ДВИГАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА СИСТЕМЫ АВАРИЙНОГО СПАСЕНИЯ Российский патент 2013 года по МПК F02K9/76 

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к твердотопливным двигательным установкам системы аварийного спасения (далее - ДУ САС) экипажа космических кораблей типа «Союз».

Известна конструкция двигательной установки, приведенная в книге «Космические аппараты» под общей ред. проф. К.П.Феоктистова, г.Москва: Военное издательство, 1983 г., стр.290. ДУ САС, содержащая основной двигатель отделения и увода отделяемого головного блока (0ГБ), разделительный двигатель сброса двигательной установки (ДУ) после нормального прохождения атмосферного участка или отделения спускаемого аппарата (СА) от OГБ в процессе аварийного спасения и управляющие двигатели формирования заданной траектории движения OГБ.

Разделительный и основной двигатели расположены соосно один над другим (по полету) и соединены на переднем днище основного двигателя через круговой стыковочный узел.

Сопла основного двигателя располагаются под углом к продольной оси двигателя и монтируются в сопловых колпаках, симметрично расположенных на цилиндрической поверхности двигателя, образуя сопловой блок.

Основной (центральный) двигатель ДУ САС космического корабля «Союз» имеет 12 сопел и соответственно 12 сопловых колпаков, которые располагаются в непосредственной близости один от другого и образуют единый силовой пояс.

Недостатком указанной конструкции является повышенное лобовое сопротивление, создаваемое близко расположенными соплами.

Известна конструкция ДУ САС корабля «Союз - ТМ» с улучшенными аэродинамическими характеристиками (прототип), приведенная в книге «Создание перспективных ракетных двигателей твердого топлива» (Москва, издательство МАИ, 2004 г., стр.26), содержащая основной (центральный) двигатель с сопловым блоком, разделительный и управляющие двигатели.

Основной двигатель ДУ САС имеет 4 сопла и соответственно 4 сопловых колпака, расположенных на боковой цилиндрической поверхности корпуса двигателя.

Геометрические параметры соплового блока таковы, что диаметр соплового колпака сравним с радиусом цилиндрической оболочки корпуса.

Это обстоятельство, а также то, что в цилиндрической оболочке соплового блока, находящейся под воздействием внутреннего давления, возникающие в материале напряжения в направлении образующей цилиндра и в окружном направлении значительно (в два раза) отличаются. Это приводит к тому, что возможно изменение геометрии соплового блока, что с одной стороны ограничивает применение внутренней жесткой теплозащиты соплового блока, с другой стороны может привести к нарушению (вследствие возникающей эллипсности колпака) герметичности соединения «сопло - сопловой колпак».

Устранение нежелательного изменения геометрии соплового блока может быть произведено путем увеличения толщины оболочки соплового блока, применения усиливающих элементов, например ребер, поясков и пр. Это, в любом случае, приводит к значительному утяжелению конструкции.

Задачей изобретения является устранение недопустимого изменения геометрии соплового блока при условии соблюдения требований по минимизации массы конструктивных элементов двигателя.

Технический результат достигается тем, что в двигательной установке системы аварийного спасения, имеющей основной и разделительный двигатели, расположенные соосно один над другим и соединенные на переднем днище основного двигателя, который имеет сопла, размещенные симметрично под углом к его продольной оси, установленные в сопловые колпаки с образованием соплового блока, отличающийся тем, что сопловые колпаки (сопловый блок) размещены на переднем днище основного двигателя, днище основного двигателя выполнено в виде полусферы, а на сопловых колпаках предусмотрено место для стыковки с разделительным двигателем, например, в виде болтового соединения.

Изобретение поясняется чертежами:

на фиг.1 - продольный разрез ДУ САС;

на фиг.2 - один из элементов болтового соединения.

Основной двигатель 1 (фиг.1) имеет сферическое днище 3.На сферическом днище 3 смонтированы сопловые колпаки 4, в которые установлены сопла 5. Разделительный двигатель 2 установлен соосно с основным двигателем. Стыковочное место двигателей выполнено на сопловых колпаках 4 с помощью болтов 6.

На фиг.2 показано расположение крепежных элементов (болтов 6), соединяющих основной 1 и разделительный двигатели.

Применение сферического переднего переднего днища основного двигателя при нагружении его внутренним давлением (во время работы двигателя) позволяет получить одинаковое во всех направлениях поле напряжений. Это обстоятельство обеспечивает одинаковое во всех направлениях напряжение по стыку соплового колпака и сферического днища и, соответственно, не вызывает недопустимого изменения геометрии соплового блока.

Выполнение стыковки основного и разделительного двигателей на сопловых колпаках с одной стороны усиливают сопловые колпаки (сопловый блок) основного двигателя, с другой стороны уменьшают массовые затраты на организацию отдельного стыковочного узла на днище центрального двигателя (как в прототипе).

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к твердотопливным двигательным установкам системы аварийного спасения. Двигательная установка содержит основной и разделительный двигатели, расположенные соосно один над другим и соединенные на переднем днище основного двигателя. Основной двигатель включает сопла, размещенные симметрично под углом к его продольной оси и установленные в сопловые колпаки с образованием соплового блока. Сопловые колпаки (сопловой блок) размещены на переднем днище основного двигателя. Днище основного двигателя выполнено в виде полусферы, а на сопловых колпаках предусмотрено место для стыковки с разделительным двигателем, например в виде болтового соединения. Изобретение позволяет устранить недопустимые изменения геометрии соплового блока, а также снизить массу конструктивных элементов двигателя. 2 ил.

Двигательная установка системы аварийного спасения, содержащая основной и разделительный двигатели, расположенные соосно один над другим и соединенные на переднем днище основного двигателя, который имеет сопла, размещенные симметрично под углом к его продольной оси, установленные в сопловые колпаки с образованием соплового блока, отличающаяся тем, что сопловые колпаки (сопловой блок) размещены на переднем днище основного двигателя, днище основного двигателя выполнено в виде полусферы, а на сопловых колпаках предусмотрено место для стыковки с разделительным двигателем, например, в виде болтового соединения.