МНОГОРАЗОВАЯ СТУПЕНЬ РАКЕТЫ-НОСИТЕЛЯ Российский патент 2025 года по МПК B64G1/14 F02K9/42 

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано для создания многоразовой ступени ракеты-носителя (РН).

Известен многоразовый орбитальный космический корабль «Буран», предназначенный для доставки на орбиту грузов и выполненный по самолетной схеме типа «бесхвостка» с крылом переменной стреловидности (СП. Уманский. «Ракеты-носители. Космодромы». - М. Изд-во Рестарт+. 2001, рис. 18, стр. 53-54).

Основными недостатками известного многоразового космического корабля «Буран» является значительная масса, сложность конструкции и потеря в процессе выведения полезной нагрузки двигателей второй ступени.

Известна многоразовая транспортная космическая система «Space Shuttle», предназначенная для доставки на орбиту грузов, орбитальная ступень которого выполнена по самолетной схеме типа «бесхвостка» (СП. Уманский. «Ракеты-носители. Космодромы». - М. Изд-во Рестарт+. 2001, рис. 58-59, стр. 139-141).

Основными недостатками известной многоразовой транспортной космической системы «Space Shuttle» является значительная масса и сложность конструкции, потеря в процессе выведения полезной нагрузки баков окислителя и горючего орбитальной ступени.

Известен многоразовый разгонный блок РН, имеющий наружную аэродинамическую поверхность типа крыльев, выполненных зацело с корпусом, посадочные шасси и раскрывающийся головной обтекатель (патент на полезную модель РФ № 147066, МПК: B64G 1/100 - прототип).

Основными недостатками известного разгонного блока РН являются значительные габариты и масса конструкции.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков и улучшение массово-габаритных характеристик многоразовой ступени РН.

Решение указанной задачи достигается тем, что предложенная многоразовая ступень РН содержит конический бак окислителя, соединенный с торовым баком горючего во внутренней полости которого расположены приборный отсек и отсек полезной нагрузки внутри которого размещена платформа, соединенная с приводом, обеспечивающим ее перемещение с установленной на ней полезной нагрузкой вдоль продольной оси ступени, двигательный отсек, соединенный с торовым баком горючего и содержащий объединенную двигательную установку, состоящую из маршевого многокамерного жидкостного ракетного двигателя (ЖРД), включающего в себя центральное тело, выполненное в виде усеченного конуса и образованное четырьмя подвижными створками, и камеры, жестко закрепленные на торце двигательного отсека и равномерно расположенные вокруг центрального тела и под углом к продольной оси ступени, и четырехкамерного рулевого ЖРД, обеспечивающего управление вектором тяги и посадку ступени, причем камеры рулевого ЖРД равномерно расположены по окружности и могут поворачиваться в одной плоскости а на наружной цилиндрической поверхности двигательного отсека установлены посадочные опоры.

Предлагаемая конструкция многоразовой ступени РН, за счет своих отличительных признаков, обеспечивает решение поставленной технической задачи - улучшение массово-габаритных характеристик многоразовой ступени РН.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид многоразовой ступени РН в аксонометрии с разрезом, на фиг. 2 - общий вид многоразовой ступени РН после отделения ее от нижней ступени РН в аксонометрии, на фиг. 3 - общий вид многоразовой ступени РН после разведения створок центрального тела в аксонометрии, на фиг. 4 - общий вид многоразовой ступени РН перед отделением полезной нагрузки в аксонометрии, на фиг. 5 - общий вид многоразовой ступени РН после отделением полезной нагрузки в аксонометрии, на фиг. 6 - общий вид многоразовой ступени РН после сведения створок центрального тела при спуске с орбиты в аксонометрии, на фиг. 7 - общий вид многоразовой ступени РН при посадке в аксонометрии.

Многоразовая ступень РН содержит соединенные между собой конический бак окислителя 1, торовый бак горючего 2 и двигательный отсек 3.

Во внутренней полости торового бака горючего 2 расположены приборный отсек 4 и отсек полезной нагрузки 5 внутри которого размещена платформа 6, соединенная с приводом 7, обеспечивающим ее перемещение с установленной на ней полезной нагрузкой 8 вдоль продольной оси ступени.

Двигательный отсек 3 содержит объединенную двигательную установку, состоящую из маршевого многокамерного ЖРД и четырехкамерного рулевого ЖРД.

Маршевый многокамерный ЖРД, включает в себя центральное тело 9, выполненное в виде усеченного конуса и образованное четырьмя подвижными створками 10, и камеры 11, жестко закрепленные на торце двигательного отсека 3 и равномерно расположенные вокруг центрального тела 9 и под углом к продольной оси ступени.

Четырехкамерный рулевой ЖРД, обеспечивает управление вектором тяги и посадку ступени. Камеры 12 четырехкамерного рулевого ЖРД, равномерно расположены по окружности и могут поворачиваться в одной плоскости.

На наружной цилиндрической поверхности двигательного отсека 3 установлены посадочные опоры 13.

Предложенная многоразовая ступень РН работает следующим образом.

После отделения многоразовой ступени РН от нижней ступени РН производиться запуск маршевого многокамерного ЖРД и четырехкамерного рулевого ЖРД и ступень начинает движение по заданной траектории.

В заданный момент времени происходит отключение маршевого многокамерного ЖРД при этом четырехкамерный рулевой ЖРД продолжает работать.

При достижении многоразовой ступени РН заданной орбиты производиться отключение четырехкамерного рулевого ЖРД после чего происходит раскрытие створок 10 центрального тела 9. Далее привод 7 перемещает платформу 6 с закрепленной на ней полезной нагрузкой 8 к выходной части отсека полезной нагрузки 5. После достижения платформой 6 крайнего положения происходит отделение полезной нагрузки 8 от платформы 6. После отхода полезной нагрузки 8 от ступени осуществляется сведение створок 10 центрального тела 9 и начинается спуск ступени с орбиты.

На начальном участке спуска торможение осуществляется за счет аэродинамического торможения. После производиться повторный запуск четырехкамерного рулевого ЖРД, что приводит к снижению скорости движения ступени.

Непосредственно перед посадкой ступени выпускаются посадочные опоры 13. После посадки ступени четырехкамерный рулевой ЖРД прекращает свою работу.

Использование предложенного технического решения позволит повысить конструктивное совершенство и улучшить массово-габаритные характеристики многоразовой ступени РН.

Изобретение относится к ракетно-космической технике, а более конкретно к многоразовым ступеням ракет-носителей (РН). Многоразовая ступень РН содержит конический бак окислителя, торовый бак горючего и двигательный отсек. Во внутренней полости торового бака расположены приборный отсек и отсек полезной нагрузки, внутри которого размещена платформа, соединенная с приводом, обеспечивающим ее перемещение с установленной на ней полезной нагрузкой вдоль продольной оси ступени. Двигательная установка состоит из маршевого многокамерного жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) и четырехкамерного рулевого ЖРД. Маршевый ЖРД включает в себя центральное тело, выполненное в виде усеченного конуса и образованное четырьмя подвижными створками. Камеры маршевого ЖРД жестко закреплены на торце двигательного отсека и равномерно расположены вокруг центрального тела и под углом к продольной оси ступени. Рулевой ЖРД обеспечивает управление вектором тяги и посадку ступени. Камеры рулевого ЖРД равномерно расположены по окружности и могут поворачиваться в одной плоскости, а на наружной цилиндрической поверхности двигательного отсека установлены посадочные опоры. Достигается улучшение массово-габаритных характеристик многоразовой ступени РН. 7 ил.

Многоразовая ступень ракеты-носителя, содержащая конический бак окислителя, соединенный с торовым баком горючего, во внутренней полости которого расположены приборный отсек и отсек полезной нагрузки, внутри которого размещена платформа, соединенная с приводом, обеспечивающим ее перемещение с установленной на ней полезной нагрузкой вдоль продольной оси ступени, двигательный отсек, соединенный с торовым баком горючего и содержащий объединенную двигательную установку, состоящую из маршевого многокамерного жидкостного ракетного двигателя (ЖРД), включающего в себя центральное тело, выполненное в виде усеченного конуса и образованное четырьмя подвижными створками, и камеры, жестко закрепленные на торце двигательного отсека и равномерно расположенные вокруг центрального тела и под углом к продольной оси ступени, и четырехкамерного рулевого ЖРД, обеспечивающего управление вектором тяги и посадку ступени, причем камеры рулевого ЖРД равномерно расположены по окружности и могут поворачиваться в одной плоскости, а на наружной цилиндрической поверхности двигательного отсека установлены посадочные опоры.