Отсек-платформа ракеты для крепления элементов полезного груза

 

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано при проектировании отсеков-платформ для крепления к ней нескольких элементов полезного груза - космических аппаратов. Отсек-платформа ракеты для крепления элементов полезного груза содержит размещенные одна в другой и соединенные между собой внутреннюю и внешнюю силовые оболочки с торцевыми шпангоутами, опорные кронштейны под транспортировочные опоры, стержневые элементы с узлами крепления к шпангоутам оболочек, узлы крепления элементов полезного груза к отсеку и узлы крепления отсека к ракете. Отсек-платформа снабжен переходником, выполненным в виде силовой оболочки с торцевыми шпангоутами и панелью с ребрами жесткости, с посадочными местами под элементы полезного груза и узлами крепления их к панели и панели к отсеку. Панель выполнена с криволинейным внешним контуром, охватывает переходник и жестко скреплена с передними шпангоутами силовых оболочек отсека. Ребра жесткости панели расположены между посадочными местами под элементы полезного груза и узлами крепления ее к шпангоутам силовых оболочек. 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано при проектировании отсеков-платформ для крепления одного или нескольких орбитальных космических аппаратов, в том числе и малогабаритных космических аппаратов, в дальнейшем именуемых как полезный груз.

Известно устройство для крепления полезного груза к отсеку ракеты, содержащее силовую оболочку с торцевыми шпангоутами, узлы крепления полезного груза и узлы крепления отсека к ракете /Л.И.Балабух и др. "Основы строительной механики ракет", М. Высш. шк. 1969, с. 257 259/.

Недостатками известного технического решения являются невозможность закрепления на отсеке платформе нескольких космических аппаратов, невозможность транспортирования ракеты-носителя с отсеком-платформой, к которой пристыкован полезный груз, т.к. в конструкции отсека платформы не предусмотрены элементы, воспринимающие нагрузки при транспортировании.

Известно также техническое решение отсек-платформа ракеты, которое содержит несколько элементов полезного груза, силовую оболочку с торцевыми шпангоутами, узлы крепления отсека-платформы к ракете, при этом расположение отдельных элементов полезного груза в зависимости от их числа и ограничений на габаритные размеры может быть одноярусным или многоярусным. Крепление отдельных элементов полезного груза осуществляется на специальной раме - отсеке-платформе. Это техническое решение принято за прототип /Ю.М.Николаев, Ю. С.Соломонов "Инженерное проектирование управляемых баллистических ракет с РДТТ", ВОИЗ МО СССР, М. 1979, с.87, фиг.3.5а, 3.5б/.

К недостаткам данного технического решения следует отнести узкий диапазон использования, т.к. не предусмотрены силовые элементы, позволяющие воспринимать нагрузки, возникающие при транспортировании ракеты-носителя с отсеком-платформой, к которому пристыкованы элементы полезного груза.

Технической задачей изобретения является расширение области использования отсека-платформы путем использования его на транспортабельной ракете-носителе и путем пристыковки к нему элементов полезного груза различных габаритов, массы и формы.

Указанная техническая задача решается за счет того, что отсек-платформа ракеты для крепления элементов полезного груза, содержащей внутреннюю и внешнюю силовые оболочки с торцевыми шпангоутами, размещенные одна в другой и соединенные между собой, опорные кронштейны под транспортировочные опоры, стержневые элементы с узлами крепления к шпангоутам оболочек, узлы крепления элементов полезного груза к отсеку и узлы крепления отсека к ракете, снабжен переходником, выполненным в виде силовой оболочки с торцевыми шпангоутами и панелью с ребрами жесткости, с посадочными местами под элементы полезного груза и узлами крепления их к панели и панели к отсеку, при этом внешняя и внутренняя оболочки отсека жестко скреплены каждая по своему переднему торцу с индивидуальными шпангоутом с зазором между ними, а задние торцы обеих оболочек скреплены между собой посредством общего шпангоута, на котором размещены узлы крепления отсека к ракете, при этом переходник одним своим шпангоутом и с выступанием за контур переднего шпангоута внешней оболочки отсека жестко скреплен с передними шпангоутами внешней и внутренней оболочек отсека и с кронштейном, размещенным с внешней стороны внешней оболочки отсека и жестко скрепленным с ней, а на другом шпангоуте переходника размещены узлы крепления элемента полезного груза, при этом панель выполнена с криволинейным внешним контуром, охватывает переходник и жестко скреплена с передними шпангоутами силовых оболочек отсека, ребра жесткости панели расположены между посадочными местами под элементы полезного груза и узлами крепления ее к шпангоутам силовых оболочек, опорные кронштейны под транспортировочные опоры распределены по периметру внешней оболочки и жестко скреплены с ней с ее передним шпангоутом, стержневые элементы размещены в зазоре между передними шпангоутами силовых оболочек и между их задним шпангоутом и панелью жестко скреплены своими концами с передним шпангоутом внешней оболочки и между концами через кронштейны с передним шпангоутом внутренней оболочки, внешняя оболочка выполнена цилиндрической, а внутренняя конической, оболочка переходника выполнена цилиндрической, панель выполнена съемной в виде полумесяца и с контуром по окружности, панель ориентирована ребрами внутрь полости оболочек отсека, при этом переходник и платформа установлены симметрично относительно вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось внешней оболочки, а внешняя и внутренняя оболочки размещены соосно друг другу, продольная ось цилиндрического переходника располагается от продольной оси внешней оболочки на расстоянии "в", а угол "g" между плоскостью торцевого шпангоута переходника с узлами крепления элементов полезного груза, наклоненной в сторону продольной оси внешней оболочки и плоскостью, перпендикулярной продольной оси внешней оболочки, определяется из выражения 0 < g < arctg(b/(2^oC5)·d), где d диаметр оболочки переходника; b выбирается из соотношения 0 < b < (D-d)/2; D габаритные размеры внешней оболочки в поперечном направлении; при этом установлен три опорных кронштейна под тpанспортировочные опоры и они равномерно распределены по периметру внешней оболочки, в зазоре между силовыми оболочками установлено три стержня, а их концы скреплены с передним шпангоутом внешней оболочки по разные стороны каждого кронштейна под транспортировочные опоры и симметрично относительно каждого кронштейна, при этом кронштейн крепления каждого стержня к переднему шпангоуту внутренней оболочки размещен симметрично относительно середины стержня, часть узлов крепления панели по числу опорных кронштейнов под транспортировочные опоры совмещены с опорными кронштейнами.

На фиг. 1 изображен общий вид отсека-платформы для крепления элементов полезного груза; на фиг. 2 вид А на фиг.1; на фиг. 3 схема размещения наиболее габаритного элемента полезного груза; на фиг. 4 панель для крепления элементов полезного груза; на фиг. 5 вид Б фиг.1; на фиг. 6 - сечение В-В фиг.5.

Отсек-платформа ракеты для крепления элементов полезного груза 1 содержит размещенные одна в другой и соединенные между собой внутреннюю 2 и внешнюю 3 силовые оболочки с передним торцевым шпангоутом 4 и 5 соответственно, опорные кронштейны 6 под транспортировочные опоры 7, стержневые элементы 8 с узлами крепления к шпангоутам 4 и 5 оболочек 2 и 3. Отсек-платформа снабжен переходником 9, выполненным в виде силовой оболочки с торцевыми шпангоутами и панелью 10 с ребрами жесткости 11, с посадочными местами под элементы полезного груза 1 и узлами крепления 12 их к панели 10 и узлами крепления 13 панели 10 к отсеку, при этом внешняя 3 и внутренняя 2 оболочки отсека жестко скреплены каждая по своему переднему торцу соответственно с индивидуальными шпангоутами 5 и 4 с зазором между ними, а по заднему торцу обе оболочки 2,3 скреплены между собой посредством общего шпангоута 14, на котором размещены узлы крепления отсека-платформы к ракете 15, переходник 9 одним своим шпангоутом жестко и с выступанием за контур переднего шпангоута 5 внешней оболочки 3 отсека жестко скреплен с передними шпангоутами 5 и 4 внешней 3 и внутренней 2 оболочек отсека и с кронштейном 16, размещенным с внешней стороны оболочки 3 отсека и жестко скрепленным с ней и со шпангоутом, а на другом шпангоуте переходника размещены узлы 17 крепления элемента полезного груза 1 наиболее габаритного, при этом панель 10 выполнена с криволинейным внешним контуром, охватывает переходник 9 и жестко скреплена с передними шпангоутами 4 и 5 силовых оболочек 2 и 3 отсека, ребра жесткости 11 панели 10 расположены между посадочными местами под элементы 1 полезного груза и узлами крепления 13 к шпангоутам 4 и 5 силовых оболочек 2 и 3, опорные кронштейны 6 под транспортировочные опоры 7 распределены по периметру внешней оболочки 3 и жестко скреплены с ней с ее передним шпангоутом 5, стержневые элементы 8 размещены в зазоре между передними шпангоутами 4 и 5 силовых оболочек 2 и 3 и между их задним шпангоутом 14 и панелью 10, жестко скреплены концами через фитинги 18 с передним шпангоутом внешней оболочки 3 и стержневые элементы 8 между концами скреплены через кронштейны 19 с передним шпангоутом 4 внутренней оболочки 2. Опорные кронштейны 6 под транспортировочные опоры 7 носового обтекателя 20 размещены в местах соединения стержней 8 с передним шпангоутом 5 внешней оболочки 3. Панель 10 выполнена в виде полумесяца и с контуром по окружности. Плоскость цилиндрического переходника 9, на которую устанавливается элемент полезного груза 1, наклонена в сторону продольной оси отсека-платформы на угол g, при этом узлы крепления панели, расположенные в углах полумесяца, располагаются на фитингах 18 крепления стержневого элемента 8. Внешняя оболочка 3 выполнена цилиндрической, а внутренняя оболочка 2 - конической. Оболочка переходника 9 выполнена цилиндрической. Панель 10 выполнена съемной и ориентирована ребрами внутpь полости оболочек 2 и 3 отсека-платформы. Переходник 9 и панель 10 установлены симметрично относительно вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось внешней оболочки 3, при этом внешняя 3 и внутренняя 2 оболочки размещены соосно друг другу.

Продольная ось цилиндрического переходника 9 расположена на расстоянии "в" относительно продольной оси внешней оболочки 3, а угол между плоскостью торцевого шпангоута переходника 9 и узлами крепления 17 элементов полезного груза 1, наклоненной в сторону продольной оси внешней оболочки 3 и плоскостью, перпендикулярной продольной оси внешней оболочки, определяется из выражения 0 < g < arctg(b/(2^oC5)d), где d диаметр оболочки переходника 9; b выбирается из соотношения 0 < b < (D-d)/2;
D габаритные размеры внешней оболочки 3 в поперечном направлении.

Три опорных кронштейна 6 установлены под транспортировочные опоры 7 и равномерно распределены по периметру внешней оболочки 3. В зазоре между силовыми оболочками 2 и 3 установлены три стержня 8, их концы скреплены с передним шпангоутом внешней оболочки 3 по разные стороны каждого опорного кронштейна 6 под транспортировочные опоры 7 и симметрично относительно каждого кронштейна 6. Кронштейн 19 крепления каждого стержня 8 к переднему шпангоуту 4 внутренней оболочки размещен симметрично относительно середины стержня 8, а части узлов крепления 13 панели 10 по числу опорных кронштейнов 6 под транспортировочные опоры 7 совмещены с опорными кронштейнами 6.

Формула изобретения

1. Отсек-платформа ракеты для крепления элементов полезного груза, содержащий внутреннюю и внешнюю силовые оболочки с торцевыми шпангоутами, размещенные одна в другой и соединенные между собой, опорные кронштейны под транспортировочные опоры, стержневые элементы с узлами крепления к шпангоутам оболочек, узлы крепления элементов полезного груза к отсеку и узлы крепления отсека к ракете, отличающийся тем, что отсек-платформа снабжен переходником, выполненным в виде силовой оболочки с торцевыми шпангоутами и панелью с ребрами жесткости, с посадочными местами под элементы полезного груза и узлами крепления их к панели и панели к отсеку, при этом внешняя и внутренняя оболочки отсека жестко скреплены каждая по своему переднему торцу с индивидуальным шпангоутом с зазором между ними, а по заднему торцу обе оболочки скреплены между собой посредством общего шпангоута, на котором размещены узлы крепления отсека к ракете, при этом переходник одним своим шпангоутом с выступанием за контур переднего шпангоута внешней оболочки отсека жестко скреплен с передними шпангоутами внешней и внутренней оболочек отсека и с кронштейном, размещенным с внешней стороны внешней оболочки отсека и жестко скрепленным с ней, а на другом шпангоуте переходника размещены узлы крепления элемента полезного груза, при этом панель выполнена с криволинейным внешним контуром, охватывает переходник и жестко скреплена с передними шпангоутами силовых оболочек отсека, ребра жесткости панели расположены между посадочными местами под элементы полезного груза и узлами крепления ее к шпангоутам силовых оболочек, опорные кронштейны под транспортировочные опоры распределены по периметру внешней оболочки и жестко скреплены с ее передним шпангоутом, стержневые элементы размещены в зазоре между передними шпангоутами силовых оболочек и между их задним шпангоутом и панелью жестко скреплены своими концами с передним шпангоутом внешней оболочки и между концами через кронштейны с передним шпангоутом внешней оболочки.

2. Отсек-платформа по п. 1, отличающийся тем, что внешняя оболочка переходника выполнена цилиндрической, а внутренняя оболочка конической.

3. Отсек-платформа по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что оболочка переходника выполнена цилиндрической.

4. Отсек-платформа по пп. 1 3, отличающийся тем, что панель выполнена съемной.

5. Отсек-платформа по пп. 1 3, отличающийся тем, что панель выполнена в виде полумесяца и с контуром по окружности.

6. Отсек-платформа по пп. 1 5, отличающийся тем, что панель ориентирована ребрами жесткости внутрь полости оболочек отсека.

7. Отсек-платформа по пп. 1 6, отличающийся тем, что переходник и платформа установлены симметрично относительно вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось внешней оболочки.

8. Отсек-платформа по пп. 1 7, отличающийся тем, что внешняя и внутренняя оболочки размещены соосно друг другу.

9. Отсек-платформа по пп. 1 8, отличающийся тем, что продольная ось цилиндрического переходника располагается от продольной оси внешней оболочки на расстоянии b, а угол g между плоскостью торцевого шпангоута переходника с узлами крепления элементов полезного груза, наклоненной в сторону продольной оси внешней оболочки, и плоскостью, перпендикулярной продольной оси внешней оболочки, определяется из выражения
0 < g < arctg[b/( 2 5)d]
где d диаметр оболочки переходника;
b выбирается из соотношения 0 < b < (D d)/2;
D габаритные размеры внешней оболочки в поперечном направлении.

10. Отсек-платформа по пп. 1 9, отличающийся тем, что установлено три опорных кронштейна под транспортировочные опоры и они равномерно распределены по периметру внешней оболочки.

11. Отсек-платформа по пп. 1 10, отличающийся тем, что в зазоре между силовыми оболочками установлено три стержня, а их концы скреплены с передним шпангоутом внешней оболочки по разные стороны каждого кронштейна под транспортировочные опоры и симметрично относительно каждого кронштейна.

12. Отсек-платформа по пп. 1 11, отличающийся тем, что кронштейн крепления каждого стержня к переднему шпангоуту внутренней оболочки размещен симметрично относительно середины стержня.

13. Отсек-платформа по пп. 1 12, отличающийся тем, что часть узлов крепления панели по числу опорных кронштейнов под транспортировочные опоры совмещены с опорными кронштейнами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6