УСТРОЙСТВО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЧИСТОТЫ ПОЛЕЗНОЙ НАГРУЗКИ ПОД СБОРОЧНО-ЗАЩИТНЫМ БЛОКОМ РАКЕТЫ КОСМИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ
DEVICE FOR PROVIDING CLEANLINESS OF PAYLOAD UNDER ASSEMBLY-PROTECTION UNIT OF SPACE-MISSION MISSILE

Изобретение относится к ракетно-космической технике, а именно к устройству обеспечения во время подготовки ракеты космического назначения (РКН) в стартовом сооружении и при ее полете повышенного качества чистоты внутренней полости сборочно-защитного блока (СЗБ), в которой размещена полезная нагрузка (ПН), закрепленная на переходном отсеке (ПхО) СЗБ.
Известны способы обеспечения чистоты головного блока в составе РКН и устройства для осуществления способов по патентам RU №2390479, №2276651, содержащие головной обтекатель (ГО), установленный на переходном отсеке сборочно-защитного блока, рассекатель газового потока, подаваемого в верхнюю часть головного обтекателя посредством газовода, люк для сброса газового компонента.
Наиболее близким устройством, выбранным в качестве прототипа для заявляемого устройства, является устройство обеспечения чистоты головного блока в составе ракеты космического назначения по патенту RU №2279375, включающее в себя головной обтекатель, рассекатель газового потока, подаваемого в верхнюю часть головного обтекателя посредством транзитной магистрали РКН, люк для сброса газового компонента.
Недостатком известного технического решения, а также выше описанных является то, что устройства не применимы для крупногабаритных космических головных частей (КГЧ) РКН, в которых требуется обеспечение температурного режима полезной нагрузки, приводящего к подаче газового компонента через рассекатели в полости КГЧ с повышенными расходами и к соответствующему увеличению площадей отверстий люков для сброса газового компонента, что приводит к повышению вероятности возможного попадания в полости КГЧ и на поверхности ПН загрязняющих частиц, образуемых от акустических воздействий на конструкцию КГЧ как подаваемого термостатирующего газового компонента, так и от работы маршевых двигателей РКН на СК, а также набегающего при полете РКН аэродинамического потока воздуха, а также атмосферного воздуха, пыли и атмосферных осадков при порывах ветра, направленного на ГО со стороны люка сброса газового компонента.
Подаваемый в полость СЗБ по транзитной магистрали через рассекатели поток газового компонента не обеспечивает удаление загрязняющих частиц из газовой среды застойной зоны, образуемой между люком сброса газового компонента, расположенного в нижней части ГО СЗБ и пристыкованной к ПхО СЗБ ракетой-носителем (РН).
Задачей заявляемого технического решения является повышение качества чистоты внутренней полости СЗБ, в которой размещена ПН, закрепленная на ПхО во время подготовки в стартовом сооружении и при полете РКН.
Задача достигается тем, что в устройстве обеспечения чистоты полезной нагрузки под сборочно-защитным блоком ракеты космического назначения, включающего в себя головной обтекатель, установленный на переходном отсеке, при этом в верхней части головного обтекателя закреплен рассекатель газового потока, подаваемого в верхнюю часть головного обтекателя посредством транзитной магистрали, установленной на головном обтекателе, в нижней части головного обтекателя выполнен люк для сброса газового компонента, а в крышке люка для сброса газового компонента выполнено отверстие, причем с внутренней стороны крышки закреплен решетчатый глушитель с выполненными в нем под углом относительно оси отверстия сброса газового компонента каналами, а с другой стороны крышки закреплен местный обтекатель, например, в виде накладного дозвукового диффузора, при этом на переходном отсеке выполнено дополнительное отверстие с фильтром и местным обтекателем, причем полости переходного отсека и головного обтекателя газодинамически сообщены между собой посредством отверстий, выполненных в шпангоуте переходного отсека и в адаптере для крепления полезной нагрузки, причем на внутренней поверхности головного обтекателя закреплено звукозащитное покрытие, снабженное внешним влагозащитным и металлическим антистатическим покрытиями.
Изобретение поясняется чертежами:
- на фиг.1 представлен общий вид устройства;
- на фиг.2 на выносном элементе А с фиг.1 представлено звукозащитное покрытие на верхней части ГО;
- на фиг.3 на выносном элементе Б с фиг.1 представлено звукозащитное покрытие ГО;
- на фиг.4 на выносном элементе В с фиг.1 представлен люк для сброса газового компонента из нижней части ГО;
- на фиг.5 на выносном элементе Г с фиг.1 представлено отверстие для сброса газового компонента на ПхО;
-на фиг.6 на выносном элементе Д с фиг.1 представлено отверстие в шпангоуте ПхО для перетекания газового компонента.
Устройство обеспечения чистоты полезной нагрузки 1 под сборочно-защитным блоком ракеты космического назначения 2 включает в себя головной обтекатель 3, установленный на переходном отсеке 4, при этом в верхней части головного обтекателя 3 закреплен рассекатель 5 газового потока, подаваемого в верхнюю часть головного обтекателя 3 посредством транзитной магистрали 6, установленной на головном обтекателе 3 и ПхО 4, а в нижней части головного обтекателя 3 выполнен люк 7 для сброса газового компонента (см. фиг.1).
Устройство содержит на внутренней поверхности головного обтекателя 3 закрепленное звукозащитное покрытие 8 снабженное внешним влагозащитным 9 и металлическим антистатическим 10 покрытиями (см. фиг.2 и 3).
В крышке 11 люка 7 для сброса газового компонента выполнено отверстие 12, причем с внутренней стороны крышки 11 закреплен плоский решетчатый акустический глушитель 13, с выполненными в нем под углом α относительно оси отверстия сброса газового компонента каналами 14, а с другой стороны крышки закреплен местный обтекатель 15, например, выполненный в виде накладного дозвукового диффузора на отверстии 12 для сброса газового компонента с осью выходного отверстия, направленной вниз вдоль РКН 2 (см. фиг.4).
На переходном отсеке 4 выполнено дополнительное отверстие 16 с фильтром 17, например, выполненным в виде сетки, и с местным обтекателем 18, аналогичным местному обтекателю 15 (см. фиг.5).
Полости переходного отсека 4 и головного обтекателя 3 газодинамически сообщены между собой посредством отверстий 19, выполненных в шпангоуте 20 переходного отсека 4, и в адаптере 21 также выполнены отверстия 22 (см. фиг.1 и 6).
Устройство работает следующим образом.
На стартовой позиции в устройство обеспечения чистоты полезной нагрузки 1 под сборочно-защитным блоком ракеты космического назначения 2, в верхнюю часть головного обтекателя 3 посредством рассекателя 5 и транзитной магистрали 6 подается от наземных средств стартового сооружения под избыточным давлением поток газового компонента высокой степени очистки.
Затем, равномерно протекая вдоль ПН 1 через отверстия 19, в шпангоуте 20 и в адаптере 21 через отверстия 22, поток газового компонента перетекает в переходный отсек 4 к нижней части ПН 1, при этом сброс газового компонента в атмосферу вниз вдоль РКН происходит из отверстий истечения 12 и 16 и далее по местным обтекателям 15 и 18, расположенным в нижней части ГО 3 на крышке 11 люка 7 и на переходном отсеке 3.
Фильтр 17 и местные обтекатели 15 и 18 отверстий 12 и 16 препятствуют попаданию внутрь ГО 3, пыли и атмосферных осадков при порывах ветра, направленного на ГО 3 со стороны люка 7 сброса газового компонента или со стороны дополнительного отверстия 16.
Закрепленные на звукозащитном покрытии 8 головного обтекателя 3 внешнее влагозащитное 9 и металлическое антистатическое 10 покрытия препятствуют в процессе обтекания ГО 3 газовым компонентом образованию в полости сборочно-защитного блока мелких частиц пыли, уносимых с поверхности звукозащитного покрытия 8.
При старте и полете РКН 2 под воздействием избыточного давления газовый компонент истекает из полости СЗБ через отверстие 16 с фильтром 17 и через отверстие 12 с решетчатым глушителем 13. Далее, направляемый местными обтекателями 15 и 18, расположенными в нижней части ГО 3 на крышке 11 люка 7 и на переходном отсеке 4, газовый компонент истекает в окружающую РКН 2 атмосферу.
Внешнее акустическое воздействие на ПН 1 от работающих двигателей РН через дренажное отверстие 12 снижается до допустимых значений нагрузок за счет:
- местного обтекателя 15;
- акустического решетчатого глушителя 13.
Направление каналов 14 решетчатого акустического глушителя 13 под углом к образующей ГО 3 обеспечивает поворот акустических потоков, поступающих от внешней среды РКН 2 из-под местного обтекателя 15, и создает условия для дополнительного снижения акустических нагрузок на ПН 1.
Возникающие при старте и полете РКН 2 акустические воздействия от работающих двигателей РН через оболочку СЗБ и отверстие 12 люка на ПН 1 понижаются до допустимых уровней, снижающих вероятность образования посторонних частиц, загрязняющих внутреннюю полость СЗБ и поверхности ПН 1, наличием на внутренней поверхности звукозащитного покрытия 8 головного обтекателя 3, снабженного внешним влагоотталкивающим 9 и металлическим антистатическим 10 покрытиями, плоского решетчатого акустического глушителя 13 с выполненными в нем под углом относительно оси отверстия сброса газового компонента каналами 14 и наличием снаружи ГО 3 и ПхО 4 над отверстиями 12 и 16 местных обтекателей 15 и 18 в виде накладных дозвуковых диффузоров.
Звукозащитное покрытие 8 по всей внутренней поверхности СЗБ, содержащего ГО 3 и ПхО 4, может быть выполнено, например, из материала ППУ-35 и иметь в верхней части ГО 3 ступенчато (в шахматном порядке) изменяемую толщину, соответствующую 20 и 70 мм, с размерами прямоугольной ячейки 0,5 м по образующей и 0,75 м в окружном направлении. Такое покрытие 8 за счет дополнительных дифракционных эффектов повышает звукоизолирующую способность ГО 3 от воздействий набегающего на РКН 2 аэродинамического потока.
Для обеспечения защиты и чистоты звукозащитного покрытия влагозащитное покрытие 9 может быть выполнено, например, из ткани АЗТ, а металлическое антистатическое покрытие 10 может быть выполнено из алюминиевой фольги.
Для исключения вздутия звукозащитного покрытия 8, выполненного из материала ППУ-35, снабженного внешними влагозащитным 9 в виде ткани АЗТ и металлическими электростатическими 10 в виде алюминиевой фольги покрытиями, при понижении внутреннего давления истекающей из полости сборочно-защитного блока через отверстия 12 и 16 газовой среды при полете РКН 2 фольга, влагозащитная ткань перфорируются отверстиями аэрационного притока и вытяжки газового компонента между полостью головного обтекателя 3 и звукозащитным покрытием 8.
Эффективность такого исполнения звукозащитного покрытия подтверждена при наземных и натурных испытаниях опытных образцов СЗБ.
При старте и полете РКН 2 через отверстия 16 с фильтром 17, местный обтекатель 18, а также по каналам 14 плоского решетчатого акустического глушителя 13, отверстиям 12 сброса газового компонента и местному обтекателю 15 под воздействием избыточного давления истекает поток газового компонента навстречу действующему от двигателей РКН 2.
Отражательные и изменяющие направление воздействия свойства предложенной в заявляемом устройстве конструкции дополнительного отверстия 16 с фильтром 17 и местного обтекателя 18, и конструкции люка 7 для сброса газового компонента через отверстие 12 в крышке 11 понижают уровни воздействия на ПН 1 до приемлемых значений, исключая при этом возможное появление под СЗБ загрязняющих частиц.
Предлагаемое устройство позволяет во время подготовки в стартовом сооружении и при полете РКН эффективно повысить качество чистоты внутренней полости сборочно-защитного блока, в которой размещена полезная нагрузка, закрепленная на адаптере переходного отсека, за счет снижения возможности образования и попадания в полости КГЧ и на поверхности ПН загрязняющих частиц путем снижения уровней акустического воздействия на конструкцию ПН и СЗБ применением теплозащитного покрытия в СЗБ, глушителя, местного обтекателя на отверстии в крышке люка для сброса газовой среды, а также исключением застойных зон газовой среды в нижней части СЗБ путем выполнения отверстий в шпангоуте ПхО и в адаптере для ПН для газодинамического сообщения верхней и нижней полостей КГЧ и дополнительного отверстия с фильтром и местным обтекателем в ПхО для сброса газового компонента из зоны Пхо.