ОТДЕЛЯЕМЫЙ КРУПНОГАБАРИТНЫЙ ГОЛОВНОЙ ОБТЕКАТЕЛЬ РАКЕТЫ-НОСИТЕЛЯ Российский патент 2011 года по МПК B64G1/00 F42B15/36 

Изобретение относится к ракетно-космической технике и предназначено для защиты крупногабаритных полезных грузов во время их совместной эксплуатации с ракетой-носителем, при подготовке к запуску и выведении на околоземные орбиты.

В настоящее время создаются на базе существующих ракет-носителей с ограниченными энергетическими возможностями новые ракеты космического назначения, позволяющие выводить на околоземную орбиту полезные нагрузки повышенных габаритов с сохранением основной наземной инфраструктуры, наработанной надежности ступеней ракет-носителей и не требующие при этом значительных финансовых затрат на их модернизацию.

Известен головной обтекатель ракеты-носителя, имеющий верхнюю коническую со сферическим наконечником и нижнюю цилиндрическую части, две створки, изготовленные, например, из композиционного материала - углесотопласта (см. патент РФ №2355583) - с продольными стыками их и с поперечным стыком с ракетой-носителем (переходным отсеком), силовые связи по продольно-поперечным стыкам, например пироэлементы или механические замки, шпильки, установленные на стрингерах продольного стыка и на полушпангоутах поперечного стыка головного обтекателя с ракетой-носителем и соединенные системой тяг с приводом для раскрытия механических замков, узлы разворота створок относительно ракеты-носителя, пневматические толкатели пневмосистемы разворота створок, соединенные трубопроводами через пироклапан с шар-баллонами (аккумуляторами давления) и выполненные, например, с хвостовиками, пружинные толкатели, имеющие сферическую законцовку (см. патент (19) RU (11) 2231486 (13) С2 от 27.06.2004 г.), для отделения створок (см. К.С.Колесников, В.В.Кокушкин и др. «Расчет и проектирование систем разделения ступеней ракет». Москва. Издательство МГТУ им. Н.Е.Баумана. 2006 г., стр.21÷25, 35, рис.1.8, 1.16.), - прототип.

По командам системы управления ракеты-носителя срабатывают пироклапаны, пироэлементы или приводы, раскрываются замки продольных стыков, нарушается жесткая связь между створками, раскрываются замки поперечного стыка и нарушается жесткая связь створок с ракетой-носителем.

Под действием усилия пневматических толкателей створки поворачиваются на определенный угол сброса α, выходят из узлов разворота и под действием усилия пружинных толкателей отделяются от ракеты-носителя.

Недостатками известной конструкции отделяемого головного обтекателя ракеты-носителя, влияющими на габариты зоны полезного груза, являются:

- исполнительные элементы средств разделения требуют при сборке космической головной части зон обслуживания средств разделения во внутренней полости головного обтекателя, вследствие чего требуются для обслуживания средств разделения значительные зазоры между конструкциями головного обтекателя и полезного груза, уменьшающие зону полезного груза под головным обтекателем;

- наличие монтажного нагружения узлов разворота створок из-за зазоров в поперечном стыке створок с ракетой-носителем, так как не предусмотрены устройства регулирования монтажных и технологических зазоров в поперечном стыке створок с ракетой носителем, также влияющих на величину зазоров между конструкциями головного обтекателя и полезного груза и габариты зоны полезного груза;

- не предусмотрено конструктивное исполнение устройства регулирования углов разворота и сброса створок;

- шарнирно закрепленные на кронштейнах отделяемых створок пневматические толкатели разворота створок в процессе отделения створок по окончании взаимодействия их сферических законцовок хвостовиков с опорами, закрепленными на ракете-носителе, могут занять произвольное положение в плоскости их возможного отклонения и привести к соударению или зацеплению створок между собой пневматическими толкателями разворота створок, к потере герметичности пневмосистемы разворота створок с последующей деформацией конструкции створок и возможным соударениям створок с полезным грузом и ракетой-носителем, а также к воздействиям на полезный груз газа высокого давления, истекающего из пневмосистемы разворота створок в местах потери ее герметичности.

Эти недостатки не позволяют эффективно использовать зону под крупногабаритным головным обтекателем для размещения полезного груза.

Целью изобретения является повышение эффективности использования зон размещения полезного груза и отделяемого крупногабаритного головного обтекателя ракеты-носителя путем повышения конструктивного совершенства головного обтекателя, средств отделения створок головного обтекателя и уменьшения допустимых зазоров между конструкциями полезного груза и отделяемого крупногабаритного головного обтекателя ракеты-носителя.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в отделяемом крупногабаритном головном обтекателе ракеты-носителя, имеющем верхнюю коническую со сферическим наконечником и нижнюю цилиндрическую части, содержащие две створки из углесотопластика со стрингерами их продольного стыка и полушпангоутами их поперечного стыка с переходным отсеком ракеты-носителя, пневмосистемы разворота створок с аккумуляторами давления, соединенными трубопроводами с заправочными клапанами и через пироклапан с пневматическими толкателями для разворота створок, силовые связи в виде механических замков, соединенных системой тяг с приводом для их раскрытия, шпилек, узлов разворота створок относительно ракеты носителя, взаимодействующих своими соединительными кронштейнами и установленными на них секторами и тягами, сферическими законцовками штоков пружинных толкателей отделения створок с соответствующими направляющими штырями и гнездами на переходном отсеке ракеты-носителя, механические замки крепления продольного стыка створок крупногабаритного головного обтекателя закреплены на стрингерах одной из створок с переменным шагом и взаимодействуют с нишами, выполненными для доступа с наружной стороны головного обтекателя в стыковочных стрингерах другой створки, а на полушпангоутах поперечного стыка створок с переходным отсеком установлены механические замки, соединенные системами тяг между собой и для взаимодействия с пироприводами через качалки, закрепленные в середине каждой створки, причем системы тяг снабжены серьгами, взаимодействующими по опорным поверхностям, выполненным эквидистантно цилиндрической поверхности головного обтекателя, с направляющими кронштейнами, жестко закрепленными на полушпангоутах створок между соседними механическими замками, узлы разворота створок выполнены с устройствами регулирования зазора между полушпангоутами створок и стыковочным шпангоутом переходного отсека и угла сброса створок от ракеты-носителя, а переходной отсек выполнен из двух конических оболочек: внешней для крепления створок головного обтекателя и внутренней для крепления полезного груза с открытыми торцевыми шпангоутами, жестко соединенными между собой и ракетой-носителем внизу, и стыковочными с полезным грузом и головным обтекателем шпангоутами, жестко соединенными силовыми стержнями вверху, при этом по середине каждой створки в ее нижней части диаметрально противоположно в корпусе выполнены гнезда под аккумуляторы давления пневмосистемы разворота створок, трубопроводы от пневматических толкателей до пироклапанов снабжены пневмоклапанами и выполнены подвижными в пределах углового перемещения пневматических толкателей, ограниченного упорами, закрепленными на каждой створке.

Техническое решение поясняется чертежами на примере вновь создаваемых отделяемых крупногабаритных головных обтекателей ракет-носителей.

Фиг.1 - общий вид ГО;

фиг.2 - узел А с фиг.1;

фиг.3 - вид Б с фиг.1;

фиг.4 - вид В с фиг.2;

фиг.5 - узел Г с фиг.4;

фиг.6 - сеч. Д-Д с фиг.1;

фиг.7 - сеч. Е-Е с фиг.6;

фиг.8 - узел Ж с фиг.2;

фиг.9 - вид И с фиг.8;

фиг.10 - вид К с фиг.9;

фиг.11 - вид Л с фиг.8;

фиг.12 - узел М с фиг.11;

фиг.13 - сеч. П-П с фиг.12;

фиг.14 - узел Н с фиг.2;

фиг.15 - сеч. Т-Т с фиг.14;

фиг.16 - сеч. Р-Р с фиг.11;

фиг.17 - узел С с фиг.4;

фиг.18 - вид Ю с фиг.17;

фиг.19 - сеч. Ф-Ф с фиг.18;

фиг.20 - схема размещения механических замков и систем тяг на полушпангоутах в поперечном стыке головного обтекателя с переходным отсеком.

На чертежах представлены позиции:

1 - головной обтекатель;

2 - ракета-носитель;

3 - полезный груз;

4 - верхняя коническая часть;

5 - сферический наконечник;

6 - нижняя цилиндрическая часть;

7 - створка;

8 - стрингер;

9 - продольный стык;

10 - полушпангоут;

11 - поперечный стык;

12 - переходной отсек;

13 - пневмосистема разворота;

14 - аккумулятор давления;

15 - трубопровод;

16 - заправочный клапан;

17 - пироклапан;

18 - пневматический толкатель;

19 - механический замок;

20 - тяга;

21 - система тяг;

22 - привод;

23 - шпилька;

24 - узел разворота;

25 - соединительный кронштейн;

26 - сектор поворотный;

27 - сектор поворотный;

28 - тяга;

29 - шток;

30 - пружинный толкатель;

31 - направляющий штырь;

32 - втулка;

33 - гнездо;

34 - кронштейн;

35 - несущий слой;

36 - заполнитель;

37 - профиль;

38 - корпус;

39 - защелка;

40 - рычаг;

41 - кулачок;

42 - штифт;

43 - стакан;

44 - пружина;

45 - стержень;

46 - ниша;

47 - короб;

48 - крышка;

49 - винт;

50 - механический замок;

51 - отверстие;

52 - стыковочный шпангоут;

53 - защитный колпак;

54 - уплотнитель;

55 - серьга;

56 - пиропривод;

57 - качалка;

58 - опорная поверхность с антифрикционным покрытием;

59 - направляющий кронштейн;

60 - шарнир;

61 - карданная подвеска;

62 - шток;

63 - кардан;

64 - ось;

65 - втулка;

66 - болт;

67 - ось;

68 - вилка;

69 - резьбовой стержень;

70 - ось;

71 - выступ;

72 - выступ;

73 - выступ;

74 - выступ;

75 - кронштейн;

76 - винт;

77 - прямоугольное отверстие;

78 - втулка;

79 - ось;

80 - шайба;

81 - резьбовая втулка;

82 - шпилька;

83 - гайка;

84 - болт;

85 - гайка;

86 - болт;

87 - внешняя коническая оболочка;

88 - внутренняя коническая оболочка;

89 - торцевой шпангоут;

90 - стыковочный шпангоут;

91 - стержень;

92 - продольно поперечный силовой набор;

93 - гнездо;

94 - пневмоклапан;

95 - упор;

96 - обтекатель;

97 - теплоизолирующий мат;

98 - вкладыш с отверстием;

99 - компенсатор перемещений;

100 - скоба;

101 - чехол;

102 - отверстие.

Отделяемый крупногабаритный головной обтекатель 1 ракеты-носителя 2 (см. фиг.1) для защиты полезного груза 3 (см. фиг.3, 4) имеет верхнюю коническую часть 4 со сферическим наконечником 5 и нижнюю цилиндрическую часть 6 (см. фиг.1), две створки 7 (см. фиг.2, 4) из углесотопластика со стрингерами 8 (см. фиг.6, 7) их продольного стыка 9 (см. фиг.1, 7) и полушпангоутами 10 (см. фиг.8, 9, 10) их поперечного стыка 11 (см. фиг.1, 9, 14, 18) с переходным отсеком 12 (см. фиг.1, 2, 4) ракеты-носителя 2, пневмосистемы разворота 13 (см. фиг.11) створок 7 с аккумуляторами давления 14, соединенными трубопроводами 15 с заправочными клапанами 16 и через пироклапан 17 с пневматическими толкателями 18 (см. фиг.12, 14, 16) для разворота створок 7, силовые связи.

Силовые связи выполнены в виде механических замков 19, соединенных тягами 20 системы тяг 21 (см. фиг.7) с приводом 22 (см. фиг.1) для их раскрытия, шпилек 23 (см. фиг.7) и узлов разворота 24 створок 7 относительно ракеты-носителя 2 с переходным отсеком 3 и с полезным грузом 12.

Узлы разворота 24 (см. фиг.4, 17) взаимодействуют своими соединительными кронштейнами 25 и установленными на них поворотными секторами 26 (левый) и 27 (правый) с тягами 28, сферическими законцовками штоков 29 пружинных толкателей 30 отделения створок 7 с соответствующими направляющими штырями 31 с втулками 32 и гнездами 33 (см. фиг.17, 18, 19) на переходном отсеке 12 (см. фиг.4) ракеты-носителя 2.

Тяги 28 шарнирно соединены с кронштейнами 34 (см. фиг.18), жестко закрепленными на створках 7, и с поворотными секторами 26 и 27 (см. фиг.19).

Верхняя коническая часть 4 и нижняя цилиндрическая часть 6 головного обтекателя 1 выполнены в виде створок 7, корпусы которых выполнены цельноформованными из трехслойного материала - углестеклоалюмосотопласта (несущие слои 35 из углестеклопласта, заполнитель 36 - алюминиевые сотопанели) (см. фиг.6).

Углестеклоалюмосотопласт корпусов створок 7 окантован профилями 37 (см. фиг.6) П-образного сечения из прессованного углестеклопласта.

Несущие слои 35 створок 7 выполнены переменной толщины по длине головного обтекателя 1 в зависимости от нагрузок, действующих на данный участок корпуса головного обтекателя 1, при сохранении неизменной по длине головного обтекателя толщины углестеклоалюмосотопласта корпусов створок 7 за счет заполнителя 36.

Это позволяет повысить жесткость и несущую способность крупногабаритного головного обтекателя 1 без увеличения его габаритов и зазоров между головным обтекателем 1 и полезным грузом 3 и соответственно увеличить зону полезного груза 3.

Для защиты оболочки корпуса створок 7 от аэродинамического нагрева на сферическую и коническую поверхности верхней конической части 4 створок 7 нанесено теплозащитное покрытие ТТП-ФС переменной толщины (см. фиг.1).

Механический замок 19 (см. фиг.7) содержит корпус 38, защелки 39, рычаги 40, кулачки 41, штифты 42, стаканы 43, пружины 44 и стержни 45 для крепления створок 7 по продольному стыку 9.

В закрытом положении замка «зуб» защелки 39 входит в отверстие стержня 45, а другой конец защелки 39 удерживается профилированным по радиусу кулачком 41 рычага 40 (см. фиг.7).

При повороте рычага 40 под действием усилия тяг 20 от привода 22 для раскрытия механических замков 19 защелка 39 освобождается, теряя связь с рычагом 40 и проворачиваясь вокруг штифта 42, высвобождает стержень 45, который под действием пружины 44 утапливается в стакан 43 (см. фиг.7), не препятствуя более раскрытию продольного стыка 9 головного обтекателя 1.

Шаги крепления механических замков 19 продольного стыка 9 на створках 7, так же как и толщина несущих слоев 35 (см. фиг.6, 1) створок 7 в верхней конической 1 и нижней цилиндрической 2 частях корпуса головного обтекателя 1, выполнены переменными по длине головного обтекателя, при этом шаги и несущая способность конструкции механических замков 19 (см. фиг.7) соответствуют действующим при максимальных скоростных напорах на крупногабаритный головной обтекатель 1 распределенным по длине аэрогазодинамическим нагрузкам в виде осевых, перерезывающих сил, изгибающих моментов и перепадов давления.

Механические замки 19 (см. фиг.6, 7) крепления створок 7 продольного стыка 9 створок 7 крупногабаритного головного обтекателя 1 закреплены на стрингерах 8 одной из створок 7 с переменным шагом (см. фиг.1) и взаимодействуют с нишами 46 (см. фиг.6), выполненными для доступа с наружной стороны головного обтекателя 1 в стыковочных стрингерах 8 другой створки 7, в виде коробов 47 с пылевлагозащитными съемными крышками 48 (см. фиг.1, 7), соответствующих по своей форме контуру наружной поверхности створки 7.

Корпусы 38 (см. фиг.7) и стаканы 43 механических замков 19 крепятся к стыковочным стрингерам 8 головного обтекателя 1 винтами 49.

Для восприятия поперечных нагрузок, действующих в продольном стыке 9 на стыковочном стрингере 8 створки 7, у каждого механического замка 19 установлены силовые шпильки 23 (см. фиг.7).

Механические замки 50 крепления створок 7 (см. фиг.9) по поперечному стыку 11 (см. фиг.1) аналогичны механическим замкам 19 продольного стыка 9 и закреплены с одной стороны своими корпусами 38 внутри головного обтекателя 1 на полушпангоутах 10 (см. фиг.12, 19) каждой створки 7 и взаимодействуют через отверстия 51 (см. фиг.9) в полушпангоутах 10 и стыковочном шпангоуте 52 (см. фиг.9) своими стержнями 45 со стаканами 43, снабженными герметичными защитными колпаками 53 (см. фиг.9) и закрепленными на открытом снаружи стыковочном шпангоуте 52 переходного отсека 12 (см. фиг.1, 2, 3).

Предлагаемое конструктивное исполнение установки механических замков 19 и 50 обеспечивает сборку головного обтекателя с его внешней стороны, при этом не предусматривая для привлекаемого при сборке персонала зон обслуживания во внутренней полости головного обтекателя, как в вертикальном, так и в горизонтальном его положении.

Пылевлагозащита по продольным стыкам 9 створок 7 и поперечному стыку 11 створок 7 головного обтекателя 1 со стыковочным шпангоутом 52 переходного отсека 12 обеспечивается установкой уплотнителей 54 из резинового профиля (см. фиг.6, 9).

Механические замки 50 соединены тягами 20 (см. фиг.9, 10) и карданно соединенными с ними серьгами 55 (см. фиг.10) систем тяг 21 (см. фиг.20) между собой для взаимодействия с пироприводами 56 через качалки 57 (см. фиг.9, 20), закрепленные в середине каждой створки 7, причем серьги 55 (см. фиг.10) систем тяг 21 взаимодействуют по опорным поверхностям с нанесенным на них антифрикционным покрытием 58, выполненными эквидистантно цилиндрической поверхности головного обтекателя 1, с направляющими кронштейнами 59 (см. фиг.10, 20), жестко закрепленными на полушпангоутах 10 створок 7 между соседними механическими замками 50 (см. фиг.9, 20).

Качалки 57 (см. фиг.9) закреплены шарнирами 60 на корпусе в середине каждой створки 7 с возможностью качания вокруг поперечной оси головного обтекателя 1 и взаимодействуют через шарнирно закрепленную на ней карданную подвеску 61 с корпусом пиропривода 56 (см. фиг.9).

Шток 62 пиропривода 56 закреплен карданом 63 на корпусе створки 7 (см. фиг.9).

По середине каждой створки 7 в ее нижней части диаметрально противоположно относительно продольной плоскости симметрии, перпендикулярной плоскости продольных стыков 9, на расстояниях (0,05-0,15) от диаметра нижней цилиндрической части 6 установлены соосные узлы разворота 24 (см. фиг.4) створок 7, что обеспечивает оптимальную жесткость конструкции створки 7 при ее взаимодействии с узлами разворота 24 и пневматическими толкателями 18 в процессе ее разворота и дальнейшего безударного отделения от ракеты-носителя 2 с полезным грузом 3 и при этом позволяет увеличить зону полезного груза 3 под головным обтекателем 1 (см. фиг.4).

Узлы разворота 24 створок 7 предназначены для крепления створок 7 к переходному отсеку 12 (см. фиг.17, 18) и обеспечивают разворот и сброс створок 7 и выполнены с устройствами регулирования зазора между полушпангоутами 10 створок 7 и стыковочным шпангоутом 52 переходного отсека 12 и угла α отделения створок 7 от ракеты-носителя 2.

Оси 64 (см. фиг.18) узлов разворота 24 (см. фиг.4) створок 7 расположены в плоскости, параллельной плоскости поперечного стыка 11 с переходным отсеком 12, ниже нее и по касательной к внешнему контуру нижней цилиндрической части 6 головного обтекателя 1 (см. фиг.1).

Каждый узел разворота 24 состоит из соединительного кронштейна 25 (см. фиг.4, 17), в резьбовые отверстия которого ввернуты пружинные толкатели 30 для отделения створок 7, двух поворотных секторов 26 и 27, которые соединены с корпусом соединительного кронштейна 25 с помощью втулки 65 и болта 66 (см. фиг.18, 19).

Соединительный кронштейн 25 соединен с кронштейном 34 (см. фиг.18) створки 7 осью 64.

Поворотные сектора 26 и 27 с помощью оси 67 и тяги 28 (см. фиг.17, 18, 19), выполненной в виде вилки 68 с резьбовым стержнем 69, соединяются осью 70 (см. фиг.18) с кронштейном 34 створки 7, а выступами 71 и 72 находятся в зацеплении с выступами 73 и 74 направляющего штыря 31, который крепится к кронштейну 75 переходного отсека 12 через втулку 32 винтом 76 (см. фиг.19).

В прямоугольное отверстие 77 (см. фиг.18) соединительного кронштейна 25 устанавливается втулка 78, которая удерживается в корпусе соединительного кронштейна 25 с помощью оси 79, шайбы 80, резьбовой втулки 81 и шпильки 82 с гайкой 83 (см. фиг.18).

Болты 84 с гайками 85 и болты 86 предназначены для регулирования положения соединительного кронштейна 25 относительно кронштейна 75 переходного отсека 12 (см. фиг.18) при сборке каждого узла вращения 24 створок 7.

Отрегулированное положение соединительного кронштейна 25 исключает возможность заклинивания звеньев устройств регулирования угла отделения створок в осях 64, 67, в болте 66 и втулки 78 на направляющем штыре 31 при вращении и сбросе створок 7 с переходного отсека 12 (см. фиг.18).

Кронштейн 34 створки 7, тяга 28, выполненная в виде вилки 68 с резьбовым стержнем 69 (см. фиг.18), поворотные сектора 26 и 27 и соединительный кронштейн 25 являются звеньями устройства регулирования угла отделения створок, образующими параллелограмм.

В исходном положении, изображенном на фиг.18, поверхности Х и Ш составляют угол α, равный или несколько больше угла β зацепления выступов 71 и 72 (см. фиг.18) секторов 26 и 27 с выступами 73 и 74 направляющего штыря 31.

Пружинные толкатели 30 (см. фиг.19) для отделения створок 7 во взведенном состоянии удерживаются секторами 26 и 27.

При повороте кронштейна 34 вокруг оси 64 в направлении по стрелке связанная с соединительным кронштейном 25 тяга 28 поворачивает на тот же угол сектора 26 и 27 (см. фиг.18).

В момент выхода выступов 71 и 72 секторов 26 и 27 из зацепления с выступами 73 и 74 поверхность Х кронштейна 34 соприкасается с поверхностью Ш соединительного кронштейна 25.

Через эти поверхности усилие пружинных толкателей 30 для отделения створок 7 передается на створку 7.

Освободившиеся пружинные толкатели 30 для отделения створок 7 сбрасывают соединительный кронштейн 25 с втулкой 78 с направляющего штыря 31 (см. фиг.19).

На заданных одинаковых углах сброса α происходит безударное отделение створок 7 крупногабаритного головного обтекателя 1 от корпуса ракеты-носителя 2 с переходным отсеком 12 и полезным грузом 3 с минимальными их возмущениями, что позволяет эффективнее использовать зону под головным обтекателем 1 для размещения полезного груза 3.

Таким образом, с целью упрощения процесса регулирования угла сброса и повышения точности в нем в каждом узле разворота 24 в устройстве регулирования угла отделения створок тяга 28 выполнена в виде вилки 68 с резьбовым стержнем 69 (см. фиг.18, 19), другой конец которого подвижно связан с секторами 26 и 27, при этом соединительный кронштейн 25 закреплен шпилькой 82, шарнирно связанной с втулкой 78.

Резьбовая втулка 81 устройства регулирования зазора между полушпангоутами 10 створок 7 и стыковочным шпангоутом 52 переходного отсека 12 служит для устранения зазоров в стыках переходного отсека 12 с соединительным кронштейном 25 и с полушпангоутами 10 створки 7 (см. фиг.18), влияющих на величину зазоров между конструкциями головного обтекателя 1 и полезного груза и габариты зоны полезного груза 3.

Резьбовая втулка 81 затягивается торцевым ключом, выбирая зазор между стыковочным шпангоутом 52 и полушпангоутами 10, контрится гайкой 83 (см. фиг.18).

Значение угла α определяется расчетом кинематики безударного отделения створок 7 от ракеты-носителя 2 с полезным грузом 3.

Под действием пружинных толкателей 30 створки 7 с соединительным кронштейном 25 и установленными на нем элементами отделяются от переходного отсека 12, с остающимися на переходном отсеке 12 направляющим штырем 31 и втулкой 32 (см. фиг.18).

Происходит разрыв механических связей между створками 7 и переходным отсеком 12.

Для эффективного использования полезного объема крупногабаритного головного обтекателя 1 и обеспечения надежного безударного его отделения при минимально возможном зазоре между внутренней поверхностью головного обтекателя 1 и полезным грузом 3, выполненным с высоким уровнем конструктивного совершенства, переходной отсек 12 выполнен из двух конических оболочек: внешней 87 (см. фиг.4, 5) для крепления створок 7 головного обтекателя 1 и внутренней 88 для крепления полезного груза 3 с открытыми торцевыми шпангоутами 89 (см. фиг.5), жестко соединенными между собой и ракетой-носителем 2 внизу, и стыковочными шпангоутами 52 и 90, жестко соединенными силовыми стержнями 91 вверху (см. фиг.3, 4), при этом отношение диаметра стыковочного шпангоута 52 для крепления головного обтекателя 1 к диаметру стыковочного шпангоута 90 для крепления полезного груза 3 в пределах от 1,5 до 1,9 обеспечивает незначительные перемещения головного обтекателя 1 относительно полезного груза 3 и ракеты-носителя 2 от воздействия эксплуатационных нагрузок.

Внешняя коническая оболочка 87 выполнена из углестеклоалюмосотопласта с двумя металлическими торцевым шпангоутом 89 и стыковочным шпангоутом 52 (см. фиг.9).

Внутренняя коническая оболочка 88 представляет собой клепаную металлическую конструкцию с продольно поперечным силовым набором 92 (см. фиг.4), соединенную с торцевым шпангоутом 89 (см. фиг.5) и стыковочным шпангоутом 52 (см. фиг.3, 9).

По середине каждой створки 7 в ее нижней части диаметрально противоположно в корпусе выполнены гнезда 93 (см. фиг.8) под аккумуляторы давления 14 (см. фиг.8) пневмосистемы разворота 13 (см. фиг.11) створок 7, трубопроводы 15 (см. фиг.11) от пневматических толкателей 18 (см. фиг.14, 16) до пироклапанов 17 (см. фиг.12) снабжены пневмоклапанами 94 (см. фиг.12, 13) и выполнены подвижными в пределах углового перемещения пневматических толкателей 18, ограниченного упорами 95, закрепленными на каждой створке 7 (см. фиг.14, 15).

Аккумуляторы давления 14 (см. фиг.8) пневмосистемы разворота 13 (см. фиг.11) створок 7 защищены снаружи створки 7 обтекателем 96 с теплоизолирующим матом 97 (см. фиг.8).

Пневмоклапаны 94 закреплены герметично на вкладышах с отверстием 98 (см. фиг.13) в корпусе створки 7.

Подвижность трубопроводов 15 от пневматических толкателей 18 до пироклапанов 17 обеспечивается, например, компенсаторами перемещений 99 (см. фиг.11) в виде лир, закрепленных скобами 100, обеспечивающими необходимые перемещения для взаимодействия через закрытые закрепленными на корпусе створки 7 и трубопроводах 15 эластичными пылевлагозащитными чехлами 101 отверстия 102 (см. фиг.16), выполненные в корпусе створок 7 с шарнирно установленными диаметрально противоположно в плоскости, параллельной плоскости продольных стыков 9, на расстояниях (0,03-0,1) диаметра нижней цилиндрической части 6 двумя пневматическими толкателями 18 для разворота створок 7 с ограниченной упорами 95 (см. фиг.14, 15) возможностью их угловых перемещений, соответствующих углу разворота створок 7 при взаимодействии сферических законцовок штоков 29 пневматических толкателей 18 с соответствующими гнездами 33 на переходном отсеке 12 (см. фиг.14).

Предложенная компоновка и конструктивное исполнение составных частей пневмосистемы разворота створок 3 крупногабаритного головного обтекателя позволяют увеличить зону полезного груза под головным обтекателем путем:

- заглубления аккумуляторов давления 14 (см. фиг.8) в корпус створки 7 изнутри головного обтекателя 1;

- обеспечения возможности подачи и дренажа небольшого безопасного для обслуживающего персонала испытательного давления воздуха через пневмоклапаны 94 (см. фиг.13), соединенные трубопроводами 15 с пневматическими толкателями 18 (см. фиг.14) для обеспечения надежного отвода створок 7 для контроля процесса разделения, отвода с разворотом створок 7 и зазоров между конструкциями створок 7 и полезного груза 3 в наземных условиях в процессе контрольных раскрытий и отводов створок головного обтекателя 1 перед их окончательной стыковкой между собой и с переходным отсеком 12 (см. фиг.14);

- исключения возможности соударения створок 7 и истечения воздуха высокого давления из пневмосистемы разворота 13 створок 7 из-за динамических воздействий на трубопроводы 15, пневматические толкатели 18 (см. фиг.14, 15) и конструкцию створок 7 в процессе раскрытия, разворота и отделения створок 7 в полете.

Отделение головного обтекателя 1 от ракеты-носителя 2 осуществляется в следующем порядке.

По командам от системы управления ракеты-носителя 2 срабатывают пироклапан 17 для подачи от аккумуляторов давления 14 газа в пневмотолкатели 18 (см. фиг.11, 12, 14), привод 22 (см. фиг.1) для раскрытия механических замков 19 (см. фиг.6) продольного стыка 9, который приводит в движение системы тяг 21 (см. фиг.7) и механических замков 19 вдоль конической и цилиндрической поверхностей головного обтекателя 1, и пироприводы 56 (см. фиг.9) для раскрытия механических замков 50 поперечного стыка 11, которые приводят в движение системы тяг 21 механических замков 50 (см. фиг.9, 19).

Механические замки 19 и 50 раскрываются и нарушается жесткая связь створок 7 друг с другом и со стыковочным шпангоутом 52 (см. фиг.9) переходного отсека 12 ракеты-носителя 2.

Под действием усилия пневматических толкателей 18 штоки 29 (см. фиг.14) со сферическими законцовками поворачивают створки 7 в узлах разворота 24 (см. фиг.4, 18) с заданной угловой скоростью вращения.

При достижении угла α створки 7 освобождаются от кинематических связей, выходят из узлов разворота 24 створок 7 и под действием усилия пружинных толкателей 30 отделяются от ракеты-носителя 2 с переходным отсеком 12 и полезным грузом 3 (см. фиг.4), одновременно вращаясь вокруг собственных центров масс.

Сочетание скорости отделения и скорости вращения створок 7 таково, что соударение створок 7 с ракетой-носителем 2 и полезным грузом 3 не происходит.

Преимуществом предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом является то что, оно позволяет создать крупногабаритный отделяемый головной обтекатель с зоной полезного груза при минимально возможных зазорах между конструкциями полезного груза и головного обтекателя с достаточным уровнем его конструктивного совершенства, для более эффективного использования энергетических возможностей ракет-носителей для выведения крупногабаритных полезных грузов.

При этом улучшается динамика и повышается надежность разделения и сброса головного обтекателя.

Изобретение относится к ракетно-космической технике. Головной обтекатель имеет верхнюю коническую со сферическим наконечником и нижнюю цилиндрическую части, содержащие две створки со стрингерами их продольного стыка и полушпангоутами их поперечного стыка с переходным отсеком ракеты-носителя, пневмосистемы разворота створок с аккумуляторами давления, соединенными трубопроводами с заправочными клапанами и через пироклапан с пневматическими толкателями для разворота створок, и силовые связи. Механические замки крепления продольного стыка створок крупногабаритного головного обтекателя закреплены на стрингерах одной из створок с переменным шагом и взаимодействуют с нишами, выполненными для доступа с наружной стороны головного обтекателя в стыковочных стрингерах другой створки. На полушпангоутах поперечного стыка створок с переходным отсеком установлены механические замки, соединенные системами тяг между собой и для взаимодействия с пироприводами через качалки, закрепленные в середине каждой створки. Системы тяг снабжены серьгами, взаимодействующими по опорным поверхностям, выполненным эквидистантно цилиндрической поверхности головного обтекателя, с направляющими кронштейнами, жестко закрепленными на полушпангоутах створок между соседними механическими замками. Узлы разворота створок выполнены с устройствами регулирования зазора между полушпангоутами створок и стыковочным шпангоутом переходного отсека и угла сброса створок от ракеты-носителя. Переходной отсек выполнен из двух конических оболочек. По середине каждой створки в ее нижней части диаметрально противоположно в корпусе выполнены гнезда под аккумуляторы давления пневмосистемы разворота створок. Трубопроводы от пневматических толкателей до пироклапанов снабжены пневмоклапанами и выполнены подвижными в пределах углового перемещения пневматических толкателей, ограниченного упорами, закрепленными на каждой створке. Достигается повышение эффективности использования зон размещения полезного груза и надежности отделяемого головного обтекателя. 20 ил.

Отделяемый крупногабаритный головной обтекатель ракеты-носителя, имеющий верхнюю коническую со сферическим наконечником и нижнюю цилиндрическую части, содержащие две створки из углесотопластика со стрингерами их продольного стыка и полушпангоутами их поперечного стыка с переходным отсеком ракеты-носителя, пневмосистемы разворота створок с аккумуляторами давления, соединенными трубопроводами с заправочными клапанами и через пироклапан - с пневматическими толкателями для разворота створок, силовые связи в виде механических замков, соединенных системой тяг с приводом для их раскрытия, шпилек, узлов разворота створок относительно ракеты носителя, взаимодействующих своими соединительными кронштейнами и установленными на них секторами и тягами, сферическими законцовками штоков пружинных толкателей отделения створок с соответствующими направляющими штырями и гнездами на переходном отсеке ракеты-носителя, отличающийся тем, что механические замки крепления продольного стыка створок крупногабаритного головного обтекателя закреплены на стрингерах одной из створок с переменным шагом и взаимодействуют с нишами, выполненными для доступа с наружной стороны головного обтекателя в стыковочных стрингерах другой створки, а на полушпангоутах поперечного стыка створок с переходным отсеком установлены механические замки, соединенные системами тяг между собой и для взаимодействия с пироприводами через качалки, закрепленные в середине каждой створки, причем системы тяг снабжены серьгами, взаимодействующими по опорным поверхностям, выполненным эквидистантно цилиндрической поверхности головного обтекателя, с направляющими кронштейнами, жестко закрепленными на полушпангоутах створок между соседними механическими замками, узлы разворота створок выполнены с устройствами регулирования зазора между полушпангоутами створок и стыковочным шпангоутом переходного отсека и угла сброса створок от ракеты-носителя, а переходной отсек выполнен из двух конических оболочек: внешней для крепления створок головного обтекателя и внутренней для крепления полезного груза с открытыми торцевыми шпангоутами, жестко соединенными между собой и ракетой-носителем внизу, и стыковочными с полезным грузом и головным обтекателем шпангоутами, жестко соединенными силовыми стержнями вверху, при этом по середине каждой створки, в ее нижней части диаметрально противоположно в корпусе выполнены гнезда под аккумуляторы давления пневмосистемы разворота створок, трубопроводы от пневматических толкателей до пироклапанов снабжены пневмоклапанами и выполнены подвижными в пределах углового перемещения пневматических толкателей, ограниченного упорами, закрепленными на каждой створке.