Баллистическая возвращаемая капсула

 

Использование: доставка полезного груза с космического объекта на Землю. Сущность изобретения: капсула содержит корпус, снабженный сбрасываемой теплозащитой (ТЗП). Капсула снабжена надувной герметичной оболочкой, размещенной е зазоре между корпусом и ТЗП. Заполнение оболочки газом происходит при отделении капсулы от космического объекта, в результате чего корпус и ТЗП поджимаются избыточным давлением, что Снижает вибрационные нагрузки на капсулу при ее спуске в плотных слоях атмосферы. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

>s<)s В 64 6 1/62 показаны.

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОспАтент сссР) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21} 4892684/23 (22) 20.12.90 (46} 30,05.93, Бюл, М 20 (71) Конструкторское бюро "Салют" (72) С.В. Антоненко, Н.А. Есипов, Г.М. Иванов, В,К). Катушкин и А,Н, Фокин (56) Мауег R.,."Moses," .J. Spacecraft апб

Rackets, 20, N 2, 1983, р. 158-1 63.

Гзтленд К. Космонавтика ближайших лет. M,: Воениздат MO СССР, 1964. с. 205. . (54) БАЛЛИСТИЧЕСКАЯ ВОЗВРАЩАЕМАЯ

KAflСУЛА

Изобретение относится к космическим аппаратам для возвращения в атмосферу

Земли, торможения и посадки.

Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик капсулы путем уменьшения вибрационных нагрузок при спуске в плотных слоях атмосферы.

На фиг. 1 приведена общая схема устройства в исходном положении; на фиг. 2— ниппельное устройство; на фиг, 3 — капсула после подачи давления в герметичную оболочку; на фиг. 4 — строение герметичной .оболочки: на фиг. 5 — общая схема капсулы после подачи давления в герметичную оболочку и сброса теплозащитного покрытия, Баллистическая возвращаемая капсула

1 (фиг, 1) включает в себя корпус 2 со сбрасываемой теплозащитой 3. Капсула 1 выполнена в виде цилиндра 5 с передним конусом

5 и притуплением по сфере 6. Капсула 1 имеет коническую юбку 7.,,„Я2,„, 1818285 А1 (57) Использование: доставка полезного груза с космического объекта на Землю.

Сущность изобретения: капсула содержит корпус, снабженный сбрасываемой теплозащитой (ГЗП). Капсула снабжена надувной герметичной оболочкой, размещенной в зазоре между корпусом и ТЗП. Заполнение оболочки газом происходит при отделении капсулы OT космического объекта, в результате чего корпус и ТЗП поджимаются избыточным давлением, что снижает вибрационные нагрузки на капсулу при ее спуске в плотных слоях атмосферы. 5 ил.

Внутри корпуса 2 размещена полезная нагрузка 8. Корпус 2 закрыт гермоднищем 9. Я

Теплозащита 3 выполнена в виде неразьемной цельной оболочки. Корпус 2 выполнен из двух частей. В йервой из них (передней) размещена полезная нагрузка 8, а во второй О© (донная часть) — система автоматики 10, электропитания 11, поиска 12 капсулы. Для Сб схода с орбиты предусмотрена тормозная Я двигательная установка 13, адлястабилиза- Qy ции положения капсулы — двигатели стаби- у лиэации 14.

В донной части размещены также парашютная система 15 s парашютном отсеке

16, устройство отделения 17 двигателей тррмоэного и стабилизации, которые установ- . лены на раме 18.

Для установки и взаимной связи отсеков корпуса капсулы предусмотрены шпангоуты 19, 20. 21, 22. Гермоднище 9 крепится к корпусу 2 при помощи замков 23. Остальные замковые устройства на чертежах не

1818285

При необходимости в носовой части 24 капсулы 1 может быть установлен балансир

25. Под теплозащитой 3 по всей длине капсули 1 размещена герметичная оболочка 26, имеющая по крайней мере одно ниппельное устройство 27,, размещенное в донной части

28 капсулы 1 и связанное с источником давления 29 через устройство автоматической расстыковки 30 (фиг. 2). Ниппельное устройство 27 герметичной оболочки 26 крепится к корпусу 2 капсулы при помощи гайки 31, На фиг, 2 представлена позиция после разьединения связи с источником питания, На фиг. 3 показана герметичная оболочка 26, заполненная сжатым газом 32.

Сбрасываемая теплозащита 3 выполнена по форме конструктивно подобной корпусу капсулы и размещена с зазором

Л концентрично корпусу 2 (фиг. 1 и 3). Теплозащита 3 и корпус 2 связаны между собой в донной части 28, например, при помощи трех силовых замковых устройств (не показаны), которые воспринимают все продольные нагрузки. Учитывая, что спуск капсулы производится при небольших траекторных углах входа в плотные слои атмосферы (— 2,5 ), нагрузки, действующие на капсулу при спуске в плотных слоях атмосферы, относительно невелики и усилия, действующие на каждое из силовых замковых устройств, составляют ориентировочно

0,5...1,0 т, Эти нагрузки частично снимаются с замковых устройств ввиду наличия трения между заполненной сжатым газом 32 герметичной оболочкой 26, теплозащитой 3 и корпусом 2 капсулы 1.

Герметичная оболочка 26 внутри разделена в продольном и поперечном направлениях на секции 33 перегородками 34.

Секции 33 связаны между собой по крайней мере двумя клапанами 35 и 36, например, мембранного типа, работающими в противоположных направлениях, установленными в перегородках 34 (фиг. 4). Вместо клапанов могут быть выполнены калиброванные отверстия, На фиг, 5 представлена баллистическая возвращаемая капсула 1 после сброса теплозащиты 3. Под действием сжатого газа 32 герметичная оболочка 26 расправляется, образуя чехол вокруг капсулы 1. Источник давления 29 имеет механизм задействования 37.

Устройство работает следующим образом.

Система управления KA выдает команду на отделение от него баллистической возвращаемой капсулы 1. halo этой команде срабатывает механизм задействования 37 источника давления 29 и сжатый гаэ заполняет герметичную оболочку 26, поджимая теплозащиту 3 (изнутри) и корпус 2 (снаружи). После этого капсула отделяется от КА и отходит от него на безопасное расстояние, где запускается ТДУ, обеспечивая сход капсулы с орбиты. На этапе удаления от КА и работы ТДУ работают двигатели стабилизации 14, обеспечивая заданную ориентацию

10 продольной оси капсулы в космическом пространстве.

После окончания работы ТДУ двигатели торможения и стабилизации вместе с рамой

18 и источником давления 29 отделяются от

15 капсулы. Капсула продолжает автономный полет по баллистической траектории спуска . вплотныхслояхатмосферыдовысоты 20 км, где по команде системы автоматики 10 капсулы I производится отстрел крышки па20 рашютного отсека и вывод в поток тормозного парашюта.

Дальнейший полет осуществляется на. тормозном парашюте до высоты = 10 км, где производится ввод в поток основного парашюта, задействование системы поиска капсулы (выброс дипольных отражателей, задействование радиомаяка, размещенного на капсуле 1), сброс теплоэащитй. После сброса теплозащиты 3 герметичная оболоч30 ка 26 расправляется, принимая рабочее положение для встречи с поверхностью земли.

В момент сброса теплозащиты 3 после расстыковки силовых замковых устройств, связывающих теплозащиту 3 с корпусом 2 капсулы I, одновременно с раскрытием основного парашюта действует давление 32 герметичной оболочки 26, способствуя Goлее быстрому сбросу теплозащиты 3 с корпуса 2.

40 В момент соприкосновения с поверхностью земли по сигналу пьезодатчика система автоматики отстреливает (обрезает) парашют и капсула своей герметичной оболочкой 26 начинает взаимодействие с зем45 лей (водой). При этом секция ЗЗ капсулы, которая, например, первой коснулась земли, начинает обжиматься, перекачивая сжатый газ из этой секции в соседние секции через, например, клапан 35. По мере обжа50 тия соседних секций 33 то же происходит и с ними, Перекачка сжатого газа в соседние секции происходит в соответствии с проходными размерами и количеством, например, клапанов 35. Теоретически и эксперимен55 тально можно подобрать оптимальные характеристики этих клапанов или просто калиброванных отверстий.

После полного гашения скорости капсулы сжатый гаэ из необжатых при приземлении секций, вобравших в себя сжатый газ из

1818285 обжатых секций, начинает возвращаться в Предложенное конструктивное исполпервоначально обжатые секции, но через кение баллистической возвращаемой капдругие, например, мембранные клапаны 36. сулы позволяет обеспечить улучшение

Характеристики этих клапанов подбирают- эксплуатационных характеристик капсулы ся так, чтобы устранить подпрыгивание кап- 5 путем уменьшения вибрационных нагрузок сулы, при спуске в плотных слоях атмосферы, усПоскольку капсула спускается на пара- корения сброса теплозащиты с корпуса капшюте, закрепленном в донной части капсу- сулы. лы, то наиболее вероятна первичная Вместо нескольких обычно используевстреча с землей носовой частью капсулы. 10 мых систем(системы мягкой посадки, систеПосле отстрела парашюта капсула начинает мы спасения и ри и ри вод нении, заваливаться на боковую поверхность. При дополнительной теплоизоляции на земле) этом будут обжиматься соответствующие предлагается одна герметичная оболочка, секции 33 герметичной оболочки 26 на боко- выполняющая функции всех этих систем. вой поверхности и хвостовой юбке (фиг. 5) и 15 При этом источник давления, используемый будут аналогично проходить процессы, опи- для заполнения этой оболочки сжатым гасанные выше. зом, отделяется от капсулы вместе с двигаНазаключительномзтапеприземления телями тормозным и стабилизации и капсула примет устойчивое положение на занимает минимальный полезный объем земле, давление в секциях 33 герметичной 20 капсулы. оболочки 26 выровняется. Вокруг капсулы Ф ормула из о 6рете н и я будет термоиэолирующая оболочка, кото- Баллистическая возвращаемая капсула, рая на некоторое (расчетное) время предо- - содержащая корпус с установленным на хранит ее от черезмерного перегрева летом нем сбрасываемым теплоэащитным покрыи переохлаждения зимой. 25 тием, выполненным конструктивно подоДля уменьшения термопоглощения . бным корпусу и связанным с ним

" оболочки ее наружная поверхность должна посредством элементов отделения, причем быть покрыта слоем материала (напыление) теплозащитное покрытие установлено с зас высокими отражающими характеристика- зором по отношению к корпусу, о тл и ч а ю30 щ а я с я тем, что, с целью улучшения эксЗазор Л (фиг. 3) выбирается (теорети- плуатационных характеристик капсулы riyчесКи и экспериментально) таким образом, тем. уменьшения вибрационных нагрузок чтобы обеспечить максимальное гашение при спуске в плотных слоях атмосферы, капвибрационных нагрузок при спуске капсулы сула снабжена надувной герметичной обов плотных слоях атмосферы. 35 лочкой, размещенной в зазоре между корпусом и теплозащитным покрытием.

3818285

1818285

Составитель Ю. Кудакаев

Техред М.Моргентал Корректор М, Милюкова

Редактор

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

Заказ 1923 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

И3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5