RU2109661C1

RU2109661C1 - Rocket space module

Info

Publication number: RU2109661C1
Authority: RU
Inventors: В.А. Асюшкин; С.В. Ишин; А.В. Корчагин; А.С. Прибыловский
Original assignee: Научно-производственное объединение им.С.А.Лавочкина
Priority date: 1990-04-20
Filing date: 1990-04-20
Publication date: 1998-04-27

Abstract

FIELD: space engineering, successive injection of two payloads into orbit by means of one launch vehicle. SUBSTANCE: rocket space module includes launch vehicle and two space vehicles whose separation stages are mated with last stage of launch vehicle by means of adapter made in form of cylindrical spacer having detachable joint over perimeter which is fitted with pushers. EFFECT: enhanced reliability. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к космический технике и может быть применено при решении задач последовательного выведения на орбиту двух полезных нагрузок, существенно различающихся по стоимости, одной ракетой-носителем. The invention relates to space technology and can be applied in solving problems of sequential launching of two payloads into orbit, which significantly differ in cost, with one launch vehicle.

Ближайшим аналогом является ракета-носитель Ариан-4 (Франция) с установленными на последней ступени переходником и двумя космическими аппаратами, причем верхний установлен на верхней части переходника, а нижний космический аппарат установлен внутри этого переходника на последней ступени ракеты - носителя [1]. The closest analogue is the Arian-4 carrier rocket (France) with an adapter and two spacecraft installed at the last stage, the upper one being installed on the upper part of the adapter, and the lower spacecraft installed inside this adapter at the last stage of the carrier rocket [1].

Оба космических аппарата и переходник снабжены ступенями отделения. После завершения вывода на заданную орбиту сначала отделяется верхний космический аппарат, затем - переходник, освобождая место для нижнего космического аппарата, и последним отделяется нижний космический аппарат. Both spacecraft and the adapter are equipped with separation steps. After completion of the orbit, the upper spacecraft is first separated, then the adapter, freeing up space for the lower spacecraft, and the lower spacecraft is the last to be separated.

Недостаток указанного модуля заключается в том, что в случае отказа одной из ступеней отделения верхнего космического аппарата или переходника нижний космический аппарат погибает, что не позволяет обеспечить приоритетное выведение более ценного объекта. The disadvantage of this module is that in the event of a failure of one of the stages of separation of the upper spacecraft or adapter, the lower spacecraft dies, which does not allow priority removal of a more valuable object.

Целью изобретения является повышение надежности отделения нижнего космического аппарата, стоимость которого существенно выше верхнего. The aim of the invention is to increase the reliability of separation of the lower spacecraft, the cost of which is significantly higher than the upper.

Цель достигается тем, что переходник выполнен в виде цилиндрической проставки, имеющей по периметру разъемное соединение, снабженное толкателями. The goal is achieved in that the adapter is made in the form of a cylindrical spacer having a detachable connection along the perimeter, equipped with pushers.

Кроме того, толкатели выполнены в виде цилиндров, заполненных жидкостью с расположенными внутри поршнями, в которых выполнены калиброванные отверстия. In addition, the pushers are made in the form of cylinders filled with liquid with pistons located inside, in which calibrated holes are made.

На фиг.1 представлена схема конструкции ракетно-космического модуля; на фиг.2 - схема толкателей. Figure 1 presents a design diagram of a space rocket module; figure 2 is a diagram of the pushers.

Ракетно-космический модуль содержит последнюю ступень ракеты-носителя, на которой закреплены нижний торец цилиндрической проставки 2 и через собственную ступень разделения 3 нижний космический аппарат 4. На верхнем торце цилиндрической проставки установлен верхний космический аппарат 5 со своей ступенью отделения 6. Цилиндрическая проставка состоит из двух частей, верхней 7 и нижней 8, соединенных между собой посредством разъемного соединения 9, на котором размещены толкатели 10, обеспечивающие постоянную скорость отделения V', инвариантную к отделяемой массе. Для обеспечения условия инвариантности к отделяемой массе толкатели могут быть выполнены, например, в виде заполненных жидкостью или газом цилиндров 11 с расположенными внутри поршнями 12, имеющими калиброванные дроссельные отверстия 13 и пружины привода 14 (возможно также использование пороховых приводов). Скорость отделения таких толкателей определяется площадью дроссельных отверстий. The space-rocket module contains the last stage of the launch vehicle, on which the lower end of the cylindrical spacer 2 is fixed and the lower spacecraft 4 through its own separation stage 3. The upper spacecraft 5 with its separation stage 6 is installed on the upper end of the cylindrical spacer. The cylindrical spacer consists of two parts, the upper 7 and lower 8, interconnected by means of a detachable connection 9, on which the pushers 10 are located, providing a constant speed of separation V ', is invariant w detachable to weight. To ensure the invariance condition for the separated mass, the pushers can be made, for example, in the form of cylinders 11 filled with liquid or gas with pistons 12 located inside and having calibrated throttle holes 13 and actuator springs 14 (it is also possible to use powder actuators). The speed of separation of such pushers is determined by the area of the throttle holes.

В штатном режиме после выхода ракетно-космического модуля на орбиту верхний космический аппарат отделяется от цилиндрической проставки при помощи своей ступени разделения, сообщающей ему линейную скорость V₁, относительно ракеты-носителя. Затем происходит разделение проставки, и верхней части проставки толкатели сообщают скорость V'. После ухода от ракетно-космического модуля верхней части проставки через заданный временной интервал, определяемый алгоритмом выведения, срабатывает ступень отделения нижнего космического аппарата, сообщающая ему скорость V₂, V₂ ≈ V₁/2.In the normal mode, after the rocket-space module enters orbit, the upper spacecraft is separated from the cylindrical spacer by means of its separation stage, which tells it the linear velocity V ₁ relative to the launch vehicle. Then there is a separation of the spacers, and the pushers tell the top part of the spacer speed V '. After moving away from the rocket-space module of the upper part of the spacer, after a predetermined time interval determined by the launch algorithm, the separation stage of the lower spacecraft is triggered, telling it the speed V ₂ , V ₂ ≈ V _1/2 .

В результате образуются три независимых объекта, движущихся с различными скоростями V₁, V', V₂ и как следствие не cоздающих взаимных помех. При этом перед отделением нижнего космического аппарата ему с помощью последней ступени ракеты-носителя может быть сообщен дополнительный импульс скорости. Как показывает практика, скорость отделения космического аппарата от ракеты-носителя выбирается величиной несколько метров в секунду. Поэтому, если принять V₁ = 3 м/с, то V₂ = 1 м/с, V' = 2 м/с.As a result, three independent objects are formed, moving with different speeds V ₁ , V ', V ₂ and, as a result, not creating mutual interference. In this case, before the separation of the lower spacecraft, an additional impulse of speed can be communicated to him using the last stage of the launch vehicle. As practice shows, the speed of separation of the spacecraft from the launch vehicle is selected at a value of several meters per second. Therefore, if we take V ₁ = 3 m / s, then V ₂ = 1 m / s, V '= 2 m / s.

В нештатной ситуации, например вследствие отказа наиболее нагруженной и наименее надежной ступени отделения верхнего космического аппарата, его отделение производится вместе с верхней частью проставки при помощи ее толкателей, обеспечивающих скорость V'. После этого производится отделение нижнего космического аппарата. При этом образуются два космических объекта, движущихся со скоростью V' и V₂, причем V' > V₂.In an emergency, for example, due to the failure of the most loaded and least reliable stage of separation of the upper spacecraft, its separation is carried out together with the upper part of the spacer using its pushers, providing speed V '. After this, the lower spacecraft is separated. In this case, two space objects are formed, moving at a speed of V 'and V ₂ , with V'> V ₂ .

Ракетно-космический модуль реализуется с ракетой-носителем. Протон при выведении на орбиту тяжелых космических аппаратов и наличии у ракеты-носителя запаса грузоподъемности, позволяющей разместить на ней особоценный объект сравнительно небольшой массы. The space rocket module is implemented with a launch vehicle. A proton during the launching of heavy spacecraft into orbit and the presence of a carrying capacity reserve on the launch vehicle, which makes it possible to place on it an especially valuable object of relatively small mass.

Сначала ракетно-космический модуль по завершении работы его основных ступеней выходит на опорную орбиту, где происходит отделение верхнего космического аппарата, выводимого, например, на стационарную орбиту. После отхода космического аппарата от разгонного блока срабатывает ступень отделения верхней части проставки, и она отделяется, освобождая выход для нижнего космического аппарата. Если ступень отделения верхнего космического аппарата не сработала, толкатели проставки обеспечат отделение его вместе с проставкой со скоростью V'. First, the space-rocket module, upon completion of the work of its main stages, enters the reference orbit, where the separation of the upper spacecraft takes place, for example, displayed in a stationary orbit. After the spacecraft departs from the booster block, the step of separating the upper part of the spacer is triggered, and it separates, freeing the exit for the lower spacecraft. If the separation stage of the upper spacecraft did not work, the pusher spacers will ensure its separation along with the spacer with a speed V '.

Нижний космический аппарат освобождается и после срабатывания собственной системы отделения отделяется от разгонного блока. В результате нижний космический аппарат освобождается независимо от того, сработала ступень отделения верхнего космического аппарата или нет, и наиболее ценный космический аппарат выводится на орбиту. Этим достигается повышение надежности отделения. The lower spacecraft is freed up and, after the operation of its own separation system, is separated from the upper stage. As a result, the lower spacecraft is released regardless of whether the separation stage of the upper spacecraft has worked or not, and the most valuable spacecraft is put into orbit. This achieves an increase in the reliability of the compartment.

Первоочередное отделения тяжелого космического аппарата может диктоваться, например, алгоритмом разделения космических аппаратов по орбитам, при котором тяжелый космический аппарат, выводимый на низкую орбиту, должен быть отделен раньше легкого космического аппарата, причем в некоторых случаях легкий космический аппарат может довыводиться на орбиту с помощью остатков топлива в баках последней ступени ракеты-носителя путем подачи дополнительного импульса тяги, что может потребоваться в том случае если выводимый космический аппарат не имеет собственной двигательной установки или мощность и запас топлива этой установки недостаточны для выведения этого космического аппарата на заданную орбиту. The primary separation of a heavy spacecraft can be dictated, for example, by an algorithm for dividing spacecraft into orbits, in which a heavy spacecraft launched into a low orbit must be separated before a light spacecraft, and in some cases a light spacecraft can be brought into orbit using residues fuel in the tanks of the last stage of the launch vehicle by supplying an additional thrust impulse, which may be required if the spacecraft to be launched ie has its own propulsion system or power and fuel capacity of the installation are not sufficient to remove this spacecraft into the desired orbit.

Claims

1. A space rocket module containing a launch vehicle and two spacecraft with its separation stages docked with the last stage of the launch vehicle through an adapter, and located coaxially, the first device being placed on the upper part of the adapter, and the other inside it, different the fact that, in order to increase the reliability of separation of the lower spacecraft, the adapter is made in the form of a cylindrical spacer having a detachable connection along the perimeter, equipped with pushers.

2. The space rocket module according to claim 1, characterized in that the pushers are made in the form of cylinders filled with liquid, with pistons located inside, in which calibrated holes are made.