УСТРОЙСТВО ПОДАЧИ ТЕРМОСТАТИРУЮЩЕЙ СРЕДЫ В ОТСЕК РАКЕТЫ-НОСИТЕЛЯ
DEVICE FEEDING THERMOSTATING MEDIUM INTO LAUNCH VEHICLE COMPARTMENT

Изобретение относится к ракетно-космической технике, а именно к термостатированию объектов, например приборов системы управления (СУ), полезного груза (ПГ) и других объектов, размещаемых в отсеках ракетных блоков (РБ) и блоках космической головной части (КГЧ) ракеты-носителя (РН), в период их предстартовой подготовки.
Изобретение может быть использовано при создании бортового разъемного соединения отсека РН с трубопроводом воздушной системы обеспечения теплового режима (ВСОТР) (связь «борт-земля»).
Известно устройство подачи термостатирующей среды (ТС) в отсек РН, содержащее трубопровод ВСОТР, состоящий из передней, переходной и основной частей. Его передняя часть снабжена бортовым разъемным соединением (пневмоколодкой), переходная часть может быть соединена с механизмом подъема и перемещения трубопровода, а основная часть сообщена с трубопроводом ВСОТР [1].
Пневмозамок пневмоколодки в этом техническом решении при подаче в него сжатого газа раскрывается и оттягивает наземную часть пневмоколодки от РН, которая вместе с подсоединенным трубопроводом перемещается и фиксируется на заданном расстоянии от отсека. При этом бортовая часть пневмоколодки остается состыкованной с РН.
Недостаток этого устройства - не обеспечивается упорядоченное течение в отсеке РН, что приводит к неопределенности распределения скоростей и температур по поверхности объектов термостатирования, необходимости выявления теплонапряженных зон этих объектов и неоправданно большим расходам ТС в процессе термостатирования.
Известно устройство подачи ТС в отсек РН, содержащее трубопровод ВСОТР для подачи ТС в отсек, диффузор, размещенный в отсеке, жестко закрепленный к оболочке отсека, с возможностью соединения с трубопроводом ВСОТР [2].
Так же, как и по техническому решению [1], передняя часть трубопровода может быть соединена пневмозамком с оболочкой отсека, а его средняя часть - с механизмом подъема и перемещения трубопровода.
В отличие от [1] диффузор, входящий в состав бортовой системы термостатирования (БСТ) объектов, обеспечивает обтекание объектов с эксплуатационными газодинамическими параметрами, обеспечивающими термостатирование объектов.
Недостаток этого технического решения - увеличенный вес конструкции отсека за счет диффузора, поскольку диффузор как элемент БСТ входит в состав отсека РН. Как следствие, это приводит к потере веса полезного груза (ПГ), выводимого РН.
Техническое решение [2] наиболее близко к предлагаемому и принято авторами за прототип.
Задачей изобретения является создание устройства подачи ТС в отсек РН, обеспечивающего улучшение весовых характеристик отсека, а также унификацию использования диффузора для различных его конструкций и его ремонтопригодности для целей многократного применения.
Задача решается таким образом, что в устройстве подачи ТС в отсек РН, содержащем трубопровод для подачи ТС в отсек, диффузор для формирования эксплуатационных газодинамических параметров обтекания объектов, размещенных в отсеке, в период предстартовой подготовки отсека, согласно изобретению диффузор является сменным и связан с оболочкой отсека с помощью разъемного соединения, выполненного в виде полого опорно-прижимного фланца с приводом его стыковки с оболочкой отсека и перемещаемого относительно указанного фланца патрубка, на котором установлен указанный диффузор.
Указанный привод стыковки с оболочкой отсека может быть выполнен пневматическим.
Указанный привод стыковки с оболочкой отсека может быть выполнен также механическим.
Техническими результатами изобретения являются:
- уменьшение веса конструкции отсека за счет исключения диффузора из состава отсека;
- расширение эксплуатационных возможностей устройства для подачи ТС в отсек за счет возможности его многократного использования или смены диффузора, обеспечивающего заданные эксплуатационные параметры обтекания объектов применительно к объектам различной геометрической формы и назначения.
Стыковка и расстыковка устройства может быть обеспечена в автоматическом или ручном режимах.
Сущность изобретения поясняется на примере устройства подачи ТС в отсек РН с пневматическим приводом стыковки устройства с оболочкой отсека, иллюстрируется чертежами и описанием эксплуатации устройства для термостатирования объектов.
На фиг.1 и 2 приведено устройство подачи ТС в отсек, отсоединенное от оболочки отсека, в котором диффузор находится в начальном и исходном для соединения с оболочкой отсека положениях.
На фиг.3 и 4 приведено устройство подачи ТС в отсек, присоединенное к оболочке отсека, в котором диффузор находится в исходном положении для выдвижения в отсек и, соответственно, в рабочем положении для термостатирования объектов.
На этих фигурах:
1- оболочка отсека;
2 - фланец;
3 - направляющие;
4 - отверстие;
5 - отверстие диффузора;
6 - диффузор;
7 - патрубок;
8 - отверстие диффузора;
9 - пружина;
10 - уплотнительное кольцо;
11 - уплотнительный жгут;
12 - уплотнительный жгут;
13 - кольцевая полость;
14 - штуцер;
15 - пневмотрасса;
16 - кронштейн;
17 - конечный выключатель;
18 - рычаг;
19 - шарнир;
20 - вакуумный насос;
21 - фиксатор;
22 - пружина фиксатора;
23 - трубопровод;
24 - трос;
25 - ушко;
26 - стакан;
27 - механизм подъема и перемещения устройства;
28 - стопорное кольцо;
29 - паз;
30 - крышка;
31 - направляющий элемент;
32 - шарнир;
33 - пружина.
Устройство (Фиг.1, 2, 3, 4) содержит фланец 2, вставляемый в отверстие 4 в оболочке отсека 1, которое в полетном состоянии закрывается крышкой 30, имеющей шарнир 32 и пружину 33 крышки 30 для прижатия крышки 30 к оболочке отсека 1. Для фиксации крышки 30 в открытом положении на фланце 2 имеется направляющий элемент 31. Трасса подачи воздуха состоит из трубопровода 23, надетого на патрубок 7, на который установлен сменный диффузор 6 с отверстиями диффузора 5 и 8 для подачи воздуха в отсек. Патрубок 7 может перемещаться в центральном отверстии фланца 2 и имеет паз 29, предназначенный для удержания его во вдвинутом положении фиксатором 21, имеющим пружину фиксатора 22. Перемещение патрубка 7 осуществляется от троса 24, закрепленного за ушко 25, к стакану 26, который надет на патрубок 7 и зафиксирован на нем стопорным кольцом 28. Выдвижение и фиксация патрубка 7 в рабочее положение осуществляется пружиной патрубка 9. Герметизация центрального отверстия во фланце 2 осуществляется уплотнительным кольцом 10, а соединение фланца 2 с оболочкой отсека 1 осуществляется уплотнительными жгутами 11, 12. Для защиты диффузора 6 от ударов при расстыковке устройства с оболочкой отсека 1 используются направляющие 3, фиксирующие патрубок 7 в отверстии 4 до полного его выхода из соединения. Удерживание устройства в отверстии 4 оболочки отсека 1 осуществляется путем вакуумирования кольцевой полости 13, уплотняемой по периметру уплотнительными жгутами 11 и 12. Разрежение в кольцевой полости 13 создается отсосом воздуха через штуцер 14, соединенный пневмотрассой 15 вакуумного насоса 20. Управление вакуумным насосом 20 осуществляется конечным выключателем 17, закрепленным через кронштейн 16 на фланце 2. Вакуумный насос 20 работает при выдвинутом фиксаторе 21. Для отжима фиксатора 21 используется рычажный механизм, состоящий из рычага 18, закрепленного посредством шарнира 19 на фланце 2.
Эксплуатацию устройства осуществляют следующим образом.
1. Начальное положение устройства.
Устройство подачи отсоединено от оболочки отсека 1, диффузор 6 находится в выдвинутом из фланца 2 положении (Фиг.1). При этом фиксатор 21 фланца 2 выведен из паза 29 патрубка 7, перемещение которого совместно с диффузором 6 обеспечивается пружиной 9 патрубка 7 и ограничено стопорным кольцом 28.
2. Исходное положение устройства для безударного соединения с оболочкой отсека.
Устройство, так же как и в начальном положении, отсоединено от оболочки отсека 1, а диффузор 6 находится во вдвинутом во фланец 2 положении (Фиг.2). Для этого патрубок 7 диффузора 6 перемещают в полость фланца 2 с помощью троса 24 до положения, при котором фиксатор 21 фланца 2 входит в паз 29 патрубка 7.
3. Исходное положение устройства для выдвижения диффузора 6 в отсек. Устройство присоединено к оболочке отсека 1, диффузор 6 находится во вдвинутом в отсек положении (Фиг.3). Для этого сначала открывают крышку 30 оболочки отсека 1 и удерживают ее в открытом положении. Затем вводят устройство в отверстие 4 оболочки отсека 1. Крышку 30 опускают на направляющий элемент 31, которую удерживают пружиной 33 крышки 30. Стыковка устройства с оболочкой отсека 1 может быть осуществлена вручную с помощью тележки-стапеля либо с помощью механизма подъема и перемещения устройства 27, соединенного с трубопроводом 23 (см., например, [1]).
4. Рабочее положение устройства.
Система присоединена к оболочке отсека 1, диффузор 6 находится в выдвинутом из фланца 2 положении (Фиг.4). Для этого с помощью рычага 18 фиксатор 21 фланца 2 выводят из паза 29 патрубка 7, чем освобождают патрубок 7, который посредством пружины 9 патрубка 7 выводит диффузор 6 в рабочее положение. Выдвинутый фиксатор 21 нажимает на кнопку конечного выключателя 17, который включает вакуумный насос 20 и через пневмотрассу 15 вакуумного насоса 20 вакуумирует кольцевую полость 13 фланца 2, чем обеспечивают герметичное с помощью первого уплотнительного жгута 11 и второго уплотнительного жгута 12 прижатие фланца 2 к оболочке отсека 1.
Термостатирование объектов осуществляют в рабочем для термостатирования объектов положении устройства.
Диффузор 6 находится в выдвинутом из фланца 2 положении (Фиг.4). Для этого через трубопровод 23, патрубок 7 и диффузор 6 ТС подают в отсек ракеты в соответствии с заданной временной циклограммой термостатирования объектов отсека.
По окончании термостатирования объектов систему приводят в начальное положение (Фиг.1) в порядке, обратном приведенному.
Таким образом, диффузор исключают из состава отсека, тем самым уменьшают вес отсека и увеличивают вес ПГ, выводимого РН, что приводит к выполнению поставленной задачи.
Анализ весовых характеристик отсека показал, что за счет исключения диффузора из состава отсека может быть достигнуто увеличение веса ПГ, выводимого на ОИСЗ, до 10-30 кг, в зависимости от конструкции диффузора.
В настоящее время решение находится на стадии технического предложения.
Литература
1. «Космодром», под ред. проф. А.П.Вольского, ВИ МО СССР, М., 1977, стр.211, рис.6.2, стр.225-226.
2. Патент RU 2280596 С2.