Будова опорної конструкції космічної ракети для фіксації і відокремлення в польоті корисних вантажів

Будова опорної конструкції ракети для фіксації і відокремлення в польоті корисних вантажів, яка містить корпус з розташованими на ньому опорними елементами, піротехнічні пристрої кріплення та відокремлення корисних вантажів, а також кабельну мережу, яка відрізняється тим, що в ній СИЛОВИЙ корпус виконано у вигляді конічного листового перехідника з верхнім та нижнім шпангоутами, в яких рівномірно по колу виконані отвори, в верхньому шпангоуті для розміщення в них піротехнічних пристроїв кріплення та відділення, а в нижньому шпангоуті для установлення кріпильних елементів, при цьому на верхній шпангоут встановлена півсферична кришка, яка з силовим корпусом утворює газодинамічний екран, в порожнині якого розміщені адаптери, узгоджені за розмірами з кожним типом корисних вантажів, а на нижньому шпангоуті закріплено металеву листову мембрану, при цьому на внутрішній поверхні півсферичної кришки встановлено обмежуючі пристрої коливань штирьових антен корисного вантажу, кожний із яких виконано у вигляді трубки з елементами її кріплення, установлені за допомогою регульованих тяг, а внутрішня поверхня трубки виконана у вигляді конічно-циліндричного каналу, покритого антифрикційним матеріалом Винахід відноситься до ракетно-космічної галузі і може бути використаний при перелаштуванні бойових стратегічних ракет5 знятих з бойового чергування по міжнародним угодам, в КОСМІЧНІ ракети для- групового виведення на орбіту відокремлюваних корисних вантажі в, наприклад, космічних апаратів ВІДОМІ різні опорні конструкції для фіксації та відокремлення корисних вантажів Опорна конструкція японської космічної ракети Н-2 містить в собі кронштейни для закріплення відокремлюваного корисного вантажу, через які пропущено та ввернуто у скріплюваний вантаж піротехнічні пристрої стиковки, кабельну мережу та піротехнічні елементи Відокремлення корисного вантажу від останньої ступені космічної ракети Н-2 відбувається після спрацювання піротехнічного пристрою стиковки та гальмування останньої ступені Окрім простоти цієї опорної конструкції, обумовленої тим, що корисний вантаж закріплюється на верхньому шпангоуті останньої ступені, вона має й недоліки, а саме обмежений діапазон застосування - використовується для відокремлення одиночних корисних вантажів, можливе забруднення відокремлюваного корисного вантажу продуктами спрацювання піротехнічних елег-ентів, не можливе використання ракетиносія, остання ступінь якої працює по тягнучій схемі так, як в цьому разі газодинамічний потік реактивного двигуна виведе із ладу космічний апарат Відома будова опорної конструкції для фіксації та відокремлення корисного вантажу космічної ракети "Аріан-5", розробленої Францією Вона забезпечує фіксацію та відділення трьох корисних вантажів /см , наприклад, , "Ракета-носитель "Ариан-5", изданную Центром научно-технической информации "Поиск", серия 1, №248 117 за 1988 год под редакцией В П Кагальницкова, стр 42, рис 206 Зазначена опорна конструкція виконана у ви О О 00 ю 51804 гляді силового елемента, утвореного з об'ємних рам, встановлених вздовж осі ракети-носія Кожна рама в и верхній та нижній частині містить в собі опорні елементи В кожному опорному елементі виконано посадочні місця для установки піротехнічних пристроїв стиковки По електричним командам, поданим від системи керування по кабельній мережі, здійснюється відділення верхнього корисного вантажу Потім подається команда на відділення верхньої рами для звільнення зони для відділення середнього корисного вантажу Після відділення середнього корисного вантажу ВІДДІЛЯЮТЬ раму кріплення середнього корисного вантажу, звільнюючи таким чином зону для відділення нижнього корисного вантажу Необхідно зазначити те, що відділення рам та корисних вантажів супроводжується гальмуванням останнього ступіня ракети-носія, а це в свою чергу потребує більшого об'єму палива Таким чином, опорна конструкція для фіксації та відділення корисних вантажів ракети "Аріан-5" має більш високі характеристики в порівнянні з вище зазначеними аналогами Однак і ця опорна конструкція має ряд істотних недоліків, а саме велика вага і габарити ВІДДІЛЯЄМИХ вантажів, що обумовлено забезпеченням потрібної жорсткості, відсутня можливість відокремлювання корисних вантажів одночасно, не забезпечено захист відокремлюваних корисних вантажів від забруднення продуктами спрацювання пірозасобів, мала КІЛЬКІСТЬ розміщення відокремлюваних корисних вантажів, Найбільш близькою до запропонованої в будова опорної конструкції космічної ракети для фіксації та відокремлення в польоті корисних вантажів, описаної в матеріалах заявки №98041788 по класу B64G 1/10, B64D 1/02 Вона відрізняється тим, що в ній силовий елемент виконано у вигляді центральної пустотілої розподільної колони, по периметру якої в декілька ярусів розташовані посадочні місця для фіксації відокремлюваних корисних вантажів, які виконано у вигляді групи коробчастих опорних кронштейнів, що відкриті у внутрішню порожнину центральної розподільної колони, ЗОВНІШНІ торці яких утворюють єдину для кожного корисного вантажу стикувальну площину, при цьому піротехнічні пристрої стикування та система відокремлення корисних вантажів розміщена в середині коробчастих опорних кронштейнів, а система відокремлення корисних вантажів утворена із пружинних штовхачів зі штоками, виконаних у вигляді телескопічне рухомих штирів для взаємодії з тарованим зусиллям та заданим коефіцієнтом тертя з опорними пластинами, які розміщені на відокремлюваних корисних вантажах, а кожний піротехнічний пристрій стикування відокремлюваного корисного вантажу збоку внутрішньої порожнини пустотілої центральної розподільної колони споряджено герметичним уловлювачем, який виконано у вигляді конічного стакана, упертого в кільцевий бурт гайки піротехнічного пристрою його верхнім торцем, та еластичного чохла, один кінець якого закріплено на нижній частині конічного ста кана, а другий його кінець закріплено на кабелі задіяння піротехнічного пристрою стикування, при цьому для безударного одиночного чи групового сходу відокремлюваних вантажів при їх ЩІЛЬНІЙ КОМПОНОВЦІ з мінімальними зазорами, силові елементи конструкції, системи стикування та відділення розміщені у внутрішній порожнині центральної розподільної колони Така конструкція опорної будови має високі технічні характеристики, які підтверджені наземними та льотними випробуваннями, але і ця конструкція має ряд недоліків, а саме не в повній мірі забезпечена чистота оптичних пристроїв космічних апаратів від продуктів спрацювання піропристроїв, не можливе використання на ракеті-носієві, останки" ступінь якої працює по "тягнучій" схемі так, як КОСМІЧНІ апарати попадають в зону дії нагрітого газодинамічного струменя двигуна розведення космічних апаратів, не можливе прилагодження опорної будови до ракети-носія, знятого з бойового чергування В основу винаходу поставлено завдання розробити опорну конструкцію космічної ракети для кріплення та відокремлення групи різних за вагою та габаритами корисних вантажів однією космічною ракетою, а також збереження чистоти корисних вантажів в умовах, коли в підобтічниковому об'ємі космічної ракети вимоги по чистоті не забезпечено, шляхом впровадження нових винахідницьких рішень та введення нових елементів конструкції, а саме виконання будови опорної конструкції космічної ракети для фіксації та відокремлення корисних вантажів у вигляді конічного листового перехідника з верхнім та нижнім шпангоутами, установка на верхній шпангоут конічного перехід ника напівсферичної кришки для створення газодинамічного екрану, в порожнині якого встановлені адаптери, на яких закріплено корисні вантажі, установка на нижній шпангоут конічного перехідника металевої мембрани, установка на напівсферичній кришці обмежуючих пристроїв коливань штирьових антен корисних вантажів і їх виконання у вигляді циліндроконічної трубки, внутрішня поверхня якої покрита антифрикційним матеріалом Завдяки впровадженню нових винахідницьких рішень та нових елементів конструкції забезпечено МОЖЛИВІСТЬ закріплення та відокремлення групи різних за вагою та габаритами корисних вантажів однією космічною ракетою, політ останньої ступені якої здійснюється по "тянучій" схемі, підтримання навколо корисних вантажів, ізольованих в газодинамічному екрані, заданих режимів температури та чистоти в той час, коли в підобтічниковому просторі ракети такі режими не передбачаються, збереження ЦІЛОСТІ штирьових антен корисних вантажів від дії динамічних навантажень при транспортуванні ракети на стартовий майданчик та в польоті Поставлена задача вирішується таким чином, 51804 що в опорній будові космічної ракети для фіксації та відокремлення корисних вантажів силовий корпус виконано у вигляді конічного листового перехідника з верхнім та нижнім шпангоутами, в яких рівномірно по колу виконані отвори для установки в них піротехнічних пристроїв кріплення та відділення і кріпильних елементів, при цьому на верхній шпангоут конічного перехідника встановлена напівсферична кришка, яка разом з конічним перехідником створює газодинамічний екран, в порожнині якого розміщені адаптери, узгоджені з розмірами кожного типу корисного вантажу і піротехнічні пристрої кріплення і відокремлення кожного корисного вантажу, а на нижньому шпангоуті газодинамічного екрану, який скріплено з корпусом кріпильними елементами, встановлено металеву мембрану На напівсферичній кришці встановлено обмежуючі пристрої коливань штирьової антени корисних вантажів, кожний із яких виконано у вигляді циліндричної трубки, закріпленої за допомогою регулюючих тяг, а внутрішня поверхня циліндраконічної трубки покрита антифрикційним матеріалом Виконана таким чином будова опорної конструкції космічної ракети для фіксації та відокремлення корисних вантажів вигідно відрізняється від прототипу тому, що усуває його недоліки, має більш високі технічні характеристики, наприклад, забезпечує фіксацію та відокремлення групи різновеликих за габаритами та вагою корисних вантажів, зберігає високу чистоту корисних вантажів за рахунок їх розміщення в замкнутому газодинамічному екрані, а також за рахунок збереження працездатності штирьової антени в умовах дії вібронагрузок при транспортуванні космічної ракети на стартовий майданчик та в польоті Крім того газодинамічний екран усуває температурні навантаження корисних вантажів Для пояснення будови опорної конструкції космічної ракети для фіксації та відокремлення корисних вантажів та и роботи прикладено креслення, на яких зображено фіг 1 - загальний вигляд будови опорної конструкції космічної ракети для фіксації та відокремлення корисних вантажів, фіг 2 - виносний елемент А фіг 1, фіг 3 - переріз Б-Б фіг 1, фіг 4 - загальний вигляд будови опорної конструкції після відділення напівсферичної кришки і корисних вантажів Будова опорної конструкції І космічної рекети 2 для фіксації та відокремлення корисних вантажів З, наприклад, космічних апаратів, містить в собі корпус 4 з розташованими на ньому опорним елементом 5, піротехнічні пристрої 6 кріплення та відділення, а також кабельну мережу 7 їх електричного задіяння Крім цього вона містить силовий корпус 8, який виконано у вигляді конічного перехідника з верхнім 9 та нижнім 10 шпангоутами, в яких рівномірно по колу виконані отвори 11, в верхньому шпангоуті 9 для розміщення в них піротехнічних пристроїв 6 кріплення та відділення, встановленої на ньому напівсферичної кришки 12, а в нижньому шпангоуті 10 для установки кріпильних елементів ІЗ скріплення силового корпусу 8 з кор пусом 4 Крім цього на нижній шпангоут 10 встановлено металеву мембрану 14 Напівсферична кришка 12 разом з силовим корпусом 8 та мембраною 14, створюють газодинамічний-екран 15, в порожнині якого розміщені адаптери 16, узгоджені за розмірами корисних вантажів 3, та піротехнічні пристрої б кріплення та відділення корисних вантажів 3 На внутрішній поверхні 17 напівсферичної кришки 12 встановлено обмежуючі пристрої 18 коливань штирьової антени 19 корисного вантажу З Обмежуючий пристрій 18 виконано у вигляді трубки 20 з елементами и кріплення за допомогою регулюючих тяг 21 Внутрішня поверхні трубки 20 виконана в вигляді конічноциліндричного каналу 22, покритого антифрикційним матеріалом Положення обмежуючих пристроїв 18 та повздовжньої ВІСІ конічного каналу 22, за допомогою регулюючих тяг 21, узгоджують з технологічним кондуктором, який імітує положення антен корисних вантажів до установки напівсферичної кришки 12 на силовий корпус 8 Складають будову опорної конструкції космічної ракети для фіксації та відокремлення корисних вантажів в такій ПОСЛІДОВНОСТІ На корпус 4 встановлюють металеву мембрану 14 і опорний елемент 5 На верхню поверхню 23 опорного елементу 5 установлюють адаптери 16 На адаптери 16 установлюють корисні вантажі 3 і за допомогою піротехнічних пристроїв б кріплення та відокремлення їх скріплюють разом, л о піротехнічних пристроїв б кріплення та відокремлення підключають до них з'єднувачі кабельної мережі Потім на корпус 4 встановлюють силовий корпус 8 і закріплюють його кріпильними елементами ІЗ, пропущеними через отвори нижнього шпангоуту 10, металевої мембрани 14 і корпусу 4 На силовий корпус 8 установлюють напівсферичну крижу 12, звертаючи увагу нате, щоб вісь конічноциліндричного каналу 22 співпадала з повздовжньою віссю штирьової антени 19 і взаємно скріплюють їх за допомогою піротехнічних пристроїв 6 кріплення та відокремлення і підключають до них з'єднувачі кабельної мережі 7 На космічну ракету 2 монтують головний аеродинамічний обтічник 24 Після виконання цих робіт будова опорної конструкції космічної ракети для фіксації та відокремлення корисних вантажів стає підготовленою до пуску в складі космічної ракети Робота будови опорної конструкції космічної ракети 2 для фіксації та відокремлення корисних вантажів 3 здійснюється в слідуючий послідовності Після старту космічної ракети 2 і проходження нею щільник слоїв атмосфери ВІДДІЛЯЮТЬ ГОЛОВНИЙ аеродинамічний обтічник 24 Після включення в роботу реактивного двигуна останньої ступені 25 космічної ракети виконують розворот останньої ступені на 180° шляхом ВІДПОВІДНОГО розвороту камер горіння 26 реактивного двигуна В наслідок цього остання ступінь космічної ракети стає переведеною в режим праці по "тягнучій схемі" Потім подають електричну команду на піротехнічні пристрої б кріплення та відокремлення напівсферичної кришки 12, від силового корпусу 8 В цей момент система керування останнім ступенем космічної ракети забезпечує умови відходу напівсфери 8 51804 чної кришки 12 з розрахованої траєкторії Через потрібний час подають електричні команди на піротехнічні пристрої б кріплення та відокремлення корисних вантажів 3 в потрібній ПОСЛІДОВНОСТІ ПІСЛЯ відділення напівсферичної кришки 12 закінчується взаємодія обмежуючих пристроїв 16 з штирьовою антеною 19 корисного вантажу 3, але в цей час вібраційні навантаження від реактивного двигуна не спроможні вивести із ладу саму штирьову антену, а и незначні коливання не вплинуть на електромагнітний зв'язок корисного вантажу з наземними пунктами слідкування Аналіз графічних матеріалів, опису будови опорної конструкції космічної ракети для фіксації та відокремлення в польоті корисних вантажів, а також и роботи, запропонованих в матеріалах заявки, завдяки новим технічним рішенням при взаємодії з відомими ознаками забезпечують отримання нових технічних властивостей, наявність яких очевидна Запропоноване технічне рішення забезпечує можливість виконання комерційних запусків корисних вантажів на бойових переоснащеннях ракетах, знятих з чергування в умовах роззброєння Завдяки цьому досягнуто нового технічного наслідку, який запропоновано до впровадження в КОСМІЧНІЙ галузі України 24 З ФІГ.1 ФІГ.2 20 1? 22 21 18 51804 10 Б-Б 23 16 ФІг.4 ФІГ.З ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71