Двигательная установка системы аварийного спасения

Авторы патента:

F02K9/76 - с другой ракетной двигательной установкой; многоступенчатые ракетные двигательные установки

Владельцы патента RU 2473819:

Открытое акционерное общество "Машиностроительное конструкторское бюро "Искра" имени Ивана Ивановича Картукова" (RU)

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к твердотопливным двигательным установкам системы аварийного спасения. Двигательная установка содержит основной и разделительный двигатели, расположенные соосно один над другим и соединенные на переднем днище основного двигателя. Основной двигатель включает сопла, размещенные симметрично под углом к его продольной оси и установленные в сопловые колпаки с образованием соплового блока. Сопловые колпаки (сопловой блок) размещены на переднем днище основного двигателя. Днище основного двигателя выполнено в виде полусферы, а на сопловых колпаках предусмотрено место для стыковки с разделительным двигателем, например в виде болтового соединения. Изобретение позволяет устранить недопустимые изменения геометрии соплового блока, а также снизить массу конструктивных элементов двигателя. 2 ил.

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к твердотопливным двигательным установкам системы аварийного спасения (далее - ДУ САС) экипажа космических кораблей типа «Союз».

Известна конструкция двигательной установки, приведенная в книге «Космические аппараты» под общей ред. проф. К.П.Феоктистова, г.Москва: Военное издательство, 1983 г., стр.290. ДУ САС, содержащая основной двигатель отделения и увода отделяемого головного блока (0ГБ), разделительный двигатель сброса двигательной установки (ДУ) после нормального прохождения атмосферного участка или отделения спускаемого аппарата (СА) от OГБ в процессе аварийного спасения и управляющие двигатели формирования заданной траектории движения OГБ.

Разделительный и основной двигатели расположены соосно один над другим (по полету) и соединены на переднем днище основного двигателя через круговой стыковочный узел.

Сопла основного двигателя располагаются под углом к продольной оси двигателя и монтируются в сопловых колпаках, симметрично расположенных на цилиндрической поверхности двигателя, образуя сопловой блок.

Основной (центральный) двигатель ДУ САС космического корабля «Союз» имеет 12 сопел и соответственно 12 сопловых колпаков, которые располагаются в непосредственной близости один от другого и образуют единый силовой пояс.

Недостатком указанной конструкции является повышенное лобовое сопротивление, создаваемое близко расположенными соплами.

Известна конструкция ДУ САС корабля «Союз - ТМ» с улучшенными аэродинамическими характеристиками (прототип), приведенная в книге «Создание перспективных ракетных двигателей твердого топлива» (Москва, издательство МАИ, 2004 г., стр.26), содержащая основной (центральный) двигатель с сопловым блоком, разделительный и управляющие двигатели.

Основной двигатель ДУ САС имеет 4 сопла и соответственно 4 сопловых колпака, расположенных на боковой цилиндрической поверхности корпуса двигателя.

Геометрические параметры соплового блока таковы, что диаметр соплового колпака сравним с радиусом цилиндрической оболочки корпуса.

Это обстоятельство, а также то, что в цилиндрической оболочке соплового блока, находящейся под воздействием внутреннего давления, возникающие в материале напряжения в направлении образующей цилиндра и в окружном направлении значительно (в два раза) отличаются. Это приводит к тому, что возможно изменение геометрии соплового блока, что с одной стороны ограничивает применение внутренней жесткой теплозащиты соплового блока, с другой стороны может привести к нарушению (вследствие возникающей эллипсности колпака) герметичности соединения «сопло - сопловой колпак».

Устранение нежелательного изменения геометрии соплового блока может быть произведено путем увеличения толщины оболочки соплового блока, применения усиливающих элементов, например ребер, поясков и пр. Это, в любом случае, приводит к значительному утяжелению конструкции.

Задачей изобретения является устранение недопустимого изменения геометрии соплового блока при условии соблюдения требований по минимизации массы конструктивных элементов двигателя.

Технический результат достигается тем, что в двигательной установке системы аварийного спасения, имеющей основной и разделительный двигатели, расположенные соосно один над другим и соединенные на переднем днище основного двигателя, который имеет сопла, размещенные симметрично под углом к его продольной оси, установленные в сопловые колпаки с образованием соплового блока, отличающийся тем, что сопловые колпаки (сопловый блок) размещены на переднем днище основного двигателя, днище основного двигателя выполнено в виде полусферы, а на сопловых колпаках предусмотрено место для стыковки с разделительным двигателем, например, в виде болтового соединения.

Изобретение поясняется чертежами:

на фиг.1 - продольный разрез ДУ САС;

на фиг.2 - один из элементов болтового соединения.

Основной двигатель 1 (фиг.1) имеет сферическое днище 3.На сферическом днище 3 смонтированы сопловые колпаки 4, в которые установлены сопла 5. Разделительный двигатель 2 установлен соосно с основным двигателем. Стыковочное место двигателей выполнено на сопловых колпаках 4 с помощью болтов 6.

На фиг.2 показано расположение крепежных элементов (болтов 6), соединяющих основной 1 и разделительный двигатели.

Применение сферического переднего переднего днища основного двигателя при нагружении его внутренним давлением (во время работы двигателя) позволяет получить одинаковое во всех направлениях поле напряжений. Это обстоятельство обеспечивает одинаковое во всех направлениях напряжение по стыку соплового колпака и сферического днища и, соответственно, не вызывает недопустимого изменения геометрии соплового блока.

Выполнение стыковки основного и разделительного двигателей на сопловых колпаках с одной стороны усиливают сопловые колпаки (сопловый блок) основного двигателя, с другой стороны уменьшают массовые затраты на организацию отдельного стыковочного узла на днище центрального двигателя (как в прототипе).

Двигательная установка системы аварийного спасения, содержащая основной и разделительный двигатели, расположенные соосно один над другим и соединенные на переднем днище основного двигателя, который имеет сопла, размещенные симметрично под углом к его продольной оси, установленные в сопловые колпаки с образованием соплового блока, отличающаяся тем, что сопловые колпаки (сопловой блок) размещены на переднем днище основного двигателя, днище основного двигателя выполнено в виде полусферы, а на сопловых колпаках предусмотрено место для стыковки с разделительным двигателем, например, в виде болтового соединения.

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано преимущественно в жидкостных ракетных двигателях. .

Комбинированный электрохимический ракетный двигатель // 2328616

Изобретение относится к области космонавтики и космической техники, а именно к двигателям космических аппаратов для длительных орбитальных и межорбитальных полетов, а также для полетов к Луне и планетам.

Ракетная двигательная установка на твердом топливе // 2327051

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при создании твердотопливных двигательных установок для многоступенчатых ракет-носителей. .

Комбинированный электрохимический ракетный двигатель // 2326262

Изобретение относится к области космонавтики и космической техники, а именно к двигателям космических аппаратов. .

Ракетная двигательная установка на твердом топливе // 2321762

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при создании ракетных двигателей на твердом топливе. .

Первая ступень многоступенчатого ракетоносителя // 2237188

Ступень реактивного аппарата // 2213243

Многоступенчатая ракета // 2088787

Изобретение относится к ракетной технике, конкретно к устройствам многоступенчатых жидкостных ракет. .

Многоступенчатая ракета // 2086795

Изобретение относится к ракетной технике, конкретно к устройству многоступенчатых жидкостных ракет. .

Ракета, стабилизированная вращением // 2070715

Ракетная двигательная установка на твердом топливе // 2538154

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при создании твердотопливных двигательных установок для многоступенчатых баллистических ракет. Ракетная двигательная установка содержит двигатели предыдущей и последующей ступени, соединенные через межступенчатый отсек, образованный с помощью узлов стыка двигателей. Днище двигателя предыдущей ступени выполнено с профилем, эквидистантным профилю сопла последующей ступени, и размещено в нем с зазором, исключающим их контакт при работе. Сопло двигателя последующей ступени выполнено с расширением, при котором срез сопла имеет диаметр меньше внутреннего диаметра межступенчатого отсека на величину зазора между ними, исключающего их контакт при работе. Изобретение позволяет снизить габариты двигательной установки и повысить ее энергетические характеристики. 1 ил.

Возвращаемая ступень ракеты-носителя, способ ее работы и газотурбинный двигатель // 2602656

Группа изобретений относится к ракетной технике и может быть применена для многоразовых возвращаемых ракетно-космический систем, способных совершать пилотируемый полет в атмосфере. Возвращаемая ступень ракеты-носителя, содержащая фюзеляж, баки окислителя и горючего, крылья, жидкостный ракетный двигатель (ЖРД) и не менее двух рулевых двигателей, в соответствии с изобретением к фюзеляжу прикреплены два боковых блока, в которых установлены газотурбинные двигатели (ГТД), которые имеют рулевой ракетный двигатель, установленный внутри выхлопного сопла, основную камеру сгорания и вспомогательный газогенератор, соединенный через коллектор смешения с основной камерой сгорания газоводом, а в верхней части боковых блоков выполнены воздухозаборники. В газоводе может быть установлен озонатор. Подвод окислителя и горючего к вспомогательному газогенератору может быть выполнен через дополнительный турбонасосный агрегат (ТНА), в состав которого входит электрогенератор. Озонатор может быть установлен внутри основной камеры сгорания непосредственно перед коллектором смешения. Газотурбинный двигатель содержит перед основной камерой сгорания кольцевой коллектор, с которым соединен газовод, а полость кольцевого коллектора сообщается с воздушным трактом отверстиями или патрубками. Газотурбинный двигатель содержит перед основной камерой сгорания соединенный с газоводом кольцевой перфорированный коллектор, установленный внутри воздушного тракта. Газотурбинный двигатель содержит перед основной камерой сгорания кольцевой коллектор. Газотурбинные двигатели могут быть оборудованы соплом с управляемым вектором тяги. Рассмотрен способ работы возвращаемой ступени ракеты-носителя, включающий ее разгон на активном участке траектории при помощи ЖРД и управление при помощи рулевых двигателей и возвращение при помощи двух ГТД, при этом ГТД запускают в разреженных слоях атмосферы, используя вспомогательные газогенераторы, работающие с избытком окислителя и компенсирующие нехватку атмосферного воздуха для работы ГТД, генераторный газ перед подачей в основную камеру сгорания озонируют, а при полете в плотных слоях атмосферы вспомогательные газогенераторы выключают. Рассмотрен газотурбинный двигатель, содержащий компрессор, основную камеру сгорания, турбину и выхлопное сопло, при этом он содержит рулевой ракетный двигатель, установленный внутри выхлопного сопла, основную камеру сгорания и вспомогательный газогенератор, соединенный газоводом через коллектор смешения с основной камерой сгорания газоводом. В газоводе может быть установлен озонатор. В коллекторе смешения установлен озонатор. В воздушном тракте между компрессором и основной камерой сгорания установлен озонатор. Озонатор может содержит два кольцевых электрода, выполненные коаксиально по обе стороны от коллектора смешения. Изобретение обеспечивает улучшение стартовых характеристик ракеты-носителя и упрощение системы управления по углам тангажа, рыскания и крена и обеспечение ее работоспособности на любых высотах. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 22 ил.