Топливозаправочный соединительный модуль для космической ракеты-носителя
Изобретение относится к космической технике, а более конкретно к оборудованию для заправки топливом. Соединительный модуль (12) для заправки космической ракеты-носителя топливом содержит наземную часть (18), полетную часть (16) и соединительное звено (24). Дополнительно имеется средство скручивания (28) звена (24) для разделения звена (24) и отделения части (16) от части (18). Достигается повышение надежности. 2 н. и 24 з.п. ф-лы, 4 ил.
Область техники
Изобретение относится к соединительному модулю для заправки ракеты-носителя. Точнее, изобретение относится к соединительному модулю для заправки ракеты-носителя, имеющей механический соединительный элемент. Изобретение также относится к способу разделения соединительного элемента соединительного модуля для заправки космической ракеты-носителя.
Уровень техники
В двигателе космической ракеты-носителя обычно используется жидкое ракетное топливо для приведения ее в движение. Данное криогенное топливо хранится в баке, соединенном со средствами пусковой площадки до момента отрыва от земли. Подача выполняется с помощью присоединительного и разъединительного устройства, оснащенного несколькими линиями, через которые может протекать топливо, окислитель и другие жидкости, такие как регулировочные газы. Данные звенья соответственно обеспечивают, помимо всего прочего, заправку баков, дренаж, снабжение устройств управления, очистку космической ракеты-носителя. В действительности, в некоторых случаях отмененного запуска необходимо, чтобы бак был опустошен, поскольку топливо имеет нестабильную природу.
Звено является цельным с наземной пластиной и полетной пластиной устройства. Оно разделяется на две части, которые остаются зацепленными либо за наземную пластину, либо за полетную пластину. Его разъединение обеспечивается механизмом, который прилагает осевое растягивающее усилие.
В документе FR2639610 A1 раскрыто заправочное устройство для двигательных установок на криогенном топливе космической ракеты-носителя, при этом указанное устройство автоматически отделяется при отрыве от земли космической ракеты-носителя. Устройство содержит бортовую линию и наземную линию. Наземная линия содержит трубку, имеющую ослабленную зону, на которую опираются распорные стержни. Когда космическая ракета-носитель отрывается от земли, муфта приводит в движение опорные стержни в направлении трубки. Затем они прилагают осевое тяговое усилие к трубке, которое вызывает разлом ослабленной зоны. Трубка разделяется на две части, каждая из которых остается цельной с наземной частью или бортовой частью устройства. Устройство данного типа позволяет заправку космической ракеты-носителя вплоть до последнего момента перед отрывом от земли. Однако надежность разлома остается ограниченной, несмотря на сложный механизм.
Сущность изобретения
Техническая задача
Целью изобретения является решение по меньшей мере одной из задач, существующих в уровне техники. Точнее, целью изобретения является улучшение надежности соединительного модуля для заправки космической ракеты-носителя. Целью изобретения также является снижение стоимости соединительного модуля для заправки топливом.
Техническое решение
Следует понимать, что целью изобретения является гидравлическое соединительное звено высокого давления, в частности, соединительное звено между наземной частью и бортовой частью соединительного модуля для заправки космической ракеты-носителя топливом, при этом указанное звено содержит три части, вторая часть из которых соединена с первой частью и с третьей частью с помощью первого сочленения, прикрепленного к первой части, и с помощью второго сочленения, прикрепленного к третьей части.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения первая часть и/или вторая часть содержит наружную поверхность с деталями, выполненными с возможностью передачи осевого крутящего момента на звено, при этом каждая наружная поверхность по возможности имеет шестиугольную форму.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения первым сочленением является круговая канавка и/или предопределенная точка разлома, например, с осевой длиной менее 10,00 мм, предпочтительно менее или равной 5,00 м.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения первое сочленение содержит по меньшей мере один заплечик и/или второе сочленение содержит по меньшей мере одну зону с постепенным изменением диаметра.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения второе сочленение по меньшей мере в три раза длиннее, чем первое сочленение, предпочтительно по меньшей мере в десять раз длиннее, более предпочтительно по меньшей мере в двадцать раз длиннее.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения звено является трубопроводом.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения звено выполнено с возможностью выдерживания криогенных условий.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения звено образовано кольцевой стенкой, которая имеет меньшую толщину во втором сочленении, чем в первом сочленении.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения третья часть содержит средства стягивания, в частности, винтовую резьбу.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения звено является цельным и по возможности образовано в качестве одного целого.
Целью изобретения также является соединительный модуль, в частности, для заправки космической ракеты-носителя топливом, при этом указанный модуль содержит: наземную часть, предназначенную для соединения с одной или несколькими линиями пусковой площадки ракеты-носителя; полетную часть, предназначенную для размещения между наземной частью и ракетой-носителем, при этом наземная и полетная части по возможности содержат соответствующие средства подачи; по меньшей мере одно звено, которое проходит по оси и которое прикреплено к частям таким образом, чтобы объединить их по меньшей мере в осевом направлении; примечательно, что он дополнительно содержит средства скручивания звена, которые выполнены с возможностью обеспечения разрушающего крутящего момента, который должен быть приложен к звену вдоль его оси таким образом, чтобы разделить звено и обеспечить возможность отделения полетной части от наземной части.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения средства скручивания содержат разъединительный рычаг, который проходит в перпендикулярном направлении относительно звена и который должен удерживаться разъединительным кабелем.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения звено содержит первое сочленение, образующее предопределенную точку разлома, в частности, первое сочленение, образующее сужение.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения предопределенная точка разлома содержит круговую канавку звена, по возможности вокруг звена.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения звено имеет две половины вдоль своей длины, при этом предопределенная точка разлома и средства скручивания расположены на одной половине звена.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения предопределенная точка разлома начинается на наружной поверхности полетной части, при этом средства скручивания по возможности находятся на одном уровне с предопределенной точкой разлома в осевом направлении.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения звено является твердым телом.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения звено содержит трубопровод; модуль предпочтительно содержит канал, пересекающий полетную часть, наземную часть и трубопровод.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения звено содержит стенку, окружающую канал.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения сочленение содержит второе сочленение, образующее зону уменьшенной толщины, по возможности на стенке.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения второе сочленение профилировано в осевом направлении и по возможности имеет кольцевую форму, в частности, трубчатую форму, при этом его концы по возможности содержат соединительные скругления.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения второе сочленение проходит в осевом направлении поверх большей части толщины наземной части; оно по возможности образовывает основную часть звена в осевом направлении.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения первое сочленение имеет минимальный момент инерции, который превышает минимальный момент инерции второго сочленения.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения наземная часть содержит удаленную опорную поверхность, на которую опирается звено по возможности посредством крепежных средств.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения в осевом направлении в местах средств скручивания звено содержит наружную поверхность с деталями, выполненными с возможностью передачи разрушающего крутящего момента от средств скручивания на звено.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения звено содержит два противоположных конца, один из которых по возможности имеет средства обратного стягивания, а другой имеет осевой упор.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения каждая из частей содержит отверстие, пересекающееся звеном.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения части определяют камеру, в которой находятся средства скручивания.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения звено является функциональным звеном, в частности, с криогенной температурой, и/или модуль является криогенным модулем; оно приспособлено к температурам ниже -100°C, предпочтительно ниже или равным -200°C.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения звено совместно используется частями таким образом, чтобы закрепить относительно друг друга наземную часть и полетную часть и/или чтобы образовать трубопровод, пересекающий модуль.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения канал является прямым и/или имеет переменное поперечное сечение.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения предпочтительная точка разлома и средства скручивания расположены на одной осевой трети или на одной осевой четверти звена.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения второе сочленение проходит поверх по меньшей мере 10% длины сочленения, предпочтительно поверх по меньшей мере 25% длины звена, более предпочтительно поверх по меньшей мере 50% длины звена.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения каждое звено и средство скручивания содержит несущую деталь, имеющую шестиугольную форму в местах их стыка.
Целью изобретения также является соединительный модуль для заправки ракеты-носителя топливом, в частности, двигательной установки космической ракеты-носителя, при этом модуль содержит: полетную часть, предназначенную для закрепления на ракете-носителе; наземную часть, предназначенную для размещения на расстоянии от ракеты-носителя; звено, которое прикреплено к частям таким образом, чтобы объединить их; канал, пересекающий наземную часть, полетную часть и звено и который предназначен для обеспечения соединения между линией ракеты-носителя и линией пусковой площадки, например, разрывной деталью; примечательно, что звено содержит средства стягивания, выполненные с возможностью прижатия наземной части и полетной части друг к другу и подвержения звена механическому напряжению.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения механическое напряжение является осевым напряжением растяжения.
Целью изобретения также является способ разделения соединительного модуля для заправки ракеты-носителя топливом во время отрыва от земли, при этом указанный модуль содержит: полетную часть, закрепленную на ракете-носителе; наземную часть напротив полетной части на ракете-носителе, при этом наземная и полетная части по возможности содержат соответствующие средства подачи, звено, которое проходит вдоль оси и которое прикреплено к частям таким образом, чтобы объединить их; во время разделения соединительного модуля звено разламывается таким образом, чтобы иметь возможность отделения полетной части от наземной части; примечательно, что во время разделения соединительного модуля звено разламывается вследствие осевого напряжения, в частности, вследствие приложения к нему крутящего момента скручивания, генерирующего касательное напряжение до тех пор, пока звено не будет разломано.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения во время разделения звено скручивается вдоль своей оси с помощью средств скручивания, в частности, рычага, при этом указанные средства вращаются относительно оси звена во время разделения.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения звено разделяется вдоль плоскости, предпочтительно перпендикулярно оси, во время разделения материал звена сдвигается в плоскости разделения и по возможности в направлении по окружности оси.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения звено содержит части и первое осевое сочленение, имеющее меньшую линейную плотность и/или меньшую жесткость на кручение; во время разделения разрушающий крутящий момент создает концентрацию напряжений в указанном первом сочленении таким образом, чтобы разломать его.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения перед разделением соединительного модуля звено удерживается в состоянии механического предварительного напряжения.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения предварительное напряжение является осевым напряжением растяжения, выполненным с возможностью прижатия частей друг к другу с помощью звена.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения звено содержит части и второе осевое сочленение, которое имеет меньшую осевую жесткость и которое по возможности профилировано в осевом направлении, при этом напряжение растяжения превышает 5% предела упругости материала второго сочленения, предпочтительно превышает 25%, по возможности составляет от 60% до 95% предела упругости.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения звено содержит по меньшей мере одно сочленение уменьшенной толщины; предварительное напряжение приводит к удлинению звена, при этом указанное звено удлиняется в основном в сочленении уменьшенной толщины в осевом направлении.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения звено является трубопроводом с кольцевой стенкой, на которой по возможности образовывается сочленение с уменьшенной толщиной.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения сочленение с уменьшенной толщиной является вторым сочленением; более того, звено содержит первое сочленение уменьшенной толщины, толщина которого превышает толщину второго сочленения, при этом удлинение преимущественно происходит во втором сочленении, предпочтительно составляет более 80%.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения звено содержит трубопровод; модуль предпочтительно содержит канал, пересекающий полетную часть, наземную часть и трубопровод.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения при разделении соединительного модуля звено разламывается главным образом посредством осевого скручивания, при этом оставшаяся меньшая часть звена разламывается посредством отрыва, в частности, посредством тягового усилия. Это может обеспечиваться посредством пружин и/или сбрасывающих механизмов.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения скручивание приводит к разлому более 80% звена, предпочтительно по меньшей мере 95%; оставшиеся по большей мере 20%, предпочтительно оставшиеся по большей мере 5% разламываются посредством отрыва, в частности, посредством тягового усилия.
Целью изобретения также является способ сборки соединительного модуля для заправки ракеты-носителя топливом, при этом указанный модуль содержит: наземную часть на стороне пусковой площадки ракеты-носителя, при этом указанная наземная часть содержит наземное отверстие; полетную часть, являющуюся цельной с ракетой-носителем, при это указанная полетная часть содержит полетное отверстие; звено, которое прикрепляют к частям таким образом, чтобы объединить их; следует отметить, что во время сборки звено устанавливают с напряжением предварительного растяжения таким образом, чтобы прижать наземную часть и полетную часть друг к другу.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения во время сборки звено вставляют в полетное отверстие и в наземное отверстие.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения модуль содержит уплотнительные средства между полетной частью и наземной частью; когда звено подвергается напряжению, уплотнительные средства сжимаются и по возможности сплющиваются в осевом направлении.
В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения способ включает этап регулировки и/или этап управления напряжением растяжения в отношении звена.
В общих чертах, преимущественные варианты осуществления каждой цели изобретения также применимы к другим целям изобретения. В той степени, в которой это возможно, каждая цель изобретения может быть объединена с другими целями изобретения. Способы могут быть включены в процедуры, например, процедуру сборки и/или процедуру разделения соединительного модуля во время запуска ракеты-носителя.
Предоставляемые преимущества
Модуль в соответствии с изобретением предоставляет высочайшую надежность разделения. А именно, он основан на меньшем количестве элементов, равно как и количестве подвижных частей. Можно обойтись без исполнительного элемента, поскольку подъем самой ракеты-носителя воздействует на рычаг благодаря кабелю и вызывает разлом звена.
Поскольку звено образует линию высокого давления, пока сохраняется целостность материала от одной пластины до другой и от одной внешней поверхности модуля до другой, плотность является оптимальной. Звено отделяется на уровне полетной пластины, так что оно остается на одном уровне со своей наружной поверхностью. Следовательно, выступающая сторона полетной части звена ограничена, что сохраняет аэродинамические свойства и предотвращает зацепление с ней любого оборудования пусковой площадки.
Вторая часть звена или гибкая часть обеспечивает несколько функций. Она удерживает пластины прижатыми друг к другу и обеспечивает упругую деформацию части звена. Это обеспечивает уплотнение между соединенными каналами модуля и может упростить их конструкцию.
Модуль обеспечивает поддержание жидкостного и/или механического и/или электрического соединения до начала отрыва от земли, другими словами, в положительное время. В случае отмененного отрыва от земли пластины остаются соединенными и сохраняют жидкостную связь.
Изобретение обеспечивает сочетание напряжения растяжения и напряжения кручения в отношении звена. Создается взаимодействие, так что напряжение, приводящее к разлому звена, может быть легче достигнуто. Данный результат обеспечивается благодаря специализированным сочленением, которые реагируют определенным образом на каждое из данных напряжений.
Краткое описание графических материалов
На фиг. 1 представлена установка для запуска ракеты-носителя в соответствии с изобретением.
На фиг. 2 проиллюстрирован соединительный модуль для заправки ракеты-носителя топливом в соответствии с изобретением.
На фиг. 3 показано звено соединительного модуля для заправки топливом в соответствии с изобретением.
На фиг. 4 показана часть соединительного модуля для заправки топливом в соответствии с изобретением.
Описание вариантов осуществления
На фиг. 1 в упрощенном виде представлена космическая ракета-носитель 2, готовая к отрыву от земли, на своей пусковой площадке 4 или установке для запуска.
Пусковая площадка 4 факультативно содержит вертикальную мачту 6. Ряд кабелей 8 и несколько разрывных подающих деталей 10 соединяют ракету-носитель 2 с мачтой 6. Разрывные детали 10 образуют линии 10, обеспечивающие заправку баков для ракетного топлива ракеты-носителя 2 до предстоящего отрыва от земли. Разрывные подающие детали 10 и кабели 8 соединены с ракетой-носителем 2 посредством одного или нескольких соединительных модулей 12, обеспечивающих автоматическое соединение, а затем разъединение. Соединенное состояние управляется независимо и зависит от кинематики ракеты-носителя 2.
Модуль 12 данного типа обеспечивает соединение ракеты-носителя 2 и мачты 6, обеспечивая жидкостную связь. Соединение остается эффективным до момента отрыва от земли и по возможности, когда космическая ракета-носитель 2 начинает набирать высоту. Соединение прерывается, когда ракета-носитель 2 поднимается выше определенного значения, например, когда высота ракеты-носителя достигает порогового значения S1. Разъединительный кабель 8, соединенный с мачтой и с модулем, может инициировать разъединение, т.е. деление модуля 12 на две части.
На фиг. 2 показан вид в разрезе соединительного модуля 12 для заправки ракеты-носителя топливом, например, показанной на фиг. 1. Трубопроводы 14 ракеты-носителя, разрывные детали 10 показаны в соединенном с модулем 12 состоянии. Разъединительный кабель 8 представлен пунктирной линией.
Модуль 12 изготовлен из двух частей, одна из которых является полетной частью 16, а другая — наземной частью 18. Каждая часть является элементом, целостным объектом. Части (16; 18) прижаты друг к другу. Наземная часть 18 находится на стороне разрывных деталей 10 и присоединена к ним. Наземная часть 18 повернута в направлении наружной части ракеты-носителя. Полетная часть 16 закреплена на борту ракеты-носителя. Она остается на борту после отрыва от земли. Она соединена с линиями 14 ракеты-носителя, что обеспечивает, например, заправку и/или дренаж бака (баков) ракеты-носителя.
Части (16; 18) могут являться пластинами, внешняя поверхность каждой из которых повернута в направлении противоположной части. Части (16; 18) обеспечивают крепление различных соединений, другими словами, соединение средств подачи. Они могут обычно являться бортами, образующими корпуса, толщина которых пересекается каналами, которые могут иметь изогнутую форму. Части (16; 18) прикреплены друг к другу, они дополнительно представляют собой средства поглощения касательных напряжений в местах их стыка. Например, ключи (не показанные), вставленные в соответствующие разъемы, обеспечивают реализацию данной функции.
Наземная и полетная части по возможности содержат соответствующие средства подачи. Например, отверстие может быть соединено с другими средствами, такими как заглушка, отверстие, соединитель или любые другие средства. Модуль обеспечивает соединение по меньшей мере одного жидкостного канала 20, предпочтительно нескольких жидкостных каналов 20 от одной части к другой. Каждый канал 20 соединяется с наземной линией 10, такой как одна из разрывных деталей 10; звено 24 может по возможности являться или содержать трубопровод, обеспечивающий полностью факультативный канал 20 в соответствии с изобретением. Каждый канал 20 обычно пересекает соединительный модуль и, в частности, каждую часть (16; 18). Канал 20 по возможности соединяет две различные внешние поверхности одной из частей 18. На стыке между частями модуль может содержать уплотнения 22, такие как уплотнительные кольца.
Части (16; 18) модуля 12 соединены, предпочтительно прикреплены друг к другу благодаря звену 24, по возможности образующему канал 20 модуля 12. Звено 24 может содержать крепежные средства, такие как по возможности средства обратного стягивания, и/или упорную поверхность, такую как заплечик. Каждое из крепежных средств может взаимодействовать с одной из частей (16; 18), в частности, посредством расположения на ней. В частности, полетная часть 16 может содержать опорную поверхность, расположенную в ее толщине, и наземная часть 18 может иметь опорную поверхность 26, смещенную наружу. Данная поверхность 26 может быть отдалена от общей оболочки наземной части 18. Данное смещение обеспечивает удлинение звена 24 в осевом направлении, преимуществом чего является увеличение его упругости и гибкости.
Для осуществления разлома звена 24 модуль 12 содержит средства 28 скручивания звена 24. Средства 28 скручивания должны быть цельными со звеном 24, в частности, при вращении, например, благодаря соответствующим поверхностям. Данные поверхности могут быть соединены друг с другом. Средства 28 скручивания могут быть соединены с разъединительным кабелем 8. Направляющая кабеля (не показанная) может быть предоставлена для направления напряжения кабеля 8 на разъединительных средствах 8 в предопределенном направлении.
Данные средства 28 скручивания обеспечивают крутящий момент, который должен быть приложен вдоль оси 30 удлинения звена 28, например, его центральной оси и/или его главной оси. Средства 28 скручивания направлены на вращение двух частей звена относительно друг друга по оси. Разъединительный кабель 8 направлен на ограничение высоты точки средств 28 скручивания посредством удерживания их внизу. Следовательно, подъем ракеты-носителя в сочетании с удерживанием средств 28 скручивания приводит к осевому скручиванию звена 24 до тех пор, пока оно не будет разломано.
Средства скручивания могут содержать диск, на который намотан кабель, и/или редуктор. Шестерня может быть образована вокруг звена. Шестерня может быть приведена в движение разъединительным кабелем или любым исполнительным элементом, таким как двигатель. Средства 28 скручивания могут являться рычагом 28, конец которого по возможности соединен со звеном 24 таким образом, чтобы вращать его. Другой конец звена соединен с разъединительным кабелем 8. Во время отрыва от земли рычаг 28, как правило, качается, прилагая крутящий момент, который вызывает разлом звена 24. Указанное звено делится, разделяется в ответ на внутреннее вращение, скручивание. Его материал подвергается касательным напряжениям, превышающим его механическое сопротивление, по возможности зависящее от криогенных условий. Поскольку звено 24 обеспечивает или связано со сцеплением частей (16; 18) соединительного модуля, его разлом обеспечивает разъединение модуля и, в частности, разделение частей (16; 18). Одна часть 18 остается соединенной с пусковой площадкой, по возможности отпадает; другая часть 18 сопровождает ракету-носитель. Клапаны (не показанные) могут обеспечить автоматическое, по возможности одновременное закрытие наземной и полетной линий (10; 14).
Во время сборки соединительного модуля 12 части (16; 18) прижимаются друг к другу. Они имеют сквозные отверстия, которые находятся на одной линии и через которые вводится звено 24. Звено 24 может обычно пересекать модуль 12. Затем оно стягивается для закрепления таким образом, чтобы образовать цельную сборку с частями (16; 18) и средствами 28 скручивания. Во время сборки звено 24 может быть подвержено напряжению растяжения или оставаться под ним таким образом, чтобы части (16; 18) удерживались в прижатом друг к другу состоянии под воздействием силы прижатия. Данное предварительное напряжение ограничивает изменения напряжения, которым оно подвержено, и сохраняет контакт между частями (16; 18), несмотря на напряжение разделения, которому подвергаются части, например, вибрации, вес разрывных линий и внутреннее давление. Сохраняются уплотнения 22, которым способствуют части. Звено 24 может быть закреплено и подвержено напряжению с помощью стягивающей гайки 32 и зажимной гайки для удерживания последней. На свободном конце на наземной стороне звено 24 может содержать соединитель 34, по возможности с еще одной зажимной гайкой.
Сама линия 24 может обеспечить прикрепление частей (16; 18) друг к другу, а также их сжатие. Однако могут быть предоставлены другие крепления, по возможности вспомогательные крепления. В соответствии с изобретением соединительный модуль 12 может содержать несколько звеньев 24, обеспечивающих прикрепление частей (16; 18) друг к другу; при этом различные каналы 20 могут пересекать модуль 12 в местах крепления. Также предполагается, что средства 28 скручивания воздействуют на каждое крепление и/или на каждое звено 24 частей (16; 18). Средства 28 скручивания могут включать различные блоки, предназначенные для каждого крепления и/или для каждого звена между частями.
На фиг. 3 показано звено 24 соединительного модуля для заправки топливом. Верхняя половина показана в сечении; другая проиллюстрирована сбоку. Ось 30 звена разделяет данные половины.
Звено 24 обычно образует измерительную трубку с ограниченной суженной зоной. Канал 20 может проходить прямо через звено 24 и иметь постоянный диаметр. Звено 24 содержит стенку, которая окружает ось 30, толщина которой изменяется по возможности в осевом направлении и/или в соответствии с окружностью. Она преимущественно выполнена из металла и предпочтительно изготовлена из одной части и/или образована в качестве цельного элемента. Данные характеристики направлены на обеспечение ее механического сопротивления, как статического, так и динамического, а также ее уплотнения, несмотря на возможное присутствие коррозионных жидкостей. Металл может являться жаропрочным сплавом, содержащим никель и хром, например, для обеспечения большей устойчивости в криогенных условиях. Следовательно, разлом звена 24 управляется как в криогенных условиях, так и при окружающей температуре, или в жарких условиях во время запуска. Специалист в данной области техники имеет возможность усовершенствования материалов, предназначенных для данного использования.
Звено 24 содержит по меньшей мере две части, предпочтительно по меньшей мере три части (36; 38; 40). Части (36; 38; 40) соприкасаются и/или взаимодействуют со средствами скручивания и/или по меньшей мере одной или всеми частями. Данные части (36; 38; 40) могут являться основными частями, например, «основными» в соответствии с шириной, измеренной в поперечном направлении относительно оси 30.
На фигуре слева направо можно видеть первую часть 36, вторую часть 38 и третью часть 40. Данные части (36; 38; 40) соединены с помощью по меньшей мере одного сочленения (42; 44), предпочтительно нескольких сочленений (42; 44). Вторая часть 38 соединена с первой частью 36 посредством первого сочленения 42 и соединена с третьей частью 40 благодаря второму сочленению 44. Сочленения (42; 44) могут обозначать уменьшения ширины и/или диаметра звена 24.
Преимущественно, первое сочленение 42 является ослабленной зоной, такой как зона звена. Она может являться предопределенной точкой разлома, например, локализированным пазом или круговой канавкой. Ее осевая длина L1 составляет менее 10% длины звена. Чем сильнее уменьшается ее длина L1, тем более сконцентрированным будет касательное напряжение в случае скручивания, следовательно, обеспечивая более быстрое достижение порогового значения разлома. Первое сочленение 42 может содержать по меньшей мере один заплечик, предпочтительно два, что увеличивает концентрацию напряжений. Радиальная глубина первого сочленения 42 превышает 1,00 мм, предпочтительно превышает или равняется 2,00 мм, по возможности превышает или равняется 5 мм. Дно канавки может иметь круговую, или V-образную, или стрельчатую форму, крайняя сторона которой усиливает концентрацию напряжения. Второе сочленение 44 содержит по меньшей мере одну, предпочтительно две зоны с постепенными изменениями диаметра, которые по возможности образуют соединительные скругления. Осевая длина L2 второго сочленения 44 может быть по меньшей мере в двадцать раз длиннее первого сочленения 42. Во втором сочленении 44 стенка звена 24 тоньше, чем в первом сочленении 42. Данные особенности объединены для того, чтобы сделать первое сочленение 42 более жестким при скручивании, и, чтобы сделать второе сочленение 44 более гибким. Следовательно, место, где осуществляется разлом при скручивании звена, точно определено. Легче разделить звено 24 в первом сочленении 42 на уровне полетной части. Первое сочленение содержит секцию с минимальным моментом инерции или полярным моментом инерции, которая является наиболее слабым местом первого сочленения. Второе сочленение содержит секцию с минимальным моментом инерции, которая является наиболее слабым местом второго сочленения. Первый момент инерции превышает второй момент инерции. Моменты инерции соответствуют оси 30 и/или представлены в соответствии с соответствующим центром секции.
Третья часть 40 содержит средства 46 стягивания и по возможности плоские секции. Она может содержать обычно трубчатую несущую деталь с резьбой. Указанная резьба обеспечивает по меньшей мере две функции, а именно управление и регулировку осевого предварительного напряжения относительно звена 24 во время сборки модуля и соединения наземной линии, соединенной с мачтой. В отличие от третьей части 40, первая часть 36 может иметь удлинение или быть удлинена посредством осевого упора, такого как кольцевой заплечик 48, который обеспечивает осевое удерживание.
На фиг. 4 представлена часть соединительного модуля 12, расположенного по центру звена 24.
Наружные поверхности первой части 36 и второй части 38 звена могут находиться в радиальном контакте с полетной частью 16 и средствами 28 скручивания соответственно. Данные наружные поверхности могут содержать осевые и/или радиальные упорные поверхности. Второе сочленение 44 может быть отделено от внутренней поверхности 50 отверстия наземной части 18, что позволяет возможное перемещение между третьей частью 40 и наземной частью 18. Может существовать механический зазор между внутренней поверхностью 50 отверстия наземной части 18 и третьей частью 40, несмотря на то, что указанная третья часть может быть по существу соединена с наземной частью посредством гайки 32. Трение между внутренней поверхностью 50 и звеном 24 снижается, регулировка и управление напряжением растяжения звена являются более точными.
Каждая первая часть 36 и/или вторая часть 38 содержит наружную поверхность с деталями. Данные детали обеспечивают блокировку для предотвращения вращения вокруг оси 30, что обеспечивает приложение крутящего момента к одной из них, в данном случае ко второй части 38, при этом удерживая первую часть 36 в полетной части 16, которая образует зону крепления. Осевой крутящий момент прилагается ко второй части 38 благодаря средствам 28 скручивания и направляется посредством наружной поверхности.
Во время стягивания звена 28 наземная 18 и полетная 16 части модуля 12 прижимаются друг к другу между гайкой 32 и заплечиком 18. Одновременно с этим звено 24 удлиняется по большей части во втором сочленении 44 вследствие его уменьшения. Звено 24 становится пружиной, в частности, его второе сочленение 44, которая тянет части (16; 18) по направлению друг к другу.
1. Соединительный модуль (12), в частности, для заправки ракеты-носителя топливом, при этом модуль содержит:
наземную часть (18), предназначенную для соединения с одной или несколькими линиями (10) пусковой площадки (4) ракеты-носителя (2);
полетную часть (16), предназначенную для размещения между наземной частью (18) и ракетой-носителем (2), при этом наземная и полетная части по возможности содержат соответствующие средства подачи;
по меньшей мере одно звено (24), которое проходит по оси (30) и которое прикреплено к частям (16; 18) таким образом, чтобы объединить их по меньшей мере в осевом направлении,
отличающийся тем, что дополнительно содержит
средства (28) скручивания звена (24),
которые выполнены с возможностью обеспечения разрушающего крутящего момента, который должен быть приложен к звену (24) вдоль его оси (30) таким образом, чтобы разделить звено (24) и обеспечить возможность отделения полетной части (16) от наземной части (18).
2. Модуль (12) по п. 1, отличающийся тем, что средства (28) скручивания содержат разъединительный рычаг (28), который проходит в перпендикулярном направлении относительно звена (24) и который должен быть приведен в движение разъединительным кабелем (8).
3. Модуль (12) по одному из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что звено (24) содержит первое сочленение (42), образующее предопределенную точку разлома, в частности первое сочленение (42), образующее сужение.
4. Модуль (12) по п. 3, отличающийся тем, что предопределенная точка разлома содержит круговую легкоплавкую канавку по возможности вокруг звена (24).
5. Модуль (12) по п. 3, отличающийся тем, что звено (24) имеет две половины вдоль своей длины, при этом предопределенная точка разлома и средства (28) скручивания расположены на одной половине звена (24).
6. Модуль (12) по п. 3, отличающийся тем, что предопределенная точка разлома начинается на наружной поверхности полетной части (16), при этом средства (28) скручивания по возможности находятся на одном уровне с предопределенной точкой разлома в осевом направлении.
7. Модуль (12) по одному из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что звено является твердым телом.
8. Модуль (12) по одному из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что звено содержит трубопровод; модуль предпочтительно содержит канал, пересекающий полетную часть, наземную часть и трубопровод.
9. Модуль (12) по одному из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что звено (24) содержит стенку, окружающую канал (20).
10. Модуль (12) по п. 1, отличающийся тем, что сочленение содержит второе сочленение (44), образующее зону уменьшенной толщины по возможности на стенке.
11. Модуль (12) по п. 10, отличающийся тем, что второе сочленение (44) профилировано в осевом направлении и по возможности имеет кольцевую форму, в частности трубчатую форму, при этом его концы по возможности содержат соединительные скругления.
12. Модуль (12) по п. 10, отличающийся тем, что второе сочленение (44) проходит в осевом направлении поверх большей части толщины наземной части (18); оно по возможности образовывает основную часть звена (24) в осевом направлении.
13. Модуль (12) по п. 3, отличающийся тем, что первое сочленение имеет минимальный момент инерции, который превышает минимальный момент инерции второго сочленения.
14. Модуль (12) по одному из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что наземная часть (18) содержит удаленную опорную поверхность (26), на которую опирается звено (24) по возможности посредством крепежных средств (32).
15. Модуль (12) по одному из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в осевом направлении в местах средств (28) скручивания звено (24) содержит наружную поверхность с деталями, выполненными с возможностью передачи разрушающего крутящего момента от средств (28) скручивания на звено (24).
16. Модуль (12) по одному из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что звено (24) содержит два противоположных конца, один из которых по возможности имеет средства (32) обратного стягивания, а другой имеет упорные средства, по возможности осевой упор (48).
17. Способ разделения соединительного модуля (12) для заправки ракеты-носителя (2) топливом во время отрыва от земли, при этом указанный модуль содержит:
полетную часть (16), закрепленную на ракете-носителе (2),
наземную часть (18) напротив полетной части (16) на ракете-носителе (2), при этом наземная и полетная части по возможности содержат соответствующие средства подачи,
звено (24), которое проходит вдоль оси (30) и которое прикреплено к частям (16; 18) таким образом, чтобы объединить их;
во время разделения соединительного модуля (12) звено (24) разламывается таким образом, чтобы иметь возможность отделения полетной части (16) от наземной части (18);
отличающийся тем, что
во время разделения соединительного модуля (12) звено (24) разламывается вследствие осевого напряжения, в частности вследствие приложения к нему крутящего момента скручивания, генерирующего касательное напряжение до тех пор, пока звено не будет разломано.
18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что во время разделения звено (24) скручивается вдоль своей оси (30) с помощью средств (28) скручивания, в частности рычага, при этом указанные средства (28) вращаются относительно оси (30) звена (24) во время разделения.
19. Способ по одному из пп. 17 и 18, отличающийся тем, что звено (24) разделяется вдоль плоскости предпочтительно перпендикулярно оси (30), во время разделения материал звена (24) сдвигается в плоскости разделения и по возможности в направлении по окружности оси (30).
20. Способ по одному из пп. 17 и 18, отличающийся тем, что звено (24) содержит части (36; 38; 40) и первое осевое сочленение (42), имеющее меньшую линейную плотность, во время разделения разрушающий крутящий момент создает концентрацию напряжений в указанном первом сочленении (42) таким образом, чтобы разломать его.
21. Способ по одному из пп. 17 и 18, отличающийся тем, что перед разделением соединительного модуля (12) звено (24) удерживается в состоянии механического предварительного напряжения.
22. Способ по п. 21, отличающийся тем, что предварительное напряжение является осевым напряжением растяжения, выполненным с возможностью прижатия частей (16; 18) друг к другу с помощью звена (24).
23. Способ по п. 21, отличающийся тем, что звено (24) содержит части (36; 38; 40) и второе осевое сочленение (44), которое имеет меньшую линейную плотность и которое по возможности профилировано в осевом направлении, при этом напряжение растяжения превышает 5% предела упругости материала второго сочленения (44), предпочтительно превышает 25%, по возможности составляет от 60 до 90% предела упругости.
24. Способ по одному из пп. 17 и 18, отличающийся тем, что звено (24) содержит по меньшей мере одно сочленение (44) уменьшенной толщины; предварительное напряжение приводит к удлинению звена (24), при этом указанное звено (24) удлиняется в основном в сочленении (44) уменьшенной толщины в осевом направлении.
25. Способ по одному из пп. 17 и 18, отличающийся тем, что звено (24) является трубопроводом (24) с кольцевой стенкой, на которой по возможности образовывается сочленение (44) с уменьшенной толщиной.
26. Способ по одному из пп. 17 и 18, отличающийся тем, что при разделении соединительного модуля (12) звено (24) разламывается главным образом посредством осевого скручивания, при этом оставшаяся меньшая часть звена (24) разламывается посредством отрыва, в частности посредством тягового усилия.
