Ракета

Ракета

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к ракетной технике , к устройству ракет с отбрасываемыми в полете частями топливных отсеков. С целью повышения надежности герметизации подвижных днищ, снижения массы конструкции ракеты, повышения безопасности полета. В ракете применяются эластичные кольцевые камеры с эластичными магнитожидкрсгными герметизаторами, общая силовая рама для всех двигателей в ракете пакетной компоновки и защитные юбки. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5оз F 42 В 15/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4839084/23 (22) 24.05.90 (46) 30.12.92. Бюл. М 48 (75) В.К.Безвербый и В,В.Емец (56) Патент США 3043221, кл. 60 — 259, опублик. 1962.

Патент CLUA 4723736, кл, 244-172; опублик. 1988. (54) РАКЕТА

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к устройству ракет с отбрасываемыми в полете частями топливных, отсеков.

Известно устройство ракеты (1) с перемещающимся внутри бака двигателем и от.стрелом частей тонкостенной баковой обечайки после их опорожнения от топлива.

Одно из возможных применений такого аппарата — использование в качестве малой ракеты в атмосфере. Действительно,.предложенные для целей уплотнения подвижного двигателя тефлоновые кольца могут выполнить эту задачу только в баках малого диаметра (около 10 см), но с их помощью не удается осуществить герметизацию в тонко-. стенных несущих баках с большими (до нескольких метров) диаметрами.

В ракете для предотвращения перекоса подвижного двигателя цилиндрическая часть его корпуса, выполненная в виде поршня, на котором размещаются тефлоновые кольца, имеет длину, близкую к диаметру топливного бака. Однако применение поршней такой длины в качестве подвижных а

„„5Q 1784832 А1 (57) Изобретение относится к ракетной технике, к устройству ракет с отбрасываемыми в полете частями топливных отсеков, С целью повышения надежности герметизации подвижных днищ, снижения массы конструкции ракеты, повышения безопасности полета. В ракете применяются эластичные кольцевые камеры с эластичными магнитожидкостными герметизаторами, общая силовая рама для всех двигателей в ракете пакетной компоновки и защитные юбки. 2 з.п.ф-лы, 2 ил. днищ на ракетах с большими диаметрами баков существенно утяжелит конструкцию ракеты и снизит массу полезного груза.

Также недостатком конструкции ракеты является отсутствие каких-либо средств, предотвращающих столкновение отдельных частей. топливных отсеков с двигательной установкой, что может привести к ее повреждению и стать причиной аварии.

Известно устройство ракеты (2) с концентрическим расположением топливных баков, с подвйжными днищами центральных баков, перемещающимися под действием тяги укрепленных под ними двигателей, с отделением кольцевых секций внешних баков после их опорожнения, B данной ракете герметизация между подвижными днищами и стенками баков осуществляется с помощью тефлонового уплотнительного кольца., Однако применение тефлонового уплотнителя в такой конструкции не может обеспечить надежную герметизацию для ракет с диаметрами баков в несколько метров по двум причинам. Во-первых, изготовление

1784832

15

20 10, охватывающие снаружи двигательные отсеки.

40

55 баков больших габаритов с выдерживанием по всей внутренней поверхности заданной посадки подвижного днища связано со значительными трудозатратами и не обеспечивается современной технологией 5 изготовления топливных отсеков. Во-вторых, во время полета топливные отсеки будут испытывать продольные и поперечные колебайия, изменяющие форму поперечного се 1ения- центрального топливного бака, что приведет либо к остановке подвижного днища, либо к пробою уплотнения.

Ракета имеет комплекс мер, направленный на предотвращение перекосов подвижных днищ и проворачивания их вокруг, продольных осей топливных баков, С этой целью внутри центральных баков установлены рельсовые направляющие, а подвижные днища имеют пазы, через которые проходят направляющие.

Однако наличие направляющих утяжеляет конструкцию ракеты и создает дополнительные трудности из-за герметизации пазов.

Целью изобретения является повышение надежности герметизации подвижных днищ и снижение трудоемкости изготовления баков, предотвращение перекоса подвижных днищ и повышение безотказности ракеты, Поставленная цель достигается тем, что в ракете, содержащей отсек полезного груза, двигательный отсек, укорачиваемые за счет сброса обечаек в процессе полета топливные баки пакетной компоновки с нижними подвижными днищами, с узлами герметизации и трубопроводами, по периметру каждого подвижного днища между днищем и обечайкой бака размещена кольцевая обойма с кольцевым пазом, открытым в сторону обечайки, соединенным герметично с днищем, при этом в кольцевом пазу размещена эластичная кольцевая камера, а между камерой и стенкой обечайки бака размещен кольцевой эластичный многопо- 4 люсный магнит с кольцевыми канавками, выполненными на его наружной цилиндрической поверхности, причем кольцевые канавки "-аполнены магнитной жидкостью.

В ракете двигательные отсеки с подвижными дйищами соединены общей сизовой рамой.

В ракете двигательный отсек снабжен охватывающей защитной юбкой, а на обечайках топливного бака закреплены пирошнуры в плоскостях, проходящих через продольные оси баков и центральную ось симметрии ракеты, На фиг.1 представлена компоновочная схема ракеты в целом; на фиг.2 — узел I на фиг.1.

Компоненты топлива помещены в отдельные баки — окислителя 1 и горючего 2, которые расположены по пакетной схеме.

Сверху на баки устанавливается отсек полезного груза 3. Внутри баков расположены подвижные днища 4 с прикрепленными к ним снизу двигательными отсеками 5. Между подвижными днищами и стенками баков находятся узлы герметизации 6. Под силовой рамой 7 находятся трубопроводы 8, соединяющие между собой все двигатели, а также топливные трубопроводы закольцовки баков, соединяющие баки с одноименными компонентами топлива, отделяемые обечайки 9. Под подвижйыми днищами установлены тонкостенные подвижные юбки

Узел герметизации состоит из следующих элементов. Кольцевой многополюсный эластичный магнит 11, содержащий в выполненных на его внешней цилиндрической поверхности, между его полюсами, кол ьцевых полостях магнитную жидкость (пасту или порошок) 12, расположен вместе с прилегающей к внутренней цилиндрической поверхности эластомагнита ко lbUBBoA эластичной камерой 13 в кольцевой обойме

14, установленной по периметру подвижного днища 4. Под днищем бака располагают-, ся также газовый баллон 15 и регулятор

Давления 16.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Во время полета ракеты, по мере расходования компонентов топлива из баков 1 и

2, под действием силы тяги двигателем 5 происходит перемещение подвижных днищ

4 внутри баков по направлению к отсеку полезного груза 3. При этом освобождающиеся от функций сохранения топлива части обечаек баков отстреливаются с помощью пирошнуров, входя@их в конструкцию топливных баков, причем каждая QTделяемая часть ооечайки разделяется еще на две части — на два полукольца 9. Полукольца 9 некоторое время после отделения от баков двигаются вдоль продольных осей баков, а затем после столкновения с защитными юбками 10 двигателей или с рамой 7 их движение направляется в стороны.от ракеты. Для наиболее безопасного отхода отстреливаемых фрагментов элементы общей силовой рамы и трубопроводы эакольцовки баков, прикрытые защитными кожухами, проходят через центр поперечного сечения ракеты, а разделение отделяемых обечаек

1784832 на полукольца производится по плоскостям, также проходящим через центр этого поперечного сечения.

Герметизация каждого подвижного днища осуществляется следующим образом. Эластичная камера 13, в которой поддерживается заданное избыточное давление с помощью баллона 15 и регулятора давления 16 (вместо которых можно использовать гидротрансформатор давления в баке), плотно прижимает эластомагнит 11 к стенке бака, чем осуществляется обычное механическое уплотнение по типу эластичного уплотнительного кольца. а удерживаемая в кольцевых полостях магнитная жидкость 12 (или паста, или порошок) улучшает герметизацию. Благодаря плотному прижатию эластичной камерой к стенке бака форма эластомагнита постоянно будет соответствовать изменяющейся в полете вследствие колебаний форме сечения бака, а магнитное вещество 12 позволит осуществлять герметизацию в условиях наличия на стенке бака рисок, забоин, раковин, неровностей вследствие того, что при появлении зазора между полюсами эластомагнита и стенкой бака магнитное вещество 12 будет втягиваться магнитным полем в этот зазор и перекрывать его. Совокупное применение эластичной камеры с эластомагнитом и магнитным веществом позволит осуществлять герметизацию также при наличии на стенках баков плавно выступающих после соответствующей обработки сварных швов, возникающих при сборке баков из металлических листов.

Для обеспечения геометрической,симметрии пакетной компоновки ракеты баки с одноименными компонентами топлива соединяются трубопроводами закольцовки, посредством которых топливо в одноименных баках поддерживается на одном уровне, а баки окислителя и горючего, имеющие равные длины, выполняют"я таким образом, чтобы суммарная площадь поперечных сечений баков окислителя так относилась к суммарной площади поперечных сечений баков горючего, как объемный расход окислителя относится к объемному расходу горючего.

Предотвращение перекоса подвижных днищ обеспечивается двумя путями. Вопервых, за счет давления наддува эластичных камер на стенки баков действуют силы, которые уравновешивают силы реакции со стороны стенок баков, возникающие при действии управляющего момента, создаваемого двигательной установкой. Во-вторых, если перекос все-таки возникает по какимлибо непредусмотренным причинам,то благодаря соединению двигателей общей силовой рамой его можно выправить форсированием тяги двигателя под днищем

"отстающим" и дросселированием тяги двигателя под днищем "опережающим", Наличие общей силовой рамы исключает проворачивание любого отдельно взятого подвижного днища вокруг продольной оси топливного бака, Использование устройства позволяет повысить надежность герметизации подвижных днищ в ракете с уменьшаемыми

10 баками в условиях изменения формы сечения тонкостенных топливных баков при их колебаниях за счет растяжения и изгибания эластомагнита с магнитной жидкостью под действием давления эластичной камеры.

Повышается надежность герметизации при наличии на стенках баков рисок, забоин, неровностей, сварных швов за счет исполь20 зования герметизирующей магнитной жидкости (пасты или порошка), удерживаемой в уплотняемом зазоре магнитным полем эластичного магнита, Снижаются требования к внутренней поверхности баков (к ее обработке) и к правильности их герметической формы, что уменьшает трудозатраты на изготовление и их стоимость.

Снижается масса конструктивных элементов, предотвращающих перекос и проворачивание подвижных днищ, т,к.

30 отпадает необходимость в применении рельсовых направляющих и выполнении днищ в виде длинных поршней лета ракеты, путем установки средств защиты от отделяемых фрагментов и упорядочения их отхода от ракеты.

Формула изобретения

1. Ракета, содержащая отсек полезного груза, двигательный отсек, укорачиваемые эа счет сброса обечаек в процессе. полета топливные баки пакетной компоновки с нижними подвижными днищами, с узлами герметизации и трубопроводами, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения надежности герметизации подвижных днищ и снижения труДоемкости изготовления баков, по периметру каждого подвижного днища меж50 ду днищем и обечайкой бака размещена кольцевая обойма с кольцевым пазом, открытым в сторону обечайки, соединенная герметично с днищем, при этом в кольцевом пазу размещена эластичная кольцевая камера, а между камерой и стенкой обечайки бака размещен кольцевой эластичный многополюсный магнит с кольцевыми канавками, выполненными на ego наружнай цилиндрической поверхности, причем коль55

35 Использование предлагаемого устройства позволяет повысить безопасность по1784832 цевые канавки заполнены магнитной жидкостью.

2. Ракета по п1, о т л и ч а ю щ э я с я тем, что, с целью повышения надежности герметизации путем предотвращения перекоса подвижных днищ, двигательные отсеки с подвижными днищами объединены общей силовой рамой.

3. Ракета по п.1, а т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения безотказности ракеты путем исключения соударения отделяемых частей топливных баков, двигатель5 ный отсек снабжен охватывающей защитной юбкой, а на обечайках топливного бака закреплены пирошнуры в плоскостях, проходящих через продольные оси баков и центральную ось симметрии ракеты.

1784832

Составитель А,Надеждин

Техред М.Моргентал Корректор Н, Бучок

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4358 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5