Баллистическая возвращаемая капсула Советский патент 1993 года по МПК B64G1/62 

Изобретение относится к космическим аппаратам для возвращения в атмосферу Земли, торможения и посадки.

Целью изобретения является повышение сохранности полезной загрузки капсулы при приземлении путем повышения надежности развертывания и работы механизма включения двигателей мягкой посадки. - ;. -,. .. ... . : . ;-; .

На фиг. 1 представлен общий вид капсулы в исходном положении; на фиг. 2,а - общий вид капсулы после отделения тормозного двигателя, двигателей стабилизации и сброса теплозащиты: на фиг. 2,6 - сечение 1-1 на фиг. 2а; на фиг. 3 - механизм включения двигателей мягкой посадки в исходном положении; на фиг. 4 - вид по стрелке А на фиг. 3: на фиг. 5 - разрез В-8 на фиг. А;-на фиг. 6 - вид по стрелке & на фиг. 4; на фиг. 7 - продольный разрез механизма

включения двигателей мягкой посадки; на фиг. 8 - вид по стрелке Г на фиг. 7; на фиг. 9 - конструктивное выгюл нение корневой опору штанги механизма включения двигателей мягкой посадки; на фиг. 10,а - конструктивное выполнение контактного устройства щупа-высотомера; на фиг. 10,6 и 1 О.в - соответственно сечения МНИ и IV-IV на фиг. 10, а.

Баллистическая возвращаемая капсула

1 включает в себя корпус 2 со сбрасываемой теплозащитой 3, между которыми размещена теплоизолирующая иадувная оболочка 4, связанная с источником давления 5. Корпус

2 включает в себя корпус 6 отсека полезной нагрузки 7 и хвостовую юбку 8. Корпус 6 отсека полезной нагрузки 7 имеет фланец 9 для крепления теплозащиты 3, хвостовой юбки 8 и гермоднища 10, являющегося донной частью хвостовой юбки 8.

OD Ю 00 СА

Внешняя форма капсулы 1 образована цилиндром (или слабым конусом) 11, притупленным по сфере 12, с конической юбкой 13.

В хвостовой юбке 8 размещены тормозная двигательная установка 14, двигатели стабилизации положения капсулы 15, парашютная система 16, системы автоматики 17, электропитания 18, поиска капсулы 19, двигатели мягкой посадки 20. Двигатели 14 и 15 размещены на отделяемой раме 21.

В хвостовой юбке 8 предусмотрены силовые шпангоуты 22, 23, 24 для крепления юбки к корпусу б отсека полезной нагрузки 7, крепления перечисленных выше систем.

Отделение рамы 21 с двигателями 14 и 15 осуществляется при помощи устройства отделения 25,

На фиг, 2 представлен общий вид капсулы 1 после отделения рамы 21 с двигателями 14 и 15, сброса теплозащиты 3, задействования парашютной системы 16 и системы поиска 10 капсулы 1 (радиотехническая система, светомаяк и дипольные отражатели).

Теплоизолирующая надувная оболочка 4 разбита в продольном и поперечном направлениях на секции 27, связанные между собой калиброванными отверстиями иди клапанами (не показаны). Штанги 28 выполнены в виде, например, трех длинных лент из упругого материала, принимающих после освобождения форму трубок.

На фиг. 3 представлен общий вид командно-исполнительного устройства в исходном положений.

Корпус 29, являющийся одновременно корневой опорой штанги 28, имеет выступающее основание 30, которое необходимо для закрепления устройства на теплоизоли- рующей оболочке 4 (фиг. 4). Для этого на оболочке 4 предусмотрен карман 31, в который вводится основание 30 корпуса 29. Для исключения вцхЬда основания 30 из кэрма- н 31 в последнем предусмотрены выходные уплотнения 32 (фиг. 4 и 5). На свободных концах штанг28 (фиг. 2) предусмотрены датчики преграды 33 в виде. например, сферического сегмента 34 (фиг. 3 и 4) с радиальными прорезями 35 (фиг. 6). Сферические сегменты 34 выполнены из эластичного материала, позволяющего складывать их ори ухладке теллоизолирующей надувной оболочки 4 между теплозащитой 3 и корпусом 2 капсулы (фиг. 1). Для обеспечения жесткости опоры сферического сегмента 34 о преграду предусмотрена подкладка 3€ (фиг, 3,4,6), имеющая резьбовой фланец 37 (фиг. 7), при помощи которого сферический сегмент 34 закреплен на стакане 38, имеющем центральный электрический контакт (пластину) 39. Стакан 38 имеет выступающую часть 40, взаимодействующую с резьбовой втулкой 41, связанной резьбой с крнцевиком 42. Концевик 42 двухступенчатый, имеющий резьбу по большому диаметру. На торце концевика 42 закреплены электрические контакты 43, связанные с проводниками электрического кабеля 44. Концевик 42 подпружинен к стакану 38 при

помощи пружины 45.

Во внутренней полости стакана 38 размещен шарик 46, Связанный при помощи троса 47 со сбрасываемой теплозащитой 3. Шарик 46 удерживается в стакане 38 при

5 помощи пластины 48, закрепленной на сферическом сегменте 34.

По образующей концевика 42 (по его меньшему диаметру) жёстко закреплен один конец ленты 49, образующей после

0 высвобождения штангу 28. Диаметр (меньший) концевика 42 выбран из расчета, чтобы лента 49 при его обхвате полностью закры - вала его, образуя трубку, внутри которой располагается концевик 42 (меньшим диа5 метром).

На фиг. 8 представлен вид сбоку на концевик 42. Резьбовая втулка 41 в исходном ; положений располагается во входном патрубке .50 корпуса 20 (командно-исполни0 тельного устройства с датчиком высоты), являющегося корневой опорой штанги 28 и выполненного в виде, например, рулетки (фиг. 9).

В центре рулетки на оси 51, являющейся

5 крепежным винтом, установлена подвижная катушка 52, выполненная, например, из стеклопластика. На катушке 52 намотана лента 49, Число витков намотки 53 ленты 49 определяется необходимой длиной штанги

0 28 (фиг. 2}. В средней части ленты 49 закреплены проводники 54 электрокабеля 44 (фиг. 9 и 7). Проводники54 соединены со щетками 55, размещенными в каналах 56 катушки 52 и подпружиненными пружинами 57 к элект5 ричёским контактам 58, Последние связаны проводниками 59 с электрическим кабелем 60, проходящим по наружной поверхности f еплойзолирующей надувнбй оболочки к системам электропитания 18 и автоматики 17,

0 расположённым в хвостовой юбке 8. .Рулетка закрыта крышкой 61.

Капсула 1 при помощи подвесок 62 соединена с парашютной системой 16 (фиг. 2), Работает устройство следующим обра5 зом.

По команде системы управления КА баллистическая возвращаемая капсула 1 отделяется от КА с заданной скоростью. После отхода капсулы 1 от КА на безопасное расстояние система автоматики 17 включает

тормозную двигательную установку 14, обеспечивающую сход капсулы с орбиты. На участке отхода от КА и во время работу ТДУ двигатели 15 обеспечивают стабилизацию положения капсулы в пространстве. После окончания работы ТДУ двигатели 14 и 15 вместе с рамой 21 отделяются от капсулы при помощи устройства отделения 25.

На нисходящем участке траектории производится раскрытие парашютной сие- темы 16, включающей тормозной (Н 18...20 км) и основной (НЮ км) парашюты. При раскрытии основного парашюта одновременно сбрасывается теплозащита 3, надду- вается теплоизолирующая оболочка 4, задействуется система поиска капсулы, включающая в себя радиотехническую систему, светомаяк с фотоэлементом и диполь- ные отражатели в виде, например, трех кассет,

При сбросе теплозащиты последняя, имея лучшие аэродинамические характеристики, чем капсула вместе с основным парашютом, уходит вперед, натягивая тросы 47 на каждом из датчиков преграды, и за счет разницы в аэродинамических силах сопротивления и перегрузок вытягивает стакан 38 с втулкой 41 из входного патрубка 50 рулет- . ки, а вместе с ними и ленту 49. Последняя после выхода; из щели рулетки, т. ё. после снятия ограничения, принимает первоначальную форму, скручивается в трубку. При этом, в первую очередь, трубка охватывает цилиндрическую часть (малого диаметра) концевика 42. При дальнейшем выходе лен- ты 49 из корпуса 29 рулетки постепенно вся лента свернется в трубку. Длина выходного патрубка 50 выбирается такой, чтобы лента 49 гарантированно свернулась в трубку в его пределах. Для облегчения решения этой задачи концевая час°ть ленты 49, Заметанная в катушку 52,„и прилегающая к ней часть имеют ширину, меньшую ширины остальной части ленты 49.

После полного вытягивания ленты 49 и образования штанг 28 теплозащиты 3 вытя- гивает через тарированное отверстие 63 пластины 48 шарик 46 из полости стакана 38, полностью освобождаясь от связи с корпусом 2 капсулы 1.

Под действием пружины 45 электрический контакт (пластина) 39 отходит от электрических контактов 43, размыкая электрическую цепь запуска двигателей мягкой посадки.

При касании от грунт сферического сегмента 34 стакан 38 перемещается во внутренней полости резьбовой втулки 41, преодолевая сопротивление пружины 45, пока электрический контакт (пластина) 39 не упрется в электрические контакты 43, замыкая их. Замыкание контактов 43 приводит к задействованию электрической цепи, связывающей системы электропитания 18 с системой автоматики 17, в результате чего запускаются двигатели мягкой посадки 20, обеспечивающие гашение скорости установившегося спуска на основном парашюте до нуля (без учета случайной составляющей ветра у земли).

Система работает при касании о грунт любой из штанг 28 капсулы 1, что повышает надежность работы системы.

Наличие щеток 55 и электрических контактов 58 позволяет разрешить проблему обеспечения электрической связи вращающейся (проводники 54) и неподвижной (проводники 59 и кабель 60) частей устройства при минимуме их массы.

Таким образом, предложенное конструктивное решение устройства, баллистической возвращаемой капсулы, позволяет повысить сохранность полезной нагрузки капсулы при приземлении путем повышения надежности развертывания и работы механизма включения двигателей мягкой посадки.

Формула изобретения

Баллистическая возвращаемая капсула, содержащая корпус с установленным на нем теплозащитным покрытием, парашютную систему с двигателями мягкой посадки и механизм включения двигателей мягкой посадки, включающий в себя выдвижной щуп-высотомер, установленный на корпусе капсулы, и контактное устройство, отличающаяся тем, что, с целью повышения сохранности полезной нагрузки капсулы при приземлении путем повышения надежности развертывания и работы механизма включения двигателей мягкой посадки, теплозащитное покрытие выполнено сбрасываемым, а механизм включения двигателей мягкой посадки размещен между теплозащитным покрытием и корпусом капсулы, причем щуп-высотомер снабжен приводом его развертывания, выполненным в виде гибкого элемента, один конец которого закреплен на теплозащитном покрытии, а другой связан с возможностью отделения со свободным концом щупа-высотомера.

26

1818283

i6,20 j24

15

Использование: доставка полезного груза с космического объекта на Землю, Сущность изобретений: капсула содержит корпус, снабженный сбрасываемой теплозащитой (ТЗП), надувную теплоизолирую- щую оболочку, размещенную между корпусом и ТПЗ, парашютную систему, снабженную двигателем мягкой посадки (ДМП), и механизм включения ДМП, выполненный в виде развертываемого щупа-высотомера, снабженного датчиками преграды и размещенного между ТЗП и теплоизолиру- ющей оболочкой. Развертывание щупа-высотомера осуществляется в процессе сбрасывания ТЗП с помощью гибкого элемента, один конец которого связан с щупом- высотомером, а другой связан с возможностью отделения с ТЗП. 10 ил.

28

$)

Фиг. V.

W 32

1818283

3d

Фиг. 3.

32

Фе/г. 5°.

41

т

з«/

,50

2 &

чд

иг

zfezzzzi

ZZZZ/Zt

чч

/V7

Фиг.§.

w Hh

tv-tv

S)

)