РАКЕТНЫЙ РАЗГОННЫЙ БЛОК Российский патент 2003 года по МПК B64G1/00 B64G1/16 B64G1/40 B64G9/00 

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

Известен ракетный разгонный блок по патенту РФ 2153447, МПК⁷: B 64 G 1/40, 1/00, 1/16, содержащий жидкостный ракетный двигатель, сферический бак окислителя, тороидальный бак горючего, герметичный торовый приборный отсек для бортовой аппаратуры.

Недостатками аналога является то, что бортовые приборы управления и автоматики, размещаемые в герметичном приборном отсеке, требуют при эксплуатации поддержания температурного режима в заданных пределах, для чего необходима активная система терморегулирования, обеспечивающая сброс или подвод тепла (термоплаты, радиатор - теплообменник, теплоноситель, автоматика и др. ). Кроме того, данная компоновка приборного отсека делает сложным доступ к приборам в случае необходимости их ремонта.

Отсутствие такой возможности по замене приборов, особенно на стартовой позиции, может привести к отмене пуска ракеты.

Наиболее близким аналогом является ракетный разгонный блок по патенту РФ 2165379, МПК⁷: В 64 G 1/00, 1/16, 1/40, содержащий бак окислителя чечевичной формы и тороидальный бак горючего, маршевый двигатель, межбаковый отсек ферменной конструкции, кроме того, блок содержит ферму подвески бака окислителя и опорную ферму сопряжения с ракетой-носителем, верхнюю ферму сопряжения с ракетой-носителем и стержни крепления.

Приборы системы управления и автоматики блока размещаются автономно на стержнях фермы межбакового отсека. Для обеспечения температурного режима приборов в полете в диапазоне от минус 40 до 50^oС имеется жидкостная система терморегулирования с радиатором-теплообменником, термоплатами, датчиками и автоматикой управления работой системы терморегулирования.

Недостатком прототипа является то, что размещение необходимой аппаратуры требует увеличения межбакового пространства, соответственно, длину межбакового отсека и длину стержней ферм, что приводит к искусственному усилению стержневой конструкции ферм, которая плохо работает на изгиб и, в целом, утяжеляет конструкцию блока. Кроме того, размещение приборов в межбаковом отсеке требует организацию индивидуального обеспечения их теплового режима. При эксплуатации блока затруднена замена приборов управления и автоматики на технической и стартовой позициях.

Задачей предложенного ракетного блока является улучшение массовых и эксплуатационных характеристик.

Техническим результатом является создание универсального ракетного разгонного блока, пригодного для использования его в составе любой ракеты-носителя среднего и тяжелого класса.

Эта задача достигается тем, что в ракетном разгонном блоке, содержащем бак окислителя и бак высококипящего горючего, маршевый двигатель, опорную ферму сопряжения с ракетой-носителем, верхнюю ферму сопряжения блока с полезной нагрузкой, межбаковый отсек, стержни крепления маршевого двигателя, приборы управления и автоматики блока, при этом на баке высококипящего горючего размещены герметичные контейнеры с приборами управления и автоматики блока.

На фиг.1 изображена конструкция ракетного разгонного блока, где:
1 - бак окислителя;
2 - герметичные контейнеры с приборами;
3 - стержни крепления маршевого двигателя;
4 - бак высококипящего горючего;
5 - опорная ферма сопряжения с ракетой-носителем;
6 - межбаковый отсек;
7 - ферма подвески бака окислителя;
8 - верхняя ферма сопряжения с полезной нагрузкой;
9 - маршевый двигатель;
10 - герметичные углубления.

В предложенном блоке силовая схема не нарушается и представляет собой жесткое соединение верхней фермы сопряжения с полезной нагрузкой 8, межбакового отсека 6, опорной фермы сопряжения с ракетой-носителем 5 и стержней крепления маршевого двигателя 3.

Бак окислителя 1 устанавливают на верхней части с помощью фермы подвески бака окислителя 7.

Крепление маршевого двигателя 9 выполняется с помощью стержней крепления маршевого двигателя 3, верхние концы которых соединены в верхней части межбакового отсека 6 в точке соединения фермы подвески бака окислителя 7 и верхней фермы сопряжения с полезной нагрузкой 8.

Герметичный контейнер 2 с приборами управления и автоматики разгонного блока размещен на баке высококипящего горючего 4, например в герметичных углублениях 10 бака высококипящего горючего 4. Для освобождения межбакового пространства и размещения герметичных контейнеров с приборами 2 могут быть выполнены герметичные углубления 10, например, в виде стаканов с фланцевым соединением для сопряжения с герметичным контейнером 2, в котором размещаются приборы управления и автоматики блока. При этом для удобства эксплуатации герметичные контейнеры с приборами 2 выполняются съемными.

Данное устройство функционирует следующим образом.

Внешние инерционные нагрузки, возникающие при работе блока, как в полете, так и при транспортировании, воспринимаются силовой схемой, включающей верхнюю ферму сопряжения с полезной нагрузкой 8, межбаковый отсек 6, опорную ферму сопряжения с ракетой-носителем 5, стержни крепления маршевого двигателя 3. При этом радиальные усилия от бака окислителя 1 и маршевого двигателя 9 воспринимается межбаковым отсеком.

Бортовые приборы управления и автоматики блока находятся в сменных герметичных контейнерах 2, например, погруженные в герметичные углубления 10 верхнего днища бака высококипящего горючего 4. Сменные герметичные контейнеры 2 с приборами управления и автоматики при необходимости во время эксплуатации блока могут заменяться.

Кроме того, размещение приборов в герметичных контейнерах 2 и помещение их в герметичных углублениях 10 бака высококипящего горючего 4 освобождает межбаковое пространство, уменьшает длину кронштейнов силовых ферм, разгружает их, что позволяет снизить их массу, а также длину и массу межбакового отсека 6.

Размещение приборов системы управления и автоматики разгонного блока в герметичных контейнерах 2, например, погруженных в бак высококипящего горючего 4, обеспечивает требуемый температурный режим более комфортный при эксплуатации приборов, соизмеримый с температурой в баке высококипящего горючего в пределах от 0 до 30^oС.

При необходимости в случае замены приборов возможна их замена вместе с контейнером, что очень важно при эксплуатации блока в условиях технической и стартовой позициях.

Выигрыш в сухой массе блока составляет от 0,5 до 1,5%.

Элементы силовой схемы блока выполняются из отечественных материалов, в т. ч. из высокопрочных конструкционных алюминиевых и композиционных материалов.

Изготовление силовых элементов производится на отечественном оборудовании по известным технологиям.

Снятие требований по индивидуальной организации обеспечения температурного режима приборов автоматики позволяет отказаться от жидкостной системы терморегулирования.

Изобретение относится к ракетно-космической технике, а именно к конструкции ракетных разгонных блоков, входящих в состав ракет космического назначения. Сущность изобретения: ракетный разгонный блок содержит баки окислителя и горючего с фермами подвески, маршевый двигатель, вспомогательную двигательную установку, опорную ферму сопряжения с ракетой-носителем, ферму сопряжения блока с полезным грузом, раму подвески маршевого двигателя и кронштейны крепления вспомогательной двигательной установки, межбаковый отсек. На баке высококипящего горючего размещены герметичные контейнеры с приборами управления и автоматики блока, имеющими температурный режим эксплуатации приборов, соизмеримый с баком высококипящего горючего разгонного блока. Выигрыш в массе полезного груза составляет 0,5 - 1,5%. Технический результат - улучшение эксплуатационных и массовых характеристик ракетных разгонных блоков. 1 ил.

Ракетный разгонный блок, содержащий бак окислителя и бак высококипящего горючего, маршевый двигатель, опорную ферму сопряжения с ракетой-носителем, верхнюю ферму сопряжения блока с полезной нагрузкой, межбаковый отсек, стержни крепления маршевого двигателя, приборы управления и автоматики блока, отличающийся тем, что на баке высококипящего горючего размещены герметичные контейнеры с приборами управления и автоматики блока.