РАКЕТНЫЙ РАЗГОННЫЙ БЛОК Российский патент 2008 года по МПК B64G1/40 

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

Известен ракетный разгонный блок по патенту RU 2205138, В64G 1/00, 1/16, 1/40, содержащий ферму сопряжения блока с полезной нагрузкой, бак окислителя, тороидальный наклонный относительно продольной оси блока топливный бак, маршевый двигатель, размещенный в торовой полости топливного бака, межбаковую ферму и ферму сопряжения блока с ракетой-носителем.

За прототип принят ракетный разгонный блок по патенту RU 2205138, В64G 1/00, 1/16, 1/40.

Недостатком прототипа является то, что при необходимости увеличения объема топлива в тороидальном баке за счет увеличения высоты цилиндрических вставок, расположенных между днищами бака, и при необходимости увеличения угла наклона тороидального бака относительно продольной оси блока с целью уменьшения величины незабора топлива закрепление тороидального бака к межбаковой ферме приводит к увеличению полки внешнего шпангоута тороидального бака, к наклонным стыкам силового ряда шпангоутов межбаковой фермы, тороидального бака и фермы сопряжения с ракетой носителем, что, в свою очередь, значительно ухудшает технологичность изготовления отсеков силового ряда (сопрягаемые шпангоуты наклонны по отношению к продольной оси блока) и их сборки, а также приводит к избыточным массовым затратам в конструкции этих стыков.

Задачей предложенного ракетного разгонного блока является увеличение массы полезного груза за счет снижения величины незабора топлива в тороидальном топливном баке, улучшения технологичности изготовления и сборки отсеков силового ряда (межбаковой фермы, тороидального бака и фермы сопряжения с ракетой носителем) без увеличения массы наклонных стыков этого силового ряда.

Задача решается за счет того, что в ракетном разгонном блоке, содержащем маршевый двигатель, межбаковую ферму сопряжения блока с ракетой-носителем и топливные баки окислителя и горючего, один из которых, по крайней мере, выполнен тороидальным и наклоненным относительно продольной оси ракетного разгонного блока, в тороидальном топливном баке по внешнему контуру тороидальные днища плавно сопряжены внешней сферической вставкой, выполненной за одно целое с внешним шпангоутом, при этом плоскость внешнего шпангоута перпендикулярна продольной оси ракетного разгонного блока, а центр сферы внешней сферической вставки расположен на продольной оси ракетного разгонного блока, в результате чего плоскости сопрягаемых шпангоутов отсеков силового ряда выполняются перпендикулярными продольной оси блока, тороидальный топливный бак наклонен относительно продольной оси блока на угол, необходимый для обеспечения минимальной величины незабора топлива в тороидальном топливном баке, что приводит к увеличению массы полезного груза, при этом масса наклонных стыков силового ряда не увеличивается.

На чертеже изображен предлагаемый ракетный разгонный блок, где:

1 - межбаковая ферма;

2 - тороидальные днища;

3 - ферма сопряжения с ракетой-носителем;

4 - внешняя сферическая вставка;

5 - внешний шпангоут;

6 - продольная ось;

7 - топливный бак;

8 - тороидальный топливный бак;

9 - маршевый двигатель.

Предложенный ракетный разгонный блок, содержащий маршевый двигатель 9, межбаковую ферму 1, ферму сопряжения с ракетой-носителем 3 и топливные баки окислителя 7 и горючего 8, один из которых, по крайней мере, выполнен тороидальным и наклоненным относительно продольной оси 6 ракетного разгонного блока, в тороидальном топливном баке 8 тороидальные днища 2 по внешнему контуру плавно сопряжены внешней сферической вставкой 4, выполненной за одно целое с внешним шпангоутом 5, при этом плоскость внешнего шпангоута 5 перпендикулярна продольной оси 6 ракетного разгонного блока, а центр внешней сферической вставки 4 расположен на продольной оси 6 ракетного блока.

Предложенный ракетный разгонный блок функционирует следующим образом. После завершения работы ступеней ракеты-носителя производится отделение орбитального блока от последней ступени ракеты-носителя и фермы сопряжения с ракетой-носителем 3, после чего происходит запуск маршевого двигателя 9 ракетного разгонного блока, топливо из топливного бака 7 (например, горючего, заполненного жидким водородом) и тороидального топливного бака 8 (например, окислителя, заполненного жидким кислородом) расходуется в соответствии с заданной программой работы маршевого двигателя 9. После выполнения ракетным разгонным блоком программы выведения полезного груза на заданную орбиту блок отделяется и уводится с орбиты полезного груза.

Реализация настоящего предложения с применением внешней сферической вставки 4 с расположением центра сферы внешней сферической вставки 4 на продольной оси 6 блока позволяет размещать внешний шпангоут 5 тороидального топливного бака 8 перпендикулярно продольной оси 6 блока при оптимальном угле наклона тороидального топливного бака 8, обеспечивающем минимальные остатки топлива в нем, что увеличивает массу полезного груза на величину снижения массы незабора топлива (например, при угле наклона топливного бака 8 на 3 градуса масса полезного груза возрастает на ˜15 кг) и приводит к снижению массы сопрягаемых шпангоутов на ˜10 кг.

Кроме того, линии сопряжения кромок внешнего шпангоута 5 и тороидальных днищ 2 тороидального топливного бака 8, при наличии внешней сферической вставки 6, имеют форму окружности при перпендикулярности плоскости шпангоута 5 к продольной оси 6 блока, что значительно улучшает технологичность изготовления и сборки тороидального топливного бака 8 и блока в целом.

Изобретение относится к ракетно-космической технике, а именно к конструкции ракетных разгонных блоков, входящих в состав ракет космического назначения, предназначенных для выведения на рабочие энергетические орбиты различных космических полезных грузов. Разгонный блок содержит маршевый двигатель, межбаковую ферму, ферму сопряжения с ракетой носителем и топливные баки, один из которых выполнен тороидальным и наклоненным относительно продольной оси ракетного разгонного блока. В тороидальном топливном баке тороидальные днища по внешнему контуру плавно сопряжены внешней сферической вставкой, выполненной за одно целое с внешним шпангоутом. Плоскость внешнего шпангоута перпендикулярна продольной оси ракетного разгонного блока, а центр внешней сферической вставки расположен по продольной оси ракетного блока. Достигается увеличение массы полезного груза за счет снижения величины незабора топлива в тороидальном топливном баке, улучшение технологичности изготовления и сборки отсеков силового ряда. 1 ил.

Ракетный разгонный блок, содержащий маршевый двигатель, межбаковую ферму, ферму сопряжения с ракетой-носителем и топливные баки, один из которых, по крайней мере, выполнен тороидальным и наклоненным относительно продольной оси ракетного разгонного блока, отличающийся тем, что в тороидальном топливном баке тороидальные днища по внешнему контуру плавно сопряжены внешней сферической вставкой, выполненной за одно целое с внешним шпангоутом, при этом плоскость внешнего шпангоута перпендикулярна продольной оси ракетного разгонного блока, а центр внешней сферической вставки расположен на продольной оси ракетного блока.