РАКЕТНЫЙ РАЗГОННЫЙ БЛОК Российский патент 2001 года по МПК B64G1/00 B64G1/16 B64G1/40 

Изобретение относится к ракетно-космической - технике, а именно к конструкции ракетных разгонных блоков, входящих в состав ракет космического назначения, предназначенных для выведения с опорной орбиты на рабочие высокоэнергетические орбиты различных космических объектов - полезных грузов.

Известен ракетный блок по патенту N 2095294 МПК⁶: В 64 G 1/00, 1/16, содержащий жидкостный ракетный двигатель, баки окислителя и горючего, один из которых выполнен тороидальным.

Недостатком аналога является то, что все инерционные нагрузки воспринимаются силовой схемой в виде внутриторовой конструкции, что приводит к уменьшению базы восприятия нагрузок и, как следствие, увеличению массы блока.

Наиболее близким аналогом является ракетный разгонный блок по патенту N 2105702 МПК⁶: В 64 G 1/00, 1/16, 1/40, содержащий баки окислителя и тороидальный наклонный своей экваториальной плоскостью относительно продольной оси блока бак горючего, маршевый двигатель, межбаковый отсек в виде силового элемента ферменной конструкции, причем стержни фермы расположены на внешней оболочке бака горючего на его шпангоуте, кроме того блок содержит ферму подвески бака окислителя и опорную ферму сопряжения с ракетой-носителем.

Недостатком прототипа является выполнение межбакового отсека ферменным, т. к. размещение необходимой аппаратуры приводит к необходимости усиления стержневой конструкции, которая плохо работает на изгиб, и, как следствие, приводит к утяжелению конструкции блока.

Ферма крепления для установки полезного груза имеет большую протяженность, что снижает допустимые критические напряжения и влечет за собой увеличение массы блока.

Задачей предложенного ракетного блока является улучшение массовых характеристик блока и снижение трудоемкости его изготовления.

Эта задача достигается тем, что в ракетном разгонном блоке, содержащем бак окислителя, тороидальный наклонный относительно продольной оси блока бак горючего, маршевый двигатель, межбаковый отсек, опорную ферму сопряжения с ракетой-носителем, бак окислителя выполнен чечевичной формы, образованной сопряженными по окружности с помощью шпангоута двумя сегментами двух сфер, межбаковый отсек выполнен силовым в виде верхнего и нижнего шпангоута и жестко с ними связанных стрингеров; при этом ферма подвески бака окислителя опирается на верхний шпангоут межбакового отсека, на который также опирается нижний конец дополнительно введенной верхней фермы сопряжения с полезной нагрузкой, причем на внешний оболочке бака горючего в плоскости, находящейся под углом 3 - 5^o к его экваториальной плоскости, установлены по крайней мере три кронштейна, которые жестко связаны с нижним шпангоутом межбакового отсека, кроме того верхний конец опорной фермы сопряжения с ракетой-носителем с помощью элемента разделения. соединен с соответствующими вышеупомянутыми кронштейнами.

На чертеже изображена конструкция ракетного разгонного блока, где
1. - бак окислителя (БО);
2. - бак горючего (ТО);
3. - маршевый двигатель (МД);
4. - межбаковый отсек (МО);
5. - шпангоут бака окислителя (ШБО);
6. - верхний шпангоут межбакового отсека (ВШМО);
7. - нижний шпангоут межбакового отсека (НШМО);
8. - стрингеры;
9. - ферма подвески бака окислителя (ФПБО);
10. - верхняя ферма сопряжения с полезной нагрузкой (ОФСРН);
11. - кронштейны;
12. - опорная ферма сопряжения с ракетой - носителем (ОФСРН);
13. - элементы разделения (ЭР);
14. - рама маршевого двигателя (РМД);
15. - стержни крепления маршевого двигателя (СКМД).

Предложен ракетный разгонный блок, в котором бак окислителя 1 выполнен чечевичной формы, образованной сопряженными по окружности с помощью шпангоута 5 двумя сегментами двух сфер. Бак окислителя установлен на ферме подвески 9.

Бак горючего 2 имеет тороидальную форму и наклонен своей экваториальной плоскостью относительной продольной оси блока и снабжен кронштейнами 11, по крайней мере тремя, установленными на внешней оболочке БГ 2 в плоскости, которая находится под углом 3 - 5^o относительно экваториальной плоскости БГ 2, и жестко связанными с нижним шпангоутом 7 межбакового отсека 4.

Маршевый двигатель 3 установлен на раме 14 во внутриторовом пространстве бака горючего 2 с помощью стержней 15.

Межбаковый отсек 4 выполнен силовым в виде верхнего 6 и нижнего 7 шпангоутов и жестко с ними связанных стрингеров 8.

Ферма подвески 9 бака окислителя 1 опирается на верхний шпангоут 6 межбакового отсека 4.

На верхний шпангоут 6 опирается также нижний конец верхней фермы 10 сопряжения с полезной нагрузкой.

Верхний конец опорной фермы 12 сопряжения с ракетой- носителем с помощью элемента разделения 13 соединен с соответствующими кронштейнами 11.

В предложенном блоке силовая схема представляет собой жесткое последовательное соединение верхней фермы 10 сопряжения с полезной нагрузкой, межбакового отсека 4, кронштейнов 11, размещаемых на внешней поверхности бака горючего 2 и опорной фермы 12 сопряжения с полезной нагрузкой.

При этом бак окислителя устанавливается на верхнем шпангоуте 6 межбакового отсека 4 с помощью фермы 9 подвески бака окислителя, а соединение кронштейнов 11 с опорной фермой 12 выполняется с помощью элементов разделения 13.

Крепление маршевого двигателя выполняется с помощью стержней крепления 15, верхние концы которых закреплены на верхнем шпангоуте 6 межбакового отсека 4 в точке соединения фермы 9 подвески бака окислителя и верхней фермы 10 сопряжения с полезной нагрузкой.

Данное устройство функционирует следующим образом.

Внешние инерционные нагрузки, возникающие при эксплуатации блока как в полете, так и при транспортировании воспринимаются силовой схемой, включающей верхнюю ферму 10 сопряжения с полезной нагрузкой, межбаковый отсек 4, кронштейны 11 бака горючего и опорную ферму 12 сопряжения с ракетой-носителем.

При этом радиальные усилия от бака окислителя 1 и маршевого двигателя 3 воспринимаются верхним шпангоутом 6 межбакового отсека 4.

Это дает возможность в отличие от прототипа исключить из конструкции блока габаритные силовые элементы, что в свою очередь позволяет уменьшить общую массу ракетного разгонного блока и снизить трудоемкость его изготовления.

Выигрыш в сухой массе блока составляет от 7 до 10%.

Все элементы силовой схемы выполняются из отечественных материалов, в т. ч. из высокопрочных алюминиевых материалов (например, марки 01420) и композиционных материалов (например, марки "Кулон").

Изготовление силовых элементов производится на отечественном оборудовании по известным технологиям.

Изобретение относится к ракетно-космической технике, а именно к конструкции разгонных блоков (РБ), предназначенных для выведения с опорной на рабочие высокоэнергетические орбиты различных полезных грузов. Согласно изобретению РБ содержит бак окислителя с фермой подвески, наклонный тороидальный бак горючего, маршевый двигатель, межбаковый отсек и опорную ферму для сопряжения с ракетой-носителем. При этом бак окислителя выполнен чечевичной формы, образованной сопряженными по окружности с помощью шпангоута двумя сегментами двух сфер. Силовой межбаковый отсек выполнен в виде верхнего и нижнего шпангоутов и стрингеров, а ферма подвески оперта на указанный верхний шпангоут. На этот шпангоут также оперт нижний конец дополнительной верхней фермы сопряжения с полезной нагрузкой. На внешней оболочке бака горючего в плоскости, расположенной под углом 3-5° к его экваториальной плоскости, установлены кронштейны, прикрепленные к нижнему шпангоуту межбакового отсека. Верхний конец опорной фермы сопряжения с ракетой-носителем при помощи элемента разделения соединен с указанными кронштейнами. Изобретение позволяет уменьшить массу РБ при выигрыше в его сухой массе 7-10%, а также снизить трудоемкость изготовления РБ. 1 ил.

Ракетный разгонный блок, содержащий бак окислителя с фермой подвески, тороидальный наклонный относительно продольной оси блока бак горючего, маршевый двигатель, межбаковый отсек, опорную ферму сопряжения с ракетой-носителем, отличающийся тем, что бак окислителя выполнен чечевичной формы, образованной сопряженными по окружности с помощью шпангоута двумя сегментами двух сфер, межбаковый отсек выполнен силовым в виде верхнего и нижнего шпангоутов и жестко связанных с ними стрингеров, при этом ферма подвески бака окислителя оперта на верхний шпангоут межбакового отсека, на который также оперт нижний конец дополнительно введенной верхней фермы сопряжения с полезной нагрузкой, причем на внешней оболочке бака горючего в плоскости, расположенной под углом 3 - 5^o к его экваториальной плоскости, установлены по крайней мере три кронштейна, которые жестко связаны с нижним шпангоутом межбакового отсека, причем верхний конец опорной фермы сопряжения с ракетой-носителем при помощи элемента разделения соединен с указанными кронштейнами.