,F02 К9/82. Рідинна ракетна двигунна установка щільного компонування з регульованим вектором тяги / Коваленко М. Д., Стрельников Г. О. та інші; заявник і патентовласник Інститут технічної механіки НАНУ і НКАУ.-20031213350; заявл. 31.12.2003; опубл. 15.12.2004, Бюл. № 12.-6 с. 3. Пат. на винахід 88761 Україна, МПК F02 К9/42. Рідинна ракетна двигунна установка щільного компонування з регульованим вектором тяги / Коваленко М. Д., Стрельников Г. О. та інші; заявник і патентовласник Інститут технічної механіки НАНУ і НКАУ. - а200508030; заявл. 15.08.2005; опубл. 25.11.2007, Бюл. № 22.-8 с. 4. Двигун РД86Ш. Буклет ГКБЮ "Південне". Дніпропетровськ, 1999.-2 с. 5. Разгонный блок "Фрегат - СБ". Новости космонавтики. - № 4.-2000 г. -С 24-29 и № 12.-2000 г. С. 58. 5 Комп’ютерна верстка І. Скворцова 96096 6 Підписне Тираж 23 прим. 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