Ракета Советский патент 1992 года по МПК F42B15/00 

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к устройству ракет с отбрасываемыми в полете частями топливных отсеков.

Известно устройство ракеты 1 с перемещающимся внутри бака двигателем и отстрелом частей тонкостенной баковой обечайки после их опорожнения от топлива. Одно из возможных применений такого аппарата - использование в качестве малой ракеты в атмосфере. Действительно, предложенные для целей уплотнения подвижного двигателя тефлоновые кольца могут выполнить эту задачу только в баках малого диаметра (около 10 см), но с их помощью не удается осуществить герметизацию в тонкостенных несущих баках с большими (до нескольких метров) диаметрами.

В ракете для предотвращения перекоса подвижного двигателя цилиндрическая часть его корпуса, выполненная в виде поршня, на котором размещаются тефлоновые кольца, имеет длину, близкую к диаметру топливного бака. Однако применение поршней такой длины в качестве подвижных

днищ на ракетах с большими диаметрами баков существенно утяжелит конструкцию ракеты и снизит массу полезного груза.

Также недостатком конструкции ракеты является отсутствие каких-либо средств, предотвращающих столкновение отдельных частей топливных отсеков с двигательной установкой, что может привести к ее повреждению и стать причиной аварии.

Известно устройство ракеты 2 с концентрическим расположением топливных баков, с подвижными днищами центральных баков, перемещающимися под действием тяги укрепленных под ними двигателей, с отделением кольцевых секций внешних баков после их опорожнения. В данной ракете герметизация между подвижными днищами и стенками баков осуществляется с помощью тефлонового уплотнительного кольца.

Однако применение тефлонового уплотнителя в такой конструкции не может обеспечить надежную герметизацию для ракет с диаметрами баков в несколько метров по двум причинам. Во-первых, изготовление

ел С

ияеПаЭЬ

ч

00

СО

баков больших габаритов с выдерживанием по всей внутренней поверхности заданной посадки подвижного днища связано со значительными трудозатратами и не обеспечивается современной технологией изготовления топливных отсеков. Во-вторых, во время полета топливные отсеки будут испытывать продольные и поперечные колебания, изменяющие форму поперечного сечения центрального топливного бака, что приведет либо к остановке подвижного днища, либо к пробою уплотнения.

Ракета имеет комплекс мер, направленный на предотвращение перекосов подвижных днищ и проворачивания их вокруг продольных осей топливных баков. С этой целью внутри центральных баков установлены рельсовые направляющие, а подвижные днища имеют пазы, через которые проходят направляющие

Однако наличие направляющих утяжеляет конструкцию ракеты и создает дополнительные трудности из-за герметизации пазов

Целью изобретения является повышение надежности герметизации подвижных днищ и снижение трудоемкости изготовления баков, предотвращение перекоса подвижных днищ и повышение безотказности ракеты

Поставленная цель достигается тем, что в ракете, содержащей отсек полезного груза, двигательный отсек, укорачиваемые за счет сброса обечаек в процессе полета топливные баки пакетной компоновки с нижни- ми подвижными днищами, с узлами герметизации и трубопроводами, по периметру каждого подвижного днища между днищем и обечайкой бака размещена кольцевая обойма с кольцевым пазом, открытым в сторону обечайки, соединенным герметично с днищем, при этом в кольцевом пазу размещена эластичная кольцевая камера, а между камерой и стенкой обечайки бака размещён кольцевой эластичный многополюсный магнит с кольцевыми канавками, выполненными на его наружной цилиндрической поверхности, причем кольцевые канавки заполнены магнитной жидкостью.

В ракете двигательные отсеки с подвижными днищами соединены общей си- оовой рамой.

В ракете двигательный отсек снабжен охватывающей защитной юбкой, а на обечайках топливного бака закреплены пиро- шнуры в плоскостях, проходящих через продольные оси баков и центральную ось симметрии ракеты.

На фиг.1 представлена компоновочная схема ракеты в целом; на фиг.2 - узел I на фиг.1.

Компоненты топлива помещены в отдельные баки - окислителя 1 и горючего 2. которые расположены по пакетной схеме. Сверху на баки устанавливается отсек полезного груза 3. Внутри баков расположены подвижные днища 4 с прикрепленными к

0 ним снизу двигательными отсеками 5. Между подвижными днищами и стенками баков находятся узлы герметизации 6. Под силовой рамой 7 находятся трубопроводы 8, соединяющие между собой все двигатели, а

5 также топливные трубопроводы закольцов- ки баков, соединяющие баки с одноименными компонентами топлива, отделяемые обечайки 9. Под подвижными днищами установлены тонкостенные подвижные юбки

0 10, охватывающие снаружи двигательные отсеки.

Узел герметизации состоит из следующих элементов. Кольцевой многополюсный эластичный магнит 11, содержащий в вы5 полненных на его внешней цилиндрической поверхности, между его полюсами, кольцевых полостях магнитную жидкость (пасту или порошок) 12, расположен вместе с прилегающей к внутренней цилиндрической по0 верхности эластомагнита кольцевой эластичной камерой 13 в кольцевой обойме 14, установленной по периметру подвижного днища 4. Под днищем бака располагаются также газовый баллон 15 и регулятор

5 Дав пения 16.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Во время полета ракеты, по мере расходования компонентов топлива из баков 1 и

0 2, под действием силы тяги двигателем 5 происходит перемещение подвижных днищ 4 внутри баков по направлению к отсеку полезного груза 3. При этом освобождающиеся от функций сохранения топлива час5 ти обечаек баков отстреливаются с помощью пирошнуров, входящих в конструкцию топливных баков, причем каждая отделяемая часть обечайки разделяется еще на две части - ма два полукольца 9. Пол0 укольца 9 некоторое время после отделения от баков двигаются вдоль продольных осей баков, а затем после столкновения с защитными юбками 10 двигателей или с рамой 7 их движение направляется в стороны от ра5 кеты. Для наиболее безопасного отхода отстреливаемых фрагментов элементы общей силовой рамы и трубопроводы закольцовки баков, прикрытые защитными кожухами, проходят через центр поперечного сечения ракеты, а разделение отделяемых обечаек

на полукольца производится по плоскостям, также проходящим через центр этого поперечного сечения.

Герметизация каждого подвижного днища осуществляется следующим образом. Эластичная камера 13, в которой поддерживается заданное избыточное давление с помощью баллона 15 и регулятора давления 16 (вместо которых можно использовать гидротрансформатор давления в баке), плотно прижимает эластомагнит 11 к стенке бака, чем осуществляется обычное механическое уплотнение по типу эластичного уппотнительного кольца, а удерживаемая в кольцевых полостях магнитная жидкость 12 (или паста, или порошок) улучшает герметизацию. Благодаря плотному прижатию эластичной камерой к стенке бака форма эластомагнита постоянно будет соответствовать изменяющейся в полете вследствие колебаний форме сечения бака, а магнитное вещество 12 позволит осуществлять герметизацию в условиях наличия на стенке бака рисок, забоин, раковин, неровностей вследствие того, что при появлении зазора между полюсами эластомагнита и стенкой бака магнитное вещество 12 будет втягиваться магнитным полем в этот зазор и перекрывать его. Совокупное применение эластичной камеры с эластомагнитом и магнитным веществом позволит осуществлять герметизацию также при наличии на стенках баков плавно выступающих после соответствующей обработки сварных швов, возникающих при сборке баков из металлических листов.

Для обеспечения геометрической .симметрии пакетной компоновки ракеты баки с одноименными компонентами топлива соединяются трубопроводами закольцовки, посредством которых топливо в одноименных баках поддерживается на одном уровне, а баки окислителя и горючего, имеющие равные длины, выполняются таким образом, чтобы суммарная площадь поперечных сечений баков окислителя так относилась к суммарной площади поперечных сечений баков горючэго, как объемный расход окислителя относится к объемному расходу горючего.

Предотвращение перекоса подвижных днищ обеспечивается двумя путями. Во- первых, за счет давления наддува эластичных камер на стенки баков действуют силы, которые уравновешивают силы реакции со стороны стенок баков, возникающие при действии управляющего момента, создаваемого двигательной установкой. Во-вторых, если перекос все-таки возникает по каким- либо непредусмотренным причинам, то благодаря соединению двигателей общей силовой рамой его можно выправить форсированием тяги двигателя под днищем отстающим и дросселированием тяги двигателя под днищем опережающим.

Наличие общей силовой рамы исключает проворачивание любого отдельно взятого подвижного днища вокруг продольной оси топливного бака.

0 Использование устройства позволяет повысить надежность герметизации подвижных днищ в ракете с уменьшаемыми баками в условиях изменения формы сечения тонкостенных топливных баков при их

5 колебаниях за счет растяжения и изгибания эластомагнита с магнитной жидкостью под действием давления эластичной камеры. Повышается надежность герметизации при наличии на стенках баков рисок, забоин,

0 неровностей, сварных швов за счет использования герметизирующей магнитной жидкости (пасты или порошка), удерживаемой в уплотняемом зазоре магнитным полем эластичного магнита. Снижаются требования к

5 внутренней поверхности баков (к ее обработке) и к правильности их герметической формы, что уменьшает трудозатраты на изготовление и их стоимость.

Снижается масса конструктивных эле0 ментов, предотвращающих перекос и проворачивание подвижных днищ, т к. отпадает необходимость в применении рельсовых направляющих и выполнении днищ в виде длинных поршней.

5 Использование предлагаемого устройства позволяет повысить безопасность полета ракеты путем установки средств защиты от отделяемых фрагментов и упорядочения их отхода от ракеты.

0Формула изобретения

1. Ракета, содержащая отсек полезного груза, двигательный отсек, укорачиваемые за счет сброса обечаек в процессе полета топливные баки пакетной компоновки с

5 нижними подвижными днищами, с узлами герметизации и трубопроводами, от л ича ю- щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности герметизации подвижных днищ и снижения трудоемкости изготовления баков, по

0 периметру каждого подвижного днища между днищем и обечайкой бака размещена кольцевая обойма с кольцевым пазом, открытым в сторону обечайки, соединенная герметично с днищем, при этом в кольцевом

5 пазу размещена эластичная кольцевая камера, а между камерой и стенкой обечайки бака размещен кольцевой эластичный мно- гополюсьый магнит с кольцевыми канавками, выполненными на его наружной цилиндрической поверхности, причем кольцевые канавки заполнены магнитной жидкостью.

2. Ракета по пИ, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности герметизации путем предотвращения перекоса подвижных днищ, двигательные отсеки с подвижными днищами объединены общей силовой рамой.

3. Ракета по п.1,отличающаяся тем, что, с целью повышения безотказности ракеты путем исключения соударения отделяемых частей топливных баков, двигательный отсек снабжен охватывающей защитной юбкой, а на обечайках топливного бака закреплены пирошнуры в плоскостях, проходящих через продольные оси баков и центральную ось симметрии ракеты.

Изобретение относится к ракетной технике, к устройству ракет с отбрасываемыми в полете частями топливных отсеков. С целью повышения надежности герметизации подвижных днищ, снижения массы конструкции ракеты, повышения безопасности полета. В ракете применяются эластичные кольцевые камеры с эластичными магнито- жидкрсгными герметизаторами, общая си- ловая рама для всех двигателей в ракете пакетной компоновки и защитные юбки. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Фаг,2