ОРБИТАЛЬНЫЙ МАНЕВРИРУЮЩИЙ АППАРАТ

Полезная модель относится к области космической техники и может быть использована для увеличения продолжительности эксплуатации космических летательных аппаратов за счет дозаправки их топливом, оставшимся в ступенях ракет-носителей.
Известен транспортный грузовой корабль «Прогресс М1»(Транспортный грузовой корабль «Прогресс M1» - Новости космонавтики, 2000 г., №4, стр.16.), разработанный на базе транспортного корабля «Прогресс» предназначенный для пополнения постоянно расходуемыми на орбитальных станциях продуктами жизнеобеспечения, топливом и другими грузами. Дозаправка орбитальной станции осуществляется путем вытеснения компонентов топлива сжатым газом (гелием) из баков «Прогресс Ml» через герметичные гидроразъемы, установленные на стыковочных агрегатах станции и транспортного грузового корабля. Система дозаправки «Прогресс Ml» позволяет подавать топливо в баки объединенной двигательной установки служебного модуля международной космической станции (МКС) или функционально-грузового блока, в коллекторы подсистем причаливания и ориентации транспортного грузового корабля и даже в коллекторы двигателей ориентации служебного модуля МКС. Реализована также возможность обратной передачи топлива из объединенной двигательной установки служебного модуля в коллекторы транспортного грузового корабля.
Недостатком известного устройства является то, что для доставки топлива к летательным аппаратам (в частности к МКС) необходимо осуществлять запуск транспортного грузового корабля одноразового использования, при большем объеме топлива для дозаправки приходится брать меньший объем сухих грузов и газа наддува для орбитальной станции.
Наиболее близким по технической сути аналогом (прототипом) заявленной полезной модели является орбитальный маневрирующий аппарат Space Shuttle (Грузы «Индевора» - Новости космонавтики, 2002 г., №2, стр.6) многоразового использования. Орбитальный маневрирующий аппарат Space Shuttle, снабженный специальной фермой, может сблизиться со ступенью ракеты-носителя и захватить ее этой фермой. На борту Space Shuttle возможно размещение в качестве полезной нагрузки баков с топливом для дозаправки летательных аппаратов в космическом пространстве (Орбитальная ступень Space Shuttle с увеличенной продолжительностью полета. - Астронавтика и ракетодинамика, 1994 г., №28, стр.12-15.)
Недостатком известного устройства является необходимость доставки к летательному аппарату, израсходовавшему свой топливный ресурс, топлива с Земли, таким образом, необходимо каждый раз планировать и осуществлять запуск Space Shuttle. При этом затрачиваются значительные ресурсы, в том числе и топливные, при выводе Space Shuttle с Земли. Space Shuttle не оснащен устройством для перекачки топлива из ступени ракеты-носителя на свой борт и поэтому не может перекачать топливо, оставшееся в ступенях ракет-носителей после выполнения поставленной задачи по выводу летательного аппарата на заданную орбиту.
Задачей данной полезной модели является создание орбитального маневрирующего аппарата, обеспечивающего получение технического результата, состоящего в возможности дозаправки топливом, оставшимся в конце активного участка полета в ступенях ракет-носителей, летательных аппаратов, израсходовавших, либо частично израсходовавших свой топливный ресурс.
Этот технический результат в орбитальном маневрирующем аппарате, содержащем емкости для транспортировки топлива, насос для перекачки топлива, систему ориентации и стабилизации, систему стыковки со ступенью ракеты-носителя, двигательную установку, достигается тем, что система стыковки со ступенью ракеты-носителя дополнительно снабжена кранфермой со шлангом, один конец которого герметично соединен с емкостью для транспортировки топлива, на другом конце установлен стыковочный узел, обеспечивающий герметичную стыковку шланга и сливного отверстия ракеты-носителя, внутри шланга в специальном стакане расположен штырь на пружине для пробивания отверстия в районе сливного клапана ступени ракеты-носителя, дополнительно размещены емкости со сжатым газом и проходящая внутри шланга система подвода сжатого газа для открытия сливного клапана ступени ракеты - носителя.
Сущность полезной модели заключается в том, что в конце активного участка полета к ступени ракеты-носителя пристыковывают данный орбитальный маневрирующий аппарат. С помощью кран-фермы шланг концом, содержащим стыковочный узел, обеспечивающий герметичную стыковку шланга со сливным клапаном ступени ракеты-носителя, пристыковывают к сливному клапану ракеты-носителя. После обеспечения герметичной стыковки шланга и сливного клапана ступени ракеты-носителя открывают замок, сдерживающий штырь со взведенной пружиной. Штырь под действием пружины пробивает сливной клапан ступени ракеты-носителя. Двигательная установка орбитального маневрирующего аппарата включается, придавая тем самым ступени ракеты-носителя ускорение, и топливо под действием поверхностных сил устремляется к пробитому сливному клапану и насосом перекачивается по шлангу в емкость для транспортировки топлива орбитального маневрирующего аппарата. Далее орбитальный маневрирующий аппарат отстыковывается от ступени ракеты-носителя, доставляет топливо до летательного аппарата, израсходовавшего свой топливный запас, для его дозаправки или использует это топливо для дозаправки баков собственной двигательной установки.
Сущность полезной модели поясняется чертежами:
фиг.1 - схема заявляемого устройства в пристыкованном виде к ступени ракеты-носителя;
фиг.2 - схема стыковочного узла со шлангом, содержащим штырь, расположенный в стакане, в исходном положении;
фиг.3 - схема стыковочного узла со шлангом, содержащим штырь, расположенный в стакане, в положении после пробоя сливного клапана ракеты-носителя;
фиг.4 - схема поперечного разреза шланга в районе стакана со штырем;
фиг.5 - схема насосной системы заявляемого устройства. На фиг.1 приведен общий вид предложенного орбитального маневрирующего аппарата 1, который снабжен емкостями для транспортировки топлива 2, насосом для перекачки топлива 3, системой ориентации и стабилизации 4, двигательной установкой 5, системой стыковки со ступенью ракеты-носителя 6, кран-фермой 7 со шлангом 8, на конце которого расположен стыковочный узел 9, обеспечивающий герметичную стыковку шланга 8 и сливного клапана 10 ракеты-носителя 11.
В исходном положении (фиг.2) штырь 12 с прикрепленной к его основанию сжатой пружиной 13 удерживается в специальном стакане 14 замком 15. Стакан 14 выполнен в форме цилиндра (фиг.3), к его дну крепится пружина 13 незакрепленным к штырю 12 концом. В дне стакана имеются отверстия 16 для свободной перекачки топлива через стакан 14. Крепится стакан 14 внутри шланга 8 жесткими переборками 17 к элементам конструкции кран-фермы 7, при этом не нарушается герметичность шланга8.
После герметичной стыковки сливного клапана 10 и шланга 8 открывается замок 15 и штырь 12 под действием пружины 13 пробивает сливной клапан 10 ракеты носителя 11 (фиг.4). Поскольку двигательные установки 5 орбитального маневрирующего аппарата 1 в это время работают - топливо примыкает к стенке бака 18 ступени ракеты-носителя 11 в районе сливного клапана 10 и насосом 3 (фиг.5) перекачивается по шлангу 8 в емкость 2 орбитального маневрирующего аппарата 1.
На фиг.5 изображена насосная система питания заявляемого устройства с насосной системой перекачки топлива в емкости для транспортировки топлива. Насосная система питания заявляемого устройства снабжена турбиной турбонасосного агрегата 19, насосами 20 для перекачки топлива из топливных баков 21 заявляемого устройства, дроссели регуляторов 22, изменяющих проходное сечение, газогенератор 23.
Топливо из емкостей 2 можно использовать как для дозаправки топливных баков 21 орбитального маневрирующего аппарата 1, так и для дозаправки других летательных аппаратов, израсходовавших свой топливный ресурс, тем самым увеличивая срок их активного существования.
При использовании предлагаемого устройства для дозаправки летательных аппаратов не требуется осуществлять целенаправленный запуск летательного аппарата - заправщика, тем самым экономятся средства, связанные с запуском ракеты-носителя.