СПОСОБ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА И ЧИСТОТЫ ГОЛОВНОГО БЛОКА В СОСТАВЕ РАКЕТЫ КОСМИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА Российский патент 2006 года по МПК B64G1/46 B64G5/00 

Изобретение относится к ракетно-космической технике.

К современным космическим аппаратам (КА), головным обтекателям (ГО), разгонным блокам (РБ) и другим составным частям головных блоков (ГБ) ракет космического назначения (РКН) предъявляются высокие требования по обеспечению чистоты поверхностей этих узлов.

Это вызвано тем, что в составе КА применяются высокоточные электронные приборы, оптическая аппаратура, солнечные батареи и другие элементы, которые изготавливаются в условиях повышенных требований промышленной чистоты и требуют высокой надежности выполнения поставленных перед ними задач.

Поэтому к изготовлению, сборке, испытаниям и эксплуатации составных частей ГБ и самого ГБ предъявляются повышенные требования по обеспечению чистоты.

Известен способ обеспечения теплового режима ГБ РКН путем подачи воздуха в нижнюю часть ГБ с помощью передвижных средств, смонтированных на железнодорожной или автомобильной платформе, с выходом воздуха из верхней части ГБ и возвратом его на вход в ГБ, т.е. система работает по замкнутому циклу. Циркулируемый воздух очищается с помощью фильтров, установленных на входе подачи воздуха в устройство для обеспечения теплового режима ГБ.

Известны также устройства для обеспечения теплового режима ГБ с трактами подачи воздуха, в которые входят фильтры, вентиляторы, воздуховоды и другие элементы. Эти устройства работают как по разомкнутому циклу, так и по замкнутому циклу. В первом случае подаваемый воздух выбрасывается в атмосферу через один из люков ГО, во втором - вновь поступает в систему.

Известен способ обеспечения теплового режима ГБ РКН путем подачи атмосферного воздуха в нижнюю часть ГБ с помощью стационарных наземных средств и средств башни обслуживания РКН и выбросом воздуха в атмосферу в верхней части ГБ, т.е. система работает по разомкнутому циклу. Подаваемый воздух очищается с помощью фильтров, установленных на входе подачи воздуха в устройство для обеспечения теплового режима ГБ («Космодром», под общ. ред. проф. А.П.Вольского, Военное издательство МО СССР, 1977, стр.208-213).

За прототип предлагаемого изобретения приняты способ обеспечения теплового режима и устройство, работающее по разомкнутому циклу.

Недостатком прототипа является то, что:

- воздух, подаваемый в нижнюю часть ГБ и выбрасываемый в верхней части ГБ (состоит из РБ, адаптера КА, ГО и других элементов), может переносить загрязнения с узлов ГБ на КА;

- подаваемый воздух своим направленным действием на конструкцию может способствовать выдуванию частиц из материалов, применяемых в конструкции ГБ, например, из теплоизоляции;

- не предусмотрено создания избыточного давления внутри ГБ, которое должно препятствовать проникновению неочищенного атмосферного воздуха во внутреннюю полость ГБ через неплотности ГБ (в том числе морского воздуха в случае пуска РКН в морских условиях) во время старта, когда из-за работы маршевых двигателей РКН загрязнение окружающей атмосферы наиболее значительное;

- в целях обеспечения требуемой чистоты КА для него создают в ГБ замкнутый (капсулированный) объем, что приводит к значительным массовым затратам.

Задачей предложенного способа является обеспечение повышенного качества чистоты ГБ с одновременным обеспечением его теплового режима в составе РКН до отвода башни обслуживания.

Задача решается за счет того, что в способе, включающем подачу газового компонента в ГБ с последующим выбросом его из ГБ, с помощью устройства для обеспечения чистоты и теплового режима ГБ газовый компонент подают в верхнюю часть ГБ, выброс газового компонента производят из нижней части ГБ через люк сброса газового компонента, выполненного в нижней части головного блока, к торцу которого пристыкована ракета-носитель, при этом за счет обеспечения в ГБ избыточного давления исключается проникновение загрязненного атмосферного воздуха в ГБ при подготовке РКН к пуску до отвода башни обслуживания.

Задача решается за счет того, что в устройство для реализации способа обеспечения теплового режима и чистоты головного блока ракеты космического назначения, включающее фильтр, очищающий поступающий на вход побудителя расхода газовый компонент, побудитель расхода, подающий газовый компонент по газоводам в головной блок, газоводы, термостатирующие элементы устройства, обеспечивающие поддержание теплового режима головного блока, дополнительно введен рассекатель потока газового компонента, соединенный газоводами с термостатирующими элементами устройства и закрепленный на верхней части головного обтекателя, который введен в состав головного блока, а в нижней части головного обтекателя выполнен люк для выхода газового компонента.

На чертеже схематично представлено устройство для обеспечения теплового режима и чистоты ГБ, где обозначено:

1 - головной блок;

2 - космический аппарат;

3 - разгонный блок;

4 - газоводы;

5 - рассекатель;

6 - фильтр;

7 - побудитель расхода;

8 - головной обтекатель;

9 - термостатирующие элементы устройства;

10 - люк сброса газового компонента;

11 - ракета-носитель.

В способе обеспечения теплового режима и чистоты головного блока 1 ракеты космического назначения, включающем подачу газового компонента в головной блок 1 с последующим выбросом его из головного блока 1, газовый компонент подают в верхнюю часть головного блока 1, выброс газового компонента производят из нижней части головного блока 1 через люк сброса газового компонента 10, выполненного в нижней части головного блока 1, к торцу которого пристыкована ракета-носитель 11, при этом за счет обеспечения в головном блоке 1 избыточного давления исключается проникновение загрязненного атмосферного воздуха в головной блок 1 при подготовке ракеты космического назначения к пуску до отвода башни обслуживания.

В устройство для реализации способа обеспечения теплового режима и чистоты головного блока 1 ракеты космического назначения, содержащее фильтр 6, очищающий поступающий на вход побудителя расхода 7 газовый компонент, побудитель расхода 7, подающий газовый компонент по газоводам 4 в головной блок 1, газоводы 4, термостатирующие элементы устройства 9, обеспечивающие поддержание теплового режима головного блока 1, дополнительно введен рассекатель 5 потока газового компонента, соединенный газоводами 4 с термостатирующими элементами устройства 9 и закрепленный на верхней части головного обтекателя 8, который введен в состав головного блока 1, а в нижней части головного обтекателя 8 выполнен люк сброса газового компонента 10.

Устройство для реализации способа обеспечения теплового режима и чистоты головного блока 1 ракеты космического назначения, содержащее фильтр 6, очищающий поступающий на вход побудителя расхода 7 газовый компонент, побудитель расхода 7, подающий газовый компонент по газоводам 4 в головной блок 1, газоводы 4, термостатирующие элементы устройства 9, обеспечивающие поддержание теплового режима головного блока 1, работает следующим образом.

С помощью побудителя расхода 7 в верхнюю часть ГБ 1 подают газовый компонент, очищенный фильтром 6 и с температурой, полученной с помощью термостатирующих элементов устройства 9 (например, электроподогревателей и охладителей). Газовый компонент поступает через рассекатель 5, обеспечивающий внутри ГБ 1 равномерное распределение потока, в полость ГБ 1, при этом за счет обеспечения в ГБ 1 избыточного давления исключается проникновение загрязненного атмосферного воздуха в ГБ 1 при подготовки РКН к пуску до отвода башни обслуживания и выбрасывается из нижней части ГО 8 через люк сброса газового компонента 10.

Рассекатель 5 предназначен для рассеивания потока газового компонента с тем, чтобы исключить направленное действие газового компонента на элементы конструкции космического аппарата 2 (например, теплоизоляция, оптические элементы, солнечные батареи и т.п.), расположенные в зоне действия потока газового компонента.

Рассекатель 5 потока газового компонента введен в состав ГБ 1, а газоводы 4, фильтр 6, побудитель расхода 7 и термостатирующие элементы устройства 9 используются на время обеспечения чистоты и теплового режима ГБ 1 при подготовке РКН к пуску до отвода башни обслуживания.

Введение нового способа и устройства для обеспечения теплового режима и чистоты ГБ 1:

- позволяет совместить обеспечение повышенного качества чистоты ГБ 1 с одновременным обеспечением теплового режима;

- позволяет дополнительно решать задачи пожаровзрывобезопасности, влагозащищенности и, в итоге, надежности выведения КА 2 при применении соответствующих инертных сухих газов;

- препятствует проникновению неочищенного атмосферного воздуха в ГБ 1;

- позволяет улучшить массовые характеристики ГБ 1 за счет отказа от конструкций, отделяющих КА 2 от остального пространства под ГО 8, что приводит к увеличению массы полезной нагрузки примерно на 5%;

- позволяет их использовать при отмене пуска, в этом случае башня обслуживания подводится к ракете, после чего к РКН подсоединяют коммуникации башни обслуживания, с помощью которых подают газовый компонент в верхнюю часть ГБ 1, создавая в полости ГБ 1 необходимый тепловой режим и избыточное давление, и сбрасывают газовый компонент из нижней части ГО 8 через люк сброса газового компонента 10.

Реализация предлагаемого изобретения возможна на существующих РКН типа «Союз», «Зенит-3SL» (морской старт), «Протон» и вновь разрабатываемых РКН.

Изобретения относятся к средствам, преимущественно наземным, управления параметрами окружающей среды изделий ракетно-космической техники. Предлагаемый способ включает подачу газового компонента в верхнюю часть головного блока (ГБ) и его выброс из нижней его части. При этом в ГБ создают избыточное давление. Предлагаемое устройство содержит побудитель расхода, подающий газовый компонент в ГБ, фильтр, очищающий поступающий на вход побудителя расхода газовый компонент, газоводы и термостатирующие элементы для поддержания теплового режима ГБ. В состав ГБ введен рассекатель потока газового компонента, соединенный газоводами с термостатирующими элементами. Рассекатель закреплен в верхней части головного обтекателя ГБ. В нижней части этого головного обтекателя выполнен люк сброса газового компонента. Техническим результатом изобретений является обеспечение повышенной чистоты ГБ и, одновременно, его теплового режима в составе ракеты-носителя до отвода башни обслуживания. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ обеспечения теплового режима и чистоты головного блока в составе ракеты космического назначения, включающий подачу газового компонента в головной блок и последующий его выброс из головного блока, отличающийся тем, что газовый компонент подают в верхнюю часть головного блока, создают избыточное давление в головном блоке, а выброс газового компонента производят из нижней части головного блока через люк сброса газового компонента, выполненный в нижней части головного блока, к торцу которого пристыкована ракета-носитель.2. Устройство обеспечения теплового режима и чистоты головного блока в составе ракеты космического назначения, содержащее побудитель расхода, подающий газовый компонент по газоводам в головной блок, фильтр очищающий, поступающий на вход побудителя расхода газовый компонент, газоводы и термостатирующие элементы, обеспечивающие поддержание теплового режима головного блока, отличающееся тем, что в состав устройства дополнительно введен рассекатель потока газового компонента, соединенный газоводами с указанными термостатирующими элементами и закрепленный на верхней части головного обтекателя, при этом рассекатель введен в состав головного блока, а в нижней части головного обтекателя данного блока выполнен люк сброса газового компонента.