СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ГОЛОВНОЙ ЧАСТИ РАКЕТЫ И ОБТЕКАТЕЛЯ И ГОЛОВНАЯ ЧАСТЬ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАКЕТЫ Советский патент 1996 года по МПК F42B15/08 

Изобретение относится к ракетно-космической технике, конкретнее к головным частям исследовательских ракет со сбрасываемым в полете носовым обтекателем.

Цель изобретения устранение помех от носового обтекателя.

На фиг. 1 изображена головная часть в осевом разрезе; на фиг. 2 узел разделения, в натуральную величину; на фиг. 3 разрез А-А; на фиг. 4 изменения положения обтекателя в процессе реализации способа.

К корпусу ГЧ 1 приварен шпангоут 2 (фиг. 1 и 2), к которому через уплотнительное кольцо 3 герметично крепится аппаратурная плата 4, на которой установлена научная аппаратура, например, отделяемый модуль 5 (фиг. 1), фотометр 6. На наружной поверхности платы выполнена кольцевая канавка прямоугольного сечения, напротив нее в нижнем шпангоуте 7 носового обтекателя 8 выполнена кольцевая канавка трапецеидального сечения, в канавках размещено разрезное кольцо 9 круглого (или квадратного с конической фаской) сечения, концы которого разжаты клиновидным концом плунжера 10, зафиксированного в выдвинутом положении посредством шарикового замка 11, с золотником 12 и пружиной 13. Плунжер подвижно установлен в гильзе 14, которая с герметиком (например, с эпоксидным клеем) завернута по резьбе в радиальное отверстие платы 4. В плате выполнено отверстие 15, в котором завернут пиропатрон 16 с пороховой навеской, полость отверстия сообщена каналами 17 с подпоршневой полостью плунжера. На наружной поверхности плунжера выполнена кольцевая канавка 18, посредством которой при задвинутом положении плунжера полость отверстия 15 через канавку 19 на внутренней поверхности гильзы сообщена с отверстием 20 в плате и гильзе. На краю платы наклонно под углом α установлен цилиндр 21 с толкателем 22 и поршнем 23; толкатель зафиксирован в цилиндре срезным штифтом 24 и сопряжен с упором 25, выполненным на шпангоуте 7. Полость 26 под поршнем 23 сообщена с отверстием 20. Поршень, плунжер и золотник снабжены резиновыми уплотнительными кольцами 26, 27, 28, в плунжере завернута заглушка 29.

Для обеспечения работоспособности в "полном" вакууме, когда аэродинамические силы пренебрежимо малы, в вершине носового обтекателя устанавливается малоразмерный ракетный двигатель 30, например твердотопливный, приводимый в действие таймером 31, например, в виде дистанционной трубки с инерционным включателем или с вытяжной чекой, связанной с платой (подобные трубки широко применяются в артиллерийских боеприпасах со времен первой мировой войны, устройство их широко известно).

Расширяющаяся часть сопла 32 ракетного двигателя имеет профиль, плавно сопряженный с внутренней поверхностью обтекателя, таким образом поверхность обтекателя является продолжением сопла, его насадкой. Действие устройства и реализация способа осуществляются следующим образом. После старта ракеты и прохождения ею плотных слоев атмосферы в заданное программой эксперимента время подается напряжение на пиропатрон 16, который воспламеняется, и газообразные продукты сгорания под давлением через каналы 17 проникают в подпоршневое пространство плунжера 10 и через зазоры вокруг шариков в полость между золотником 12 и заглушкой 29. Золотник, сжимая пружину 13, смещается влево, освобождая шарики 11, которые коническими поверхностями канавки 19 утапливаются в отверстиях плунжера и последний смещается вправо до упора, освобождая концы разрезного кольца 9 и соединяя канавку 19 гильзы с канавкой 18 плунжера. Газы пиропатрона через отверстие 20 поступают в полость 26, воздействуют на поршень 23, штифт 24 срезается, толкатель 22 через упор 25 сообщает обтекателю поступательное движение с одновременным вращением в продольной плоскости (тангажа и рысканья), поскольку центр тяжести 33 обтекателя расположен на расстоянии L от вектора силы толкателя и реализуется вращательный момент силы. При движении обтекателя относительно платы 4 нижняя коническая поверхность канавки в шпангоуте 7 сжимает кольцо 9, утапливая его в канавке платы, затем обтекатель сходит с платы 4 и после окончания хода толкателя механическая связь между обтекателем и платой исчезает: этому моменту соответствует положение а обтекателя на фиг. 4 и включение таймера 31, например, снятием его чеки, связанной тросиком с платой 4. Затем обтекатель удаляется от головной части, последовательно принимая ориентацию, соответствующую положениям в, с, д, е. В положении е, когда торец обтекателя направлен в сторону и вверх под углом 0-90^о к вертикали, таймер выдает команду на срабатывание ракетного двигателя 30 и обтекатель уводится в сторону и вниз относительно ГЧ.

В верхних слоях атмосферы при достаточном скоростном напоре подобный маневр обтекателя может быть обеспечен без ракетного двигателя действием аэродинамических сил Р, тормозящих и уводящих в сторону сброшенный обтекатель (см. положения b₁, c₁, на фиг. 4). При этом высота подъема ракеты в момент сброса обтекателя выбирается из условия оптимального скоростного напора, который должен быть достаточно мал для обеспечения подъема обтекателя над платой по меньшей мере на величину длины обтекателя (для устранения столкновений с приборами, в частности с модулем 5), и достаточно значительным для обеспечения увода обтекателя из поля зрения приборов за несколько секунд. Например, для метеоракеты МР-20 при апогее 190 км высота сброса обтекателя близка к 50-70 км.

Технико-экономическая эффективность изобретения обусловлена следующими факторами:
увод обтекателя вниз и в сторону от ГЧ позволяет устранить его из поля зрения оптических приборов ГЧ, исключить загрязнение исследуемой среды продуктами газовыделения обтекателя и улучшить таким образом основные эксплуатационно-функциональные характеристики головной части;
размещение ракетного двигателя в вершине обтекателя, при котором внутренняя поверхность обтекателя является продолжением расширяющегося сопла, обеспечивает высокую степень расширения продуктов сгорания ракетного топлива и высокий удельный импульс. Высокая степень расширения сопровождается конденсацией газа в реактивной струе, что в сочетании с большой скоростью струи, направленной от ГЧ и экранирующей действие обтекателя, позволяют устранить воздействие ракетного выхлопа на датчики научных приборов ГЧ.

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано при создании головных частей исследовательских ракет со сбрасываемым в полете носовым обтекателем. Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик и качества получаемой информации путем устранения помех от носового обтекателя. Способ основан на том, что при удалении носового обтекателя придают ему импульс вращательного движения в продольной (осевой) плоскости и импульс поступательного движения назад и в сторону от ракеты. Способ осуществляется головной частью, в которой на краю платы 4 установлен цилиндр 21 с поршнем 23 и толкателем 22, сопряженным с упором 25 на обтекателе 8. На пиропатрон 16 подается напряжение, газообразные продукты сгорания под давлением через каналы 17 проникают в подпоршневое пространство плунжера 10 и через зазоры вокруг шариков 11 в полость между золотником 12 и заглушкой 29, золотник 12, сжимая пружину 13, смещается влево, освобождая шарики 11, которые коническими поверхностями канавки 19 утапливают в отверстиях плунжера 10 и последний смещается вправо до упора, соединяет канавку 19 гильзы с канавкой 18 плунжера 10. Газы пиропатрона 16 через отверстие 20 поступают в полость 26, воздействуют на поршень 23, штифт 24 срезается, толкатель 22 через упор 25 сообщает обтекателю 8 поступательное движение с одновременным вращением в продольной плоскости . 2 с. 1 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ разделения головной части ракеты и обтекателя, основанный на ликвидации механической связи обтекателя с корпусом головной части и удаления обтекателя относительно ракеты вперед по ходу ее движения, отличающийся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик, улучшения качества получаемой информации путем устранения помех от носового обтекателя, по мере удаления обтекателя ему сообщают дополнительный импульс вращательного движения в продольной осевой плоскости и импульс поступательного движения назад и в сторону от ракеты. 2. Головная часть исследовательской ракеты, содержащая корпус, плату, носовой обтекатель, стыковочный узел с гильзой и плунжером, пиротехнический привод, отличающаяся тем, что, на краю платы установлен цилиндр с поршнем и толкателем, а на обтекателе выполнен упор, сопряженный с толкателем, при этом в гильзе и плате выполнены отверстия, а на плунжере канавки и плунжер выполнен с возможностью перемещения и соединения при этом полости цилиндра с полостью пиротехнического привода. 3. Головная часть по п. 2, отличающаяся тем, что, с целью улучшения разделения в космическом пространстве, в носовой части обтекателя установлен таймер, связанный с системой включения ракетного двигателя, установленного там же, при этом сопло двигателя плавно сопряжено с внутренней расширяющейся поверхностью обтекателя.