Система двойного запуска и опорный узел Российский патент 2019 года по МПК B64G1/10 F16C11/00 

Заявляемые изобретения относятся к ракетно-космической технике, а именно к средствам выведения на ОИСЗ двух космических аппаратов в одном пуске ракеты-носителя и элементам их конструкции.

Из уровня техники (см., например, патенты США №5199672, 8939409) известны конструкции, предназначенные для группового запуска космических аппаратов и включающие одну (патент №8939409) или несколько (патент №5199672) кольцевых платформ, закрепленных вокруг опорного элемента в виде осевой цилиндрической проставки. На платформах размещены запускаемые космические аппараты относительно небольших масс и габаритов. Космические аппараты после отделения основной полезной нагрузки отделяются от кольцевых платформ в боковом или продольном направлении в соответствии с патентом 8939409 или в соответствии с патентом 5199672 платформы отделяются от опорного элемента последовательно друг за другом.

В патентах РФ 2156212, США 5884866, 2809375 решение проблемы группового запуска космических аппаратов средних (400…500 кг) масс решается за счет крепления космических аппаратов вокруг осевой колонны одним или несколькими ярусами с размещением в каждом ярусе 3…5 космических аппаратов. Наиболее эффективное использование этого приема достигается за счет выполнения корпуса каждого из космических аппаратов в виде прямой призмы с основанием в виде равнобочной трапеции. При этом меньшие грани корпусов космических аппаратов - грани, содержащие меньшие стороны оснований трапеций, закреплены на осевой колонне с возможностью отделения космических аппаратов в боковом направлении. Использование этого приема для выведения космических аппаратов с различными формами корпусов неэффективно.

В патентах США 9242743 и 9669948 проблема запуска двух космических аппаратов с большим продольным габаритным размером решена за счет размещения их рядом друг с другом и их крепления, как на силовой конструкции ракеты-носителя, так и дополнительного их соединения друг с другом. Это позволяет максимально использовать полезный объем головного обтекателя для выведения двух длинномерных одинаковых космических аппарата на близкие орбиты. Для безопасного отделения аппаратов в патенте США 9669948 устройство крепления космических аппаратов выполнено с обеспечением возможности поворота космических аппаратов на небольшой угол от продольной оси перед их отделением. Как и в решениях по патентам РФ 2156212, США 5884866, 2809375, эти изобретения наиболее целесообразно использовать для выведения космических аппаратов, одинаковых по габаритам, массе и конструкции.

В системах двойного запуска, известных из патентов США 9180984, 9394065, 9643739, решение запуска двух космических аппаратов массой до 1000…3000 кг решается за счет их последовательного размещения друг над другом вдоль продольной оси ракеты-носителя, при этом верхний космический аппарат закреплен непосредственно на нижнем космическом аппарате. При этом нагрузки, действующие на нижний космический аппарат, в несколько раз превышают нагрузки, действующие на верхний космический аппарат. Это требует увеличения массы конструкции нижнего космического аппарата.

Ближайшим аналогом системы двойного запуска является система двойного запуска SYLDA (Systeme Lancement Double d'' «Ariane») ракеты-носителя Ариан - 4 (см. «Разработка систем космических аппаратов», ред. П. Фортескью, изд. Альпина Паблишер, М., 2015, стр. 273-275, рис. 7.12, 7.13).

В соответствии с этим решением система двойного запуска содержит корпус, выполненный в виде оболочки вращения. Нижняя и верхняя части корпуса снабжены осевыми проемами, которые обрамлены шпангоутами -стыковочным шпангоутом обрамлен проем верхней части корпуса и опорным - нижний проем корпуса. Кроме того, корпус этого решения системы двойного запуска снабжен средним шпангоутом, размещенным вблизи середины строительной высоты корпуса. Средний шпангоут выполнен составным и снабжен системой разделения, обеспечивающей отделение верхней половины корпуса от нижней.

Во внутреннем объеме корпуса на адаптере размещен нижний космический аппарат, а сверху корпуса, вне его внутреннего объема, размещен верхний космический аппарат.

Корпус системы двойного запуска выполнен в виде многослойной углеродно-алюминиевой сотовой конструкции

В отличие от решений по патентам США 9180984, 9394065, 9643739 космические аппараты в этой системе двойного запуска располагаются независимо друг от друга. В процессе выведения спутников на ОИСЗ инерционные нагрузки от верхнего космического аппарата воспринимаются корпусом и, минуя нижний космический аппарат, через опорный шпангоут передаются непосредственно на разгонный блок или последнюю ступень ракеты-носителя.

После выведения на заданную орбиту верхнего спутника верхний космический аппарат отделяется от системы, затем верхняя половина корпуса отделяется от системы двойного запуска. Далее, в случае необходимости, производится довыведение на заданную орбиту нижнего космического аппарата и его отделение от системы.

В рассматриваемом решении проблема безопасного отделения нижнего космического аппарата от системы частично решается за счет стабилизации вращением системы двойного запуска с космическими аппаратами, что значительно усложняет процессы управления системой двойного запуска и космических аппаратов.

Размещение среднего шпангоута корпуса в этом техническом решении вблизи середины строительной высоты конструкции налагает существенные ограничения на габаритные размеры нижнего космического аппарата: габариты нижнего космического аппарата должны находиться вне пределов зоны отделения как верхней части корпуса, так вне зоны его отделения от нижней части корпуса системы. При этом значительная часть внутреннего объема системы двойного запуска приходится на зоны безопасного отделения верхней части оболочки системы запуска и нижнего космического аппарата и лишь 60…70 процентов внутреннего объема системы двойного запуска приходится на объем, в котором может быть размещен нижний космический аппарат, что ведет к существенным ограничениям габаритов и массы нижнего космического аппарата. В последнем случае выведение нижнего космического аппарата с меньшей массой в сравнении с массой верхнего космического аппарата нерационально с точки зрения управления и прочности головного блока в целом.

Технической проблемой, решаемой заявляемым решением системы двойного запуска является увеличение полезного объема для размещения нижнего космического аппарата внутри системы двойного запуска.

Техническая проблема решается следующим образом.

Как и ближайший аналог, система двойного запуска космических аппаратов содержит стыковочный и опорный шпангоуты, последний из которых установлен на последней ступени ракеты-носителя, нижний космический аппарат, размещенный во внутреннем объеме системы, и верхний космический аппарат, размещенный вне внутреннего объема системы.

В заявляемом изобретении система двойного запуска выполнена в виде трехъярусной фермы, нижний, средний и верхний ярусы которой включают выполненные из стержней треугольные решетки. Верхние концы стержней решетки верхнего яруса фермы и верхний космический аппарат соединены со стыковочным шпангоутом системы, нижние концы стержней нижнего яруса фермы и адаптер нижнего космического аппарата закреплены на опорном шпангоуте системы.

В заявляемом решении ферма системы снабжена верхним и нижним поясами, каждый из которых содержит соединенные поперечными стержнями опорные узлы.

Каждый из опорных узлов верхнего пояса фермы соединен с парой стержней решетки верхнего яруса фермы и парой жестко соединенных друг с другом фитингом стержней решетки среднего яруса фермы. При этом опорные узлы верхнего пояса выполнены с обеспечением возможности отделения верхнего яруса фермы от решетки среднего яруса фермы.

Каждый из опорных узлов нижнего пояса фермы жестко соединен с парой стержней решетки нижнего яруса фермы и двумя шарнирными соединениями с двумя стержнями решетки среднего яруса фермы и выполнен с обеспечением возможности поворота указанных стержней решетки среднего яруса фермы в различных плоскостях на острый угол и их фиксации в повернутом положении.

Жесткое соединение фитингами верхних концов пар стержней решетки среднего яруса фермы в сочетании с шарнирными соединениями их нижних концов с опорными узлами нижнего пояса фермы формирует решетку среднего яруса фермы в виде треугольных створок. За счет выполнения опорных узлов верхнего пояса фермы с обеспечением возможности отделения верхнего яруса фермы от решетки среднего яруса фермы в сочетании с выполнением опорных узлов нижнего пояса фермы с обеспечением возможности поворота стержней решетки среднего яруса фермы в различных плоскостях и их фиксации в повернутом положении обеспечивается возможность поворота сформированных треугольных створок на острый угол. При этом диаметр раскрыва решетки среднего яруса фермы - расстояния между верхними концами стержней решетки среднего яруса фермы увеличивается на 60…80 процентов, что гарантированно обеспечивает безопасный выход нижнего КА из зоны конструкции среднего яруса фермы.

Техническим результатом использования изобретения является увеличение относительного полезного объема (Vотн) системы двойного запуска:

где Vнка - объем внутренней полости системы двойного запуска, предназначенный для возможного размещения нижнего космического аппарата, Vсдз - общий объем внутренней полости системы двойного запуска, до 70…80 процентов. Благодаря этому появляется возможность разместить во внутреннем объеме системы двойного запуска космический аппарат с большими габаритами, обеспечить его безопасное отделение от корпуса и осуществить возможным выведение космических аппаратов без использования режима стабилизации системы вращением.

Кроме того, верхний ярус фермы наиболее предпочтительно выполнить в виде конусообразной формы с конусностью, направленной по направлению полета, что наиболее удобно при двойном запуске космических аппаратов с примерно одинаковыми габаритными размерами и оптимально с точки зрения прочности и жесткости.

Помимо этого, верхний ярус фермы может быть выполнен в виде конусообразной формы с конусностью, направленной против направления полета. Это, уменьшая общую высоту системы двойного запуска, расширяет функциональные возможности системы по ее использованию с различными головными обтекателями и по выведению различных по габаритам полезных нагрузок.

Кроме того, каждый из опорных узлов нижнего пояса фермы может содержать основание, жестко соединенное с двумя поперечными стержнями нижнего пояса фермы, при этом оси шарнирных соединений опорного узла со стержнями решетки среднего яруса фермы наиболее предпочтительно ориентировать параллельно указанным поперечным стержням нижнего пояса фермы, что обеспечивает кинематические условия для свободного раскрытия стержней среднего яруса фермы.

В соответствии с изобретением стержни верхнего и среднего ярусов фермы наиболее предпочтительно выполнить из углепластика, что позволяет уменьшить массу системы двойного запуска.

Кроме того, стыковочный шпангоут может быть выполнен с поперечным сечением в виде швеллерообразного профиля со стенкой, ориентированной перпендикулярно продольной оси системы. При этом на внутренней полке шпангоута может быть закреплен адаптер верхнего космического аппарата, а на стенке размещены места крепления верхних концов стержней решетки верхнего яруса фермы. Внутренняя полка кольцевого стыковочного шпангоута обеспечивает восприятие распределенной нагрузки от адаптера верхнего космического адаптера, а швеллерная форма поперечного сечения обеспечивает повышенный момент сопротивления изгибающему моменту, возникающему при кольцевой форме шпангоута.

Это в сочетании с жестким креплением опорных узлов верхнего и нижнего поясов фермы со стержнями решеток верхнего и нижнего ярусов фермы и выполнением стержней верхнего и среднего ярусов фермы из углепластика позволяет уменьшить массу системы двойного запуска. Проектно-конструкторские работы показывают, что в наиболее предпочтительном варианте использования предлагаемого решения системы двойного запуска со стержнями из углепластика в составе ракеты-носителя «Союз-2» масса системы двойного запуска может составить от 360 до 380 кг. При этом система двойного запуска может быть выполнена с общей высотой от 4 до 4,5 м, с габаритным поперечным размером фермы (по опорным узлам нижнего пояса фермы) от 3,3 до 3,75 м. В результате система двойного запуска может быть размещена под существующим головным обтекателем ракеты-носителя «Союз-2» диаметром 4100 мм.

Из уровня техники (см., например, Н.И. Паничкин, Конструкция и проектирование космических летательных аппаратов, изд. «Машиностроение», М., 1986, стр. 232-233, рис. 17.11б) известны технические решения узлов соединения двух стержней решетки фермы с опорным фитингом ее пояса, которые предусматривают жесткое соединение двух стержней с фитингом и не могут быть использованы при разработке опорных узлов ферм, допускающих поворот стержней решетки ферм относительно опорного фитинга фермы.

Известно решение опорного узла шарнирного соединения одного стержня решетки фермы с опорным фитингом (см. там же рис. 17.11а), предназначенного для использования в конструкции ферм крепления ракетного двигателя летательного аппарата для передачи тягового усилия двигателя на корпус и для регулировки установки ракетного двигателя относительной продольной оси летательного аппарата при его сборке. Это решение включает два элемента, снабженных взаимодействующими друг с другом сферическими поверхностями.

Из авторских свидетельств СССР 1295058, 1834207 и патента РФ №2230951 известны конструкции опорных узлов, обеспечивающие шарнирные соединения двух стержней фермы с элементом конструкции летательного аппарата с использованием шарнирных подшипников. Указанные решения опорных узлов включают несколько взаимодействующих друг с другом элементов сферической формы, причем некоторые из элементов шарнирного узла могут выполняться составными (АС СССР 1295058, патент РФ 2230951), могут быть снабжены прямоугольными вырезами (патент РФ 2230951), могут включать кольцевые канавки с телами качения, поджатыми пружиной (АС СССР №1834207).

Это определяет большую массу опорных узлов, большое время сборки опорных узлов и невозможность их использования в силовых конструкциях, воспринимающих значительные нагрузки. Кроме того, указанные решения опорных узлов допускают разворот каждого из стержней относительно опоры только в пределах небольших углов, например, в пределах углов, достаточных для обеспечения возможности сборки стержней в круговую силовую ферму с компенсацией монтажных смещений и температурных перемещений криогенной емкости.

В патентах США 8104708, 7021585, РФ 2487821 и 2005667 приведены технические решения крепления турбореактивного двигателя к подкрыльевому пилону самолета. При этом крепление двигателя к пилону (см., например, фиг. 1, 2, 3 патента РФ 2487821) содержит переднее крепление (поз. 10), за счет которого корпус (поз. 20) вентилятора большого диаметра закреплен на пилоне (поз. 9), и заднее крепление, за счет которого сопло (поз. 7) реактивного двигателя закреплено на пилоне. Узел заднего крепления реактивного двигателя содержит два стержня (поз. 12) для передачи тяги, первые концы которых закреплены симметрично от вертикальной плоскости на промежуточном корпусе (поз. 3) вентилятора первого контура вентилятора меньшего диаметра, а вторые концы с использованием шарнирных подшипников закреплены в опорном узле на пилоне вблизи вертикальной плоскости.

Наиболее близким аналогом заявляемого опорного узла является опорный узел крепления стержней передачи тяги задней подвески двигателя к летательному аппарату, известный из патента РФ №2487821 (МПК B64D 27/26, опубл. 20.07.2013). В соответствии с этим решением (см. фиг. 1, 2, 3 описания патента) в опорном узле соединениями «ухо-вилка» закреплены два стержня. При этом концы стержней выполнены в виде проушин. Опорный узел (см. фиг. 3 описания) содержит стенку (поз. 121 фиг. 3), выполненную в виде двух параллельных планок. В планках стенки выполнено пять пар соосных отверстий, из которых две пары боковых отверстий и средняя пара отверстий предназначены для крепления стенки опорного узла на поперечной балке пилона. Две пары оставшихся отверстий образуют две ответные проушины для крепления проушин стержней. Крепление проушин стержней выполнено с использованием шарнирных подшипников. Оси шарнирных соединений параллельны друг другу. Дополнительно для повышения жесткости опорного узла стенка снабжена перемычками, соединяющими планки стенки друг с другом.

Рассмотренный опорный узел позволяет воспринять и передать на пилон часть тяги двигателя в осевом направлении. Шарнирное соединение стержней со стенкой за счет возможности поворота стержней на небольшой угол позволяет уменьшить деформации промежуточного корпуса двигателя. Однако рассмотренный опорный узел не обеспечивает возможность поворота стержней в разных плоскостях на значительные углы (до 20…30 градусов) и не обеспечивает фиксацию стержней в повернутом состоянии.

Кроме того, рассмотренный опорный узел предназначен для использования в составе узла крепления реактивного двигателя тягой 6000…8000 кг к подкрыльевому пилону самолета и его конструкция, разработанная для восприятия только относительно небольшой части тяги двигателя, не позволяет ее применить в конструкции опорных узлов ферм для восприятия на порядок больших инерционных нагрузок.

Технической проблемой, решаемой заявляемым опорным узлом фермы, является разработка конструкции опорного узла, обеспечивающего поворот стержней фермы в разных плоскостях из исходного положения на угол до 20-30 градусов и последующую фиксацию стержней в повернутом положении.

Опорным узлом фермы техническая проблема решается следующим образом.

Опорный узел фермы, которая включает выполненную из стержней решетку, содержит основание и стенку. Стенка опорного узла шарнирно соединена с двумя стержнями решетки, при этом конец каждого из стержней решетки выполнен в виде проушины, в отверстие которой запрессован шарнирный подшипник.

Выполнение стенки опорного узла в виде гребенки, содержащей среднюю и две боковых проушины, в сочетании с выполнением средней проушины изогнутой позволяет обеспечить поворот стержней в разных плоскостях относительно основания на угол до 20-30 градусов. При этом шарнирные подшипники обеспечивают вращение наружного кольца относительно оси шарнира и, кроме того, дают возможность поворота внутреннего кольца шарнирного подшипника в сфере наружного кольца на небольшой угол, что упрощает сборку опорного узла и сокращает время сборки опорного узла.

Наличие в заявляемом решении опорного узла двух пластинчатых пружин обеспечивает за счет энергии изогнутых пружин возможность поворота каждого из стержней решетки из исходного в повернутое положение. Первый конец каждой из пружин при этом жестко закреплен в нижней части стенки опорного узла, а второй конец в изогнутом состоянии пружины поджат к одному из стержней решетки, а при разгрузке пружины выполнен с возможностью перемещения относительно стержня решетки.

В соответствии с изобретением в проушинах стержней решетки и проушинах стенки выполнены дополнительные отверстия, размещенные в радиальном направлении на одинаковом расстоянии от осей шарнирных соединений. Дополнительные отверстия выполнены сквозными в проушинах стержней и боковых проушинах стенки и глухими в средней проушине стенки. В изогнутом состоянии пластинчатых пружин обеспечивается поворот стержней решетки и, соответственно, дополнительных отверстий их проушин относительно дополнительных отверстий проушин стенки опорного узла, на угол поворота стержней. Это обеспечивает возможность фиксации стержней решетки в повернутом состоянии, что реализуется введенными в опорный узел устройствами фиксации стержней решетки в повернутом состоянии.

В соответствии с техническим решением опорного узла каждый из устройств фиксации содержит корпус, стопор и сжатую цилиндрическую пружину. Корпус закреплен на боковой проушине стенки соосно ее дополнительному отверстию, причем первый торец корпуса выполнен открытым, а второй перекрыт крышкой. Стопор размещен внутри корпуса. Сжатая цилиндрическая пружина размещена внутри корпуса между стопором и крышкой, что позволяет при изогнутом состоянии пластинчатой пружины за счет упругой энергии цилиндрической пружины обеспечить поджатие носовой части стопора каждого из устройств фиксации через дополнительное отверстие боковой проушины стенки к проушине стержня решетки. В разгруженном состоянии пружин это, позволяя обеспечить введение носовой части стопора через дополнительное отверстие проушины стержня в дополнительное отверстие средней проушины стенки опорного узла, обеспечивает возможность фиксации стержня решетки в повернутом положении.

Техническим результатом является разработка конструкции опорного узла фермы, обеспечивающая возможность поворота в разных плоскостях стержней решетки из исходного положения в повернутое на 20-30 градусов положение и фиксацию стержней в повернутом положении.

Кроме того, выполнение стенки опорного узла изогнутой, обеспечивая возможность выполнение в отогнутых частях средней проушины отверстий для замыкающих элементов шарнирных соединений достаточной глубины и, тем самым, разгружая боковые проушины 64 стенки, обеспечивает возможность восприятия опорным узлом значительных по величине инерционных нагрузок, действующих в процессе выведения летательного аппарата на ОИСЗ.

Кроме того, пластинчатая пружина может быть выполнена с равномерным уменьшением ее ширины при переходе вдоль пружины от первого к ее второго концу, что, обеспечивая равномерное по длине напряженное состояние пластинчатой пружины, уменьшает динамические возмущения на конструкцию при повороте стержней.

Помимо прочего, второй конец пластинчатой пружины целесообразно снабдить сферическим упором, контактирующим со стержнем решетки, что обеспечивает постоянное направление силы упругости пружины по перпендикуляру к опоре и уменьшение силы трения между упором и стержнем решетки фермы.

Кроме этого, проушину стержня решетки целесообразно снабдить демпфером, выполненным в виде втулки из полимерного материала и установленным в дополнительном отверстии проушины стержня, что снижает возмущения, действующие на систему двойного запуска, как по амплитуде, так и по частоте.

Носовую часть стопоров устройств фиксации и дополнительные отверстия средней проушины стенки целесообразно выполнить в виде конусов с близкими углами уклонов, что повышает надежность фиксации стержня в повернутом положении.

Кроме того, стенка каждого из опорных узлов может быть снабжена поперечным ребром, размещенным на внутренней стороне стенки, при этом первые концы упомянутых пластинчатых пружин целесообразно закрепить на указанном поперечном ребре, что уменьшает массу опорного узла.

Заявляемые изобретения иллюстрируются следующими чертежами:

фиг. 1 - система двойного запуска в исходном положении,

фиг. 2 -нижний ярус фермы с опорным шпангоутом в аксонометрии,

фиг. 3 - узел стыка опорного шпангоута со стержнем решетки нижнего яруса фермы и адаптером нижнего космического аппарата (фрагмент разреза А-А с фиг. 2),

фиг. 4 - верхний ярус фермы со стыковочным шпангоутом и верхним поясом фермы в аксонометрии,

фиг. 5 - верхний ярус фермы, вид снизу (вид З с фиг. 4),

фиг. 6 - узел соединения верхних концов стержней решетки верхнего яруса со стыковочным шпангоутом (выноска Г с фиг. 5),

фиг. 7- поперечное сечение стыковочного шпангоута на удалении от мест соединения его с решеткой верхнего яруса (сечение В-В с фиг. 5),

фиг. 8 - поперечное сечение стыковочного шпангоута в месте его соединения с решеткой верхнего яруса (сечение Б-Б с фиг. 6),

фиг. 9 - опорный узел верхнего пояса фермы (выноска И с фиг. 1),

фиг. 10 - опорный узел верхнего пояса фермы с замком (разрез Ж-Ж с фиг. 5),

фиг. 11 - опорный узел верхнего пояса фермы с замком и толкателем (разрез Д-Д с фиг. 5),

фиг. 12 - средний ярус фермы в аксонометрии (стержни решетки среднего яруса в исходном положении),

фиг. 13 - фитинг стержней решетки среднего яруса фермы с элементами крепления замка,

фиг. 14 - фитинг стержней решетки среднего яруса фермы с элементами крепления замка и толкателя,

фиг. 15 - система двойного запуска с верхним ярусом с конической решеткой с острием, направленным против направления полета,

фиг. 16 - система двойного запуска после отделения верхнего яруса фермы, стержни решетки среднего яруса фермы в повернутом положении,

фиг. 17 - опорный узел нижнего пояса фермы (выноска Е с фиг. 1),

фиг. 18 - опорный узел фермы, (разрез К- К с фиг. 17),

фиг. 19 - опорный узел фермы, вид сзади (стержни решетки в повернутом положении),

фиг. 20 - стенка опорного узла фермы, общий вид в аксонометрии сзади,

фиг. 21 - опорный узел фермы с частичным разрезом по оси шарнирного соединения и осям дополнительных отверстий в проушинах стенки (разрез Л-Л с фиг. 18, стержни решетки в исходном положении),

фиг. 22 - опорный узел фермы с частичным разрезом по оси шарнирного соединения и осям дополнительных отверстий в проушинах стенки (разрез Л-Л с фиг. 18, стержни решетки в повернутом положении),

фиг. 23 - схема устройства поворота стержня решетки фермы, пластинчатая пружина в изогнутом состоянии (условно показан один из стержней фермы),

фиг. 24 - схема устройства поворота стержня решетки фермы, пластинчатая пружина в разгруженном состоянии (условно показан один из стержней фермы),

фиг. 25 - схема устройства фиксации стержня в повернутом положении.

На чертежах использованы следующие позиции для обозначения конструктивных элементов:

1 - продольная ось системы,

2 - нижний космический аппарат,

3 - адаптер нижнего космического аппарата,

4 - верхний космический аппарат,

5 - адаптер верхнего космического аппарата,

6 - накладка узла соединения стержня с другим элементом конструкции,

10 - опорный шпангоут,

101 - нижний пояс опорного шпангоута,

102 - верхний пояс опорного шпангоута,

103 - стенка опорного шпангоута,

20 - нижний ярус фермы,

21 - стержень решетки нижнего яруса фермы,

22 - фитинг нижних концов стержней решетки нижнего яруса фермы,

23 - фитинг верхнего конца стержня решетки нижнего яруса фермы,

24 - вспомогательные стяжки решетки нижнего яруса фермы,

30 - средний ярус фермы,

31 - стержень решетки среднего яруса фермы,

32 - проушина стержня среднего яруса фермы,

33 - шарнирный подшипник,

34 - дополнительное отверстие проушины стержня решетки среднего яруса,

35 - демпфер,

37 - опора для пластинчатой пружины,

38 - фитинг решетки среднего яруса фермы для установки замка,

39 - фитинг решетки среднего яруса фермы, для установки замка и толкателя,

391 - отверстие фитинга решетки среднего яруса фермы для установки толкателя,

40 - верхний ярус фермы,

41 - стержень решетки верхнего яруса фермы,

43 - верхний пояс фермы,

44 - опорный узел верхнего пояса фермы, снабженный замком,

45 - опорный узел верхнего пояса фермы, снабженный замком и толкателем,

46 - поперечный стержень верхнего пояса фермы,

47 - замок опорного узла верхнего пояса фермы,

48 - толкатель опорного узла верхнего пояса фермы,

50 - нижний пояс фермы,

51 - поперечный стержень нижнего пояса фермы,

60 - опорный узел нижнего пояса фермы,

61 - основание опорного узла нижнего пояса фермы,

62 - стенка опорного узла нижнего пояса фермы,

621 продольное ребро жесткости стенки,

622 поперечное ребро жесткости стенки,

63 - ось шарнирного соединения стенки опорного узла нижнего пояса фермы со стержнем решетки,

631 - отверстие шарнирного соединения в стенке опорного узла,

64 боковая проушина стенки опорного узла нижнего пояса фермы,

641 - дополнительное отверстие боковой проушины стенки,

65 средняя проушина стенки опорного узла нижнего пояса фермы,

651 - дополнительное отверстие средней проушины стенки,

66 - замыкающий элемент шарнирного соединения,

68 - пластинчатая пружина,

681 - первый конец пластинчатой пружины,

682 - второй конец пластинчатой пружины,

683 - сферический упор,

70 - стыковочный шпангоут,

72 - отверстия в стыковочном шпангоуте для крепления адаптера верхнего космического аппарата,

73 - элементы крепления стержней решетки верхнего яруса фермы к стыковочному шпангоуту,

80 - устройство фиксации,

81 - корпус устройства фиксации,

82 - крышка устройства фиксации,

83 - стопор,

84 - цилиндрическая пружина

85 - шток,

86 - носовая часть стопора,

87 - хвостовая часть стопора,

88 - глухое отверстие хвостовой части стопора.

Без ограничения общности при последующем изложении условимся терминами «внешний», «наружный», «внутренний» обозначать элементы, расположенные в поперечной плоскости космического аппарата - плоскости, перпендикулярной продольной оси 1 системы двойного запуска, дальше или ближе от продольной оси 1 космического аппарата в радиальном направлении, или поверхности, ориентированные в сторону от продольной оси 1 системы или в сторону к продольной оси 1 системы. Кроме того, термины «выше», «ниже», «сверху», «снизу», «верхний», «нижний», «верхний торец», «нижний торец», «верхняя сторона», «нижняя сторона» условимся трактовать в соответствии с расположением элементов относительно положительного направления продольной оси 1 системы двойного запуска (ось X, фиг. 1, 9, 15, 16).

Система двойного запуска устроена следующим образом.

Как и ближайший аналог (см. фиг. 1, 15, 16), система двойного запуска выполнена в виде силовой конструкции, во внутреннем объеме которой на адаптере 3 размещен нижний космический аппарат 2, а вне внутреннего объема на адаптере 5 размещен верхний космический аппарат 4.

В соответствии с изобретением система двойного запуска космических аппаратов, как показано на фиг. 1, выполнена в виде трехъярусной фермы, содержащей нижний 20, средний 30 и верхний 40 ярусы и верхний 43 и нижний 50 пояса. Каждый из ярусов фермы включает выполненные из стержней треугольные решетки. Верхний 43 и нижний 50 пояса фермы содержат соединенные поперечными стержнями опорные узлы. Кроме этого, система двойного запуска содержит опорный 10 и стыковочный 70 шпангоуты.

Решетка нижнего яруса 20 фермы выполнена в виде конусообразной формы с конусностью, направленной против направления полета, и состоит из стержней 21. Нижние концы стержней 21 решетки нижнего яруса фермы соединены друг с другом фитингами 22. (см. фиг. 2, 3). Фитинги 22 нижних концов стержней 21 нижнего яруса фермы и адаптер 3 нижнего космического аппарата 2 закреплены на опорном шпангоуте 10 системы. Опорный шпангоут 10 системы наиболее предпочтительно в поперечном сечении выполнить в виде Z-образного профиля, содержащего нижний 101 и верхний 102 пояса и наклонную стенку 103. При этом на верхнем поясе опорного шпангоута 10 с использованием болтов (условно не показаны) целесообразно закрепить адаптер 3 нижнего космического аппарата, на нижнем поясе опорного шпангоута 10 винтами закрепить фитинги 22 нижних концов стержней 21 решетки нижнего яруса фермы и болтами (условно не показаны) соединить с последней ступенью ракеты - носителя (на чертежах условно не показана).

Фитинги 23 (см. фиг. 2, 17) верхних концов стержней 21 решетки нижнего яруса фермы попарно закреплены на опорных узлах 50 нижнего пояса фермы. Кроме того, фитинги 23 верхних концов стержней решетки нижнего яруса вспомогательными стяжками 24 соединены с фитингами верхних концов стержней соседних опорных узлов, как показано на фиг. 2. После завершения общей сборки вспомогательные стяжки 24 могут быть удалены из собранной конструкции.

Решетка верхнего яруса 40 (см. фиг. 4, 5) фермы составлена из стержней 41.

Как показано на фиг. 1, 4, 16 решетка верхнего яруса фермы может быть выполнена в виде конусообразной формы с конусностью, направленной по направлению полета, что увеличивая внутренний объем системы двойного запуска, позволяет разместить в нем космический аппарат с большими габаритами. При этом наиболее предпочтительно верхний ярус 40 фермы выполнить с высотой (Нвя), не менее чем в 6 раз меньшей высоты фермы (Нф) системы (см. фиг. 1), что практически позволяет исключить в заявляемом решении влияние процесса отделения верхнего яруса фермы на габариты нижнего космического аппарата.

Как показано на фиг. 15, решетка верхнего 40 яруса фермы может быть выполнена в виде конусообразной формы с конусностью, направленной против направления полета. Это при заданных габаритах головного обтекателя ракеты-носителя позволяет за счет уменьшения внутреннего объема системы двойного запуска разметить на системе двойного запуска верхний космический аппарат с большими габаритами.

Верхние концы стержней 41 верхнего яруса фермы закреплены на стыковочном шпангоуте 70 (см. фиг. 4-8).

Стыковочный шпангоут 70 фермы может быть выполнен в виде кольца (см. фиг. 4-8) с поперечным сечением, выполненным на большей части в виде швеллерообразного профиля (см. фиг. 7) со стенкой, ориентированной перпендикулярно продольной оси системы 1. На внутренней полке стыковочного шпангоута могут быть выполнены отверстия 72 для крепления адаптера 5 верхнего космического аппарата, как показано на фиг. 6-8. На стенке стыковочного шпангоута 70 могут быть размещены места крепления болтами 73 фитингов верхних концов стержней 41 решетки верхнего яруса фермы. При этом места крепления верхних концов стержней решетки верхнего яруса к стыковочному шпангоуту целесообразно выполнить с увеличенной толщиной, как показано на фиг. 8.

Верхний пояс 43 фермы содержит опорные узлы 44, 45, соединенные друг с другом поперечными стержнями 46 (см. фиг. 4, 5, 9).

К каждому из опорных узлов 44, 45 верхнего пояса фермы (см. фиг. 9) сверху крепятся два стержня 41 решетки верхнего яруса фермы, а сбоку два поперечных стержня 46 верхнего пояса фермы.

Решетку среднего яруса 30 фермы наиболее предпочтительно выполнить цилиндрообразной формы (см. фиг. 1, 12, 15).

Нижний пояс 50 фермы составлен из опорных узлов 60, соединенных друг с другом поперечными стержнями 51 нижнего пояса фермы.

В наиболее предпочтительном варианте выполнения изобретения, ориентированного на использование системы двойного запуска при выведении полезных нагрузок с помощью разгонного блока «Фрегат», угол между стержнями 51 нижнего пояса фермы равен 135 градусам (см. фиг. 18).

Наиболее предпочтительно стержни 31, 41 решеток верхнего и среднего ярусов фермы и поперечные стержни 46 верхнего пояса фермы выполнить из углепластика, например, из углепластика на основе высокомодульной углеродной ленты Кулон-500/0,07 (СТО 75969440-007-2009). При этом соединение стрежневых элементов фермы, выполненных из углепластика, с элементами, выполненными из металлических материалов, может быть выполнено с использованием накладок 6 (см., например, патент РФ 2292490). Накладки наиболее предпочтительно выполнить из сплава на основе титана, что уменьшает массу системы.

Верхние концы стержней 31 решетки среднего яруса фермы попарно жестко соединены друг с другом фитингами 38, 39. Фитинги 38, 39 верхних концов стержней 31 решетки среднего яруса фермы закреплены в опорных узлах 44, 45 верхнего яруса фермы по плоскости стыка среднего и верхнего ярусов фермы (см. фиг. 10, 11).

В соответствии с изобретением опорные узлы 44, 45 верхнего пояса фермы выполнены с обеспечением возможности отделения верхнего 40 яруса фермы от фитингов 38, 39 среднего 30 яруса фермы по плоскости стыка среднего и верхнего ярусов фермы - по плоскости соединения опорных узлов 44, 45 верхнего пояса фермы с фитингами 38, 39 решетки среднего яруса фермы.

Наиболее целесообразно это выполнить, снабдив опорные узлы 44, 45 замками 47 и толкателями 48. В наиболее предпочтительном выполнении системы двойного запуска для использования с ракетами-носителями среднего класса верхний ярус фермы может быть соединен со средним ярусом фермы в восьми опорных узлах 44, 45. При этом все опорные узлы 44, 45 (см. фиг. 10, 11) верхнего пояса фермы целесообразно снабдить замками 47 (см., например, К.С. Колесников, Расчет и проектирование систем разделения ступеней раке, изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, М., 2006, стр. 82, рис. 1.67). Четыре опорных 45 узла целесообразно дополнительно снабдить толкателями 48 (см., например, патент РФ №2321527). При этом четыре фитинга 38 решетки среднего яруса фермы могут быть снабжены отверстиями для установки замков (см. фиг. 13), а четыре фитинга 39 дополнительно снабжены отверстиями 391 для установки толкателей (см. фиг. 14).

В соответствии с изобретением каждый из опорных узлов 60 (см. фиг. 17) нижнего пояса фермы жестко соединен с двумя фитингами 23 верхних концов стержней 21 решетки нижнего яруса фермы и двумя шарнирными соединениями с двумя стержнями 31 решетки среднего яруса фермы.

В соответствии с изобретением опорные узлы 60 нижнего пояса фермы выполнены с обеспечением возможности поворота стержней 31 решетки среднего яруса фермы в различных плоскостях на острый угол и их фиксации в повернутом положении, как показано на фиг. 16. Это достигается за счет жесткого соединения друг с другом фитингами 39 верхних концов стержней решетки среднего яруса фермы в сочетании с креплением их нижних концов в смежных опорных узлах 60 нижнего пояса фермы с возможностью поворота.

В наиболее предпочтительном выполнении изобретения для использования в ракете-носителе «Союз-2» угол поворота β (см. фиг. 16) может быть выбран из диапазона из диапазона от 20 до 30 градусов. Это обеспечивает увеличение диаметра проема - расстояния между диаметрально расположенными фитингами 38, 39 решетки среднего яруса фермы, примерно на 75 процентов: с величины (Dвп, см. фиг. 5) от 3,15 до 3,3 м в исходном положении решетки среднего яруса (см. фиг. 1) до величины (D*вп, см. фиг. 16) от 5,8 до 6 м при повернутом положении стержней решетки среднего яруса фермы.

Наиболее предпочтительно опорные узлы 60 нижнего пояса фермы выполнить в соответствии с заявляемым в данной заявке устройстве опорного узла, хотя в системе двойного запуска могут быть использованы и иные конструкции опорного узла.

В соответствии с изобретением опорный узел 60 (см. фиг. 17-25) содержит основание 61 и стенку 62.

При использовании опорного узла 60 в системе двойного запуска основание 61 опорного узла жестко соединено с двумя стержнями 21 нижнего яруса 20 фермы и двумя стержнями 51 нижнего пояса 50 фермы.

В соответствии с изобретением стенка 62 опорного узла шарнирными соединениями типа «ухо-вилка» соединена с двумя стержнями 31 решетки фермы. При использовании опорного узла в системе двойного запуска оси 63 указанных шарнирных соединений наиболее предпочтительно ориентировать параллельно стержням 51 нижнего пояса фермы, как показано на фиг. 18.

Шарнирные соединения стержней 31 решетки фермы и стенки 62 образованы одинарными проушинами 32, расположенными на концах каждого из стержней 31 фермы, проушинами 64, 65, расположенными на стенке 62 опорного узла, и замыкающими элементами шарнирных соединений - болтами 66, (см. фиг. 18, 21, 22).

Проушины 32, 64, 65 снабжены отверстиями 631 для размещения замыкающего элемента шарнирных соединений (см. фиг. 18, 20-22).

В отверстиях 631, размещенных на проушинах каждого из стержней 31 решетки среднего яруса фермы, запрессованы шарнирные подшипники 33 (см. фиг. 18, 21, 22, 23, 24), которые могут быть выполнены в соответствии с ГОСТ 3635-78.

Стенка 62 опорного узла выполнена в виде гребенки (см. фиг. 18-20) и содержит три проушины: две боковые 64 проушины и среднюю 65 проушину. Боковые проушины 64 размещены по боковым сторонам стенки и снабжены сквозными отверстиями 631 для замыкающего болта 66. Средняя 65 проушина выполнена изогнутой и с увеличенной толщиной. В средней 65 проушине выполнены отверстия 631, которые снабжены резьбой для замыкающего элемента шарнирного соединения - болта 66. Глубина отверстий 631 в средней проушине должна быть достаточной для передачи на среднюю проушину стенки возможно большей нагрузки от стержней 31 решетки фермы, что тем самым разгружает боковые проушины 64 стенки.

Кроме того, для повышения жесткости опорного узла его стенку 62 целесообразно с внутренней стороны подкрепить поперечным 622 ребром жесткости, разместив его на внутренней стороне стенки 62 опорного узла. Поперечное ребро 622 жесткости целесообразно разместить в нижней части стенки (см. фиг. 20, 23, 24). Дополнительно стенка 62 может быть снабжена продольным ребром 621, размещенным на внутренней стороне стенки вдоль места ее перегиба, как показано на фиг. 18, 19, 20, что повышает жесткость стенки.

В соответствии с заявляемым решением опорный узел фермы снабжен двумя пластинчатыми пружинами 68 (см. фиг. 19, 23, 24). Первый конец 681 каждой из пластинчатых пружин жестко закреплен, например, винтовыми соединениями, в нижней части опорного узла. В наиболее предпочтительном варианте выполнения первые концы 681 пластинчатых пружин 68 целесообразно закрепить на поперечном ребре 622. Второй конец 682 выполнен с обеспечением контакта с одним из стержней 31 решетки и в изогнутом состоянии пластинчатой пружины поджат к стержню решетки. В разгруженном состоянии второй конец 682 пластинчатой пружины 68 выполнен с обеспечением возможности перемещения относительно стержня 31.

Наиболее предпочтительно каждую из пластинчатых пружин 68 изготовить из сплава ВТ-6, обладающего высокими деформационными характеристиками, и выполнить ее переменной ширины с равномерным - по линейному закону, уменьшением ширины пластинчатой пружины при переходе вдоль нее от первого 681 ко второму ее концу 682, как показано на фиг. 19. За счет этого обеспечивается равномерное по длине напряженное состояние пластинчатой пружины и в 1,5 раза большая гибкость пружины по сравнению с пружиной постоянной по длине ширины.

В месте действия силы упругости пластинчатой пружины на верхнем ее конце 682 для снижения разброса в моменте раскрытия стержней решетки может быть установлен сферический упор 683, который наиболее предпочтительно выполнить из стали, например, из стали 07X16Н6, что уменьшает силу трения между упором и стержнем решетки фермы. Дополнительно контактную поверхность опоры 37 целесообразно ориентировать параллельно касательной к пластинчатой пружине в изогнутом состоянии в точке контакта сферического упора к пластинчатой пружине, что позволяет воздействовать на стержень в момент начала поворота с максимальным моментом.

В наиболее предпочтительном варианте использования опорного узла в системе двойного запуска, стержни которой выполнены из углепластика, опоры 37 для сферических упоров 683 целесообразно разместить на накладках 6 стержней фермы, как показано на фиг. 23, 24.

В соответствии с изобретением проушины 32 стержней решетки и проушины 64, 65 стенки 62 опорного узла снабжены дополнительными отверстиями 34, 641, 651. Дополнительные отверстия 34 в проушинах 32 стержней решетки и дополнительные отверстия 641 в боковых проушинах 64 стенки 62 опорного узла выполнены сквозными. Дополнительные отверстия 651 в средней проушине 65 стенки опорного узла выполнены глухими, а их поверхности выполнены конусными с небольшим углом уклона, например, равным 3 градусам.

В заявляемом изобретении наиболее предпочтительно дополнительные отверстия 34 проушин 32 стержней решетки снабдить демпферами 35, выполненными в виде втулок. Наиболее предпочтительно демпферы выполнить из полимерного материала с хорошими пластическими характеристиками и достаточной прочностью, например, из материала на основе фторопласта. Для обеспечения необходимых энергопоглощающих характеристик демпфера и снижения его размеров во втулку демпфера целесообразно дополнительно запрессовать радиальные стержни диаметром 2-4 мм и высотой соответствующей толщине втулки. Радиальные стержни могут быть выполнены из алюминиевого сплава, например, из сплава АМГ-5.

В соответствии с заявляемым решением дополнительные отверстия 34 в проушинах 32 стержней решетки, дополнительные отверстия 641 и 651 в боковых проушинах 64 и в средней проушине 65 стенки опорного узла в радиальном направлении размещены на одинаковом расстоянии R (см. фиг. 23, 24) от осей 63 шарнирных соединений стержней решетки 31 со стенкой 62 опорного узла. При этом в изогнутом состоянии пластинчатой пружины 68 дополнительные отверстия 34 проушин стержней 31 решетки отвернуты от дополнительных отверстий 641, 651 проушин стенки опорного узла на угол β - на необходимый угол поворота стержней решетки (см. фиг. 16, 23, 24). За счет этого при разгруженном состоянии пластинчатой пружины в повернутом положении стержней 31 решетки их дополнительные отверстия 34 занимают положение, соосное относительно дополнительных отверстий 641 и 651 проушин стенки опорного узла.

В соответствии с изобретением опорный узел снабжен устройствами 80 фиксации стержней 31 решетки в повернутом состоянии. Каждый из устройств фиксации стержней решетки в повернутом состоянии содержит (см. фиг. 21, 22, 25) корпус 81, крышку 82, стопор 83 и цилиндрическую пружину 84.

Корпус 81 каждого из устройств фиксации 80 выполнен в виде цилиндра и закреплен на боковой проушине 64 стенки опорного узла соосно дополнительному отверстию 641 боковой проушины (см. фиг. 21, 22), что может быть сделано с использованием винтов.

В наиболее предпочтительном варианте выполнения опорного узла корпус 81 устройства фиксации частично размещен внутри дополнительного отверстия 641 боковой проушины стенки, как показано на фиг. 21, 22.

Первый торец корпуса 81 - торец, обращенный в сторону проушины 32 стержня решетки, выполнен открытым. Второй торец корпуса 81 перекрыт крышкой 82, которая с использованием резьбового соединения навернута на корпус 81.

Стопор 83 помещен внутрь корпуса 81. Конструктивно стопор 83 наиболее предпочтительно выполнить из двух частей: носовой 86 части стопора, выполненной конической с небольшим углом уклона, и хвостовой 87 части, выполненной в форме цилиндра (см. фиг. 25).

Размеры внутреннего диаметра корпуса 81 и диаметра хвостовой части 87 стопора целесообразно выбрать с допусками, соответствующими скользящей посадке. Внутренний диаметр отверстия упомянутой выше втулки демпфера 35, установленного в дополнительном отверстии 34 проушины стержня решетки, наиболее целесообразно выбрать большим, например, на 0,1…0,3 мм, диаметра хвостовой 87 части стопора.

В соответствии с изобретением носовые 86 части стопоров и дополнительные отверстия 651 средней проушины стенки могут быть выполнены в виде конусов с близкими углами уклонов, в наиболее предпочтительном варианте выполнения изобретения - с углом уклона равным 3 градусам.

В соответствии с изобретением внутри корпуса 81 между стопором 83 и крышкой 82 размещена цилиндрическая сжатая пружина 84, которую наиболее предпочтительно выполнить из стали.

Как показано на фиг. 25, на торце хвостовой части стопора 87 может быть выполнено глухое отверстие 88, соосное корпусу. При этом цилиндрическую сжатую пружину 84 целесообразно разместить в корпусе внутри стопора в указанном отверстии 88, зажав ее между дном указанного глухого отверстия 88 и крышкой 82 корпуса, что уменьшает габариты устройства фиксации.

Кроме того, каждое из устройств фиксации стержней решетки в повернутом состоянии может дополнительно быть снабжено штоком 85, пропущенным через осевое отверстие крышки внутри витков сжатой цилиндрической пружины 84 и закрепленным внутри хвостовой части стопора (см. фиг. 25). Введение в устройство фиксации штока позволяет сократить время сборки и испытаний опорного узла фермы.

В соответствии с изобретением носовая часть 86 стопора каждого из устройств фиксации пропущена через открытый торец корпуса 81, введена в дополнительное отверстие 641 боковой проушины стенки опорного узла и в изогнутом состоянии пластинчатой пружины 68 и в сжатом состоянии цилиндрической пружины 84 поджата к проушине 32 стержня решетки (см. фиг. 21). В разгруженном состоянии пластинчатой пружины 68 и цилиндрической пружины 84 через втулку демпфера 35 проушины стержня носовая часть стопора введена в дополнительное отверстие 651 средней 65 проушины стенки опорного узла.

Заявляемые устройства работает следующим образом.

При сборке среднего яруса 30 фермы верхние концы каждой пары ее смежных стержней соединяются друг с другом фитингами 38, 39, как показано на фиг. 13, 14. В процессе соединения среднего яруса 30 фермы с верхним ярусом 40 фитинги 38, 39 соединяются с опорными узлами 44, 45 верхнего пояса фермы. Опорные узлы 44, соединенные с фитингами 38, комплектуются замками 47, а опорные узлы 45, соединенные с фитингами 39, - замками 47 и толкателями 48.

При этом стержни 31 среднего яруса фермы переводятся в исходное положение, при котором дополнительные отверстия 34 в проушинах стержней отводятся от дополнительных отверстий 641, 651 на угол поворота стержней β. Пластинчатые пружины 68 при этом переводятся в изогнутое состояние и на стержни 31 решетки от сферического упора 683 действует сила упругости пластинчатой пружины.

Кроме того, при сборке фермы в каждый из опорных узлов 60 нижнего пояса 50 фермы устанавливается устройство фиксации 80. При этом в дополнительные отверстия 641 боковых проушин 64 стенки опорного узла вводится корпус 81 со стопором 83, который за счет силы упругости цилиндрической пружины 84 поджимается к проушине 32 стрежня.

При выведении космических аппаратов инерционные нагрузки от верхнего космического аппарата 4 через его адаптер 5, верхний, средний и нижний яруса фермы передаются на опорный шпангоут фермы.

После выведения верхнего космического аппарата на заданную орбиту верхний космический аппарат отделяется от системы двойного запуска.

Далее, в случае необходимости, система двойного запуска переводится на заданную орбиту нижнего космического аппарата. После этого от системы двойного запуска отделяется верхний ярус фермы с адаптером верхнего космического аппарата (см. фиг. 16). При отделении верхнего яруса 40 фермы от среднего яруса 30 фитинги 38, 39 решетки среднего яруса освобождаются от связи с опорными узлами 44, 45 и под действием сил упругости пластинчатых пружин 68 стержни среднего яруса фермы переводятся в повернутое положение. При повороте стержней на угол р дополнительные отверстия 34 проушин стержней совмещаются с дополнительными отверстиями 641, 651. Под действием сил упругости цилиндрических пружин 84 стопор 83 каждого из устройств фиксации вводится через дополнительное отверстие 34 проушины стержня в дополнительное отверстие 651 средней проушины стенки опорного узла. За счет заклинивания носовой части 86 стопора в дополнительном отверстии 651 средней проушины стержни фиксируются в повернутом состоянии. При этом демпфер значительно снижает динамические нагрузки на опорные узлы, возникающие в момент стопорения, что повышает надежность срабатывания устройств фиксации. В результате этого стержни среднего яруса фермы переводятся из исходного в повернутое положение, после чего от системы двойного запуска отделяется нижний космический аппарат.

Изобретение относится к области космической техники, а именно к системам двойного запуска космических аппаратов и опорному узлу этой системы. Система двойного запуска характеризуется ее выполнением в виде трехъярусной фермы, включающей нижний, средний, верхний ярусы, отделенные друг от друга верхним и нижним поясами, содержащими соединенными поперечными стержнями опорные узлы. Опорные узлы верхнего пояса выполнены с обеспечением возможности отделения верхнего яруса фермы от решетки среднего яруса фермы. Опорные узлы нижнего пояса фермы выполнены с обеспечением возможности поворота стержней решетки среднего яруса фермы в различных плоскостях на острый угол и их фиксации в повернутом положении. Опорный узел включает стенку, выполненную в виде гребенки, содержащей две боковых и среднюю проушины, последняя из которых выполнена изогнутой. Стенка шарнирно соединена с двумя стержнями фермы. Опорный узел снабжен двумя пластинчатыми пружинами. Опорный узел снабжен устройствами фиксации стержней фермы в повернутом состоянии, каждое из которых включает стопор, хвостовая часть которого взаимодействует с цилиндрической пружиной. Достигается увеличение относительного полезного объема. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 25 ил.

1. Система двойного запуска космических аппаратов, содержащая стыковочный и опорный шпангоуты, последний из которых установлен на последней ступени ракеты-носителя, и трехъярусную ферму, нижний, средний и верхний ярусы которой включают выполненные из стержней треугольные решетки,

верхние концы стержней решетки верхнего яруса фермы и верхний космический аппарат соединены со стыковочным шпангоутом системы,

нижние концы стержней нижнего яруса фермы и нижний космический аппарат соединены с опорным шпангоутом системы,

кроме того, ферма дополнительно снабжена верхним и нижним поясами, каждый из которых содержит соединенные поперечными стержнями опорные узлы,

каждый из опорных узлов верхнего пояса фермы соединен с парой стержней решетки верхнего яруса фермы и парой жестко соединенных друг с другом фитингом стержней решетки среднего яруса фермы,

при этом опорные узлы верхнего пояса выполнены с обеспечением возможности отделения верхнего яруса фермы от решетки среднего яруса фермы,

каждый из опорных узлов нижнего пояса фермы жестко соединен с парой стержней решетки нижнего яруса фермы и двумя шарнирными соединениями с двумя стержнями решетки среднего яруса фермы и выполнен с обеспечением возможности поворота указанных стержней решетки среднего яруса фермы в различных плоскостях на острый угол и их фиксации в повернутом положении.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что верхний ярус фермы выполнен в виде конусообразной формы с конусностью, направленной по направлению полета.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что верхний ярус фермы выполнен в виде конусообразной формы с конусностью, направленной против направления полета.

4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что каждый из опорных узлов нижнего пояса фермы содержит основание, жестко соединенное с двумя поперечными стержнями нижнего пояса фермы, причем оси упомянутых шарнирных соединений опорного узла ориентированы параллельно указанным поперечным стержням нижнего пояса фермы.

5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что стержни верхнего и среднего ярусов фермы выполнены из углепластика.

6. Система по. 1, отличающаяся тем, что стыковочный шпангоут выполнен с поперечным сечением в виде швеллерообразного профиля со стенкой, ориентированной перпендикулярно продольной оси системы, на внутренней полке которого закреплен верхний космический аппарат, а на стенке размещены места крепления верхних концов стержней решетки верхнего яруса фермы.

7. Опорный узел фермы, включающей выполненную из стержней решетку, содержащий основание и стенку, шарнирно соединенную с двумя стержнями фермы,

конец каждого из стержней фермы выполнен в виде проушины, в отверстии которой запрессован шарнирный подшипник,

стенка опорного узла выполнена в виде гребенки и содержит среднюю и две боковые проушины, при этом средняя проушина выполнена изогнутой,

кроме того, опорный узел снабжен двумя пластинчатыми пружинами, первый конец каждой из которых жестко закреплен в нижней части опорного узла, а второй конец в изогнутом состоянии пластинчатой пружины поджат к одному из стержней фермы, а при разгрузке пластинчатой пружины выполнен с возможностью перемещения относительно стрежня фермы,

кроме того, проушины стержней фермы и проушины стенки снабжены дополнительными отверстиями, выполненными сквозными в проушинах стержней фермы и боковых проушинах стенки и глухими в средней проушине стенки и размещенными в радиальном направлении на одинаковом расстоянии от осей шарнирных соединений,

при этом дополнительные отверстия проушин стержней фермы в изогнутом состоянии пластинчатой пружины отвернуты от дополнительных отверстий проушин стенки опорного узла на угол поворота стержней фермы,

кроме того, опорный узел снабжен устройствами фиксации стержней фермы в повернутом состоянии, каждое из которых содержит закрепленный на боковой проушине стенки соосно ее дополнительному отверстию корпус, первый торец которого выполнен открытым, а второй перекрыт крышкой, размещенный внутри корпуса стопор и размещенную внутри корпуса между стопором и крышкой цилиндрическую сжатую пружину,

при этом носовая часть стопора каждого из устройств фиксации в изогнутом состоянии пластинчатой пружины и в сжатом состоянии цилиндрической пружины через дополнительное отверстии боковой проушины поджата к проушине стержня решетки, а в разгруженном состоянии пружин через дополнительное отверстие проушины стержня введена в дополнительное отверстие средней проушины стенки опорного узла.

8. Опорный узел по п. 7, отличающийся тем, что пластинчатая пружина выполнена с равномерным уменьшением ее ширины при переходе вдоль пружины от первого к ее второму концу.

9. Опорный узел по п. 7, отличающийся тем, что второй конец пластинчатой пружины снабжен сферическим упором, контактирующим со стержнем решетки.

10. Опорный узел по п. 7, отличающийся тем, что проушина стержня фермы снабжена демпфером, выполненным в виде втулки из полимерного материала и установленным в дополнительном отверстии проушины стержня.

11. Опорный узел по п. 7, отличающийся тем, что носовая часть стопоров устройств фиксации и дополнительные отверстия средней проушины стенки выполнены в виде конусов с близкими углами уклонов.

12. Опорный узел по п. 7, отличающийся тем, что стенка каждого из опорных узлов снабжена поперечным ребром, размещенным на внутренней стороне стенки в нижней ее части, при этом первые концы упомянутых пластинчатых пружин закреплены на указанном поперечном ребре.