РАКЕТОНОСИТЕЛЬ Российский патент 1997 года по МПК B64G1/00 B64G1/22 B64G1/40 

Изобретение относится к ракетно-космической технике, а более конкретно к конструкции пневмогидравлических и электрических коммуникаций многоступенчатого ракетоносителя и их связей с заправочно-дренажными и электрокоммуникациями наземного комплекса.

Известны конструктивные решения связей заправочно-дренажных трубопроводов и электрокоммуникаций многоступенчатой ракеты, стыкующиеся с ответными частями наземного комплекса, размещенного на откидных устройствах кабель-заправочной башни [1]
Эти решения требуют строительства рядом с пусковой площадкой ракеты громоздкого и очень дорогого сооружения, которое не обеспечивет обслуживания ракеты по всем уровням, вынуждает конструкторов при проектировании ракеты часть этих трубопроводов размещать на борту ступеней и снижать тем самым массу выводимой полезной нагрузки. Существенный эксплуатационный недостаток здесь состоит в том, что требуется ручная стыковка многочисленных трубопроводов прямо на стартовой площадке, и при неблагоприятных условиях /работа на высоте, влияние мороза, ветра и т.д./ снижается пожаровзрывобезопасность изделия, т.к. ручная подстыковка разъемных плат с деформируемыми уплотнителями не обеспечивает полной герметичности, и вероятны утечки компонентов.

Наиболее близким техническим решением является ракетоноситель, содержащий корпус с боками горючего и окислителя, заправочно-дренажные трубопроводы, электрокоммуникации и платы разъемных соединений заправочно-дренажных трубопроводов и штепсельных разъемов для связи ракетоносителя с наземным комплексом [2]
В этой системе все пневмогидравлические заправочно-дренажные трубопроводы и электрокоммуникации вышерасположенных ступеней прокладываются по борту данных ступеней ракетоносителя. По данной схеме сконструированы находящиеся в настоящее время в эксплуатации двухступенчатый ракетоноситель "Зенит" и трехступенчатый ракетоноситель "Протон".

При таком варианте прокладки коммуникаций полностью отпадает необходимость в кабель-заправочной башне. Однако прокладка на этих ракетоносителях по борту заправочно-дренажных трубопроводов ведет к увеличению конструктивного веса ступеней и несколько снижает величину выводимой полезной нагрузки, но не столь значительно, т.к. они не используют низкотемпературную кислородно-водородную топливную пару /"H₂+O₂"/.

Использование на ракетоносителе топливной пары "H₂+O₂" требует применения увеличенных диаметров заправочно-дренажных трубопроводов, обязательной изоляции трубопроводов, установки их крепления из теплоизолирующего материала и т.д. что резко увеличивает конечный вес конструкции ступени. Поэтому для новых поколений многоступенчатых ракетоносителей необходимы новые конструктивные решения, позволяющие снять с борта ступеней и оставить на Земле все вспомогательные трубопроводы заправочно-дренажных и проверочных трубопроводов, а также электрокоммуникации, которые необходимы только для подготовки, заправки и проверки готовности ступеней к старту на Земле, а в полете они не задействованы, ввиду чего являются лишними, т.е. "мертвыми" грузом, на величину которого снижается масса выводимой полезной нагрузки.

Техническим результатом изобретения является увеличение выводимой массы полезной нагрузки за счет уменьшения массы конструкции ступеней ракетоносителя.

Данный технический результат достигается тем, что в ракетоносителе, содержащем корпус с баками горючего и окислителя, заправочно-дренажные трубопроводы, электрокоммуникаций и платы разъемных соединений заправочно-дренажных трубопроводов и штепсельных разъемов для связи ракетоносителя с наземным комплексом, указанные заправочно-дренажные трубопроводы, электрокоммуникации и платы разъемных соединений заправочно-дренажных трубопроводов и штепсельных разъемов для связи ракетоносителя с наземным комплексом смонтированы в отдельном, расположенном параллельно оси корпуса ракетоносителя отделяемом модуле, связанном с корпусом ракетоносителя разъемными силовыми узлами с толкателями, причем корпус модуля разделен перегородкой на две герметичные полости, в одной из которых размещены заправочно-дренажные трубопроводы систем для связи ракетоносителя с наземным комплексом по горючему, а в другой полости трубопроводы системы для связи по окислителю, а снаружи корпуса модуля размещены электрокоммуникации и ракетные двигатели увода.

В предпочтительном варианте исполнения платы разъемных соединений заправочно-дренажных трубопроводов, соединяющих корпус ракетоносителя с корпусом модуля, размещены по обе стороны от оси модуля в боковых уширениях, выполненных в корпусе модуля.

При этом в платах разъемных соединений трубопроводы могут быть выполнены жесткими и герметичными и снабжены ослабленными местами для принудительного их разрыва.

На фиг. 1 изображен ракетоноситель с модулями; на фиг. 2 поперечное сечение модуля в местах уширения; на фиг. 3 траектория отделения и увода модуля от ракетоносителя в полете.

К корпусу ракетоносителя 1 отделяемый модуль 2 стыкуется параллельно его оси и закрепляется силовыми разъемными связями, например, на двух уровнях в нижней части поворотным разъемным узлом 3 и в средней части разъемным узлом 4. Оба силовых узла снабжены пружинными толкателями. В нижней част отделяемого модуля 2, в плоскости 5, размещаются платы заправочно-дренажных трубопроводов и электрокоммуникаций связи ракетоносителя с ответными системами наземного комплекса, которые располагаются в агрегате 6, имеющем выдвижные автостыки 7 с наземными магистралями. Отделяемый модуль 2 имеет корпус 8, выполненный, например, в виде трубы переменного по мере убывания трубопроводов по высоте сечения. Вертикальной перегородкой 9 его поперечное сечение разделено на две герметичные части полость окислителя 10 и полость горючего 11. По обе стороны от оси модуля в его корпусе выполнены боковые уширения. Из полости окислителя 10 в местах боковых уширений 12 выходят магистрали заправочно-дренажных трубопроводов окислителя 13, которые стыкуются сваркой по плоскостям 14 с трубопроводами разъемного соединения 15, т.е. стыки выполнены жесткими и герметичными, а также снабжены ослабленными местами для принудительного их разрыва. Также из полости горючего 11 в местах уширения 17 выходят магистрали заправочно-дренажных трубопроводов горючего 18, которые стыкуются сваркой по плоскости 19 с трубопроводами разъемного соединения 20. Снаружи корпуса 8 размещаются электрокоммуникации 22, которые прикрываются гаргротом 23, из которого электрожгуты 22 выходят к плате штепсельных разъемов 24. В верхней части отделяемого модуля 2, снаружи его корпуса 8, симметрично оси смонтированы два ракетных двигателя увода 26.

Подготовка ракетоносителя к старту и его пуск происходит следующим образом.

После установки ракетоносителя 1 совместно с пристыкованным к нему отделяемым модулем 2 на стартовое сооружение следует автоматическая стыковка выдвижных автостыков 7 наземного комплекса с платами отделяемого модуля 2, по плоскости 5. После стыковки и проверки всех систем производится заправка ракетоносителя, затем после заключительного цикла работ производится пуск ракетоносителя. Отстыковка автостыков 7 и их уборка в сооружение 6 производится только после срабатывания команды "контакт-подъем", что гарантирует возможность беспрепятственного слива компонентов при отмене пуска. После выхода ракетоносителя из заглубления стартового сооружения, например через 2-3 с, подается команда на принудительное разделение всех трубопроводов, проходящих через разъемное соединение 15 и 20, которые разрываются по ослабленным местам в плоскостях 16 и 21, при этом плата штепсельных разъемов 24 расстыковывается по плоскости 25. Затем подается команда на принудительное разделение верхнего уровня закрепления отделяемого модуля 2 узла 4, и его пружинные толкатели разворачивают весь отделяемый модуль 2 относительно нижнего поворотного разъемного узла 3 на угол θ /фиг. 3/, после чего включаются ракетные двигатели увода 26, и отделяемый модуль 2, получив дополнительную скорость, отходит от ракетоносителя 1 и отбрасывается от него по траектории 27 от места старта на безопасное расстояние.

Снятие с борта корпуса ракетоносителя всех вспомогательных заправочно-дренажных трубопроводов, а также части электрожгутов, которые нужны только для подготовки ракетоносителя на Земле, и размещение их в отдельном отделяемом модуле 2 позволяет значительно увеличить массу выводимой полезной нагрузки и упростить конструкцию ступеней ракетоносителя. Отпадает необходимость строительства на стартовой позиции громоздкой и дорогой кабель-заправочной башни. Значительно уменьшается время подготовки ракетоносителя к запуску, так как подстыковка всех коммуникаций производится автоматически, а не ручным способом. Повышается пожаровзрывообезопасность ракетоносителя, так как все топливные заправочно-дренажные трубопроводы свариваются с ответными трубопроводами отделяемого модуля, благодаря чему обеспечивается высокая герметичность их соединений.

Использование: ракетно-космическая техника, а более конкретно - конструкция пневмогидравлических и электрических коммуникаций многоступенчатого ракетоносителя и их связь с заправочно-дренажными и электрокоммуникациями наземного комплекса. Сущность изобретения: заправочно-дренажные трубопроводы окислителя 13 и горючего 18, а также штепсельные разъемы 24 для связи ракетоносителя с наземными комплексом-смонтированы в отдельном, расположенном параллельно оси корпуса ракетоносителя 1 отделяемом модуле 2, связанном с корпусом ракетоносителя разъемными силовыми узлами с толкателями. Корпус модуля разделен перегородкой на две герметичные полости - полость окислителя 10 и полость горючего 11. Снаружи корпуса модуля 2 размещены электрокоммуникации 22 и ракетные двигатели увода. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Ракетоноситель, содержащий корпус с баками горючего и окислителя, заправочно-дренажные трубопроводы, электрокоммуникации и платы разъемных соединений заправочно-дренажных трубопроводов и штепсельных разъемов для связи ракетоносителя с наземным комплексом, отличающийся тем, что в нем заправочно-дренажные трубопроводы, электрокоммуникации и платы разъемных соединений заправочно-дренажных трубопроводов и штепсельных разъемов для связи ракетоносителя с наземным комплексом смонтированы в отдельном, расположенном параллельно оси корпуса ракетоносителя отделяемом модуле, связанном с корпусом ракетоносителя разъемными силовыми узлами с толкателями, причем корпус модуля разделен перегородкой на две герметичные полости, в одной из которых размещены заправочно-дренажные трубопроводы системы для связи ракетоносителя с наземным комплексом по горючему, а в другой полости трубопроводы системы для связи по окислению, а снаружи корпуса модуля размещены электрокоммуникации и ракетные двигатели увода. 2. Ракетоноситель по п.1, отличающийся тем, что платы разъемных соединений заправочно-дренажных трубопроводов, соединяющих корпус ракетоносителя с корпусом модуля, размещены по обе стороны от оси модуля в боковых уширениях, выполненных в корпусе модуля. 3. Ракетоноситель по п.1 или 2, отличающийся тем, что в платах разъемных соединений трубопроводы выполнены жесткими и герметичными, с ослабленными местами для принудительного их разрыва.