КОСМИЧЕСКАЯ ГОЛОВНАЯ ЧАСТЬ И СПОСОБ ЕЕ СБОРКИ
SPACECRAFT HEAD PART AND METHOD OF ITS ASSEMBLY

Изобретение относится к ракетно-космической технике, а именно, к средствам выведения аппаратов космического назначения на заданные орбиты.
Известны ракетно-космические системы по патентам RU 2349512 и RU 2351510, в составе каждой из них содержится космическая головная часть. Космическая головная часть состоит из космического аппарата и головного обтекателя, которые соединяются с ракетой-носителем с помощью опорного или съемного отсеков соответственно, размещенных на последней ступени ракеты-носителя.
Известна космическая головная часть по патенту RU 2422335, состоящая из космического аппарата, головного обтекателя и переходного отсека, соединяющего ракету-носитель с космическим аппаратом.
Известен космический аппарат и способ сборки космического аппарата по патенту US 2005109878 (А1), состоящего из ракеты-носителя и полезной нагрузки с использованием переходного отсека между ракетой-носителем и полезной нагрузкой, причем переходный отсек состоит из двух частей, соединенных между собой.
За прототип принята ракетно-космическая система морского базирования (см. стр.522-524 издание «Ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени С.П. Королева, издательство МЕНОНСОВПОЛИГРАФ), в составе которой содержится блок полезного груза (космическая головная часть), состоящий из космического аппарата, головного обтекателя и переходной системы, с помощью которой блок полезного груза соединяется с ракетой-носителем.,
В качестве переходной системы может быть применены варианты отсеков: адаптер + переходный отсек, переходный отсек + переходный отсек, опорный отсек + переходный отсек и др., которые используются для соединения космического аппарата с ракетой-носителем по механическим (разделяемым и неразделяемым в полете), электрическим и пневмогидравлическим связям.
Недостатком аналогов и прототипа является то, что космический аппарат, установленный своей нижней частью на переходную систему, нагружается силовыми и инерционными нагрузками. в процессе полета ракетно-космического комплекса, в то время как космический аппарат, закрепленный к переходной системе с помощью силового элемента, размещенного выше центра масс космического аппарата, нагружается в основном только инерционными нагрузками. В первом случае масса космической головной части становится избыточной.
Известен способ сборки космической головной части, состоящей из ракетного разгонного блока, переходного отсека, космического аппарата и головного обтекателя, по патенту RU 2378167 - прототип.
Способ сборки по прототипу заключается в комбинации вертикальной и горизонтальной сборки составных частей космической головной части, а именно:
- в горизонтальном положении ракетный разгонный блок стыкуют с хвостовой частью головного обтекателя;
- в вертикальном положении космический аппарат стыкуют с переходным отсеком;
- в вертикальном положении сборку ракетный разгонный блок + хвостовая часть головного обтекателя стыкуют со сборкой космический аппарат + переходный отсек;
- в горизонтальном положении носовую часть головного обтекателя стыкуют со сборкой ракетный разгонный блок + хвостовая часть головного обтекателя + космический аппарат + переходный отсек. Такая сборка космической головной части приводит к усложнению технологического процесса сборки и изготовлению дополнительного технологического оборудования, обеспечивающего все пооперационные этапы сборки.
Задачей предложенного изобретения является создание космической головной части с минимальными массовыми характеристиками за счет уменьшения нагрузки на переходную систему, а также сокращение и упрощение цикла сборки космической головной части за счет минимизации операций ее сборки.
Задача достигается тем, что в космической головной части, содержащей космический аппарат, головной обтекатель и переходную систему, которая обеспечивает стыковку ракеты-носителя с космическим аппаратом, в состав космического аппарата выше его центра масс введен силовой шпангоут, к которому пристыкована переходная система с помощью торцевого разъемного, разделяемого в полете, соединения. Головной обтекатель установлен на силовой шпангоут космического аппарата, космический аппарат размещен во внутренней полости переходной системы, а на внутренней поверхности переходной системы установлены скользящие опоры, движущиеся по направляющим поверхностям космического аппарата при отделении от него переходной системы.
Задача достигается тем, что в способе сборки космической головной части, содержащей стыковку переходной системы с шпангоутом космического аппарата, в вертикальном положении космический аппарат опускается во внутреннюю полость переходной системы, при этом в направляющие поверхности космического аппарата вводятся скользящие опоры переходной системы, и после стыковки космического аппарата с переходной системой к силовому шпангоуту космического аппарата стыкуют головной обтекатель.
На фиг.1 изображена космическая головная часть, на фиг.2 представлена последовательность сборки космической головной части, где:
1 - ракета-носитель;
2 - космический аппарат;
3 - головной обтекатель;
4 - переходная система;
5 - силовой шпангоут;
6 - скользящие опоры;
7 - направляющие поверхности космического аппарата;
8 - ролики;
9 - ограничители.
В космической головной части, содержащей космический аппарат 2, головной обтекатель 3 и переходную систему 4, которая обеспечивает стыковку ракеты-носителя 1 с космическим аппаратом 2, в состав космического аппарата 2 выше его центра масс введен силовой шпангоут 5. К силовому шпангоуту 5 пристыкована переходная система 4 с помощью торцевого разъемного, разделяемого в полете, соединения. Головной обтекатель 3 установлен на силовой шпангоут 5 космического аппарата 2, а на внутренней поверхности переходной системы 4 установлены скользящие опоры 6, движущиеся по направляющим поверхностям космического аппарата 7 при отделении от него переходной системы 4.
При отделении переходной системы 4 от космического аппарата 2 равномерный ход переходной системы может быть обеспечен, например, за счет введения в состав скользящих опор 6 роликов 8. Смещение переходной системы 4 относительно космического аппарата 2 в тангенциальном направлении может быть обеспечено, например, ограничителями 9, введенными в направляющие поверхности космического аппарата 7. Для снижения динамической составляющей ролики 8 могут быть снабжены пружиной или скользящие опоры 6 могут быть выполнены по типу рессоры.
В способе сборки космической головной части, в вертикальном положении космический аппарат 2 опускается во внутреннюю полость переходной системы 4, при этом в направляющие поверхности космического аппарата 7 вводятся скользящие опоры 6 переходной системы 4. После этого переходная система 4 стыкуется с силовым шпангоутом 5 космического аппарата 2. Затем к силовому шпангоуту 5 космического аппарата 2 стыкуется головной обтекатель 3.
В процессе сборки космической головной части переходная система 4 своим торцем неподвижно устанавливается, например, на ровную поверхность пола монтажно-испытательного корпуса, а космический аппарат 2 подвешивается в вертикальном положении и опускается во внутреннюю полость переходной системы 4, например, с помощью штатного кранового оборудования. Введение скользящих опор 6 в направляющие поверхности космического аппарата 7 за счет штатного кранового оборудования может быть обеспечено, например, вручную без применения какого-либо специального технологического оборудования.
Космическая головная часть функционирует следующим образом.
После прохождения ракетно-космической системы плотных слоев. атмосферы головной обтекатель 3 отделяется по стыку с силовым шпангоутом 5 космического аппарата 2.
После выхода на заданную орбиту производится отделение космического аппарата 2 вместе с переходной системой 4 от ракеты-носителя 1, после чего производится отделение переходной системы 4 от космического аппарата 2 по стыку с силовым шпангоутом 5.
Реализация настоящего предложения позволяет снизить массу космической головной части за счет уменьшения нагрузки на космический аппарат 2, а также сокращает и упрощает цикл сборки космической головной части за счет минимизации операций ее сборки без применения специального технологического оборудования.
Кроме того, корпус переходной системы 4 в такой компоновке космической головной части одновременно исполняет роль обтекателя на активном участке полета ракетно-космического комплекса, при этом на нем нет продольных разделяемых в полете стыков.
Применение такой компоновки космической головной части наиболее целесообразно при выведении крупногабаритных космических модулей, лабораторий, станций на орбиту Земли.