RU2220887C2

RU2220887C2 - Launcher

Info

Publication number: RU2220887C2
Application number: RU2002106865/11A
Authority: RU
Inventors: И.В. Бармин; В.Н. Климов; Б.М. Косилков; В.В. Плотников; В.И. Рощин; А.П. Усачёв; А.И. Шинов
Priority date: 2002-03-19
Filing date: 2002-03-19
Publication date: 2004-01-10

Abstract

FIELD: ground launching units for launch vehicles positioned vertically during launch. SUBSTANCE: proposed launcher includes supporting ring on which four bases are mounted; said bases have bearing trusses articulated on them. Trusses have stops, counter- weights and sectors which are provided with thrust members. Articulated on bases are booms with caps received by mating members of launch vehicle. Launcher is also provided with hydraulic drives engageable with bearing trusses and other auxiliary units. Launcher is also provided with struts mounted on bases and fitted with L-shaped unequal-arm levers articulated in them. Said levers are provided with hydraulic cylinders and adjustable stops, as well as with hydraulic accumulators and hydraulic locks connected with hydraulic cavities of hydraulic cylinders by means of pipe lines. Rods of hydraulic cylinders are articulated with larger arms of L-shaped levers engageable with said adjustable stops. Ends of lesser arms of levers are engageable with stops of bearing trusses. Availability of struts with adjustable L-shaped levers ensures safe and synchronous delivery of bearing trusses to launch vehicle excluding residual error at final coupling of bearing trusses. EFFECT: enhanced reliability; low cost. 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для установки и закрепления ракеты - носителя (РН) в вертикальном положении на пусковом столе или платформе и их пуска. The invention relates to devices for mounting and securing a launch vehicle (LV) in an upright position on a launch pad or platform and their launch.

Известны пусковые устройства, содержащие пусковой стол с закрепленными на нем откидными опорно-захватными устройствами, на которые опираются и которыми удерживаются РН на пусковом столе, за специально предназначенные для этого элементы РН, расположенные в ее нижней части. Пуск РН осуществляется с этих опорно-захватных устройств после запуска основных двигательных установок (ОДУ) и раскрытия захватов, удерживающих РН на пусковом столе [1, с.309, 311, 383 и 384]. Known launchers containing a launcher with mounted on it folding support-gripping devices, which are supported and held by the launcher on the launcher, for specially designed elements of the launcher located in its lower part. Launching the launch vehicle is carried out from these supporting-gripping devices after starting the main propulsion systems (ODE) and opening the grippers holding the launch vehicle on the launch pad [1, p.309, 311, 383 and 384].

К достоинствам этих устройств относятся следующие. The advantages of these devices include the following.

1. Сравнительно малые габаритные размеры. 1. Relatively small overall dimensions.

2. Возможность удержания РН на пусковом столе до полного набора тяги ОДУ, что повышает надежность запуска РН. 2. The ability to keep the launch vehicle on the launch pad until a complete set of traction ODE, which increases the reliability of launch of the launch vehicle.

Однако эти устройства имеют и существенные недостатки, к которым относятся следующие. However, these devices have significant disadvantages, which include the following.

1. Сложность и высокая стоимость опорно-захватных устройств. 1. The complexity and high cost of support and gripping devices.

2. Повышенные требования к синхронности открытия захватов опорно-захватных устройств и надежности их срабатывания после выхода ОДУ на заданный режим тяги. 2. Increased requirements for the synchronization of the opening of the grippers of the support-gripping devices and the reliability of their operation after the ODE reaches the specified traction mode.

3. Необходимость отвода опорно-захватных устройств из зоны их возможного столкновения с элементами РН или ОДУ, которые всегда расположены ниже силовых опорных элементов РН и находятся от них в непосредственной близости, что значительно повышает требования к скорости их отвода. 3. The need to withdraw support-gripping devices from the zone of their possible collision with LV or ODE elements, which are always located below the LV power support elements and are in close proximity to them, which significantly increases the requirements for the speed of their removal.

4. Необходимость защиты опорно-захватных устройств и механизмов, управляющих ими, от газодинамического воздействия ОДУ. 4. The need to protect the support-gripping devices and mechanisms that control them from the gas-dynamic effects of the ODE.

5. Необходимость надежного срабатывания защитных устройств после отвода опорно-захватных устройств за время, исключающее возможность их соударения с элементами стартующей РН. 5. The need for reliable operation of the protective devices after the removal of the support-gripping devices in time, eliminating the possibility of their collision with the elements of the launch vehicle.

Известно пусковое устройство, содержащее пусковой стол с закрепленными на нем жесткими опорами с ветровыми захватами, на которых РН в незаправленном виде удерживается ветровыми захватами, а после ее заправки компонентами топлива устойчивость РН, при действии ветра, обеспечивается восстанавливающим моментом от веса РН. При этом ветровые захваты раскрываются и отводятся в места, защищенные от газодинамического воздействия ОДУ перед запуском ОДУ [1, с.309, 311, 383 и 384]. A launcher is known that contains a launcher with rigid supports fixed to it with wind grips, on which the LV is held in place by the wind grips, and after refueling with fuel components, the stability of the LV, when exposed to wind, is provided by the recovery moment from the weight of the LV. In this case, the wind captures are opened and diverted to places protected from the gas-dynamic effects of the ODE before the launch of the ODE [1, p.309, 311, 383 and 384].

К достоинствам этого пускового устройства относятся следующие. The advantages of this launcher include the following.

1. Надежное и контролируемое до запуска ОДУ открытие ветровых захватов, удерживающих РН на пусковом столе. 1. Reliable and controlled before the launch of the ODE, the opening of the wind grips holding the LV on the launch pad.

2. Надежная защита ветровых захватов и их механизмов от газодинамического воздействия ОДУ. 2. Reliable protection of wind captures and their mechanisms from the gas-dynamic effects of ODE.

1. Необходимость увеличения жесткости, а следовательно, и веса силового опорного кольца РН из-за погрешностей при установке РН на жесткие опоры или значительного усложнения конструкции жестких опор, которая должна обеспечивать необходимую податливость жестких опор при установке на них РН. 1. The need to increase the stiffness, and therefore the weight of the power support ring of the LV due to errors when installing the LV on the rigid supports or a significant complication of the design of the rigid supports, which should provide the necessary flexibility of the rigid supports when installing the LV on them.

2. Возможность ударных воздействий РН о жесткие опоры в момент уравнивания суммарной тяги ОДУ с массой стартующей РН. 2. The possibility of shock impacts of the launch vehicle against rigid supports at the time of equalizing the total thrust of the ODE with the mass of the launch vehicle.

Дальнейший анализ патентов и технической литературы [1,2] показал, что наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство [1, с.309, 311, 383 и 384], содержащее опорное кольцо, на котором установлены четыре основания, с шарнирно закрепленными на них опорными фермами с упорами, противовесами и секторами, снабженными упорными элементами, четыре шарнирно закрепленных на основаниях несущих стрелы с оголовками, взаимодействующими с опорными элементами РН и шарнирно связанными с секторами опорных ферм, а также гидроприводы, взаимодействующие с упорами опорных ферм, и четыре направляющих устройства, шарнирно закрепленных на опорном кольце и взаимодействующих с хвостовой частью РН. Further analysis of patents and technical literature [1,2] showed that the device closest in technical essence and achieved effect is [1, p.309, 311, 383 and 384], containing a support ring on which four bases are mounted, with a hinge supporting trusses fixed on them with stops, counterweights and sectors equipped with thrust elements, four articulated boom-mounted booms with heads that interact with LV support elements and pivotally connected with sectors of supporting trusses, as well as hydraulic odes interacting with the supports of the supporting trusses and four guide devices pivotally mounted on the support ring and interacting with the tail of the launch vehicle.

Это устройство выбрано нами в качестве прототипа. This device is selected by us as a prototype.

К достоинствам этого устройства относятся следующие. The advantages of this device include the following.

1. Возможность подвеса РН за средний силовой пояс, что обусловлено пакетной схемой конструкции РН. 1. The possibility of suspension of the LV for the average power belt, which is due to the batch design of the LV.

2. Удаление опорных элементов из-под торца РН, что позволяет увеличить время их отвода на безопасное удаление от зоны возможного соударения с элементами стартующей РН и от зоны интенсивного газодинамического воздействия струй ОДУ на оголовки несущих стрел. 2. Removal of support elements from under the end of the launch vehicle, which allows to increase the time for their removal to a safe distance from the zone of possible collision with elements of the starting launch vehicle and from the zone of intense gas-dynamic effect of the ODE jets on the heads of the bearing arrows.

3. Отсутствие запирающих и удерживающих РН на пусковом столе элементов при старте РН. 3. The absence of locking and retaining launch vehicles on the launch pad elements at the launch of the launch vehicle.

4. Отвод опорных элементов пусковой установки на безопасное расстояние от стартующей РН под действием абсолютно надежных и постоянно действующих сил гравитации. 4. Retraction of the supporting elements of the launcher to a safe distance from the launch vehicle under the influence of absolutely reliable and constantly acting gravitational forces.

Недостатком прототипа является недостаточная надежность его работы при установке РН на пусковое устройство из-за возможного нештатного нарушения синхронности сведения опорных ферм и шарнирно связанных с ними несущих стрел, а также остаточная погрешность в синхронности сведения опорных ферм, которая является управляющим сигналом системы, следящей за синхронным выдвижения штоков силовых цилиндров гидропривода, осуществляющих поворот опорных ферм. Большие габаритные размеры опорных ферм, соизмеримые с высотой РН, и их масса предъявляют высокие требования к гидроприводу и допустимой погрешности их сведения, что значительно усложняет конструкцию устройства и повышает ее стоимость. The disadvantage of the prototype is the lack of reliability of its operation when installing the LV on the starting device due to a possible abnormal synchronization violation of the information of the supporting trusses and articulated bearing booms, as well as the residual error in the synchronization of the information of the supporting trusses, which is the control signal of the system that monitors the synchronous the extension of the rods of the hydraulic actuator power cylinders, which rotate the supporting trusses. The large overall dimensions of the supporting trusses, commensurate with the height of the launch vehicle, and their weight impose high requirements on the hydraulic drive and the permissible error of their information, which greatly complicates the design of the device and increases its cost.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение устройства, повышение его надежности и уменьшение его стоимости. The task of the invention is to simplify the device, increase its reliability and reduce its cost.

Поставленная техническая задача решается тем, что устройство, содержащее опорное кольцо, на котором установлены четыре основания, с шарнирно закрепленными на них опорными фермами с упорами, противовесами и секторами, снабженными упорными элементами, и четырьмя шарнирно закрепленными на основаниях несущими стрелами с оголовками, взаимодействующими с опорными элементами ракеты-носителя и шарнирно связанными с секторами опорных ферм, а также гидроприводы и четыре направляющих устройства, взаимодействующих с хвостовой частью ракеты-носителя, снабжено установленными на основаниях стойками с шарнирно закрепленными в них Г-образными неравноплечими рычагами, гидроцилиндрами, и регулируемыми упорами, а также гидроаккумуляторами и гидрозамками, соединенными трубопроводами с гидравлическими полостями гидроцилиндров, штоки которых шарнирно соединены с большими плечами Г-образных рычагов, взаимодействующих с регулируемыми упорами, при этом концы меньших плеч рычагов взаимодействуют с упорами опорных ферм. The stated technical problem is solved in that the device containing the support ring on which there are four bases, with support trusses pivotally mounted on them with stops, counterweights and sectors equipped with stop elements, and four support arms with heads that are pivotally mounted on the bases, interacting with supporting elements of the launch vehicle and articulated to sectors of the supporting trusses, as well as hydraulic actuators and four guiding devices interacting with the tail of the launch vehicle The body is equipped with racks mounted on the bases with L-shaped uneven arms, hydraulic cylinders pivotally mounted in them, and adjustable stops, as well as hydraulic accumulators and hydraulic locks, connected by pipelines with hydraulic hydraulic cylinder cavities, the rods of which are articulated with large shoulders of the L-shaped levers interacting with adjustable stops, while the ends of the smaller shoulders of the levers interact with the stops of the supporting trusses.

Авторам предлагаемого изобретения не известны аналогичные технические решения, в связи с чем, по мнению авторов, заявляемая совокупность признаков соответствует критерию изобретения "существенные отличия". The authors of the invention are not aware of similar technical solutions, and therefore, according to the authors, the claimed combination of features meets the criteria of the invention "significant differences".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 дан общий вид предлагаемого пускового устройства; на фиг.2 - вид сверху на это пусковое устройство; на фиг. 3 схематично показано одно из характерных сечений пускового устройства. The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a General view of the proposed starting device; figure 2 is a top view of this starting device; in FIG. 3 schematically shows one of the characteristic sections of the starting device.

Пусковое устройство содержит опорное кольцо 1 и четыре закрепленных на нем основания 2, на которых шарнирно закреплены опорные фермы 3 с упорами 4 и 5, противовесами 6 и секторами 7, по краям которых закреплены упорные элементы 8. Кроме того, на основаниях 2 шарнирно закреплены несущие стрелы 9 с оголовками 10, которые шарнирно соединены с секторами 7 опорных ферм 3. При сомкнутых секторах опорных ферм упорные элементы 8 соседних секторов опорных ферм 3 упираются друг в друга и образуют верхнее силовое опорное кольцо, на оголовки 10 несущих стрел 9 которого устанавливается и на которых удерживается РН, при этом направляющие устройства 11, взаимодействующие с хвостовой частью РН, образуют нижний силовой пояс, удерживающий ее в вертикальном положении, а движущий момент для отвода опорных ферм 3 с несущими стрелами 9 при пуске РН создается противовесами 6. Силовые цилиндры гидропривода 12, штоки которых взаимодействуют с упорами 4 опорных ферм 3, закреплены в основаниях 2 и предназначены для привода опорных ферм 3 как в рабочее (сведенное), так и исходное (разведенное) положения. При этом перед пуском РН штоки силовых цилиндров гидропривода 12 находятся в исходном (отведенном) от упоров 4 положении. Стойки 13 с шарнирно закрепленными в них Г-образными неравноплечими рычагами 14 с упорами 15 и гидроцилиндрами 16, штоки которых шарнирно закреплены на больших плечах Г-образных рычагов 14, а также регулируемые упоры 17 и 18, охватываемые рамкой 19, шарнирно закрепленной на больших плечах Г-образных рычагов 14, закреплены на основаниях 2 так, что упоры 17 совместно с упорами 15 Г-образных рычагов 14, взаимодействующие с упорами 5 опорных ферм 3, ограничивают перемещение этих ферм с несущими стрелами 10 в направлении к РН до величины, исключающей ее повреждение, а упоры 18, в которые в исходном положении упирается рамка 19, определяют положение остановки опорных ферм 3, при котором оставшиеся величины их ходов до полного смыкания верхнего силового пояса уравнены, а упорные элементы 8 соседних секторов находятся в зоне их взаимного влияния, при этом регулируемые упоры 17 и 18 в этих положениях зафиксированы, соответственно, контргайками 20 и 21. Гидроаккумуляторы 22 и гидрозамки 23 закреплены на основаниях 2 и соединены трубопроводами 24 с гидравлическими полостями 25 гидроцилиндров 16. The launcher comprises a support ring 1 and four bases 2 fixed on it, on which support trusses 3 are pivotally mounted with stops 4 and 5, counterweights 6 and sectors 7, on the edges of which the stop elements 8 are fixed. In addition, the bearing pivots are fixed on the bases 2 arrows 9 with heads 10, which are pivotally connected to sectors 7 of the supporting trusses 3. When the sectors of the supporting trusses are closed, the stop elements 8 of the adjacent sectors of the supporting trusses 3 abut against each other and form the upper power support ring, on the heads 10 of the bearing arrows 9 The LV is mounted and supported on it, while the guiding devices 11, which interact with the tail of the LV, form the lower power belt that holds it in a vertical position, and the torque for the removal of the supporting trusses 3 with supporting arrows 9 when the launch vehicle is created is counterbalanced 6. The power cylinders of the hydraulic actuator 12, the rods of which interact with the stops 4 of the supporting trusses 3, are fixed in the bases 2 and are designed to drive the supporting trusses 3 both in the working (reduced) and initial (divorced) positions. In this case, before the launch of the PH, the rods of the power cylinders of the hydraulic actuator 12 are in the initial (retracted) position from the stops 4. Racks 13 with the L-shaped unequal arms 14 pivotally mounted in them with stops 15 and hydraulic cylinders 16, the rods of which are pivotally mounted on the large shoulders of the L-shaped levers 14, as well as adjustable stops 17 and 18, covered by a frame 19, pivotally mounted on the big shoulders L-shaped levers 14, are fixed on the bases 2 so that the stops 17 together with the stops 15 of the L-shaped levers 14, interacting with the stops 5 of the supporting trusses 3, limit the movement of these trusses with supporting arrows 10 in the direction of the pH to a value excluding it damaged and the stops 18, in which the frame 19 abuts in the initial position, determine the stopping position of the supporting trusses 3, at which the remaining values of their moves until the upper power belt is completely closed are equalized, and the stop elements 8 of adjacent sectors are in the zone of their mutual influence, at this adjustable stops 17 and 18 in these positions are fixed, respectively, with locknuts 20 and 21. Hydraulic accumulators 22 and hydraulic locks 23 are fixed on the bases 2 and connected by pipelines 24 to the hydraulic cavities 25 of the hydraulic cylinders 16.

При работе устройства штоки силовых цилиндров гидропривода 12, воздействуя на упоры 4 опорных ферм 3, поворачивают их и шарнирно связанные с ними несущие стрелы 9 до упирания упоров 5 опорных ферм 3 в упоры 15 на малых плечах Г-образных рычагов 14, после чего движение опорных ферм с несущими стрелами прекращается, так как штоки гидроцилиндров 16, шарнирно связанные с длинными плечами Г-образных рычагов 14, не могут выдвигаться из-за того, что гидравлические полости 25 гидроцилиндров 16, связанные трубопроводами 24 с гидроаккумуляторами 22, заперты гидрозамками 23. При этом точная настройка положения опорных ферм при остановке осуществляется смещением регулируемого упора 18, выполненного, например, в виде винта, застопоренного контргайкой 21. Регулируемый упор 17, застопоренный контргайкой 20, ограничивает перемещение каждой из опорных фермы до безопасной для РН величины. После подхода всех опорных ферм к упорам 15 на рычагах 14 гидрозамки 23 одновременно открывают, и опорные фермы 3 с секторами 7 под действием силовых цилиндров гидропривода 12 смыкаются, образуя вокруг РН замкнутый силовой пояс. После передачи веса РН на оголовки 10 несущих стрел 9 и соединения направляющих устройств 11 с хвостовой частью РН она удерживается на пусковом устройстве, после чего штоки силовых цилиндров гидропривода 12 отводятся в исходное положение, чем обеспечивается возможность отвода опорных ферм 3 с несущими стрелами 9 под действием грузов 6. При пуске, после начала подъема РН, оголовки 10 несущих стрел 9 под действием грузов 6 выходят из зацепления с РН, а опорные фермы 3 с несущими стрелами 9 отводятся из зоны их возможного соударения с поднимающейся РН на безопасное расстояние. При этом уровень газодинамического воздействия ОДУ на оголовки 10 несущих стрел 9 в этой зоне значительно ниже, чем в непосредственной близости от ОДУ, и является для них допустимым. После пуска РН или отвода опорных ферм в исходное положение возврат Г-образных рычагов 14 в исходное положение осуществляется после открытия гидрозамков 23 за счет энергии гидроаккумуляторов 22. When the device is operating, the rods of the power cylinders of the hydraulic actuator 12, acting on the stops 4 of the supporting trusses 3, rotate them and the carrier arrows 9 pivotally connected to them until the supports 5 of the trusses 3 abut against the stops 15 on the small shoulders of the L-shaped arms 14, after which the movement of the supporting trusses with boom stops because the hydraulic cylinder rods 16 pivotally connected to the long shoulders of the L-shaped levers 14 cannot be extended due to the hydraulic cavities 25 of the hydraulic cylinders 16 connected by pipelines 24 to the hydraulic accumulators 22 and the hydraulics are locked 23. In this case, the exact position of the supporting trusses when stopped is shifted by shifting the adjustable stop 18, made, for example, in the form of a screw locked with a lock nut 21. The adjustable stop 17, locked with a lock nut 20, limits the movement of each of the supporting trusses to a value safe for pH. After the approach of all the supporting trusses to the stops 15 on the levers 14, the hydraulic locks 23 are simultaneously opened, and the supporting trusses 3 with sectors 7 are closed by the action of the power cylinders of the hydraulic actuator 12, forming a closed power belt around the pH. After transferring the weight of the LV to the heads 10 of the carrier arms 9 and the connection of the guiding devices 11 with the tail of the carrier, it is held on the launching device, after which the rods of the power cylinders of the hydraulic actuator 12 are returned to their original position, which makes it possible to retract the supporting trusses 3 with the carrier arms 9 under the action 6. At start-up, after the launch of the launch of the launch vehicle, the heads 10 of the load-bearing arrows 9 under the influence of the loads 6 disengage from the launch vehicle, and the support trusses 3 with the load-bearing arrows 9 are withdrawn from the zone of their possible impact with the rising launch vehicle to a safe distance. Moreover, the level of gas-dynamic effect of the ODE on the heads 10 of the bearing arms 9 in this zone is much lower than in the immediate vicinity of the ODE, and is acceptable for them. After the launch of the launch vehicle or the removal of the supporting trusses to the initial position, the L-shaped levers 14 are returned to their original position after opening the hydraulic locks 23 due to the energy of the hydraulic accumulators 22.

Таким образом, из приведенных обоснований существенных признаков заявляемого изобретения следует, что предлагаемая совокупность признаков, изложенных в формуле изобретения, позволяет получить существенный положительный эффект, а именно: обеспечить безопасность подвода опорных ферм с несущими стрелами к РН при ее установке на пусковое устройство, исключить необходимость в синхронности их подвода к заранее отрегулированным упорам и полностью исключить остаточную погрешность при окончательном сведении опорных ферм. Одновременно с этим устройство позволяет значительно упростить гидропривод и снизить стоимость пускового устройства. Thus, from the above justifications of the essential features of the claimed invention, it follows that the proposed combination of features set forth in the claims allows to obtain a significant positive effect, namely: to ensure the safety of the supply of support trusses with load-bearing arrows to the launch vehicle when it is installed on the launching device, to eliminate the need in synchronism of their approach to the pre-adjusted stops and completely eliminate the residual error in the final reduction of the supporting trusses. At the same time, the device can significantly simplify the hydraulic drive and reduce the cost of the starting device.

ИСТОЧНИКИ ПАТЕНТНОЙ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
1. КОСМОНАВТИКА: Энциклопедия. М.: Советская энциклопедия, 1985.SOURCES OF PATENT AND TECHNICAL INFORMATION
1. COSMONAUTICS: Encyclopedia. M .: Soviet Encyclopedia, 1985.

2. Вольский А.П. Космодром. М.: Воениздат, 1977. 2. Volsky A.P. Cosmodrome. M .: Military Publishing, 1977.

Claims

A launcher comprising a support ring on which four bases are mounted with support trusses pivotally mounted thereto with stops, counterweights and sectors, the sectors being provided with stop elements, and four support arms with heads articulated to the rockets and interacting with the rocket support elements and pivotally associated with the sectors of the supporting farms, as well as hydraulic actuators interacting with the supporting farms, and four guide devices, characterized in that it is equipped with installed on the bases, with uprights with the L-shaped unequal arms, articulated cylinders and adjustable stops, articulated with hydraulic accumulators and hydraulic locks connected by pipelines with hydraulic cavities of the hydraulic cylinders, the rods of which are articulated to the large shoulders of the L-shaped arms interacting with the indicated adjustable stops, while the ends of the smaller shoulders of the levers interact with the stops of the supporting trusses.