Розгінний блок ракети-носія

Реферат: Розгінний блок ракети-носія, містить кільцеподібний блок баків, котрий орієнтований перпендикулярно поздовжній осі розгінного блока і складається з рівномірно розташованих по колу зрізаних сферичних оболонок і з'єднаних з ними похилих стрижнів, встановлених по ребрах правильної восьмикутної піраміди, рідинний ракетний двигун, встановлений у внутрішньому прорізі кільцеподібного блока баків і закріплений за допомогою рами на верхній частині вказаного блока баків, вузли кріплення до корисного навантаження, розміщені на верхніх кінцях похилих стрижнів, і вузли кріплення розгінного блока до суміжного ступеня ракети-носія. Він споряджений додатковим блоком баків, котрий скидається і складається з чотирьох циліндричних оболонок зі сферичними днищами, причому кожна циліндрична оболонка споряджена двома шпангоутами, поздовжні осі циліндричних оболонок розташовані в площині, перпендикулярній поздовжній осі розгінного блока, сферичні днища з'єднані одне з одним, а нижні кінці похилих стрижнів з'єднані з відповідними шпангоутами, на котрих розміщені вузли кріплення розгінного блока до суміжного ступеня ракети-носія. Рідинний ракетний двигун розміщений у внутрішньому прорізі додаткового блока баків, його рама закріплена на нижній частині кільцеподібного блока баків, а у внутрішньому прорізі останнього розміщений допоміжний паливний бак. UA 79139 U (12) UA 79139 U UA 79139 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до ракетно-космічної галузі, а саме - до розгінних блоків ракетносіїв і може використовуватися для підвищення їх енергетичної ефективності. Відомим є розгінний блок ракети-носія (РБ РН), що містить силову раму, на котрій рівномірно розташовані по колу баки, рідинний ракетний двигун (РРД), розташований вздовж поздовжньої осі РБ, і вузли кріплення РБ до корисного навантаження (КН) і суміжного ступеня РН (див. патент США № 4.575.029, клас 244/172, 244/158R, 1986 р.). Баки виконуються у вигляді сферичних і циліндричних оболонок. Під час роботи РРД інерційні навантаження від КН по силовій рамі передаються до вузлів кріплення з суміжним ступенем РН. За рахунок розміщення баків по периферії ефективно використовується корисний об'єм обтічника. Баки утворюють блок, котрий має у 2-3 рази менший габаритний розмір у довжину, ніж у діаметрі. Недоліком відомого РБ є його низькі експлуатаційні якості, такі як: значна маса конструкції РБ через наявність силової рами; габаритні розміри сучасних обтічників не дають можливості створювати РБ важкого типу. Найближчим до запропонованого по технічному рішенню є вибраний як прототип розгінний блок ракети-носія, який описаний у патенті України № 68143u, МПК B64G 1/00, F42B 15/00, 2011 р. Цей РБ містить кільцеподібний блок баків, котрий орієнтований перпендикулярно поздовжній осі розгінного блока і складається з рівномірно розташованих по колу зрізаних сферичних оболонок і з'єднаних з ними похилих стрижнів, встановлених по ребрах правильної восьмикутної піраміди, рідинний ракетний двигун, встановлений у внутрішньому прорізі кільцеподібного блока баків і закріплений за допомогою рами на верхній частині вказаного блока баків, вузли кріплення до корисного навантаження і суміжного ступеня ракети-носія, розміщені відповідно на верхніх і нижніх кінцях похилих стрижнів. Похилі стрижні разом зі сферичними оболонками баків утворюють єдину силову схему для кріплення КН на РН, що поліпшує масові характеристики РБ. Недоліком відомого РБ є його невисокі експлуатаційні якості, тому що відомі конструктивні рішення не дозволяють створити РБ з високими масово-енергетичними характеристиками з запасом палива більше 12-16 т. В основу корисної моделі поставлена задача створення удосконаленої конструкції розгінного блока ракети-носія, яка б дозволила забезпечити підвищення його експлуатаційних якостей шляхом уведення в нього нових елементів і технічних рішень, таких як: наявність додаткового блока баків, котрий скидається і складається з чотирьох циліндричних оболонок зі сферичними днищами, причому кожна циліндрична оболонка споряджається двома шпангоутами, поздовжні осі циліндричних оболонок розташовуються в площині, перпендикулярній поздовжній осі розгінного блока, сферичні днища з'єднуються одне з одним, а нижні кінці похилих стрижнів з'єднуються з відповідними шпангоутами, на котрих розміщуються вузли кріплення розгінного блока до суміжного ступеня ракети-носія, що дозволяє оптимально розмістити додатковий запас компонентів палива і забезпечити скидання додаткового блока баків після витрачання компонентів палива з нього; рідинний ракетний двигун розміщується у внутрішньому прорізі додаткового блока баків, його рама закріплюється на нижній частині кільцеподібного блока баків, а у внутрішньому прорізі останнього розміщується допоміжний паливний бак, що дозволяє збільшити запас компонентів палива за рахунок раціонального компонування РБ. Поставлена задача вирішується таким чином, що запропонований розгінний блок ракетиносія, який містить кільцеподібний блок баків, котрий орієнтований перпендикулярно поздовжній осі розгінного блока і складається з рівномірно розташованих по колу зрізаних сферичних оболонок і з'єднаних з ними похилих стрижнів, встановлених по ребрах правильної восьмикутної піраміди, рідинний ракетний двигун, встановлений у внутрішньому прорізі кільцеподібного блока баків і закріплений за допомогою рами на верхній частині вказаного блока баків, вузли кріплення до корисного навантаження, розміщені на верхніх кінцях похилих стрижнів, і вузли кріплення розгінного блока до суміжного ступеня ракети-носія, він споряджений додатковим блоком баків, котрий скидається і складається з чотирьох циліндричних оболонок зі сферичними днищами, причому кожна циліндрична оболонка споряджена двома шпангоутами, поздовжні осі циліндричних оболонок розташовані в площині, перпендикулярній поздовжній осі розгінного блока, сферичні днища з'єднані одне з одним, а нижні кінці похилих стрижнів з'єднані з відповідними шпангоутами, на котрих розміщені вузли кріплення розгінного блока до суміжного ступеня ракети-носія. Рідинний ракетний двигун розміщений у внутрішньому прорізу додаткового блока баків, його рама закріплена на нижній частині кільцеподібного блока баків, а у внутрішньому прорізі останнього розміщений допоміжний паливний бак. Для пояснення конструкції РБ і його роботи додаються креслення та його детальний опис. На кресленнях зображено: 1 UA 79139 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 на фіг. 1 - загальний вигляд РБ; на фіг. 2 - загальний вигляд РБ під час скидання додаткового блока баків; на фіг. 3 - вигляд А фіг. 1 (вигляд РБ зверху); на фіг. 4 - розріз В-В фіг. 3 (поздовжній розріз РБ); на фіг. 5 - вигляд Б фіг. 1 (вигляд РБ знизу). Запропонований розгінний блок містить кільцеподібний блок баків 1, додатковий блок баків 2, рідинний ракетний двигун 3 з рамою 4 і допоміжний паливний бак 5 (фіг. 1). Кільцеподібний блок баків 1 складається з шести зрізаних сферичних оболонок 6 і восьми похилих стрижнів 7, на верхніх кінцях яких розміщені вузли 8 кріплення до КН (фіг. 3, 4). У чотирьох сферичних оболонках 6 розміщуються компоненти палива, а у двох - прилади. Додатковий блок баків 2 складається з чотирьох циліндричних оболонок 9 зі шпангоутами 10 і сферичними днищами 11 (фіг. 5). На шпангоутах 10 розміщені вузли 12 кріплення РБ до суміжного ступеня РН і вузли 13 кріплення з нижніми кінцями похилих стрижнів 7. Площини кільцеподібного блока баків 1 і додаткового блока баків 2 орієнтовані перпендикулярно поздовжній осі 14 РБ. Рама 4 РРД 3 закріплена на нижній частині сферичних оболонок 6. Сферичні днища 11 зрізані площинами, що проходять через поздовжню вісь 14, і з'єднуються за допомогою шпангоутів 15 з перегородками, які не зображені. РБ являє собою цільнозварну конструкцію, виготовлену з алюмінієвого сплаву АМг-6. На вузлах кріплення 8, 12, 13 встановлюються піроболти. Робота запропонованого РБ здійснюється наступним чином. РБ готують у монтажно-випробувальному корпусі (МВК) на технічній позиції (ТП) як автономно, так і у складі РН. На ТП також розміщується заправна станція (ЗС) за патентом України № 53785С2, МПК B64G 5/00, B60S 5/00, 2000 р., де баки заповнюють висококиплячими компонентами палива з надлишковим тиском 2-3 атм, а дві сферичні оболонки з приладами (апаратурою) - інертним газом за патентом України № 75908С2, МПК B64D 37/00, B64G 5/00, 2003 р. На ЗС компоненти палива зберігаються за патентом РФ № 2.319.645, МПК B64D 37/14, B64G 5/00, F17C 6/00, 2006 р. У процесі польоту, після розриву вузлів 12 і відділення РБ від суміжного ступеня РН, спочатку витрачають компоненти палива з додаткового блока баків 2 (фіг. 1). Потім розривають вузли 13 і відділяють додатковий блок баків 2 (фіг. 2). Далі компоненти палива витрачають з кільцеподібного блока баків 1 і допоміжного паливного бака 5, після чого розривають вузли 8 і відділяють КН від РБ. Інерційні навантаження на активних ділянках роботи рушійних установок РН від корисного навантаження передається через вузли 8 кріплення РБ до КН на похилі стрижні 7 кільцеподібного блока баків 1, при цьому у сприйняття навантажень задіюються сферичні оболонки 6. Від нижніх кінців похилих стрижнів 7 навантаження передається на вузли 13 і шпангоути 10, при цьому у сприйняття навантажень задіюються циліндричні оболонки 9. Від вузлів 12 кріплення навантаження передається на силові елементи РН. Використання РБ здійснюється наступним чином: РБ встановлюється на суміжний ступінь РН за патентом України № 73823u, МПК B64G 1/00, F42B 15/00, 2012 р.; як корисне навантаження на РБ встановлюється один космічний апарат (КА) з адаптером за патентом України № 59845u, МПК B64G 1/22, B64G 1/00, 2011 р. або група КА за патентом США № 5.860.624, клас 244/158R, 1999 р.; РБ і КН закриваються обтічником за патентом України № 28574u, МПК B64G 1/00, F42B 15/00, 2007 p.; відділення КА від РБ здійснюється за допомогою пружинних штовхачів за патентом України № 46893С2, B64G 1/64, 1999 р. Таким чином, запропонований РБ, який має просту і надійну конструкцію, дозволяє підвищити його енергетичні можливості. Так, конструкція РБ дозволяє заправляти 12-16 т компонентів палива, при цьому у кільцеподібному блоку баків 2 розміщується 4-5 т, а у додатковому блоку баків 2 - 7-8 т. Максимальний діаметр РБ складає 3,3-3,5 м, висота - 3 м, а маса блока баків - 1,5 т. 55 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 60 1. Розгінний блок ракети-носія, що містить кільцеподібний блок баків, котрий орієнтований перпендикулярно поздовжній осі розгінного блока і складається з рівномірно розташованих по колу зрізаних сферичних оболонок і з'єднаних з ними похилих стрижнів, встановлених по 2 UA 79139 U 5 10 15 ребрах правильної восьмикутної піраміди, рідинний ракетний двигун, встановлений у внутрішньому прорізі кільцеподібного блока баків і закріплений за допомогою рами на верхній частині вказаного блока баків, вузли кріплення до корисного навантаження, розміщені на верхніх кінцях похилих стрижнів, і вузли кріплення розгінного блока до суміжного ступеня ракети-носія, який відрізняється тим, що він споряджений додатковим блоком баків, котрий скидається і складається з чотирьох циліндричних оболонок зі сферичними днищами, причому кожна циліндрична оболонка споряджена двома шпангоутами, поздовжні осі циліндричних оболонок розташовані в площині, перпендикулярній поздовжній осі розгінного блока, сферичні днища з'єднані одне з одним, а нижні кінці похилих стрижнів з'єднані з відповідними шпангоутами, на котрих розміщені вузли кріплення розгінного блока до суміжного ступеня ракети-носія. 2. Розгінний блок ракети-носія за п. 1, який відрізняється тим, що рідинний ракетний двигун розміщений у внутрішньому прорізі додаткового блока баків, його рама закріплена на нижній частині кільцеподібного блока баків, а у внутрішньому прорізі останнього розміщений допоміжний паливний бак. 3 UA 79139 U 4 UA 79139 U 5 UA 79139 U 6 UA 79139 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 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 7