УЗЕЛ СТЫКОВКИ РАЗДЕЛЯЕМЫХ СТУПЕНЕЙ РАКЕТ
UNIT OF JOINING OF DETACHABLE ROCKET STAGES

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано в конструкциях ракет для разделяемых ступеней и составных частей ракет как в полете, так и при изготовлении и наземных проверках.
Известны технические решения, в которых соединение ступеней ракет осуществляется с помощью разрывных штифтов (патент США №3901028, кл. 60-225), которые срезаются усилием, создаваемым давлением воздуха, поступающего из воздухозаборного устройства, или с помощью специального устройства, состоящего из поршня, пружины, штока, гильзы, пружинного кольца, рычага (патент США №3063240, кл. 60-225), где расстыковка ступеней осуществляется также под действием давления потока воздуха. Эти устройства предназначены для одноразовой стыковки-расстыковки ступеней, в то время как при проведении испытаний и регламентных работ с ракетой требуется многоразовая стыковка-расстыковка ступеней.
В качестве ближайшего аналога принят «Узел стыковки частей ракеты» (RU, патент №2127862, кл. F42B 15/36). Узел содержит две телескопически соединенные с возможностью отделения под действием давления детали с элементами фиксации, причем наружная деталь выполнена в виде кольцевой цанги с лепестками, снабженными зацепами, а внутренняя деталь - в виде втулки с ответной кольцевой проточкой и заходной фаской.
Указанный узел стыковки должен воспринимать передаваемое отделяемой в полете деталью значительное усилие тяги, достигающее несколько десятков тонн, перерезывающие силы, а также моменты сил.
Момент сил, воздействуя на кольцевую цангу с зацепами, приводит к ее неравномерному нагружению, что влияет на работоспособность узла стыковки. Поэтому узел стыковки должен иметь большой запас прочности и расчетную жесткость, что приводит к увеличению массы конструкции и должен быть выполнен с высокой степенью точности.
Цель предлагаемого технического решения - обеспечение работоспособности узла стыковки при значительных перекосах и несоосности при стыковке ступеней и уменьшение массы конструкции за счет исключения воздействия момента сил.
Поставленная цель достигнута тем, что узел выполнен самоцентрирующимся, на корпусе и силовой опоре узла закреплен соединительный замок с хомутом и пиротолкателем, а на силовой опоре выполнен кольцевой бурт с наружной сферической поверхностью и концентрично ей внутренней сферической поверхностью, переходящей в кольцевую проточку, при этом контактирующие с этими поверхностями ответные поверхности корпуса и соединительного замка выполнены в виде сферических поясков.
Взаимодействующие поверхности опорных элементов узла стыковки ступеней выполнены сферическими, что позволяет перераспределить нагрузки и исключить возникновение момента сил на узле, упрощая этим самым требования к прочности узла стыковки и точности изготовления элементов конструкции.
Соединительный замок с хомутом обеспечивает многоразовую стыковку-расстыковку узла, а использование пиротолкателя - надежное раскрытие замка в полете.
Предложенная конструкция стыковочного узла позволяет оптимально (с точки зрения компоновки и работоспособности) разместить в корпусе узла стыковки электропневморазъем, выполненный в виде компенсатора и размещенных в эластичной муфте вилки со штырем, розетки, резиновых прокладок и вкладышей, при этом муфта установлена в корпусе узла стыковки соосно кольцевым сферическим поверхностям опоры, а контактирующие поверхности вкладышей и розетки разъема выполнены сферическими.
Предложенное техническое решение поясняется чертежом.
Узел стыковки состоит из силовой опоры 1, жестко установленной в ступени ракеты 2, корпуса 3, закрепленного с помощью фланца 4 на торцевой части отделяемой ступени 5.
В опоре 1 жестко закреплена вилка 6 разъема, имеющая штырь 23 для точной стыковки с розеткой 7 разъема. Для обеспечения центровки узла под действием силы тяги на опоре 1 выполнен кольцевой бурт 8 с наружной сферической поверхностью 9 и концентричной ей внутренней сферической поверхностью 10, которая переходит в кольцевую проточку 11.
Внутри корпуса 3 жестко установлен компенсатор 12, в котором для осуществления точной стыковки розетка 7 разъема установлена в эластичной муфте 13, состоящей из резиновых прокладок 14 и вкладышей 15, причем взаимодействующие поверхности вкладышей и корпуса розетки разъема выполнены сферическими.
Фиксация узла стыковки относительно опоры 1 осуществляется с помощью замка 16 хомутом 17 с резьбовым стяжным элементом 18, позволяющим проводить многоразовую стыковку-расстыковку узла.
Раскрытие замка 16 в полете выполняется с помощью пиротолкателя 19.
Предложенный узел стыковки работает следующим образом.
При стыковке ступеней ракеты отделяемая ступень 5 вводится по направляющим в сторону ступени 2. Первоначальная стыковка ступеней идет по конусной части 20 силовой опоры 1, при этом за счет подъема корпуса 3 по конусу происходит совмещение осей корпуса 3 и опоры 1.
При дальнейшем движении по цилиндрической части опоры осуществляется стыковка частей электропневморазъема. Штырь 23 вилки 6 разъема входит в приемный цилиндр розетки 7, обеспечивая соосность вилки и розетки разъема.
В конце стыковки корпус 3 опирается своей сферической торцевой поверхностью в сферическую опорную поверхность 10 опоры 1. К этому моменту штырь вилки разъема выравнивает ось розетки и происходит стыковка контактов разъема. Захваты 21 замка 16 охватывают опору 1 по внешней сферической поверхности 9 и фиксируются хомутом 17 с помощью стяжного резьбового элемента 18.
Расстыковка ступеней ракеты в полете осуществляется автоматически раскрытием хомута 17 замка 16 с помощью пиротолкателя 19.
При регламентных работах расстыковка ступеней ракеты осуществляется вручную с помощью гайки 22 стяжного элемента замка.
Выполнение узла стыковки самоцентрирующимся под действием силы тяги исключает передачу момента сил, что позволяет облегчить конструкцию и сделать более гибкой под действием нагрузок. Кроме того, это снижает требования к точности изготовления стыкуемых элементов узла.