RU2131383C1 - Взлетно-посадочный космический аппарат - Google Patents
Взлетно-посадочный космический аппарат Download PDFInfo
- Publication number
- RU2131383C1 RU2131383C1 RU98103857A RU98103857A RU2131383C1 RU 2131383 C1 RU2131383 C1 RU 2131383C1 RU 98103857 A RU98103857 A RU 98103857A RU 98103857 A RU98103857 A RU 98103857A RU 2131383 C1 RU2131383 C1 RU 2131383C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- take
- landing
- stage
- spacecraft
- tanks
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 4
- 239000003380 propellant Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000010006 flight Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/14—Space shuttles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/62—Systems for re-entry into the earth's atmosphere; Retarding or landing devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Изобретение относится к ракетно-космической технике и предназначено для осуществления вертикальных посадки и взлета с небесных тел в условиях твердой, жидкой или пылевидной поверхности. Космический аппарат, согласно изобретению, состоит из тандемно расположенных взлетной и посадочной ступеней, включающих двигательные установки с основными двигателями взлетной ступени, установленными в ее центральной части, ось симметрии которых проходит через центр масс взлетной ступени, и подвесными баками посадочной ступени, закрепленными на ее силовой раме. Силовая рама выполнена кольцевой формы с центром, расположенным на продольной оси симметрии основных двигателей взлетной ступени. Подвесные топливные баки шарнирно закреплены по периферии этой кольцевой силовой рамы с возможностью разворота на угол не менее 90o. Изобретение позволяет повысить надежность космического аппарата, снижая степень риска в экстремальных ситуациях. 2 ил.
Description
Космических аппарат (КА) относится к ракетно-космической технике и предназначен для вертикальных посадки и взлета с небесных тел в условиях твердой, жидкой или пылевидной поверхности.
Глубокое исследование и освоение космоса невозможно без создания взлетно-посадочных КА, обеспечивающих их возвращение с полезным грузом (экипажем) на орбитальную станцию или на Землю. Особую роль приобретает надежность такого аппарата, так как операции с ним являются завершающей фазой глобальных космических программ, требующих значительных затрат. Например, стоимость лунной пилотируемой программы "Аполлон" составила около 30 млрд. долларов [1]. Прогнозируемая стоимость марсианской экспедиции около 100 млрд. долларов [2] . Для пилотируемой экспедиции отказ взлетно-посадочного аппарата имеет катастрофические последствия с гибелью экипажа.
Известны две реализованные конструкции взлетно-посадочных КА. Советский автоматический КА "Луна-16" обеспечил мягкую посадку на Луну и возвращение на Землю с пробами лунного грунта [3, 4]. Аппарат выполнен двухступенчатым, тандемной схемы, с вертикальными посадкой и взлетом. Посадочная ступень снабжена четырьмя выдвижными посадочными опорами и служит стартовой платформой для взлетной ступени. Каждая ступень оснащена автономными основными двигательными установками, работающими только при посадке и взлете, соответственно.
К недостаткам КА "Луна-16" следует отнести недостаточную надежность в экстремальных ситуациях, отличных от расчетных. Например, отказ основного двигателя взлетной или посадочной ступеней ведет к невыполнению программы или гибели аппарата.
Лунный корабль "Аполлон", принятый за прототип предлагаемого изобретения, обеспечил доставку на Луну экипажа и его возвращение на орбиту спутника Луны [1, 3] . Корабль также выполнен двухступенчатым, тандемной схемы, с вертикальными посадкой и взлетом. Посадочная ступень служит стартовой платформой для взлетной ступени. Обе ступени оснащены автономными основными двигательными установками, работающими только при посадке или взлете, соответственно. Основной двигатель взлетной ступени установлен в ее центральной части. Посадочная ступень оснащена крестообразной рамой. На концах крестообразной рамы установлены выдвижные посадочные устройства, в центральной части закреплен основной посадочный двигатель. Внутри силовой рамы расположены подвесные топливные баки.
Недостатками такой конструкции также является малый запас надежности в экстремальных ситуациях, отличных от расчетных. Основные факторы риска:
- невозможность взаимного резервирования двигателей посадочной и взлетной ступеней при их отказе;
- малый просвет между конструкцией корабля и посадочной поверхностью;
- невозможность посадки в среду, отличную от расчетной (например, жидкость);
- прямое воздействие факела основного двигателя при взлете на конструкцию корабля;
- невозможность подтверждения работоспособности основного двигателя взлетной ступени при посадке.
- невозможность взаимного резервирования двигателей посадочной и взлетной ступеней при их отказе;
- малый просвет между конструкцией корабля и посадочной поверхностью;
- невозможность посадки в среду, отличную от расчетной (например, жидкость);
- прямое воздействие факела основного двигателя при взлете на конструкцию корабля;
- невозможность подтверждения работоспособности основного двигателя взлетной ступени при посадке.
Устранение этих факторов риска традиционными решениями ограничено жесткими требованиями по массовым характеристикам корабля.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности КА путем устранения указанных факторов риска.
Достигается поставленная задача тем, что на взлетно-посадочном КА, состоящем из тандемно расположенных взлетной и посадочной ступеней, включающих двигательные установки с основными двигателями взлетной ступени, установленными в ее центральной части, ось симметрии которых проходит через центр масс взлетной ступени, и подвесными топливными баками посадочной ступени, закрепленными на ее силовой раме, силовая рама выполнена кольцевой формы с центром, расположенным на продольной оси симметрии основных двигателей взлетной ступени, а подвесные топливные баки шарнирно закреплены по периферии кольцевой силовой рамы с возможностью разворота на угол не менее 90 градусов.
Сущность изобретения поясняется чертежами:
- фиг. 1 - конструктивно-компоновочная схема взлетно-посадочного КА в посадочном положении;
- фиг. 2 - вид А на аппарат снизу.
- фиг. 1 - конструктивно-компоновочная схема взлетно-посадочного КА в посадочном положении;
- фиг. 2 - вид А на аппарат снизу.
Взлетно-посадочный КА состоит из взлетной ступени 1 и посадочной ступени 2. Посадочная ступень 2 включает кольцевую силовую раму 3, по периферии которой установлены топливные баки 4 в шарнирах 5 с возможностью разворота приводами 6. Баки 4 фиксируются в посадочном положении тросами 7 с возможностью изменения их длины приводами 8 (например, лебедкой). Корпус 10 взлетной ступени 1 соединен с посадочной ступенью 2 разъемными узлами 9. Основные двигатели 11 обеспечивают мягкую посадку взлетно-посадочного КА и подъем взлетной ступени 1. Компоненты топлива взлетной ступени размещены в баках 12, экипаж или полезный груз - в отсеке 13. Узел 14 обеспечивает стыковку с орбитальным комплексом или взаимодействие с внешней средой.
В исходном положении взлетно-посадочной КА находится на орбите спутника небесного тела. Топливные баки 4 посадочной ступени 2 зафиксированы в положении 4 (штрихпунктир на фиг. 1), обеспечивающем питание компонентами топлива двигателей 11. В расчетный момент двигателя 11 выдается тормозной импульс, определяемый запасом компонентов топлива в баках 4. После выработки компонентов баки 4 приводами 6 разворачиваются вокруг шарниров 5 до упора в силовую раму 3 и фиксируются в этом положении тросами 7. При наличии атмосферы мягкая посадка проводится на парашюте, при отсутствии - на двигателях 11 с питанием их из баков 12. Посадка производится на баки 4 с амортизацией за счет упругости тросов 7 и качающейся подвески в шарнирах 5. При посадке на сушу поверхность баков 4, соприкасающаяся с грунтом, может быть дополнительно защищена, например, сминаемым сотовым покрытием, аналогичным покрытию лунного корабля "Аполлон", защита может быть выполнена также в виде надувных баллонов. После выполнения КА своего функционального назначения проводится старт взлетной ступени на двигателях 11 с питанием их из баков 12. При этом разрываются соединительные узлы 9 и посадочная ступень 2, включая силовую раму 3 и баки 4, остается на месте старта. По достижении необходимой скорости двигателя 11 взлетной ступени выключаются и КА переходит на орбиту спутника.
Предлагаемое изобретение повышает надежность взлетно-посадочного КА, снижая степень риска в экстремальных ситуациях:
- двигатели взлета и посадки взаимно резервируются на случай отказа за счет их расположения только на взлетной ступени;
- высокое расположение двигателей от посадочной поверхности уменьшает возможность повреждения двигателей;
- имеется возможность посадки в любую среду (твердую, жидкую, пылевидную) за счет плавучести баков;
- исключено прямое воздействие факелов основных двигателей на конструкцию аппарата;
- работоспособность двигателей, обеспечивающих взлет, подтверждается в процессе посадки.
- двигатели взлета и посадки взаимно резервируются на случай отказа за счет их расположения только на взлетной ступени;
- высокое расположение двигателей от посадочной поверхности уменьшает возможность повреждения двигателей;
- имеется возможность посадки в любую среду (твердую, жидкую, пылевидную) за счет плавучести баков;
- исключено прямое воздействие факелов основных двигателей на конструкцию аппарата;
- работоспособность двигателей, обеспечивающих взлет, подтверждается в процессе посадки.
Литература
1. Шунейко И.И. Пилотируемые полеты на Луну. Конструкция и характеристики Сатурн V - Аполлон. М.: ВИНИТИ, 1973.
1. Шунейко И.И. Пилотируемые полеты на Луну. Конструкция и характеристики Сатурн V - Аполлон. М.: ВИНИТИ, 1973.
2. Планы исследования Марса. Экспресс-информация "Ракетная и космическая техника" N 45, 1996, ЦНИИМАШ.
3. Гетланд К. Космическая техника. М.: Мир, 1986.
4. Проектирование спускаемых автоматических космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1985.
Claims (1)
- Взлетно-посадочный космический аппарат, состоящий из тандемно расположенных взлетной и посадочной ступеней, включающих двигательные установки с основными двигателями взлетной ступени, установленными в ее центральной части, ось симметрии которых проходит через центр масс взлетной ступени, и подвесными баками посадочной ступени, закрепленными на ее силовой раме, отличающийся тем, что силовая рама выполнена кольцевой формы с центром, расположенным на продольной оси симметрии основных двигателей взлетной ступени, а подвесные топливные баки шарнирно закреплены по периферии указанной кольцевой силовой рамы с возможностью разворота на угол не менее 90o.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98103857A RU2131383C1 (ru) | 1998-02-16 | 1998-02-16 | Взлетно-посадочный космический аппарат |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98103857A RU2131383C1 (ru) | 1998-02-16 | 1998-02-16 | Взлетно-посадочный космический аппарат |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2131383C1 true RU2131383C1 (ru) | 1999-06-10 |
Family
ID=20202918
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98103857A RU2131383C1 (ru) | 1998-02-16 | 1998-02-16 | Взлетно-посадочный космический аппарат |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2131383C1 (ru) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2521451C2 (ru) * | 2012-08-15 | 2014-06-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Посадочное устройство космического корабля |
| RU2546042C2 (ru) * | 2013-08-20 | 2015-04-10 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Посадочное устройство космического аппарата |
| WO2016159806A1 (ru) * | 2015-03-27 | 2016-10-06 | Сергей Петрович ЖДАНЮК | Система мягкой посадки многоразовой ракетной ступени |
| RU2749908C1 (ru) * | 2020-09-16 | 2021-06-18 | Александр Георгиевич Семенов | Ступенчатая космическая ракета |
| CN114194418A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-03-18 | 北京空间飞行器总体设计部 | 一种月面着陆平台结构 |
| RU2768801C1 (ru) * | 2021-05-05 | 2022-03-24 | Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" | Устройство системы обеспечения посадки отработавшей ступени с многоразовым жидкостным ракетным двигателем и ступень ракеты |
| RU2770609C1 (ru) * | 2021-09-17 | 2022-04-19 | Дахир Курманбиевич Семенов | Станция обеспечения мягкой посадки космических кораблей (варианты) |
-
1998
- 1998-02-16 RU RU98103857A patent/RU2131383C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Шунейко И.И. Пилотируемые полеты на Луну. Конструкция и характеристики Сатурн V - Аполлон: Итоги науки и техники. Ракетостроение, т.3. - М.: ВИНИТИ, 1973, с.61-65. 2. Планы исследования Марса: Экспресс-информация "Ракетная и космическая техника" N 45 ЦНИИМАШ, 1996. 3. Гетланд К. Космическая техника. - М.: Мир, 1986, с.146-147. 4. Проектирование спускаемых автоматических космических аппаратов/Под ред. В.М. Ковтуненко. - М.: Машиностроение, 1985, с.47. * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2521451C2 (ru) * | 2012-08-15 | 2014-06-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Посадочное устройство космического корабля |
| RU2546042C2 (ru) * | 2013-08-20 | 2015-04-10 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Посадочное устройство космического аппарата |
| WO2016159806A1 (ru) * | 2015-03-27 | 2016-10-06 | Сергей Петрович ЖДАНЮК | Система мягкой посадки многоразовой ракетной ступени |
| RU2749908C1 (ru) * | 2020-09-16 | 2021-06-18 | Александр Георгиевич Семенов | Ступенчатая космическая ракета |
| RU2768801C1 (ru) * | 2021-05-05 | 2022-03-24 | Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" | Устройство системы обеспечения посадки отработавшей ступени с многоразовым жидкостным ракетным двигателем и ступень ракеты |
| RU2770609C1 (ru) * | 2021-09-17 | 2022-04-19 | Дахир Курманбиевич Семенов | Станция обеспечения мягкой посадки космических кораблей (варианты) |
| CN114194418A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-03-18 | 北京空间飞行器总体设计部 | 一种月面着陆平台结构 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4471926A (en) | Transfer vehicle for use in conjunction with a reusable space shuttle | |
| RU2683211C2 (ru) | Системы обеспечения выхода в космическое пространство (варианты) | |
| US4896847A (en) | Aerodynamic braking system for recovering a space vehicle | |
| US3700193A (en) | A method of delivering a vehicle to earth orbit and returning the reusable portion thereof to earth | |
| US6530543B2 (en) | Hypersonic and orbital vehicles system | |
| WO2003084813A2 (en) | Method of using dwell times in intermediate orbits to optimise orbital transfers and method and apparatus for satellite repair | |
| RU2436715C2 (ru) | Аэрокосмический летательный аппарат | |
| US4324374A (en) | Integrated spacecraft and cradle structure | |
| RU2131383C1 (ru) | Взлетно-посадочный космический аппарат | |
| US5441221A (en) | Heavy-lift vehicle-launched space station method and apparatus | |
| US4326684A (en) | Spacecraft with internal propulsion stages | |
| RU2626418C2 (ru) | Аквааэрокосмический летательный аппарат | |
| Benton | Crew and Cargo Landers for Human Exploration of Mars-Vehicle System Design | |
| KR20150087863A (ko) | 부력으로 상승되며 방향조정이 되는 우주선 | |
| RU2809408C1 (ru) | Возвращаемая верхняя ступень двухступенчатой ракеты-носителя и способ её посадки | |
| Benton | Conceptual common modular design for crew and cargo landers and deep space vehicles for human exploration of the solar system | |
| Benton | A Conceptual Mars Exploration Vehicle Architecture with Chemical Propulsion, Near-Term Technology, and High Modularity to Enable Near-Term Human Missions to Mars | |
| Sivolella | The Untold Stories of the Space Shuttle Program: Unfulfilled Dreams and Missions that Never Flew | |
| Benton Sr | spaceship discovery's crew and cargo lander module designs for human exploration of Mars | |
| Benton | Conceptual space vehicle architecture utilizing common modular elements for near-term human exploration of Mars | |
| Priest et al. | Space transportation systems supporting a lunar base | |
| Stanley et al. | Exploration systems architecture study: Overview of architecture and mission operations approach | |
| Dingell et al. | To the moon and beyond | |
| Ito et al. | Repetitive-Use Rocket-Crane/Rover System (R3S) for Planetary Surface Missions | |
| Marshall et al. | Advanced launch vehicles |