СПОСОБ ОТДЕЛЕНИЯ ГОЛОВНОГО ОБТЕКАТЕЛЯ БАЛЛИСТИЧЕСКОЙ РАКЕТЫ Российский патент 1997 года по МПК F42B15/00 

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при проектировании механизмов отделения элементов ракеты.

В современном ракетостроении для защиты передней части ракеты на атмосферном участке траектории используют головные обтекатели, которые сбрасывают (отделяют) после прохождения ракетой плотных слоев атмосферы, при этом процесс отделения головного обтекателя включает операции снятия жесткой связи и сообщение головному обтекателю скорости отделения на участке работы двигательной установки.

В современном ракетостроении известны схемы многоступенчатых ракет, где отделение головного обтекателя осуществляется в направлении продольной оси ракеты без разделения его на створки (см. И.Н. Пенцак. Теория полета и конструкция баллистических ракет, "Машиностроение", 1974 г. стр. 16, рис. 1.3).

Недостатком данной схемы отделения головного обтекателя является потребность в повышенном импульсе сил для обеспечения безударного отделения головного обтекателя, а также потребность в автономном механизме увода, обеспечивающего перемещение головного обтекателя с траектории движения ракеты.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу и выбранным в качестве прототипа является способ отделения головного обтекателя, закрывающего космический летательный аппарат или последнюю ступень ракеты, предохраняя их от аэродинамического и теплового воздействия при движении ракеты с большими скоростями в плотных слоях атмосферы. После выхода за пределы атмосферы головной обтекатель сбрасывается механизмом отделения, при этом он разделяется на несколько секций (створок) (см. Малая энциклопедия "Космонавтика", М. 1968 г. стр. 96).

Недостатком указанного способа отделения головного обтекателя путем деления его корпус на створки с последующим разворотом в радиальном направлении относительно шарнира при достижении панелями заданного угла разворотов является сложность обеспечения без увеличения энергетики механизма отделения безударного отделения створок головного обтекателя с ракетой в условиях воздействия на ракету тяги двигательной установки. При этом усугубляющим фактором является вращение створки относительно собственного центра масс после расцепления с шарниром, за счет которого поперечный шпангоут створки перемещается в сторону ракеты.

Изобретение направлено на обеспечение безударного отделения створок головного обтекателя с ракетой в условиях воздействия на ракету тяги двигательной установки.

Согласно изобретению указанная задача решается следующим образом. После разворота створок обтекателя на заданный угол осуществляют раскрытие шарнира нижнего узла связи, сохраняя при этом кинетическую связь между ракетой и створками обтекателя, затем задействуют механизм перемещения поперечного шпангоута каждой створки, посредством которых частично гасят угловую скорость створок и перемещают поперечный шпангоут каждой створки на заданное расстояние, после чего снимают кинематическую связь между створками и ракетой.

Наличие отличительных признаков по сравнению с прототипом подтверждает новизну заявляемого способа.

Среди известных технических решений не обнаружены признаки, сходные с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, поэтому оно удовлетворяет критерию "существенные отличия".

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что в отличие от прототипа в нем после снятия силовой связи головного обтекателя по продольно-поперечным стыкам с образованием створок разворот створок, например, посредством толкателей осуществляют до заданного угла. После чего расцепляют шарниры, вокруг которых разворачивали створки, но при этом сохраняют кинематическую связь между створками и ракетой посредством узлов механизма перемещения поперечных шпангоутов (нижних частей створок). Следует отметить, что после расцепления с шарниром створки головного обтекателя приобретают линейную скорость движения центра масс створки по касательной к дуге разворота и угловую скорость вращения относительно центров масс створок. При этом после расцепления с шарнирами задействуют механизмы перемещения поперечных шпангоутов, выполненных в виде, например, толкателей, посредством которых поперечные шпангоуты перемещают в поперечном направлении.

В процессе работы механизма перемещения поперечного шпангоута нижняя часть каждой створки головного обтекателя перемещается на заданное расстояние, после чего снимается кинематическая связь между створками обтекателя и ракетой, при этом частично гасится угловая скорость вращения, полученная створками в в процессе их разворота относительно шарнира, в центр масс каждой створки получает дополнительное перемещение линейной скорости в направлении отделения створки, что улучшает условия безударного перемещения створок головного обтекателя относительно корпуса ракеты.

На фиг. 1 схематически изображено устройство отделения головного обтекателя.

Устройство содержит переднюю часть ракеты 1 с полезной нагрузкой и головной обтекатель, составленный из двух створок 2, которые состыкованы друг с другом посредством продольных 3 и поперечных 4 шпангоутов, причем створки обтекателя с внешней стороны соединены с ракетой посредством шарниров 5, а с внутренней стороны содержат дополнительно связь в виде толкателей 6 механизма перемещения поперечного шпангоута (нижней части створки).

Устройство работает следующим образом.

После прохождения ракетой 1 плотных слоев атмосферы от системы управления подают команду на снятие силовых (жестких) связей по продольно-поперечным стыкам, в результате чего головной обтекатель делится на створки 2 по продольным 3 и поперечным 4 шпангоутам. После снятия силовых связей створки 2 за счет силового воздействия механизма отделения (на фиг. 1 условно не показан) разворачиваются в радиальном направлении относительно шарниров 5 до заданного угла. На фиг. 2 для гипотетической ракеты приведены траектории перемещения створок 2 (участки АБ и А'Б') в процессе их разворота на заданный угол. В момент достижения заданного угла разворота створок 2 шарниры 5 расцепляются и створки получают скорости отделения, причем кинематическая связь между ракетой 1 и створками 2 после расцепления шарниров 5 осуществляется за счет толкателей 6, задействование которых осуществляют одновременно с расцеплением шарниров 5. В процессе работы толкателей 6 поперечные шпангоуты 4 створок 2 перемещаются в направлении отделения створок 2 на заданное расстояние, при этом угловая скорость створок 2 частично гасится, а центры масс створок получают дополнительное приращение линейной скорости отделения.

На фиг. 3 приведены траектории перемещений центров масс створок 2, где участки между точками БС и Б'С' соответствуют работе толкателей 6 механизма перемещения поперечных шпангоутов 4 (нижних частей створок). После перемещения поперечных шпангоутов 4 на заданное расстояние снимается кинематическая связь между ракетой 1 и створками 2 головного обтекателя и дальнейшее движение створок 2 осуществляется в свободном состоянии, что соответствует участками СД и С'Д' на фиг. 3.

Из приведенных выше материалов следует, что факт перемещения нижних частей створок обтекателя в сторону их отделения приводит к частичному гашению угловой скорости створок, полученной в результате воздействия механизма разворота (отделения), и приращению линейной скорости отделения створок, а это позволяет улучшить условия безударного движения головного обтекателя в процессе его отделения от ракеты с работающей двигательной установкой.

Так осуществляется отделение головного обтекателя от ракеты.

Реализация предлагаемого способа позволяет получить технический результат, выражающийся в улучшении условий безударного отделения головного обтекателя от ракеты с работающей двигательной установкой.

Использование: ракетная техника, механизмы отделения элементов ракеты. Сущность изобретения: способ отделения головного обтекателя баллистической ракеты, заключающийся в том, что разрывают механические связи створок обтекателя им разворачивают их на заданный угол вокруг нижнего шарнирного узла связи с корпусом пакеты. Затем раскрывают шарнир нижнего узла связи с сохранением кинематической связи между створками и корпусом ракеты, с помощью которой снижают угловую скорость вращения створок и перемещают нижние кромки створок на заданное расстояние от корпуса ракет, после него разрывают эту связь. 3 ил.

Способ отделения головного обтекателя баллистической ракеты, заключающийся в том, что по продольно-поперечным стыкам разрывают механические связи створок головного обтекателя, разворачивают створки на заданный угол вокруг нижнего шарнирного узла связи с корпусом ракеты, раскрывают шарнир нижнего узла связи, отличающийся тем, что после раскрытия шарнира нижнего узла связи сохраняют кинематическую связь между створками и корпусом ракеты, с помощью которой снижают угловую скорость вращения створок и перемещают нижнюю кромку каждой створки на заданное расстояние от корпуса ракеты, а затем разрывают эту связь.