Вспомогательная двигательная установка ракетной ступени (варианты)

2002130057
ЛШШШ1
Вспомогательная двигательная установка ракетной ступени (варианты)
Заявляемые технические решения относится к области космической техники, а именно к устройству вспомогательных двигательных установок, которые используются для обеспечения запуска маршевого двигателя ракетной ступени (разгонно о блока), работающего на жидких компонентах топлива в условиях невесомости, или для разведения ступеней многоступенчатого аппарата после окончания работы одной из ступеней.
Известно техническое решение двигательной установки ракетной ступени для обеспечения запуска маршевого двигателя ракетной ступени в невесомости, включающее размещение в топливных баках ракетной ступени вытеснительных систем для разделения жидкой и газообразной фаз в топливных баках, выполненных в виде гибких мещков или деформируемых мембран (см. Панкратов Б.М., Проектирование и конструкция космических аппаратов, Москва, Машиностроение, 1978 г.,
стр. 234-236). Применение этого технического решения оправдано для небольших разгонных ступеней с небольшим (до 3...5 тонн) запасом топлива. При больших запасах топлива в баке эти системы становятся невыгодными по массе и ненадежными.
Известно техническое решение вспомогательной двигательной установки ракетной ступени, содержашее твердотопливный двигатель с корпусом, снабженным торцевыми шпангоутами, соединенными с силовой конструкции ракетной ступени (см. Кондратьев А.С., Конструкция ракетных космических аппаратов, Москва, изд. Машиностроение, 1985г. стр. 187). Запуск маршевого двигателя ракетной ступени или разведение ступеней происходит при этом за счет работы небольшого твердотопливного двигателя. Наиболее эффективными по массе в настоящее время являются твердотопливные двигатели с корпусом, выполненным из композиционных материалов. Однако при работе такого твердотопливного двигателя, которое сопровождается выделением в корпусе двигателя значительного количества тепла, повышением температуры корпуса и его расширением, возможно разрушение его корпуса, обусловленное его расширением в продольном направлении. Это техническое решение является наиболее близким аналогом как для первого, так и для второго варианта заявляемого технического решения.
Технической задачей, решаемой предлагаемыми устройствами, является разработка надежного устройства вспомогательной
двигательной установки разгонной ступени, не допускающей возможности разрушения корпуса твердотопливного двигателя в процессе его работы из-за его продольного расширения.
Это задача решается следующим образом.
По первому варианту в известной вспомогательной двигательной установке ракетной ступени, содержащей твердотопливный двигатель с корпусом, снабженным торцевыми шпангоутами, соединенными с силовой конструкции ракетной ступени, новым является то, что она снабжена закрепленным на силовой конструкции ступени кронштейном. Кронштейн соединен с первым торцом корпуса двигателя и снабжен пазом. При этом двигательная установка снабжена хомутом с пальцем. Хомут закреплен на втором торцевом шпангоуте, при этом палец хомута введен в паз кронштейна с обеспечением возможности его перемещения вдоль продольной оси двигателя.
По второму варианту в известной вспомогательной двигательной установке ракетной ступени, содержащей твердотопливный двигатель с корпусом, снабженным торцевыми шпангоутами, соединенными с силовой конструкции ракетной ступени, новым является то. что вспомогательная двигательная установка снабжена закрепленным на силовой конструкции ступени и соединенным с первым торцом корпуса двигателя кронштейном. Кронштейн снабжен пазом. Кроме того, двигательная установка снабжена хомутом с пальцем. Хомут закреплен на втором торцевом шпангоуте, при этом палец хомута введен в паз
кронштейна с обеспечением возможности его перемещения вдоль продольной оси двигателя.
Введение в конструкцию вспомогательной двигательной установки кронштейна с пазом и хомута с пальцем по первому варианту или кронштейна с пальцем и хомута с пазом по второму варианту обеспечивает возможность перемещения одного из торцов корпуса твердотопливного двигателя в процессе его работы относительно кронштейна и силовой конструкции ступени. При термическом расширении корпуса палец перемешается по пазу, в корпусе двигателя при этом не возникают термические напряжения. Соединение кронштейна с другим торцом корпуса обеспечивает при этом жесткое закрепление двигателя на силовой конструкции ракетной ступени.
Заявляемое техническое решение иллюстрируется следующими чертежами:
Фиг.1 - вид на двигательную установку сбоку по первому варианту решения,
Фиг. 2 - вид на двигательную установку со стороны переднего торца по первому варианту решения,
Фиг. 3 - вид на двигательную установку со стороны заднего торца, соединенного с хомутом по первому варианту решения,
Фиг. 4 -вид на узел соединения кронштейна с пальцем и хомута с пазом по второму варианту.
Предлагаемая вспомогательная двигательная установка устроена следующим образом.
Рассмотрим её устройство по первому варианту.
Вспомогательная двигательная установка ракетной ступени, содержит твердотопливный двигатель 1. Он состоит из корпуса 2 с торцевыми шпангоутами 3 и 4. Вспомогательная двигательная установка размещена на силовой конструкции ракетной ступени 5. Вспомогательная двигательная установка дополнительно снабжена кронштейном 6 и хомутом 7. Кронштейн закреплен на силовой конструкции ступени и соединенным с первым торцом 3 корпуса двигателя. Кроме того. кронштейн снабжен пазом 8. Вспомогательная двигательная установка снабжена дополнительно хомутом 9 с пальцем 10. Хомут закреплен на втором торцевом шпангоуте 4 корпуса двигателя. При этом палец хомута введен в паз кронштейна. Палец хомута при этом введен в паз кронштейна с обеспечением возможности перемещения его вдоль продольной оси двигателя.
Устройство вспомогательной двигательной установки по второму варианту аналогично устройству двигательной установки по первому варианту, за исключением выполнения узла соединения пальца кронштейна с пазом хомута, что понятно из чертежа, приведенного на фиг. 4.
Предлагаемая вспомогательная двигательная установка работает следующим образом.
при запуске двигателя в невесомости на вспомогательную двигательную установку подается команда на включение двигателя. При этом начинается горение твердотопливного заряда. Корпус твердотопливного двигателя расширяется и удлиняется в продольном направлении. При этом через хомут, соединенный с одним из торцов корпуса Б соответствии с первым вариантом решения, перемешение передается на палец, который перемеш;ается по пазу кронштейна. В соответствии со вторым вариантом решения хомут перемешается относительно пальца кронштейна.
Данное техническое решение может быть изготовлено на предприятиях ракетно - космической промышленности. Оно может быть использовано в конструкции ракетно - космических ступеней, разгонных блоков для обеспечения запуска жидкостного маршевого двигателя ступени или блока в невесомости или для разведения ступеней ракет носителей.