СПУСКАЕМЫЙ АППАРАТ Российский патент 1996 года по МПК B64G1/62 

Изобретение относится к космической технике, а именно к устройству спускаемых аппаратов, совершающих посадку на планеты с атмосферой и поставляющих на поверхность планеты целевую аппаратуру.

Известен спускаемый аппарат, содержащий теплозащитный корпус, выполненный в виде связанных между собой с возможностью разделения верхней и нижней частей, размещенный в корпусе контейнер с целевой аппаратурой, снизу к которому присоединено посадочное устройство торообразной формы, а сверху цилиндрический отсек с парашютной системой.

Однако известный спускаемый аппарат имеет низкий относительный коэффициент полезной нагрузки, кроме того конструкция спускаемого аппарата не исключает возможности боковых ударов корпуса аппарата и его опрокидывания.

Технический результат от использования изобретения повышение эффективности работы спускаемого аппарата путем повышения относительного коэффициента полезной нагрузки, технологичности его изготовления, отработки, испытаний, расширения возможностей оперативного обслуживания целевой аппаратуры и повышения вероятности безопасной посадки аппарата.

Технический результат достигается тем, что в спускаемом аппарате, содержащем теплозащитный корпус, выполненный в виде связанных между собой с возможностью разделения верхней и нижней частей, размещенный в корпусе контейнер с целевой аппаратурой, снизу к которому присоединено посадочное устройство торообразной формы, а сверху цилиндрический отсек с парашютной системой, контейнер выполнен из двух частей, верхней и нижней, закрепленных на внутренних полках силового кольцевого шпангоута двутаврового профиля, с которыми также соединена силовая рама с установленной на ней аппаратурой и ферма, связанная с цилиндрическим отсеком, на внешних полках шпангоута закреплены соответственно верхняя и нижняя части теплозащитного корпуса, а в стенке шпангоута размещены герморазъемы кабельной сети аппаратуры. Посадочное устройство выполнено в виде двух размещенных одна в другой надувных оболочек из эластичного материала, снабженных системами наддува и выпуска газа, причем давление наддува и внутренней оболочки больше давления наддува внешней оболочки. Спускаемый аппарат снабжен дополнительным торообразным сминаемым эластичным посадочным устройством, соединенным с системой наддува и расположенным в верхней части аппарата симметрично основному. В нижней части теплозащитного корпуса и в контейнере выполнены концентричные относительно проема посадочного устройства люки.

На фиг.1 изображен предлагаемый аппарат, разрез; на фиг.2 узел I на фиг. 1 (сечение шпангоута спускаемого аппарата); на фиг. 3 узел II на фиг.1 (сечение стыка верхней части теплозащитной оболочки с посадочным устройством); на фиг.4 узел III на фиг.1 (сечение стыка крышки люка нижней части теплозащитной оболочки и крышки люка нижней части оболочки контейнера); на фиг. 5 спускаемый аппарат перед посадкой.

Спускаемый аппарат содержит теплозащитную оболочку 1, выполненную из разделяемых верхней 2 и нижней 3 частей, на внешней поверхности которых нанесено теплозащитное покрытие. Внутри теплозащитной оболочки 1 размещен посадочный аппарат 4, в контейнере которого размещена целевая аппаратура 5. Приборный контейнер посадочного аппарата также выполнен из верхней 6 нижней 7 тонкостенных оболочек, имеющих подкрепления в виде кольцевых шпангоутов 8 и скрепленных посредством силового кольцевого шпангоута двутаврового профиля 9. На внутренних полках шпангоута закреплена силовая рама 10, на которой установлена целевая аппаратура 5 и ферма 11, выполненная в виде силовых подкосов. На ферме 11 укреплен цилиндрический отсек 12 с парашютной системой и частью служебных систем 13. Цилиндрический отсек связан также с верхними частями 2 и 6 теплозащитной оболочки и приборного контейнера. Цилиндрический отсек закрыт крышкой 14. На внешних полках шпангоута 9 закреплены верхняя 2 и нижняя части теплозащитной оболочки 1.

Стенка 15 шпангоута 9 служит для размещения герморазъемов 16 бортовой кабельной сети целевой аппаратуры, которая проложена по наружной поверхности спускаемого аппарата и связывает целевую аппаратуру посадочного аппарата с системами орбитального модуля. Бортовая кабельная сеть снабжена пироножами для ее резки при отделении спускаемого аппарата от орбитального модуля. На верхней части теплозащитной оболочки выполнены установочные места 17 закрепления спускаемого аппарата на орбитальный модуль.

Посадочное устройство 18 расположено в нижней части посадочного аппарата и выполнено в виде двух эластичных прорезиненных торообразных оболочек 19 и 20, расположенных одна в другой. Оболочки соединены с системой наддува и выпуска газа. Давление во внутренней оболочке больше, чем давление во внешней оболочке, кроме того, спускаемый аппарат снабжен дополнительным посадочным устройством 21, выполненным также из прорезиненного эластичного материала торообразной формы, соединенным с системой наддува, расположенным на верхней оболочке контейнера посадочного аппарата. Для размещения посадочных устройств в нижней и верхней частях оболочки контейнера выполнены кольцевые поднутрения 22.

В нижней части теплозащитной оболочки и в контейнере посадочного аппарата концентрично относительно проема торообразного посадочного устройства 18 выполнены люки 23 и 24.

Для размещения верхней и нижней частей теплозащитной оболочки, отстрела крышки цилиндрического отсека предусмотрены пиротехнические средства 25 разделения. В местах стыка частей теплозащитной оболочки к шпангоуту, крышки цилиндрического отсека, крышки люка в нижней части теплозащитной оболочки размещены герметизирующие прокладки 26. В состав служебной аппаратуры спускаемого аппарата входят система автоматики посадки, средства поиска, антеннофидерная система, система энергопитания, бортовая электроавтоматика.

Спускаемый аппарат эксплуатируется следующим образом.

На предприятии-изготовителе параллельно изготавливаются верхние и нижние части теплозащитной оболочки и контейнера посадочного аппарата, силовой кольцевой шпангоут, рама, посадочное устройство, цилиндрический отсек с парашютной системой, ферма. Далее целевая аппаратура устанавливается на раму, которая соединяется с внутренними полками силового кольцевого шпангоута, стыкуются электрические связи между целевой аппаратурой и разъемами бортовой кабельной сети, расположенными в стенке шпангоута. Сборка шпангоут рама целевая аппаратура проходит испытания. Далее собирается посадочный аппарат. В случае необходимости провести доводочные работы с целевой аппаратурой после сборки посадочного аппарата доступ к целевой аппаратуре осуществляется демонтажом верхней или нижней части оболочки контейнера.

Далее к посадочному аппарату стыкуются верхняя и нижняя части теплозащитной оболочки, после чего оперативное обслуживание целевой аппаратуры возможно за счет отстыковки необходимых частей теплозащитной оболочки и контейнера, электрические связи между целевой аппаратурой и разъемами бортовой кабельной сети при этом не нарушаются. Проводится проверка на герметичность спускаемого аппарата.

Спускаемый аппарат с целевой и служебной аппаратурой с помощью установочных мест устанавливается на орбитальный модуль, который стыкуется с ракетой носителем. В случае необходимости оперативного обслуживания полезной нагрузки спускаемого аппарата обслуживание ее проводится с помощью люков в теплозащитной оболочке и корпусе приборного контейнера посадочного аппарата.

При этом не нарушается герметичность стыков частей теплозащитной оболочки со шпангоутом, не нарушаются электрические связи между целевой аппаратурой и аппаратурой служебного модуля. Повторное закрытие люков в нижних частях теплозащитной оболочки и контейнера посадочного аппарата и проверки этого соединения на герметичность не занимает много времени.

Спускаемый аппарат в комплексе с орбитальным аппаратом совершает полет по ОИСЗ, в течение которого проводятся необходимые эксперименты с целевой аппаратурой, после чего проводится коррекция торможения и спускаемый аппарат отделяется от орбитального модуля и совершает посадку на планету. При отделении спускаемого аппарата происходит разделение кабельных коммуникаций.

После аэродинамического торможения спускаемого аппарата в атмосфере отстреливается крышка верхней части теплозащитной оболочки, и вводится в действие многокаскадная парашютная система. От посадочного аппарата отделяется верхняя и нижняя части теплозащитной оболочки. Посадочный аппарат с помощью парашюта спускается на поверхность.

При подлете к поверхности по команде служебной аппаратуры происходит наддув торообразных амортизационных оболочек, размещенных на нижней части приборного контейнера посадочного аппарата, так, что давление во внутренней оболочке превышает давление во внешней оболочке, и дополнительного посадочного устройства, расположенного на верхней половине приборного контейнера посадочного аппарата.

Наружная оболочка при этом может быть наддута до уровня 1,1 атм. внутренняя 1,3 атм. оболочка дополнительного посадочного устройства 1,1 атм. При касании поверхности планеты срабатывает система клапанов и газ из внешней емкости амортизатора с меньшим давлением выходит во внешнюю атмосферу. Совершаемая при этом работа гасит скорость до заданной величины. Во время спуска в атмосфере радиокомплекс средств поиска спускаемого аппарата излучает с помощью бортовых антенн радиосигналы, принимаемые командой поиска, которая обеспечивает дальнейшую эвакуацию спускаемого аппарата и оперативное обслуживание полезной нагрузки с помощью люка в оболочке приборного контейнера посадочного аппарата.

Использование спускаемого аппарата особенно эффективно в космических технологических комплексах для производства в космосе различных материалов и биомедицинских препаратов. При этом устройство обеспечивает оперативное обслуживание технологических установок при подготовке на стартовой и технической позициях безопасную посадку на Землю и сохранность полученных материалов.

Использование: в космической технике. Сущность изобретения: спускаемый аппарат содержит теплозащитный корпус 1, выполненный в виде связанных между собой с возможностью разделения верхней 2 и нижней 3 частей, размещенный в корпусе контейнер посадочного аппарата 5 снизу, к которому присоединено посадочное устройство 18 торообразной формы, а сверху - цилиндрический отсек 12 с парашютной системой. Контейнер выполнен из двух частей: верхней 6 и нижней 7, закрепленных на внутренних полках силового кольцевого шпангоута двутаврового профиля 9, с которыми также соединены силовая рама с установленной на ней аппаратурой и ферма 11, связанная с отсеком 12, на внешних полках шпангоута 9 закреплены соответственно верхняя 2 и нижняя 3 части теплозащитного корпуса, а в стенке шпангоута размещены герморазъемы кабельной сети аппаратуры. Посадочное устройство 18 выполнено в виде размещенных одна в другой надувочных оболочек из эластичного материала, снабженных системами надува и выпуска газа. Спускаемый аппарат снабжен дополнительным торообразным сминаемым эластичным посадочным устройством 21, расположенным в верхней части аппарата симметрично основному посадочному устройству 18. 3 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. СПУСКАЕМЫЙ АППАРАТ, содержащий теплозащитный корпус, выполненный в виде связанных между собой с возможностью разделения верхней и нижней частей, размещенный в корпусе контейнер с целевой аппаратурой, снизу к которому присоединено посадочное устройство торообразной формы, а сверху - цилиндрический отсек с парашютной системой, отличающийся тем, что контейнер выполнен из двух частей, верхней и нижней, закрепленных на внутренних полках силового кольцевого шпангоута двутаврового профиля, с которыми также соединена силовая рама с установленной на ней аппаратурой и ферма, связанная с цилиндрическим отсеком, на внешних полках шпангоута закреплены соответственно верхняя и нижняя части теплозащитного корпуса, а в стенке шпангоута размещены герморазъемы кабельной сети аппаратуры. 2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что посадочное устройство выполнено в виде двух размещенных одна в другой надувных оболочек из эластичного материала, снабженных системами наддува и выпуска газа, причем давление наддува внутренней оболочки больше давления наддува внешней оболочки. 3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным торообразным сминаемым эластичным посадочным устройством, соединенным с системой наддува и расположенным в верхней части аппарата симметрично основному. 4. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что в нижней части теплозащитного корпуса и в контейнере выполнены концентричные относительно проема посадочного устройства люки.