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

1 Будова опорної конструкції космічної ракети для кріплення та відділення в польоті корисних різновеликих вантажів, що містить корпус з ВІДДІлюваною кришкою, силовий елемент з адаптерами корисних вантажів, піротехнічні пристрої кріплення та відділення корисних вантажів і кришки та кабельну мережу, яка відрізняється тим, що в ній силовий елемент виконано у вигляді платформи, яка містить в собі дві різновеликі по зовнішньому діаметру СПІВВІСНІ кільцеві плити, скріплені між собою радіально направленими укосинами і центральним з'єднувальним шпангоутом, на вертикальній СТІНЦІ якого виконано горизонтальний кільцевий бурт з отворами, в яких розміщено піротехнічні пристрої кріплення та відділення центрального корисного вантажу, а також отвори для проходу кабельної мережі підключення піроелементів піропристроїв, а адаптери для кріплення периферійних корисних вантажів виконано у вигляді стаканів, встановлених вверх дном на зовнішню поверхню меншої за діаметром кільцеподібної плити, при цьому в дні адаптерів виконано центральний отвір, в якому встановлено піротехнічний пристрій кріплення та відділення корисного вантажу, по обидві сторони центрального отвору виконано різьбові канали, в яких встановлено ПІДВІДНІ опори, виконані у вигляді циліндра, на ЗОВНІШНІЙ поверхні якого нарізано різьбу, причому один кінець циліндра містить шліц під викрутку, а на другому КІНЦІ утворено сферичне гніздо, де розміщено кульковий притискний елемент, на зрізі якого виконано центральний різьбовий канал із розміщеним в ньому циліндроконічним стопором, при тому внутрішній об'єм, утворений корпусом і платформою, замкнено знімною циліндричною кришкою, встановленою на отвір центрального з'єднувального шпангоута 2 Будова опорної конструкції космічної ракети за п1, яка відрізняється тим, що на циліндричній поверхні кожного стаканоподібного адаптера закріплено кронштейни з регульованою опорою, яка виконана у вигляді циліндричного різьбового стержня, на одному КІНЦІ якого виконано чотиригранник під ключ, а на другому КІНЦІ утворено тарілчасту поверхню, а в платформі, в більшій за діаметром кільцеподібній плиті, виконані отвори для її кріплення до космічної ракети О о (О Винахід відноситься до ракетно-космічної галузі і може бути використаний при перевлаштуванні бойових стратегічних ракет, знятих з бойового чергування згідно міжнародних угод по роззброєнню, у КОСМІЧНІ ракети для групового виведення на орбіту відокремлюваних корисних вантажів, наприклад, космічних апаратів ВІДОМІ різні опорні конструкції для фіксації та відділення від космічної ракети корисних вантажів Так опорна конструкція космічної ракети для фіксації та відділення в польоті корисних вантажів згідно заявки №2000116474 від 16 112000 року (МПК B64G 1/22) містить силовий корпус з розта шованими на ньому опорними елементами, піротехнічні пристрої кріплення та відокремлення в польоті корисних вантажів, перехідну раму і кабельну мережу, яка відрізняється тим, що в ній силовий корпус виконано з двох ВІДСІКІВ у ВИГЛЯДІ різно високих усічених конусів, виготовлених з листового матеріалу і скріплених між собою по їх більшому діаметру піропристроями, із днищем, установленим на нижньому торці і із закріпленою піротехнічними пристроями до верхнього торця напівсферичною кришкою, що утворює замкнутий об'єм, в якому до перехідників рам закріплені платформи у вигляді плит з розміщеними на них знім 60401 ними перехідниками корисних вантажів, при цьому піропристрої закріплення ВІДСІКІВ І кришки розташовані на зовнішньому боці силового корпусу і закриті теплоізолюючими кришками, а кабелі підключення піропристроїв прокладені у замкнутому об'ємі силового корпусу, поділені між відсіками відривним єлектроз'єднувачем і виведені назовні силового корпусу через герметичні електроз'єднувачі, при тому в кожному відсіку виконано оглядові люки, закриті знімними кришками та отвори із вставленими у них повітряними фільтрами Окрім позитивних якостей, таких як простота конструкції, висока надійність роботи цьому пристрою присутні і недоліки, а саме відсутня можливість використання для виводу корисних вантажів з великими розмірами, в яких кріпильні кронштейни знаходяться в середній частині їх довжини Відома будова опорної конструкції для фіксації та відділення в польоті корисних вантажів для космічної ракети "Аріан-5", (дивись, наприклад, "Ракета носитель Ариан-5", Центр научнотехнической информации Поиск, серия 1, №248117 за 1988 год редакцией В П Кагальницкого, стр 42, рис 206) Зазначена опорна конструкція виконана у вигляді силового елементу, утвореного із об'ємних рам, установлених вздовж ВІСІ ракети-носія Кожна рама в и верхній і нижній частинах містить в собі опорні елементи В кожному опорному елементі виконано отвори для установки піротехнічних пристроїв стикування та відділення По електричним командам від системи керування, переданим по кабельній мережі на піротехнічні пристрої кріплення та стикування, здійснюється відокремлення верхнього корисного вантажу, потім подають електричну команду на відділення верхньої рами для звільнення зони відділення середнього корисного вантажу Після середнього корисного вантажу ВІДДІЛЯЮТЬ раму його кріплення Відділення нижнього корисного вантажу аналогічне відділенню верхнього корисного вантажу Однак і ця будова має ряд істотних недоліків, а саме важку вагу і великі габарити силової конструкції для розміщення корисних вантажів, обумовлені необхідністю забезпечення підвищеної жорсткості, відсутність можливості відділення корисних вантажів одночасно, незабезпеченість захисту корисних вантажів від забруднення, неможливість використання на космічних ракетах, останній ступінь яких працює по "тягнучій" схемі Необхідно зазначити те, що відділення корисних вантажів та рам супроводжується гальмуванням останнього ступеня ракети, що приводить до потреби заправки баків космічної ракети додатковим об'ємом палива Найбільш близькою до запропонованої є будова опорної конструкції космічної ракети для фіксації та відділення в польоті корисних вантажів, описана патентом України за номером 30658 по МПК B64G 1/ю, B64D 1/02 Вона відрізняється тим, що в ній силовий елемент виконано у вигляді центральної пустотілої розподільної колони, по периметру якої в декілька ярусів закріплені піро пристроями, підключеними до кабельної мережі, корисні вантажі, при цьому для безударного одиночного чи групового відділення корисних вантажів, при їх ЩІЛЬНІЙ компоновці, силові елементи конструкції, системи стикування та відділення розміщені у внутрішній порожнині центральної розподільної колони Така будова опорної конструкції космічної ракети для фіксації та відділення в польоті корисних вантажів має високі технічні характеристики, які підтверджені наземними та льотними випробуваннями, але і ця конструкція має ряд недоліків, а саме не в повній мірі забезпечено збереження чистоти корисних вантажів в умовах спрацювання піропристроїв розділення стулок головного аеродинамічного обтічника, неможливе використання на ракеті-носм, останній ступінь якої працює по "тягнучій" схемі, так як в данному випадку корисні вантажі потрапляють в зону дії нагрітого газового струменя реактивного двигуна, який може вивести корисні вантажі із ладу, неможливе кріплення та відділення різновеликих корисних вантажів В основу винаходу поставлено завдання розробки будови опорної конструкції космічної ракети для кріплення та відокремлення в польоті, різновеликих за габаритами та вагою, корисних вантажів однією космічною ракетою, із забезпеченням збереження чистоти корисних вантажів та високої надійності кріплення корисних вантажів мінімально можливим числом піропристроїв, а також розробки компенсуючих монтажні допуски пристроїв шляхом впровадження нових технічних рішень та введення нових елементів конструкції, а саме виконання силового елементу у вигляді платформи складеної із двох різновеликих по зовнішньому діаметру, совісних кільцевих плит, скріплених між собою радіальне направленими укосинами і центральним з'єднувальним шпангоутом, на вертикальній СТІНЦІ якого виконано горизонтальний кільцевий бурт із стикувальними отворами, розміщення в стикувальних отворах піротехнічних пристроїв кріплення центрального корисного вантажу та виконання на вертикальній СТІНЦІ центрального з'єднувального шпангоута отворів для транзитного проходу кабельної мережі, підключеної до піроелементів піропристроїв, розміщення адаптерів, виконаних у вигляді перевернутого стакана з центральним отвором в його дні, на верхній поверхні меншої за діаметром кільцевої плити для кріплення на них периферійних корисних вантажів, виконання на дні адаптерів двох рівновіддалених від центра отворів з установленими в них ПІДВІДНИМИ опорами, які виконано у вигляді циліндра, на ЗОВНІШНІЙ поверхні якого нарізано різьбу, при чому один кінець циліндра містить шліц під викрутку, а на другому КІНЦІ циліндра утворено сферичне гніздо, де розміщено кульковий притискний елемент, на зрізі якого виконано центральний різьбовий канал із встановленим в ньому циліндроконічним стопором, внутрішній об'єм, утворений корпусом і платформою замкнений знімною циліндричною криш 60401 кою, встановленою на отвір центрального зєднувального шпангоута, на циліндричній поверхні кожного адаптера встановлено кронштейни з регульованою опорою, яка виконана у вигляді різьбового стержня, де на одному КІНЦІ виконано чотиригранник під ключ, на другому утворено тарілчасту поверхню, а в платформі , в більшій по діаметру кільцеподібний плиті, виконано стикувальні отвори для кріплення до космічної ракети Поставлена задача вирішується тим, що в запропонованій будові опорної конструкції космічної ракети для фіксації та відділення в польоті корисних вантажів силовий елемент виконано у вигляді платформи, що вміщує дві різновеликі по зовнішньому діаметру СОВІСНІ кільцеві плити, скріплені між собою радіальне направленими укосинами і центральним з'єднувальним шпангоутом, на вертикальній СТІНЦІ якого виконано кільцевий горизонтальний бурт з отворами, де розміщено піротехнічні пристрої кріплення та відділення центрального корисного вантажу, а також отвори для проходу кабельної мережі задіяння піроелементів піропристроїв Для кріплення периферійних корисних вантажів, на ЗОВНІШНІЙ поверхні меншої за діаметром кільцевої плити встановлено адаптери, що мають вигляд перевернутих вверх дном стаканів В дні кожного із адаптерів виконано центральний отвір, в якому встановлено піротехнічний пристрій кріплення та відділення периферійного корисного вантажу По обидві сторони центрального отвору в адаптері виконані різьбові канали, в яких встановлені ПІДВІДНІ опори Кожна підвідна опора виконана у вигляді циліндра, на ЗОВНІШНІЙ поверхні якого нарізано різьбу, при чому один кінець циліндра мстить шліц під викрутку, а на другому утворене сферичне гніздо, в якому розміщено кульковий притискний елемент, на зрізі якого виконано центральний різьбовий канал, де встановлено циліндроконічний стопор Внутрішній об'єм, створений корпусом і платформою, замкнений знімною циліндричною кришкою, встановленою на отвір центрального з'єднувального шпангоута На циліндричній поверхні кожного адаптера встановлено кронштейни кріплення опор, кожна з яких виконана у вигляді різьбового стержня, на одному КІНЦІ якого виконано чотиригранник під ключ, на другому утворена тарілчаста поверхня,, а в більшій за діаметром кільцевій плиті платформи виконано кріпильні отвори Виконана таким чином будова опорної конструкції космічної ракети для фіксації та в польоті вантажів вигідно відрізняється від прототипу тим, що усуває його недоліки, має більш високі технічні характеристики Складання платформи з двох різних за ЗОВНІШНІМ діаметром совісних кільцеподібних плит, забезпечує можливість розміщення корисних вантажів з різними габаритами, вагою та формою, що збільшує перелік корисних вантажів придатних до виводу їх на орбіту космічною ракетою, а також забезпечує більш раціональне використання підобтічникового простору ракети Платформа з корпусом та знімною циліндричною кришкою, що закриває отвір центрального з'єднувального шпангоута, створює капсульован нии модуль корисних вантажів і надає можливості збереження заданного рівня чистоти у його внутрішньому об'ємі на усіх етапах експлуатації Одночасно запобігає пошкодженню корисних вантажів струменем від двигунів останнього ступеня ракети Використання ПІДВІДНИХ опор забезпечує можливість стійкого розміщення корисного вантажу на адаптері і кріплення його одним піропристроєм із виключенням прокручування при закріпленні за рахунок фіксації в тангенціальному напрямку конічною поверхнею циліндроконічного стопора, взаємодіючого з циліндричним отвором на корпусі корисного вантажу Закріплення космічного апарату одним піропристроєм підвищує надійність системи відокремлення, а також надійність функціонування його на орбіті Останнє особливо стосується до космічних апаратів малої маси (мікро та наносупутників), в найбільшій мірі чутливих до динамічного впливу від спрацювання піропристроїв Використання регульованих опор з тарілчастою поверхнею забезпечує надійний контакт з чутливим елементом датчика відділення корисного вантажу та можливість розширення допусків на виготовлення вузлів і монтажні роботи Прокладка кабельної мережі між двома кільцеподібними плитами платформи забезпечує виключення теплового та механічного пошкодження кабельної мережі під час спрацювання піропристроїв та відокремлення корисних вантажів Для пояснення роботи опорної конструкції космічної ракети для фіксації та відділення в польоті корисних вантажів прикладені креслення, на яких зображено На фіг 1 - загальний вигляд будови опорної конструкції космічної ракети для фіксації та відділення в польоті корисних вантажів, На фіг 2 - виносний елемент А фіг 1, На фіг 3 - переріз Б-Б фіг 2, На фіг 4 - переріз В-В фіг З, На фіг 5 - переріз Г-Г фіг З, На фіг 6 - виносний елемент Д фіг 5, На фіг 5 схема відділення елементів будови опорної конструкції космічної ракети, Будова опорної конструкції 1 космічної ракети 2 для кріплення та відділення в польоті корисних вантажів 3 вміщує силовий елемент виконаний у вигляді платформи 4 і закріпленого до неї корпусу 5 На платформі 4 розміщені адаптери 6, піротехнічні пристрої 7 кріплення та відділення корисних вантажів 3 та кабельну мережу 8 Платформа 4 складена з двох різновеликих по діаметру кільцеподібних совісних плит 9 и 10, скріплених між собою радіальне направленими укосинами 11 і центральним з'єднувальним шпангоутом 12, на вертикальній СТІНЦІ ЯКОГО виконано кільцевий горизонтальний бурт 13 з отворами 14, в яких розміщено піротехнічні пристрої 7 кріплення та відділення центрального корисного вантажу 3, а також отвори 15 для транзитного проходу кабельної мережі 8 підключення піроелементів 16 піропристроїв 7 Адаптери 6 виконані у вигляді стаканів, установлених вверх дном на верхню кільцеподібну плиту 9 На протилежному від дна стакана торці виконано фланець 17 , за допомогою якого адаптери 6 закріплені на верхній поверхні 18 меншої за діаметром кільцеподібної плити 9 60401 В дні 19 адаптера 6 виконано центральний отвір 20 для розміщення в ньому піротехнічного пристрою 7 кріплення та відділення периферійного корисного вантажу 3 По обидві сторони отвору 20 у адаптерах 6 виконані різьбові отвори 21 в кожному із яких встановлені ПІДВІДНІ опори 22, виконані у вигляді циліндра 23 на ЗОВНІШНІЙ поверхні якого нарізано різьбу Один кінець підвідної опори 22 містить шліц 24 під викрутку, а на другому КІНЦІ утворено сферичне гніздо 25, де розміщено кульковий притискний елемент 26, на зрізі 27 якого виконано центральний різьбовий канал 28 із встановленим в ньому циліндрично-конічним стопором 29 для взаємодії з ВІДПОВІДНИМ ГНІЗДОМ ЗО на кори сному вантажі З Отвір 31 центрального з'єднувального шпангоута 12 закритий циліндричною кришкою 32, замикаючою внутрішній об'єм , створений корпусом 5 і платформою 4 На циліндричній поверхні 33 кожного адаптера 6 встановлено кронштейни 34 із вмонтованими в них регульованими опорами 35, кожна із яких виконана у вигляді циліндричного різьбового стержня один кінець якого містить чотиригранник 36 під ключ, а на другому утворена тарілчаста поверхня 37 В платформі 4 в більшій за діаметром кільцеподібний плиті 10 виконано отвори 38 для кріплення платформи 4 до космічної ракети 2 Корпус 5 складено із основи 39, виготовленої з листового матеріалу у вигляді циліндричної обичайки, та сфероконічної кришки 40, з'єднаної з основою піротехнічними пристроями 41 Складають будову опорної конструкції 1 космічної ракети 2 для фіксації та відділення в польоті корисних вантажів 3 в такій ПОСЛІДОВНОСТІ На платформі 4, із встановленою на неї основою корпусу 39, монтують кабельну мережу 8, а потім адаптери 6, на яких попередньо встановлюють кронштейни 34 з регульованими опорами 35 Монтують ПІДВІДНІ опори 22 в отворах 21 адаптера 6 Після виконання цих операцій встановлюють на платформу 4 центральний корисний вантаж 3, а потім кріплять його до горизонтального кільцевого бурта 13 за допомогою піротехнічних пристроїв 7 Після ЦЬОГО встановлюють периферійні корисні вантажі 3 на адаптери 6 Перед завершальним кріпленням периферійних корисних вантажів З, обертаючи викруткою шліц 24, підводять притискний елемент 26 підвідної опори 22 до корпусу корисного вантажу 3 з обов'язковим попаданням конічної частини циліндроконічного стопора 29 в циліндричне гніздо ЗО, виконане на корпусі корисного вантажу Таким чином підвідна опора 22 не тільки грає роль опорної плошадки, а і запобігає 8 прокручуванню корисного вантажу навколо ВІСІ центрального отвору 20 під час кріплення піротехнічним пристроєм 7, а також в момент його відділення Після ЦЬОГО вісевим переміщенням регульованої опори 35 відносно кронштейна 34, шляхом обертання монтажним ключем чотиригранника 36, досягають виконання умов роботи телеметричного датчика фіксації факту відділення корисного вантажу 3, а саме вихідного підтиснення тарілчастою поверхнею 37 чутливого елементу телеметричного датчика відділення Підключають кабельну мережу 8 до піротехнічних пристроїв, установлюють знімну циліндричну кришку 32 та сфероконічну кришку Далі зібрані платформу 4 із корпусом 5 закріпляють на силовій рамі 42 ракети 2, виконують завершальні монтажні операції та проводять електричні випробування Виконавши ці операції будова опорної конструкції 1 космічної ракети 2 для фіксації та відділення корисних вантажів вважається готовою до пуску Після старту космічної ракети 2 і проходження нею щільних шарів атмосфери ВІДДІЛЯЮТЬ ГОЛОВНИЙ обтічник 43 Після включення до роботи останнього ступня космічної ракети 2 здійснюють його розворот на 180 чим переводять її роботу на режим польоту по "тягнучій" схемі Далі робота будови опорної конструкції космічної ракети для фіксації та відокремлення в польоті корисних вантажів здійснюється в слідуючій ПОСЛІДОВНОСТІ, обумовленій чергою електричних команд від системи керування до ВІДПОВІДНИХ піропристроїв ВІДДІЛЯЮТЬ сфероконічну кришку корпусу, ВІДДІЛЯЮТЬ центральний корисний вантаж, ВІДДІЛЯЮТЬ один за одним або групу периферійних корисних вантажів Запропоноване технічне рішення надає можливості раціонального розміщення, фіксації та безударного відділення різновеликих корисних вантажів із збереженням заданного рівня їх чистоти Запропоноване технічне рішення забезпечує отримання прибутку через надання можливості виконання запусків однією ракетою великої КІЛЬКОСТІ різновеликих корисних вантажів на стратегічних бойових ракетах, що звільняються для конверсійного використання внаслідок скорочення озброєнь Таким чином будова опорної конструкції космічної ракети для фіксації та відділення в польоті корисних вантажів має усі підстави бути запропонованою для використання в ракетно-космічній галузі при виконанні міжнародних комерційних пускових послуг 60401 10 Б-Б Гг Фіг 1 ФшЗ 37 Фіє.5 60401 11 12 Д 27 Фіг 6 Комп'ютерна верстка Т Чепелєва Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119