Способ обеспечения теплового режима головного блока в составе ракеты космического назначения и устройство для осуществления способа

Изобретения относятся к ракетно-космической технике и могут применяться в головных блоках (ГБ), куда входят разгонные блоки с компонентами топлива (например жидкими кислородом и водородом), которые при определенных условиях (утечки, дренажи и др.) могут, образовывать в полостях ГБ пожаровзрывоопасные смеси. Согласно предлагаемому способу в процессе и после заправки ГБ пожаровзрывоопасным компонентом в верхнюю часть ГБ подают термостатирующий нейтральный газовый компонент, обеспечивая его частичный выброс из нижней части ГБ. При этом из носовой части ГБ сбрасывают накопленную смесь нейтрального и пожаровзрывоопасного газовых компонентов. Со стороны торцевой части ГБ выход газового компонента закрыт пристыкованной к ГБ ракетой-носителем. Предлагаемое устройство содержит фильтр, побудитель расхода, газоводы и термостатирующие элементы подаваемого в ГБ нейтрального газового компонента. Для эвакуации из носовой части ГБ накопленной смеси нейтрального и пожаровзрывоопасного газовых компонентов в ГБ введен отводящий газовод. Техническим результатом предлагаемых изобретений является одновременное обеспечение пожаровзрывобезопасности ГБ и его требуемого теплового режима. 2 н.п. ф-лы. 1 ил.

 

Изобретение относится к ракетно-космической технике.

В современных разгонных блоках, входящих в состав головных блоков ракет космического назначения, могут применяться компоненты топлива (например, жидкий кислород, жидкий водород), которые при определенных условиях (утечки через неплотности в конструкции, дренажи и др.) в полостях головного блока могут образовывать пожаровзрывоопасные смеси, в связи с чем необходимы мероприятия, обеспечивающие пожаровзрывобезопасность головных блоков.

Известен способ обеспечения теплового режима головного блока в составе ракеты космического назначения путем подачи атмосферного воздуха в нижнюю часть головного блока с помощью стационарных наземных средств и средств башни обслуживания ракеты космического назначения и выбросом воздуха в атмосферу в верхней части головного блока, т.е. система работает по разомкнутому циклу.

Известны устройства для обеспечения теплового режима головного блока с трактами подачи воздуха. Эти устройства работают как по разомкнутому, так и по замкнутому циклу. В первом случае подаваемый воздух выбрасывается в атмосферу через один из люков головного обтекателя, во втором - вновь поступает в систему. («Космодром», под общ. ред. проф. А.П.Вольского, Военное издательство МО СССР, 1977, стр.208-213).

За прототип предлагаемого изобретения приняты способ обеспечения теплового режима и устройство, работающее по разомкнутому циклу.

Недостатками прототипа, использующие компоненты, способные образовывать пожаровзрывоопасные смеси, является то, что:

- использование воздуха (как носителя окислительных свойств) для термостатирования головного блока после заправки головного блока пожаровзрывоопасными компонентами недопустимо;

- не создаются условия и не применяются устройства, с помощью которых пожаровзрывоопасные компоненты удалялись бы за пределы внутренних полостей головного блока, в том числе и при отмене пуска.

Задачей предложенного способа является обеспечение пожаровзрывобезопасности головного блока, использующего пожаровзрывоопасные компоненты, с одновременным обеспечением его теплового режима в составе ракеты космического назначения.

Задача решается тем, что в процессе и после заправки головного блока пожаровзрывоопасным компонентом в способе обеспечения теплового режима головного блока в составе ракеты космического назначения, включающем подачу термостатирующего газового компонента в головной блок, в качестве термостатирующего газового компонента используют нейтральный газовый компонент, который подают в верхнюю часть головного блока, обеспечивая его выброс из нижней части головного блока, и сбрасывают из носовой части головного блока накопленную смесь нейтрального газового компонента и газообразного пожаровзрывоопасного компонента, закрывая выход газового компонента со стороны торцевой части головного блока пристыкованной к головному блоку ракетой-носителем.

Задача решается также тем, что устройство обеспечения теплового режима указанного головного блока, содержащее фильтр, побудитель расхода, газоводы и термостатирующие элементы подаваемого в головной блок газового компонента, снабжено введенным в головной блок отводящим газоводом для эвакуации из носовой части этого блока накопленной смеси подаваемого в головной блок нейтрального газового компонента и газообразного пожаровзрывоопасного компонента.

На чертеже схематично представлено устройство для обеспечения теплового режима и пожаровзрывобезопасности головного блока.

1 - головной блок;

2 - космический аппарат;

3 - разгонный блок;

4 - газоводы;

5 - отводящий газовод;

6 - фильтр;

7 - побудитель расхода;

8 - головной обтекатель;

9 - термостатирующие элементы;

10 - ракета-носитель;

11 - носовая часть;

12 - дренажное устройство.

В способе обеспечения теплового режима головного блока 1 в составе ракеты космического назначения, в процессе и после заправки головного блока 1 пожаровзрывоопасным компонентом, включающем подачу термостатирующего газового компонента в головной блок 1, в качестве термостатирующего газового компонента используют нейтральный газовый компонент, который подают в верхнюю часть головного блока 1, с обеспечением его выброса из нижней части головного блока 1, и сбрасывают из носовой части 11 головного блока 1 накапливающуюся там смесь нейтрального газового компонента и газообразного пожаровзрывоопасного компонента, при этом выход газового компонента со стороны торцевой части головного блока 1 закрывают пристыкованной к этому блоку ракетой-носителем 10.

Объем подаваемого нейтрального газового компонента в головной блок 1 определяется из условия, исключающего образование пожаровзрывоопасной смеси, при этом учитывается максимально возможное появление газообразных пожаровзрывоопасных компонентов в полости головного блока 1.

Устройство обеспечения теплового режима головного блока 1 в составе ракеты космического назначения, содержащее фильтр 6, побудитель расхода 7, газоводы 4, термостатирующие элементы 9, снабжено введенным в головной блок 1 отводящим газоводом 5 для эвакуации из носовой части 11 головного блока 1 накопленной там смеси нейтрального и пожаровзрывоопасного газовых компонентов.

Отводящий газовод 5 одним своим концом устанавливается в месте, максимально приближенном к верхней точке носовой части 11 головного блока 1, а другой конец выходит за пределы носовой части 11 головного блока 1.

Устройство для реализации способа обеспечения теплового режима головного блока 1 в составе ракеты космического назначения, содержащее фильтр 6, побудитель расхода 7, газоводы 4, термостатирующие элементы 9, работает следующим образом.

Для обеспечения теплового режима и пожаровзрывобезопасности головного блока 1 в составе ракеты космического назначения газовый компонент подают в верхнюю часть головного блока 1, а выброс газового компонента производят через дренажное устройство 12 из нижней части головного блока 1, при этом выход газового компонента со стороны торцевой части головного блока 1 закрыт пристыкованной к нему ракетой-носителем 10.

С начала заправки головного блока 1 пожаровзрывоопасными компонентами (например, космического аппарата 2 и/или разгонного блока 3 жидким кислородом и/или жидким водородом) для термостатирования и обеспечения пожаровзрывобезопасности применяют нейтральный газовый компонент, который смешивается с газообразным пожаровзрывоопасным компонентом в случае его появления и эвакуируется за пределы головного блока 1.

Возможное накопление смеси нейтрального газового компонента и газового пожаровзрывоопасного компонента в носовой части 11 головного блока 1 по отводящему газоводу 5 выводится за пределы головного блока 1.

Пожаровзрывоопасный компонент (например, газообразный водород) стремится, в силу своих свойств, подняться вверх и, смешиваясь газовым нейтральным компонентом, может скапливаться в верхней части головного блока, где и может образовываться пожаровзрывоопасная смесь. Недопущение такой ситуации, перемешивание пожаровзрывоопасного компонента с нейтральным компонентом (например, газообразным азотом) и эвакуация его через дренажное устройство 12 головного блока 1 обеспечивается подачей с расчетной встречной скоростью нейтрального компонента.

Таким образом, в зависимости от свойств применяемых пожаровзрывоопасных и нейтрального компонентов, от мест и объема возможных утечек пожаровзрывоопасных компонентов, от условий термостатирования головного блока расчитывается объем подаваемого нейтрального компонента, скорость его движения внутри полостей головного блока 1 и безопасная концентрация смеси с учетом прекращения подачи нейтрального компонента после старта ракеты космического назначения.

После старта ракеты космического назначения с набором высоты полета за счет увеличивающегося разрежения атмосферы выброс смеси нейтрального газового компонента с пожаровзрывоопасным компонентом из полости головного блока 1 происходит самопроизвольно через дренажное устройство 12 и через отводящий газовод 5.

Введение предлагаемого способа и устройства для обеспечения теплового режима и пожаровзрывобезопасности головного блока 1 позволяет:

- при заправке головного блока 1 пожаровзрывоопасными компонентами совместить обеспечение пожаровзрывобезопасности головного блока 1 с обеспечением его теплового режима путем использования нейтрального газового компонента;

- предлагаемый способ и устройство использовать при отмене пуска, в этом случае башня обслуживания подводится к ракете, после чего к ракете космического назначения подсоединяются коммуникации башни обслуживания, в том числе побудитель расхода 6, термостатирующие элементы 8 и газовод 4, с помощью которых нейтральный газовый компонент подают в головной блок 1, создавая в полости головного блока 1 требуемый температурный и пожаровзрывобезопасный режим.

1. Способ обеспечения теплового режима головного блока в составе ракеты космического назначения, включающий подачу термостатирующего газового компонента в головной блок, отличающийся тем, что в качестве термостатирующего газового компонента используют нейтральный газовый компонент, который подают в верхнюю часть головного блока, обеспечивая его выброс из нижней части головного блока, при этом из носовой части головного блока сбрасывают накопленную смесь газового нейтрального компонента с газообразным пожаровзрывоопасным компонентом, закрывая выход газового компонента со стороны торцевой части головного блока, пристыкованной к головному блоку ракетой-носителем.

2. Устройство обеспечения теплового режима головного блока в составе ракеты космического назначения, содержащее фильтр, побудитель расхода, газоводы и термостатирующие элементы подаваемого в головной блок газового компонента, отличающееся тем, что в головной блок введен газовод для эвакуации из носовой части этого блока накопленной смеси подаваемого в головной блок газового нейтрального компонента с газообразным пожаровзрывоопасным компонентом.