RU2291817C2 - Module-type launch vehicle (versions) - Google Patents
Module-type launch vehicle (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2291817C2 RU2291817C2 RU2002115793/11A RU2002115793A RU2291817C2 RU 2291817 C2 RU2291817 C2 RU 2291817C2 RU 2002115793/11 A RU2002115793/11 A RU 2002115793/11A RU 2002115793 A RU2002115793 A RU 2002115793A RU 2291817 C2 RU2291817 C2 RU 2291817C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- modules
- tank
- module
- intermodular
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к ракетно-космической технике, а именно к конструкциям многоступенчатых ракет-носителей (РН), состоящих из ракетных модулей (блоков) и предназначенных для выведения полезных грузов на различные околоземные орбиты как непосредственно, так и с помощью дополнительной верхней ступени - блока довыведения, составляющей вместе с полезным грузом головной блок РН.The invention relates to rocket and space technology, and in particular to the construction of multi-stage launch vehicles (LV), consisting of rocket modules (blocks) and designed to bring payloads to various near-Earth orbits, both directly and with the help of an additional upper stage - a completion unit constituting together with the payload the head block of the launch vehicle.
Известны технические решения, предусматривающие использование в многоступенчатой РН однобаковых ракетных модулей (РМ). Примером применения однобаковых РМ может служить первая ступень ракеты-носителя "Протон" [1], в которой шесть однобаковых РМ крепятся к центральному топливному баку (ТБ). Жидкостный ракетный двигатель (ЖРД) каждого модуля получает один компонент топлива из бака собственного блока, другой - из центрального топливного бака при помощи межмодульной топливной магистрали (ТМ). Применение такой схемы позволило уменьшить длину ступени и размерность баков, что в свою очередь дало возможность транспортировать ее поблочно по железной дороге. Недостатком РН является невысокое энергомассовое совершенство первой ступени, обусловленное ее конструктивной схемой и типом применяемого топлива. Для того чтобы РН была эффективной, на ней устанавливаются еще две ступени, соединенные с первой по схеме "тандем". Двигатели этих ступеней запускаются в полете, что отрицательно сказывается на надежности носителя. Кроме того, размерность верхних ступеней потребовала установки на них двигателей другого класса тяги, чем на первой, т.е., носитель оказался неунифицированным по ЖРД. Статистика аварий РН "Протон" показывает, что значительная их доля была связана с работой двигателей верхних ступеней.Known technical solutions for the use of multi-stage launcher single-tank missile modules (RM). An example of the use of single-tank RMs is the first stage of the Proton launch vehicle [1], in which six single-tank RMs are attached to the central fuel tank (TB). The liquid propellant rocket engine (LRE) of each module receives one component of fuel from the tank of its own unit, the other from the central fuel tank using the inter-module fuel line (TM). The use of such a scheme made it possible to reduce the length of the step and the dimension of the tanks, which in turn made it possible to transport it block by rail. The disadvantage of the launch vehicle is the low energy-mass perfection of the first stage, due to its structural design and the type of fuel used. In order for the launch vehicle to be effective, two more stages are connected to it, connected to the first one according to the tandem scheme. The engines of these stages start in flight, which negatively affects the reliability of the carrier. In addition, the dimension of the upper stages required the installation on them of engines of a different thrust class than on the first, i.e., the carrier turned out to be unified by the LRE. Accident statistics of the Proton rocket show that a significant proportion of them were related to the operation of the upper stage engines.
Известно применение объединенных в связки пар однобаковых блоков ([2] - "ОТРАГ"), в котором ракета составлялась из пар однобаковых блоков, имеющих собственный двигатель и единственный топливный бак и применявшая вытеснительную систему подачи топлива. В качестве топлива использовались керосин и концентрированная азотная кислота. Во время полета между блоками в паре происходил обмен недостающими компонентами топлива. Основной недостаток такой схемы - требуемая высокая ступенчатость для компенсации низких энергомассовых характеристик ракеты (до 6 ступеней у носителей "ОТРАГ"), результатом чего явилось большое - от нескольких десятков до 600 - количество пар блоков. Следствием такого количества элементов явилась низкая расчетная надежность ракеты. Кроме того, в ракете отсутствовал центральный, стержневой элемент при том, что полезный груз устанавливался тандемно с ней. Отсутствие такого элемента в конструкции РН способствует развитию неустойчивостей в полете и приводит к повышенным вибровоздействиям на полезный груз и саму конструкцию ракеты.It is known to use pairs of single-tank units combined in a bundle ([2] - "HAZARD"), in which the rocket was composed of pairs of single-tank blocks having their own engine and a single fuel tank and using a fuel displacement system. Kerosene and concentrated nitric acid were used as fuel. During the flight, the missing fuel components were exchanged between the blocks in pairs. The main drawback of such a scheme is the required high staging to compensate for the low energy-mass characteristics of the rocket (up to 6 steps for carriers "HAG"), which resulted in a large - from several tens to 600 - the number of pairs of blocks. The consequence of this number of elements was the low design reliability of the rocket. In addition, the central missile element was absent in the rocket, while the payload was mounted in tandem with it. The absence of such an element in the design of the launch vehicle contributes to the development of instabilities in flight and leads to increased vibration effects on the payload and the design of the rocket itself.
Известен проект технологического ряда РН "Ангара" [3], первая ступень которых имеет в своей основе унифицированные двухбаковые РМ, собранные по схеме "пакет". Один из модулей является центральным, остальные располагаются симметрично вокруг него. В семействе РН "Ангара" все модули имеют высокую степень унификации - используют одинаковые компоненты топлива, однотипные двигатели, топливные баки одинакового диаметра и объема. Это позволяет сократить затраты на разработку РН и создание производственной базы.The project of the technological series of the Angara launch vehicle [3] is known, the first stage of which is based on unified two-tank RM assembled according to the "package" scheme. One of the modules is central, the rest are symmetrically around it. In the Angara launch vehicle family, all modules have a high degree of unification — they use the same fuel components, engines of the same type, and fuel tanks of the same diameter and volume. This allows you to reduce the cost of developing the launch vehicle and creating a production base.
Но эти носители имеют следующие недостатки. Для повышения эффективности на последнем участке работы первой ступени проводят дросселирование ЖРД центрального РМ (ЦРМ). Это позволяет к окончанию работы боковых РМ иметь некоторый остаток топлива в баках ЦРМ. Сброс боковых РМ и автономный полет центрального РМ повышают грузоподъемность носителя, но глубокое дросселирование двигателя невозможно без ухудшения его характеристик и уменьшения надежности. Умеренное дросселирование без существенных последствий позволяет добиться относительно небольшого, около 20%, остатка топлива в баках ЦРМ. Таким образом, связка из нескольких унифицированных блоков оказывается слабоэффективной для запусков искусственных спутников. Установленная на РН вторая ступень - дополнительный ракетный блок, расположенный соосно с ЦРМ, существенно повышает массу выводимого полезного груза. Но этот блок вносит в РН два существенных недостатка. Во-первых, запуск его двигателя производится в полете, что не дает возможности в случае невключения остановить пуск. Во-вторых, блок второй ступени не унифицирован с блоками первой ступени, что требует организации для него отдельного производства. Еще одним недостатком носителя является то, что отказ в полете двигателя любого из блоков первой ступени на всем протяжении его работы, за исключением самых последних секунд, неизбежно приводит к невыполнению задачи полета РН. Это вызвано неиспользуемым остатком топлива в аварийном блоке, который не позволяет носителю набрать достаточную скорость.But these media have the following disadvantages. To increase efficiency in the last section of the first stage, throttle the liquid propellant rocket engine of the central Republic of Moldova (TsRM). This allows the end of the lateral PM to have some fuel remaining in the tanks of the CRM. The discharge of the side RMs and the autonomous flight of the central RM increase the carrying capacity of the carrier, but deep throttling of the engine is impossible without a deterioration of its characteristics and a decrease in reliability. Moderate throttling without significant consequences allows you to achieve a relatively small, about 20%, fuel residue in the tanks of the centralized storage. Thus, a bunch of several unified blocks is ineffective for launching artificial satellites. The second stage installed on the launch vehicle - an additional missile unit located coaxially with the CRM, significantly increases the mass of the payload. But this unit introduces two significant drawbacks to the pH. Firstly, it starts the engine in flight, which makes it impossible to stop the start-up if it is not turned on. Secondly, the second stage unit is not unified with the first stage units, which requires the organization of a separate production for it. Another disadvantage of the carrier is that failure to fly the engine of any of the first-stage units throughout its operation, with the exception of the very last seconds, inevitably leads to failure to fulfill the LV mission. This is caused by the unused fuel remaining in the emergency unit, which prevents the carrier from gaining sufficient speed.
Известны также РН пакетной схемы, в которой оба компонента из двухбаковых ракетных блоков (модулей) передаются в блоки последующих ступеней в процессе их совместной работы с тем, чтобы к моменту разделения ступеней обеспечить максимальное заполнение баков модулей работающей компоновки [4]. Носитель состоит из нескольких двухбаковых РМ, собранных по схеме "пакет", и головной части, содержащей полезный груз. Головная часть может также содержать ракетный блок - дополнительную верхнюю ступень. Пакетная компоновка может содержать различное количество РМ, которые являются модулями не менее, чем двух ступеней. Последняя ступень состоит из одного блока, на который сверху устанавливается головная часть. РМ всех ступеней до предпоследней включительно оборудованы средствами отделения в полете от основной компоновки. РН снабжена системой перелива компонентов топлива между модулями, состоящей из межмодульных топливных магистралей, которыми соединены собственные топливные магистрали модулей каждой предыдущей и последующей ступеней. На межмодульных ТМ установлены отрывные гидроразъемы и по два отсечных клапана с обеих сторон от них. Кроме того, на каждой собственной ТМ модулей, за исключением модулей первой ступени, выше мест соединения с межмодульными ТМ установлены пусковые клапаны.Also known is the PH of a packet scheme in which both components from two-tank rocket blocks (modules) are transferred to blocks of subsequent stages in the process of their joint work so as to ensure the maximum filling of the tanks of the modules of the working layout by the time the stages are separated [4]. The carrier consists of several two-tank RM, assembled according to the "package" scheme, and the head part containing the payload. The head part may also contain a missile block - an additional upper stage. A batch layout may contain a different number of PM, which are modules of at least two stages. The last step consists of one block, on which the head is mounted on top. RM of all stages up to the penultimate inclusively equipped with means of separation in flight from the main layout. The LV is equipped with a fuel component overflow system between the modules, consisting of inter-module fuel lines, which connect their own fuel lines of the modules of each previous and subsequent stages. Separate hydraulic connectors and two shut-off valves on both sides of them are installed on the intermodular TM. In addition, on each of its own TM modules, with the exception of modules of the first stage, trigger valves are installed above the junction points with the intermodular TM.
РН может быть изготовлена в нескольких модификациях, отличающихся количеством боковых РМ, их расположением относительно центрального РМ, количеством РМ в каждой ступени.The launch vehicle can be manufactured in several modifications, differing in the number of lateral RM, their location relative to the central RM, and the number of RM in each stage.
Согласно [4] схема системы перелива компонентов топлива выглядит следующим образом. На топливных магистралях модулей последующей ступени, соединяющих их топливные баки с блоками ЖРД, установлены пусковые клапаны. Между модулями предшествующей и последующей ступеней проложены топливные магистрали, соединяющие топливные магистрали модулей предшествующей ступени с топливными магистралями соответствующего компонента модулей последующей ступени ниже установленных на них пусковых клапанов. На межмодульных ТМ в межмодульном пространстве установлены отрывные гидроразъемы, а с обеих сторон от них - отсечные клапаны. Последней ступенью является ЦРМ, из которого топливо не переливается.According to [4], the scheme of the overflow system of the fuel components is as follows. On the fuel lines of the modules of the next stage, connecting their fuel tanks with the blocks of the rocket engine, starting valves are installed. Between the modules of the preceding and subsequent stages, fuel lines are laid connecting the fuel lines of the modules of the previous stage with the fuel lines of the corresponding component of the modules of the next stage below the starting valves installed on them. Separate hydraulic connectors are installed on the inter-module TM in the inter-module space, and shut-off valves are installed on both sides of them. The last step is the CRM, from which the fuel does not overflow.
Всего в РН имеется по две межмодульных ТМ на каждый боковой блок.In total, the launch vehicle has two intermodular TMs for each lateral block.
Представленная РН [4] наиболее близка предлагаемой и выбрана в качестве прототипа.Presented PH [4] is the closest to the proposed and selected as a prototype.
Недостатком прототипа является возрастающая сложность при увеличении количества составляющих блоков: с каждым дополнительным РМ, начиная со второго, РН получает два топливных бака с обеспечивающими их работу системами и две межмодульные ТМ, каждая из которых содержит два отсечных клапана и один отрывной гидроразъем. Кроме того, РМ второй и последующих ступеней содержат два пусковых клапана на собственных ТМ модуля. Наличие этих устройств неблагоприятно влияет на надежность РН, так как все они срабатывают в процессе полета, а отказ большинства из них вызывает аварию РН. По крайней мере, авария произойдет при нерасстыковке отрывных гидроразъемов и незакрытии отсечных клапанов со стороны работающей ступени.The disadvantage of the prototype is the increasing complexity with an increase in the number of component blocks: with each additional PM, starting from the second, the PH receives two fuel tanks with the systems that support them and two intermodular TMs, each of which contains two shut-off valves and one tear-off hydraulic connector. In addition, the PM of the second and subsequent stages contain two starting valves on their own TM module. The presence of these devices adversely affects the reliability of the launch vehicle, since all of them are triggered during the flight, and the failure of most of them causes a launch vehicle accident. At least, an accident will occur when the disconnect hydraulic connectors are not undocked and the shut-off valves are not closed from the side of the working stage.
Возрастающее количество межмодульных ТМ с отрывными гидроразъемами отражается на массе и стоимости изготовления конструкции. Большое количество баков также увеличивает сухую массу и стоимость изготовления РН. Это связано не только с необходимостью установки в каждом баке систем контроля состояния компонента, но и с объемом внутрибаковых работ, после которых должна быть обеспечена его высокая чистота. В процессе производства баков требуется и очистка изнутри их стенок. Объем этой работы пропорционален суммарной площади внутренней поверхности баков, которая пропорциональна количеству РМ.An increasing number of intermodular TM with detachable hydraulic connectors is reflected in the mass and cost of manufacturing the structure. A large number of tanks also increases the dry weight and the cost of manufacturing pH. This is due not only to the need to install component monitoring systems in each tank, but also to the volume of internal tank work, after which its high purity must be ensured. In the process of production of tanks, cleaning is also required from the inside of their walls. The volume of this work is proportional to the total area of the inner surface of the tanks, which is proportional to the number of PM.
Особенно сложен контроль внутреннего состояния баков у многоразовых модулей. Дополнительную сложность вносит трубопровод компонента, расположенного в верхнем баке блока, обычно прокладываемый через нижний бак. Он целиком или частично подвешен в положении, близком к вертикальному, и при возвращении испытывает поперечные нагрузки, в несколько раз превышающие нагрузки при транспортировке и выведении. Производство ракетных блоков в многоразовом варианте потребует укрепления внутрибакового топливопровода или прокладке его по внешней поверхности бака, что приведет к увеличению их сухой массы.Particularly difficult is the control of the internal state of tanks in reusable modules. An additional complication is the piping of the component located in the upper tank of the unit, usually laid through the lower tank. It is fully or partially suspended in a position close to vertical, and upon return it experiences transverse loads several times higher than the loads during transportation and removal. The production of reusable rocket blocks will require the strengthening of the internal fuel line or laying it along the outer surface of the tank, which will lead to an increase in their dry weight.
Целью предлагаемого технического решения является повышение надежности РН, уменьшение производственных затрат и эксплуатационных расходов.The purpose of the proposed technical solution is to increase the reliability of the launch vehicle, reducing production costs and operating costs.
Это достигается тем, что топливо, предназначенное для перелива в другие блоки, распределяется покомпонентно по двухбаковым РМ так, что в каждом из них только один компонент включает долю, предназначенную для перелива. Кроме того, это достигается обратным расположением баков в модулях разных ступеней и тем, что межмодульные ТМ компонента верхних баков предыдущей ступени соединяются непосредственно с баками того же компонента последующей ступени, имеющими нижнее расположение в модулях. Это позволит вдвое сократить количество межмодульных ТМ, а также сократить число пусковых клапанов и тем самым увеличить надежность и уменьшить стоимость изготовления РН.This is achieved by the fact that the fuel intended for overflow into other blocks is distributed component-wise over two-tank PM so that in each of them only one component includes a fraction intended for overflow. In addition, this is achieved by the reverse arrangement of the tanks in the modules of different stages and by the fact that the intermodular TM components of the upper tanks of the previous stage are connected directly to the tanks of the same component of the next stage, which have a lower arrangement in the modules. This will halve the number of intermodular TM, as well as reduce the number of start-up valves and thereby increase reliability and reduce the cost of manufacturing LV.
Это достигается также тем, что в РН используются как двухбаковые, так и однобаковых РМ. Это позволит при прежнем количестве межмодульных ТМ сократить количество баков и тем самым уменьшить сухую массу РН и количество измерительной аппаратуры и, следовательно, уменьшить стоимость изготовления и пуска РН. В некоторых модификациях РН это достигается также за счет того, что однобаковые РМ, содержащие разные компоненты, расположенные рядом и обменивающиеся компонентами при помощи межмодульных ТМ, объединяются в пары с помощью силовых связей, обеспечивающих их отделение от основной компоновки в связках, при этом топливные магистрали, соединяющие топливные системы этих РМ, не содержат отсечных клапанов и имеют упрощенное разъемное соединение. При этом в некоторых модификациях РН, использующих компоненты топлива с существенно различным объемным соотношением, в связках однобаковых РМ в том из них, который содержит компонент с меньшим объемом, сверху устанавливается дополнительный ТБ, содержащий другой компонент топлива, который соединяется с топливным баком другого блока при помощи межмодульной топливной магистрали.This is also achieved by the fact that in the PH both two-tank and single-tank RM are used. This will make it possible to reduce the number of tanks with the same number of intermodular TMs and thereby reduce the dry weight of the LV and the number of measuring equipment and, therefore, reduce the cost of manufacturing and launch of the LV. In some modifications of the LV, this is also achieved due to the fact that single-tank RM containing different components located next to each other and exchanging components using intermodular TMs are paired using force connections ensuring their separation from the main layout in bundles, while the fuel lines connecting the fuel systems of these RMs do not contain shut-off valves and have a simplified detachable connection. At the same time, in some modifications of the launch vehicle using fuel components with significantly different volume ratios, in bundles of single-tank RMs in that of them that contains a component with a smaller volume, an additional TB is installed on top, containing another fuel component that connects to the fuel tank of another unit when help intermodular fuel line.
РН может быть выполнена в трех вариантах:The pH can be performed in three versions:
1. С покомпонентным размещением всего переливаемого топлива в боковых двухбаковых РМ и переливом его в ЦРМ.1. With component-wise placement of all transfused fuel in the side two-tank RM and overfilling it in the central distribution center.
2. С размещением всего переливаемого топлива в боковых однобаковых РМ.2. With the placement of all transfused fuel in the side single-tank RM.
3. С добавлением однобаковых РМ к двухступенчатой компоновке двухбаковых РМ, использующей перелив топлива между блоками.3. With the addition of single-tank PM to the two-stage layout of two-tank RM, using fuel overflow between units.
Среди вариантов могут быть модификации, содержащие различное количество боковых модулей, имеющие разную конфигурацию систем перелива компонентов, имеющие прямое и обратное расположение толивных баков в двухбаковых РМ разных ступеней, имеющие дополнительные РМ с автономной топливной системой.Among the options there may be modifications containing a different number of side modules, having a different configuration of component overflow systems, having direct and reverse arrangement of fuel tanks in two-tank RM of different levels, with additional RM with an autonomous fuel system.
Сущность изобретения поясняется следующим графическим материалом:The invention is illustrated by the following graphic material:
На фиг.1 изображены вид сбоку (а) и вид снизу (б) четырехблочной модификации РН с покомпонентным размещением всего переливаемого топлива в трех боковых двухбаковых РМ.Figure 1 shows a side view (a) and a bottom view (b) of a four-block modification of the launch vehicle with the component-wise placement of all transfused fuel in three side two-tank RM.
На фиг.2 приведена топливная схема четырехблочной модификации РН с покомпонентным размещением всего переливаемого топлива в трех боковых двухбаковых РМ и одинаковым расположением топливных баков во всех РМ.Figure 2 shows the fuel scheme of the four-block modification of the launch vehicle with the component-wise placement of all transfused fuel in three lateral two-tank RM and the same arrangement of fuel tanks in all RM.
На фиг.3 приведена топливная схема четырехблочной модификации РН с покомпонентным размещением всего переливаемого топлива в трех боковых двухбаковых РМ и верхним расположением бака горючего, содержащего дополнительное количество компонента.Figure 3 shows the fuel scheme of the four-block modification of the launch vehicle with the component-wise placement of all the transfused fuel in three lateral two-tank RM and the upper location of the fuel tank containing an additional amount of component.
На фиг.4 изображены вид сбоку (а) и вид снизу (б) семиблочной модификации РН с покомпонентным размещением всего переливаемого топлива в трех боковых двухбаковых РМ и тремя дополнительными РМ с автономной топливной системой.Figure 4 shows a side view (a) and a bottom view (b) of a seven-block launch vehicle modification with component-wise placement of all transfused fuel in three side two-tank PM and three additional RM with an autonomous fuel system.
На фиг.5 изображены вид сбоку (а) и вид снизу (б) семиблочной модификации РН с покомпонентным размещением всего переливаемого топлива в шести боковых двухбаковых РМ.Figure 5 shows a side view (a) and a bottom view (b) of a seven-block launch vehicle modification with component-wise placement of all transfused fuel in six side two-tank RM.
На фиг.6 приведена топливная схема семиблочной модификации РН с покомпонентным размещением всего переливаемого топлива в шести боковых двухбаковых РМ и одинаковым расположением топливных баков во всех РМ.Figure 6 shows the fuel scheme of the seven-block modification of the launch vehicle with the component-wise placement of all transfused fuel in six lateral two-tank RM and the same arrangement of fuel tanks in all RM.
На фиг.7 изображены вид сбоку (а) и вид снизу (б) четырехблочной модификации РН, использующей три однобаковых боковых РМ.Figure 7 shows a side view (a) and a bottom view (b) of a four-block modification of the launch vehicle using three single-sided side PM.
На фиг.8 приведена топливная схема четырехблочной модификации РН, использующей три однобаковых боковых РМ.On Fig shows the fuel circuit of the four-block modification of the PH, using three single-sided side PM.
На фиг.9 изображены вид сбоку (а) и вид снизу (б) семиблочной модификации РН, использующей три однобаковых боковых РМ и три двухбаковых боковых РМ с автономной топливной системой.Fig. 9 shows a side view (a) and a bottom view (b) of a seven-block modification of the launch vehicle using three single-tank side PMs and three two-tank side PMs with an autonomous fuel system.
На фиг.10 изображены вид сбоку (а) и вид снизу (б) семиблочной модификации РН, использующей шесть однобаковых боковых РМ.Figure 10 shows a side view (a) and a bottom view (b) of a seven-block modification of the PH using six single-sided side PM.
На фиг.11 приведена топливная схема трехступенчатой семиблочной модификации РН, использующей шесть однобаковых боковых РМ.Figure 11 shows the fuel circuit of a three-stage seven-block modification of the launch vehicle, using six single-tank side RM.
На фиг.12 изображены вид сбоку (а) и вид снизу (б) пятиблочной модификации РН, использующей четыре однобаковых боковых РМ, которые попарно объединены в связки.On Fig shows a side view (a) and a bottom view (b) of a five-block modification of the PH, using four single-sided side PM, which are pairwise combined into bundles.
На фиг.13 приведена топливная схема пятиблочной модификации РН, использующей четыре однобаковых боковых РМ, которые попарно объединены в связки.On Fig shows the fuel scheme of the five-block modification of the pH, using four single-sided side PM, which are paired in bundles.
На фиг.14 изображены вид сбоку (а) и вид снизу (б) пятиблочной модификации РН, использующей два однобаковых и два двухбаковых боковых РМ, которые попарно объединены в связки.On Fig shows a side view (a) and a bottom view (b) of a five-block modification of the PH, using two single-tank and two two-tank side PM, which are pairwise combined into bundles.
На фиг.15 приведена топливная схема пятиблочной модификации РН, использующей два однобаковых и два двухбаковых боковых РМ, которые попарно объединены в связки.On Fig shows the fuel scheme of the five-block modification of the pH, using two single-tank and two two-tank side PM, which are paired in bundles.
На фиг.16 приведена топливная схема семиблочной модификации РН, использующей шесть однобаковых боковых РМ, которые объединены в две группы из трех модулей, содержащие связки из двух модулей.On Fig shows the fuel scheme of the seven-block modification of the pH, using six single-sided side PM, which are combined in two groups of three modules containing bundles of two modules.
На фиг.17 изображены вид сбоку (а) и вид снизу (б) семиблочной модификации РН, использующей четыре однобаковых боковых РМ, которые попарно объединены в связки, и два боковых двухбаковых РМ.On Fig shows a side view (a) and a bottom view (b) of the seven-block modification of the PH, using four single-sided side PM, which are pairwise combined in bundles, and two side two-tank PM.
На фиг.18 приведена топливная схема семиблочной модификации РН, использующей четыре однобаковых боковых РМ, которые попарно объединены в связки, и два боковых двухбаковых РМ.On Fig shows the fuel scheme of the seven-block modification of the pH, using four single-sided side RM, which are pairwise combined into bundles, and two side two-tank RM.
Во всех модификациях РН содержит головную часть 1 и центральный РМ 2, а также боковые РМ. Головная часть содержит полезный груз, а также может содержать дополнительный ракетный блок, который далее в тексте при определении ступенчатости РН не учитывается.In all modifications, the pH contains a
Четырехблочная модификация РН с покомпонентным размещением всего переливаемого топлива в трех боковых двухбаковых РМ (фиг.1 (а) и (б)) имеет в своей основе ЦРМ 2, параллельно с которым установлены боковые ракетные модули 3, 4 и 5. Сверху на ЦРМ и соосно с ним установлена головная часть 1.The four-block modification of the launch vehicle with the component-wise placement of all transfused fuel in three lateral two-tank RM (Figs. 1 (a) and (b)) is based on the
В большинстве используемых пар компонентов горючее и окислитель имеют разную плотность. Например, жидкий кислород плотнее керосина примерно в 1.35 раза. Покомпонентное размещение всего или части топлива в боковых модулях четырехмодульной РН приводит к смещению центра масс относительно вектора тяги. Указанная проблема решается путем дросселирования на старте двигателей более тяжелых боковых модулей с постепенным восстановлением их тяги до номинальной либо путем смещения боковых модулей до полного устранения на старте эксцентриситета тяги с последующим постепенным дросселированием двигателей более тяжелых модулей.In most used pairs of components, the fuel and oxidizing agent have different densities. For example, liquid oxygen is approximately 1.35 times denser than kerosene. The component-wise placement of all or part of the fuel in the side modules of the four-module launch vehicle displaces the center of mass relative to the thrust vector. This problem is solved by throttling at the start of engines of heavier side modules with a gradual restoration of their thrust to nominal or by shifting the side modules to completely eliminate thrust eccentricity at the start, followed by gradual throttling of engines of heavier modules.
Топливная схема этой РН построена следующим образом (фиг.2, 3). ЦРМ имеет блок ЖРД 6, содержащий один или несколько ЖРД, бак окислителя 7, ТМ окислителя 8, соединяющую бак 7 с входным патрубком окислителя блока ЖРД 6. Внутренний тракт окислителя блока ЖРД 6 и объем ТВ 7 разделены стартовым пусковым клапаном 9. Второй топливный бак 10 ЦРМ, содержащий горючее, соединен топливной магистралью 11 с входным патрубком горючего блока ЖРД 6. Внутренний тракт горючего блока ЖРД 6 и объем ТБ 10 разделены стартовым пусковым клапаном 12.The fuel circuit of this launch vehicle is constructed as follows (Fig.2, 3). The CRM has a liquid-propellant
Боковой РМ 3 содержит блок ЖРД 13, бак окислителя 14, ТМ окислителя 15, соединяющую бак 14 с входным патрубком окислителя блока ЖРД 13. Внутренний тракт окислителя блока ЖРД 13 и объем ТБ 14 разделены стартовым пусковым клапаном 16. Второй ТБ 17, содержащий горючее, соединен топливной магистралью 18 с входным патрубком горючего блока ЖРД 13. Внутренний тракт горючего блока ЖРД 13 и объем ТБ 17 разделены стартовым пусковым клапаном 19.The
Боковой РМ 4 содержит блок ЖРД 20, бак окислителя 21, ТМ окислителя 22, соединяющую бак 21 с входным патрубком окислителя блока ЖРД 20. Внутренний тракт окислителя блока ЖРД 20 и объем ТБ 21 разделены стартовым пусковым клапаном 23. Второй ТБ 24, содержащий горючее, соединен топливной магистралью 25 с входным патрубком горючего блока ЖРД 20. Внутренний тракт горючего блока ЖРД 20 и объем ТБ 24 разделены стартовым пусковым клапаном 26.
Боковой РМ 5 содержит блок ЖРД 27, бак окислителя 28, ТМ окислителя 29, соединяющую бак 28 с входным патрубком окислителя блока ЖРД 27. Внутренний тракт окислителя блока ЖРД 27 и объем ТБ 28 разделены стартовым пусковым клапаном 30. Второй ТБ 31, содержащий горючее, соединен топливной магистралью 32 с входным патрубком горючего блока ЖРД 27. Внутренний тракт горючего блока ЖРД 27 и объем ТБ 31 разделены стартовым пусковым клапаном 33.The
В РМ 3 бак горючего 17 содержит дополнительное количество компонента сверх требуемого для работы ДУ данного РМ при использовании всего окислителя из бака 14. Между этим и центральным модулями проложена межмодульная ТМ 34, соединяющая их топливные объемы горючего, включающие баки 10 и 17 и собственные магистрали 11 и 18 горючего. В межмодульном пространстве на межмодульной ТМ установлен отрывной гидроразъем 35. Со стороны ЦРМ до гидроразъема 35 на межмодульной ТМ установлен отсечной клапан 36, а со стороны бокового РМ - отсечной клапан 37.In
РН может быть выполнена в двух модификациях. В одной из них (фиг.2) ТБ в модулях 2 и 3 расположены одинаково (баки окислителя - верхние, баки горючего - нижние). Если межмодульная ТМ 34 соединяется с ТМ горючего 11 ЦРМ, то на последней выше места соединения может быть установлен пусковой клапан 38. В другой модификации (фиг.3) бак горючего 17 в РМ 3 установлен над баком окислителя 14, межмодульная ТМ 34 непосредственно соединяет баки горючего 17 и 10 в РМ 3 и ЦРМ, а пусковой клапан на магистрали горючего 11 отсутствует.The pH can be performed in two versions. In one of them (FIG. 2), the TBs in
В обеих модификациях в РМ 4 и 5 баки окислителя 21 и 28 содержат дополнительное количество компонента сверх требуемого для работы ДУ при использовании всего горючего из баков 24 и 31. Между этими модулями и ЦРМ проложены межмодульные ТМ 39 и 40, соединяющие их топливные объемы окислителя, включающие баки 7, 21, 28 и собственные магистрали окислителя 8, 22 и 29. В межмодульном пространстве на межмодульных ТМ установлены отрывные гидроразъемы 41 и 42. Со стороны ЦРМ до гидроразъемов 41 и 42 на межмодульных ТМ установлены отсечные клапаны 43 и 44, а со стороны боковых РМ - отсечные клапаны 45 и 46.In both versions in
Если межмодульные ТМ 39 и 40 соединяются с ТМ окислителя 8 ЦРМ, то на последней выше места соединения может быть установлен управляемый пусковой клапан 47.If the
Все модификации РН могут быть выполнены без пусковых клапанов 38 и 47 на топливных магистралях ЦРМ. Тогда, чтобы преодолеть давление жидкостного столба, не усложняя при этом конструкцию РН, следует осуществлять перелив компонентов разностью давлением наддува в баках. Перепад давления наддува для жидкого кислорода при характерных 4-кратных перегрузках обеспечивает разность уровней ~1/(0.45 атм/м). При характерных давлениях наддува, не требующих существенного утолщения стенок баков, отсутствие клапана 47 может быть оправдано для РН небольшой высоты, при длине ЦРМ не более ~10 м. При тех же условиях можно допустить отсутствие клапана 38 для ЦРМ длиной до ~35 м.All modifications of the launch vehicle can be performed without starting
На РН могут быть установлены три дополнительных РМ, имеющих автономную топливную систему (РМ 48, 49 и 50, на фиг.4(а), (б)).Three additional PMs having an autonomous fuel system (
Трехступенчатая семиблочная модификация РН с покомпонентным размещением всего переливаемого топлива в шести боковых двухбаковых РМ (фиг.5(а), (б)) имеет в своей основе четырехблочную модификацию РН с покомпонентным размещением всего переливаемого топлива в трех боковых двухбаковых РМ (фиг.1) с тем отличием, что изменены пропорции топливных баков в боковых РМ и установлены три дополнительных двухбаковых РМ. Модуль 51 содержит дополнительное количество горючего, модули 52 и 53 - дополнительное количество окислителя, предназначенных для перелива в ЦРМ.The three-stage seven-block modification of the launch vehicle with the component-wise placement of all transfused fuel in six lateral two-tank RM (Fig. 5 (a), (b)) is based on the four-block modification of the launch vehicle with the component-wise placement of all transfused fuel in three lateral two-tank RM (figure 1) with the difference that the proportions of the fuel tanks in the side PM were changed and three additional two-tank RM were installed.
Топливная схема семиблочной модификации РН с покомпонентным размещением всего переливаемого топлива в шести боковых двухбаковых РМ и одинаковым расположением топливных баков во всех РМ (фиг.6) имеет в своей основе топливную схему четырехблочной РН с покомпонентным размещением всего переливаемого топлива в трех боковых двухбаковых РМ (фиг.2). К основе добавлены топливные системы трех дополнительных двухбаковых РМ 51, 52, 53, имеющих аналогичный РМ 3, 4, 5 состав и расположение топливных баков и топливных магистралей.The fuel scheme of the seven-block modification of the launch vehicle with the component-wise placement of all transfused fuel in six side two-tank RM and the same arrangement of the fuel tanks in all RMs (Fig. 6) is based on the fuel scheme of the four-block launch vehicle with the component-wise placement of all transfused fuel in three lateral two-tank RM (Fig. .2). The fuel systems of three additional two-
Боковой РМ 51 содержит блок ЖРД 54, бак окислителя 55, ТМ окислителя 56, соединяющую бак 55 с входным патрубком окислителя блока ЖРД 54. Внутренний тракт окислителя блока ЖРД 54 и объем ТБ 55 разделены стартовым пусковым клапаном 57. Второй ТБ 58, содержащий горючее, соединен топливной магистралью 59 с входным патрубком горючего блока ЖРД 54. Внутренний тракт горючего блока ЖРД 54 и объем ТБ 58 разделены стартовым пусковым клапаном 60.
Боковой РМ 52 содержит блок ЖРД 61, бак окислителя 62, ТМ окислителя 63, соединяющую бак 62 с входным патрубком окислителя блока ЖРД 61. Внутренний тракт окислителя блока ЖРД 61 и объем ТБ 62 разделены стартовым пусковым клапаном 64. Второй ТБ 65, содержащий горючее, соединен топливной магистралью 66 с входным патрубком горючего блока ЖРД 61. Внутренний тракт горючего блока ЖРД 61 и объем ТБ 65 разделены стартовым пусковым клапаном 67.
Боковой РМ 53 содержит блок ЖРД 68, бак окислителя 69, ТМ окислителя 70, соединяющую бак 69 с входным патрубком окислителя блока ЖРД 68. Внутренний тракт окислителя блока ЖРД 68 и объем ТБ 69 разделены стартовым пусковым клапаном 71. Второй ТБ 72, содержащий горючее, соединен топливной магистралью 73 с входным патрубком горючего блока ЖРД 68. Внутренний тракт горючего блока ЖРД 68 и объем ТБ 72 разделены стартовым пусковым клапаном 74.
В РМ 51 бак горючего 58 содержит дополнительное количество компонента, предназначенное для перелива в ЦРМ. Между этими модулями проложена межмодульная ТМ 75, соединяющая топливный объем горючего РМ 51 с магистралью горючего 11 ЦРМ ниже пускового клапана 38. В межмодульном пространстве на межмодульной ТМ установлен отрывной гидроразъем 76. Со стороны ЦРМ до гидроразъема 76 на межмодульной ТМ установлен отсечной клапан 77, а со стороны бокового РМ - отсечной клапан 78.In the
В РМ 52 и 53 баки окислителя 62 и 69 содержат дополнительное количество компонента, предназначенное для перелива в ЦРМ. Между этими и центральным модулями проложены межблочные ТМ 79 и 80, соединяющие их магистрали окислителя 63 и 70 с магистралью окислителя 8 ЦРМ ниже пускового клапана 47. В межмодульном пространстве на этих межмодульных ТМ установлены отрывные гидроразъемы 81 и 82. Со стороны ЦРМ до гидроразъемов 81 и 82 на межмодульных ТМ установлены отсечные клапаны 83 и 84, а со стороны боковых РМ - отсечные клапаны 85 и 86.In
На ТМ 18 РМ 3 выше места соединения с межмодульной магистралью горючего 34 установлен пусковой клапан 87. На ТМ 22 РМ 4 и на ТМ 29 РМ 5 выше мест соединения с межмодульными магистралями окислителя 39 и 40 установлены, соответственно, пусковые клапаны 88 и 89.On the
Четырехблочная модификация РН, использующая три однобаковых боковых РМ (фиг.7(а), (б)), имеет в своей основе ЦРМ 2, параллельно с которым установлены боковые ракетные модули 3, 4, 5, каждый из которых имеет единственный топливный бак. РМ 3 содержит горючее, модули 4 и 5 - окислитель. Сверху на ЦРМ и соосно с ним установлена головная часть 1.The four-block modification of the launch vehicle, using three single-tank lateral PMs (Fig. 7 (a), (b)), is based on the
Топливная система четырехблочной модификации РН, использующей три однобаковых РМ (фиг.8), отличается от топливной системы РН с покомпонентным размещением всего переливаемого топлива в трех боковых двухбаковых РМ (фиг.2) элементным составом боковых модулей и наличием дополнительных межмодульных ТМ.The fuel system of the four-block modification of the PH using three single-tank PM (Fig. 8) differs from the fuel system of the PH with the component-wise placement of all transfused fuel in the three side two-tank RM (Fig. 2) with the elemental composition of the side modules and the presence of additional intermodular TM.
Боковой РМ 3 содержит блок ЖРД 13, ТВ 17, содержащий горючее и соединенный топливной магистралью 18 с входным патрубком горючего блока ЖРД 13. Внутренний тракт горючего блока ЖРД 13 и объем ТВ 17 разделены стартовым пусковым клапаном 19.
Боковой РМ 4 содержит блок ЖРД 20, бак окислителя 21, ТМ окислителя 22, соединяющую бак 21 с входным патрубком окислителя блока ЖРД 20. Внутренний тракт окислителя блока ЖРД 20 и объем ТВ 21 разделены стартовым пусковым клапаном 23.
Боковой РМ 5 содержит блок ЖРД 27, бак окислителя 28, ТМ окислителя 29, соединяющую бак 28 с входным патрубком окислителя блока ЖРД 27. Внутренний тракт окислителя блока ЖРД 27 и объем ТВ 28 разделены стартовым пусковым клапаном 30.
Между ЦРМ и РМ 3 проложена дополнительная межмодульная магистраль окислителя 90, имеющая в межмодульном пространстве отрывной гидроразъем 91 и с обеих сторон от него - отсечные клапаны 92 и 93.An additional
Между ЦРМ и РМ 4 проложена дополнительная межмодульная магистраль горючего 94, имеющая в межмодульном пространстве отрывной гидроразъем 95 и с обеих сторон от него - отсечные клапаны 96 и 97.Between TsRM and
Между ЦРМ и РМ 5 проложена межмодульная магистраль горючего 98, имеющая в межмодульном пространстве отрывной гидроразъем 99 и с обеих сторон от него - отсечные клапаны 100 и 101.Between TsRM and
Межмодульные ТМ соединяются в ЦРМ, образуя общий коллектор межмодульных магистралей горючего и общий коллектор межмодульных магистралей окислителя.Intermodular TMs are connected to the central distribution center, forming a common collector of the intermodular fuel lines and a common collector of the intermodular oxidizer lines.
Общий коллектор межмодульных магистралей горючего связывает топливный объем РМ 3, включающий бак горючего 17 и магистраль горючего 18, с магистралью горючего 11 ЦРМ и с входными патрубками горючего двигателей 20 и 27. Внутренние тракты горючего блоков ЖРД 20 и 27 отделены от объема коллектора горючего стартовыми пусковыми клапанами 26 и 33.The common manifold of the intermodular fuel lines connects the
Общий коллектор межмодульных магистралей окислителя связывает топливные объемы РМ 4 и 5, включающие баки окислителя 21 и 28 и соответствующие им магистрали окислителя 22 и 29 с магистралью окислителя 8 ЦРМ и с входным патрубком окислителя блока ЖРД 13 РМ 3. Внутренний тракт окислителя блока ЖРД 13 отделен от объема коллектора окислителя стартовым пусковым клапаном 16.The common collector of the intermodular oxidizer lines connects the fuel volumes РМ 4 and 5, including the
На ТМ горючего 11 ЦРМ выше места соединения с общим коллектором межмодульных магистралей горючего может быть установлен управляемый пусковой клапан 38.On the
На ТМ окислителя 8 ЦРМ выше мест соединения с общим коллектором межмодульных магистралей окислителя может быть установлен управляемый пусковой клапан 47.On the
На РН могут быть установлены три дополнительных РМ, имеющих автономную топливную систему (РМ 48, 49 и 50 на фиг.9(а), (б)).Three additional PMs having an autonomous fuel system (
Семиблочная модификация РН, использующая шесть однобаковых боковых РМ (фиг.10(а), (б)), имеет в своей основе четырехблочную РН с однобаковыми боковыми РМ (фиг.7), к которой добавлены три дополнительных РМ 51, 52 и 53, выполненных однобаковыми. РМ 51 содержит горючее, модули 52 и 53 - окислитель.The seven-block PH modification using six single-sided side RMs (Fig. 10 (a), (b)) is based on a four-block PH with single-sided side RMs (Fig. 7), to which three
Топливная система семиблочной модификации РН, использующей шесть однобаковых боковых РМ (фиг.11) имеет в своей основе топливную систему четырехблочной модификации РН, использующей три боковых однобаковых РМ (фиг.8). К ней добавлены топливные системы РМ 51, 52, 53, топливные магистрали, связывающие эти модули с четырехблочной компоновкой, а также установленные в РМ 3, 4 и 5 пусковые клапаны.The fuel system of the seven-block modification of the pH using six one-sided side PM (Fig. 11) is based on the fuel system of the four-block modification of the PH using three side one-sided PM (Fig. 8).
Боковой РМ 51 содержит блок ЖРД 54, ТВ 58, содержащий горючее и соединенный топливной магистралью 59 с входным патрубком горючего блока ЖРД 54. Внутренний тракт горючего блока ЖРД 54 и объем ТВ 58 разделены стартовым пусковым клапаном 60.
Боковой РМ 52 содержит блок ЖРД 61, бак окислителя 62, ТМ окислителя 63, соединяющую бак 62 с входным патрубком окислителя блока ЖРД 61. Внутренний тракт окислителя блока ЖРД 61 и объем ТВ 62 разделены стартовым пусковым клапаном 64.
Боковой РМ 53 содержит блок ЖРД 68, бак окислителя 69, ТМ окислителя 70, соединяющую бак 69 с входным патрубком окислителя блока ЖРД 68. Внутренний тракт окислителя блока ЖРД 68 и объем ТВ 69 разделены стартовым пусковым клапаном 71.
Между ЦРМ и РМ 51 проложены:Between TsRM and
- межмодульная магистраль горючего 75, имеющая в межмодульном пространстве отрывной гидроразъем 76 и с обеих сторон от него - отсечные клапаны 77 и 78;- an
- межмодульная магистраль окислителя 102, имеющая в межмодульном пространстве отрывной гидроразъем 103 и с обеих сторон от него - отсечные клапаны 104 и 105.- an
Между ЦРМ и РМ 52 проложены:Between TsRM and
- межмодульная магистраль горючего 106, имеющая в межмодульном пространстве отрывной гидроразъем 107 и с обеих сторон от него - отсечные клапаны 108 и 109;- an
- межмодульная магистраль окислителя 79, имеющая в межмодульном пространстве отрывной гидроразъем 81 и с обеих сторон от него - отсечные клапаны 83 и 85.- an
Между ЦРМ и РМ 53 проложены:Between TsRM and
- межмодульная магистраль горючего 110, имеющая в межмодульном пространстве отрывной гидроразъем 111 и с обеих сторон от него - отсечные клапаны 112 и 113;- an
- межмодульная магистраль окислителя 80, имеющая в межмодульном пространстве отрывной гидроразъем 82 и с обеих сторон от него - отсечные клапаны 84 и 86.- the intermodular line of the oxidizing
В РМ 3 на магистрали горючего 18 выше места соединения с межмодульной ТМ 34 установлен пусковой клапан 87.In
В РМ 4 и 5 на магистралях окислителя 22 и 29 выше места соединения с межмодульными ТМ 39 и 40 установлены пусковые клапаны 88 и 89.In
Межмодульные ТМ соединяются в ЦРМ, образуя общий коллектор межмодульных магистралей горючего и общий коллектор межмодульных магистралей окислителя.Intermodular TMs are connected to the central distribution center, forming a common collector of the intermodular fuel lines and a common collector of the intermodular oxidizer lines.
Общий коллектор межмодульных магистралей горючего связывает топливные объемы РМ 3 и РМ 51, включающие баки горючего 17 и 58, соответствующие им магистрали горючего 18 и 59, с магистралью горючего 11 ЦРМ и с входными патрубками горючего двигателей 20, 27, 61 и 68. Внутренние тракты горючего блоков ЖРД 20, 27, 61 и 68 отделены от объема коллектора горючего стартовыми пусковыми клапанами 26, 33, 67, 74.A common manifold of the intermodular fuel lines connects the fuel volumes РМ 3 and
Общий коллектор межмодульных магистралей окислителя связывает топливные объемы РМ 4, 5, 52 и 53, включающие баки окислителя 21, 28, 62 и 69, соответствующие им магистрали окислителя 22, 29, 63 и 70, с магистралью окислителя 8 ЦРМ и с входными патрубками окислителя двигателей 13 и 54. Внутренние тракты окислителя блоков ЖРД 13 и 54 отделены от объема коллектора окислителя стартовыми пусковыми клапанами 16 и 57.The common collector of the intermodular oxidizer lines connects the fuel volumes РМ 4, 5, 52 and 53, including the
На магистрали горючего 11 ЦРМ выше места соединения с коллектором межмодульных магистралей горючего может быть установлен пусковой клапан 38.On the
На магистрали окислителя 8 ЦРМ выше мест соединения с коллектором межмодульных магистралей окислителя может быть установлен пусковой клапан 47.A
Пятиблочная модификация РН, использующая четыре однобаковых боковых РМ, которые попарно объединены в связки (фиг.12(а), (б)), отличается от семиблочной модификации РН, использующей шесть однобаковых боковых РМ (фиг.10(а), (б)), отсутствием двух боковых модулей - 5 и 53. Из оставшихся боковых модулей РМ 3 и 51 содержат горючее, РМ 4 и 52 - окислитель. Боковые РМ сгруппированы по два. Модули 3 и 4 составляют одну группу, модули 51 и 52 - другую. В каждой группе модули сопряжены боковыми сторонами друг с другом и с ЦРМ.The five-block pH modification using four single-sided lateral RMs, which are pairwise combined into bundles (Fig. 12 (a), (b)), differs from the seven-block modification of the LV using six single-sided lateral RMs (Fig. 10 (a), (b) ), the absence of two side modules - 5 and 53. Of the remaining side modules,
Топливная система пятиблочной модификации РН, использующей четыре однобаковых боковых РМ, которые попарно объединены в связки (фиг.13), отличается от топливной системы семиблочной модификации РН, использующей шесть боковых однобаковых РМ (фиг.11), отсутствием в системе элементов двух модулей (5 и 53) и конфигурацией межмодульных ТМ. Из ТМ, проложенных между центральным и боковыми РМ, имеются магистрали окислителя 39 и 79 и магистрали горючего 34 и 75, устройство и назначение которых аналогично соответствующим ТМ в семиблочной модификации РН с шестью однобаковыми боковыми РМ (фиг.11). Кроме того, между модулями 3 и 4 проложены:The fuel system of the five-block modification of the PH using four single-tank side RMs, which are paired into bundles (Fig. 13), differs from the fuel system of the seven-block modification of the PH using six side single-tank RMs (Fig. 11), by the absence of two modules in the system (5 and 53) and the configuration of intermodular TM. Of the TMs laid between the central and side PM, there are
- межмодульная магистраль горючего 114, имеющая в межмодульном пространстве разъем 115;- an
- межмодульная магистраль окислителя 116, имеющая в межмодульном пространстве разъем 117;- an
а между модулями 51 и 52:and between
- межмодульная магистраль горючего 118, имеющая в межмодульном пространстве разъем 119;- an
- межмодульная магистраль окислителя 120, имеющая в межмодульном пространстве разъем 121.- an
Межмодульная магистраль горючего 114 связывает топливный объем РМ 3, включающий бак горючего 17 и магистраль горючего 18, с входным патрубком блока двигателей 20. Внутренний тракт горючего блока ЖРД 20 отделен от объема горючего стартовым пусковым клапаном 26.The
Межмодульная магистраль горючего 118 связывает топливный объем РМ 51, включающий бак горючего 58 и магистраль горючего 59, с входным патрубком блока двигателей 61. Внутренний тракт горючего блока ЖРД 61 отделен от объема горючего стартовым пусковым клапаном 67.The
Межмодульная магистраль окислителя 116 связывает топливный объем РМ 4, включающий бак горючего 21 и магистраль горючего 22, с входным патрубком блока двигателей 13 РМ 3. Внутренний тракт горючего блока ЖРД 13 отделен от объема горючего стартовым пусковым клапаном 16.The
Межмодульная магистраль окислителя 120 связывает топливный объем РМ 52, включающий бак горючего 62 и магистраль горючего 63, с входным патрубком блока двигателей 54 РМ 51. Внутренний тракт горючего блока ЖРД 54 отделен от объема горючего стартовым пусковым клапаном 57.The
На ТМ горючего 11 ЦРМ выше места соединения с общим коллектором горючего устанавливается управляемый пусковой клапан 38.On the
На ТМ окислителя 8 ЦРМ выше мест соединения с общим коллектором окислителя устанавливается управляемый пусковой клапан 47.On the
Пусковые клапаны на собственных топливных магистралях боковых РМ отсутствуют.There are no start valves on the own fuel lines of the side RM.
Пятиблочная модификация РН, использующая два однобаковых и два двухбаковых боковых РМ, которые попарно объединены в связки (фиг.14(а), (б)), отличается от пятиблочной модификации РН, использующей четыре однобаковых боковых РМ (фиг.12(а), (б)), тем, что РМ 3 и 51 содержат дополнительные баки окислителя.The five-block modification of the PH using two single-tank and two two-tank lateral RMs, which are pairwise combined into bundles (Fig. 14 (a), (b)), differs from the five-block modification of the PH using four single-sided RMs (Fig. 12 (a), (b)), in that the
Топливная система модификации РН, использующей два однобаковых и два двухбаковых боковых РМ, которые попарно объединены в связки (фиг.15), отличается от топливной системы модификации РН, использующей четыре однобаковых боковых РМ, которые попарно объединены в связки (фиг.13) следующим.The fuel modification system of the PH using two single-tank and two two-tank side RMs that are paired together in bundles (Fig. 15) differs from the fuel modification system of the PH using four single-tank side RMs that are pairwise combined into bundles (Fig. 13) as follows.
В РМ 3 сверху над баком горючего 17 установлен бак окислителя 14, который соединен с баком окислителя 21 в РМ 4 межмодульной ТМ 122, на которой установлен разъем 123.In
В РМ 51 сверху над баком горючего 58 установлен бак окислителя 55, который соединен с баком окислителя 62 в РМ 52 межмодульной ТМ 124, на которой установлен разъем 125.In the
Семиблочная модификация РН, использующая шесть однобаковых боковых РМ, которые объединены в две группы из трех модулей, содержащие связки из двух модулей (фиг.10(а), (б)), отличается от пятиблочной модификации РН, использующей четыре однобаковых боковых РМ, которые попарно объединены в связки (фиг.12(а), (б)), двумя дополнительными однобаковыми модулями 5 и 53, содержащими окислитель.The seven-block modification of the PH using six single-sided lateral RMs, which are combined into two groups of three modules containing bundles of two modules (Fig. 10 (a), (b)), differs from the five-block modification of the PH using four single-sided lateral RMs pairwise combined into bundles (Fig.12 (a), (b)), two additional single-
Топливная система семиблочной модификации РН, использующей шесть однобаковых боковых РМ, которые объединены в две группы из трех модулей, содержащие связки из двух модулей (фиг.16), отличается от топливной системы пятиблочной модификации РН, использующей четыре однобаковых боковых РМ, которые попарно объединены в связки (фиг.13), следующим.The fuel system of the seven-block modification of the PH using six single-sided lateral PMs, which are combined into two groups of three modules containing bundles of two modules (Fig. 16), differs from the fuel system of the five-block modification of the PH using four single-sided lateral RMs, which are pairwise combined in ligaments (Fig.13), as follows.
Дополнительный боковой РМ 5 содержит блок ЖРД 27, бак окислителя 28, ТМ окислителя 29, соединяющую бак 28 с входным патрубком окислителя блока ЖРД 27. Внутренний тракт окислителя блока ЖРД 27 и объем ТБ 28 разделены стартовым пусковым клапаном 30.The additional
Дополнительный боковой РМ 53 содержит блок ЖРД 68, бак окислителя 69, ТМ окислителя 70, соединяющую бак 69 с входным патрубком окислителя блока ЖРД 68. Внутренний тракт окислителя блока ЖРД 68 и объем ТБ 69 разделены стартовым пусковым клапаном 71.An additional
Между модулями 4 и 5 проложены:Between
- магистраль горючего 126, имеющая в межмодульном пространстве отрывной гидроразъем 127, с обеих сторон от него - отсечные клапаны 128 и 129, и соединяющая входной патрубок горючего блока ЖРД 27 в РМ 5 с коллектором межмодульных магистралей горючего;- a
- магистраль окислителя 130, имеющая в межмодульном пространстве отрывной гидроразъем 131, с обеих сторон от него - отсечные клапаны 132 и 133, и соединяющая ТМ 29 в РМ 5 с коллектором межмодульных магистралей окислителя.-
Между модулями 52 и 53 проложены:Between
- магистраль горючего 134, имеющая в межмодульном пространстве отрывной гидроразъем 135, с обеих сторон от него - отсечные клапаны 136 и 137, и соединяющая входной патрубок горючего блока ЖРД 68 в РМ 53 с коллектором межмодульных магистралей горючего;- a
- магистраль окислителя 138, имеющая в межмодульном пространстве отрывной гидроразъем 139, с обеих сторон от него - отсечные клапаны 140 и 141, и соединяющая ТМ 70 в РМ 53 с коллектором межмодульных магистралей окислителя.-
В РМ 4 на магистрали окислителя 22 выше места соединения с коллектором межмодульных магистралей окислителя установлен пусковой клапан 88.In
В РМ 52 на магистрали окислителя 63 выше места соединения с коллектором межмодульных магистралей окислителя установлен пусковой клапан 142.In
Семиблочная модификация РН, использующая четыре однобаковых боковых РМ, которые попарно объединены в связки, и два двухбаковых боковых РМ (фиг.17(а), (б)), отличается от пятиблочной модификации РН, использующей четыре однобаковых боковых РМ, которые попарно объединены в связки (фиг.12(а), (б)), тем, что на ней установлены два дополнительных двухбаковых модуля 5 и 53.The seven-block modification of the PH using four single-sided side RMs, which are pairwise combined into bundles, and two two-sided side RMs (Fig. 17 (a), (b)), differs from the five-block modification of the PH using four single-sided side RMs, which are pairwise combined into ligaments (Fig.12 (a), (b)), in that two additional two-
Топливная система модификации РН, использующей четыре однобаковых боковых РМ, которые попарно объединены в связки, и два двухбаковых боковых РМ (фиг.18), отличается от топливной системы пятиблочной модификации РН, использующей четыре однобаковых боковых РМ, которые попарно объединены в связки (фиг.13), следующим.The fuel modification system of the PH using four single-sided side PMs, which are pairwise combined into bundles, and two two-sided side RMs (Fig. 18), differs from the fuel system of the five-block modification of the PH using four single-sided side PMs, which are pairwise combined into bundles (Fig. 13) as follows.
Боковой РМ 5 содержит блок ЖРД 27, бак окислителя 28, ТМ окислителя 29, соединяющую бак 28 с входным патрубком окислителя блока ЖРД 27. Внутренний тракт окислителя блока ЖРД 27 и объем ТБ 28 разделены стартовым пусковым клапаном 30. Кроме того, РМ 5 содержит бак горючего 31, ТМ горючего 32, соединяющую бак 31 с входным патрубком окислителя блока ЖРД 27. Внутренний тракт горючего блока ЖРД 27 и объем ТБ 31 разделены стартовым пусковым клапаном 33.
Боковой РМ 53 содержит блок ЖРД 68, бак окислителя 69, ТМ окислителя 70, соединяющую бак 69 с входным патрубком окислителя блока ЖРД 68. Внутренний тракт окислителя блока ЖРД 68 и объем ТБ 69 разделены стартовым пусковым клапаном 71. Кроме того, РМ 53 содержит бак горючего 72, ТМ горючего 73, соединяющую бак 72 с входным патрубком окислителя блока ЖРД 68. Внутренний тракт горючего блока ЖРД 68 и объем ТБ 72 разделены стартовым пусковым клапаном 74.
Межмодульная магистраль окислителя 39, имеющая в межмодульном пространстве отрывной гидроразъем 41 и с обеих сторон от него - отсечные клапаны 43 и 45, проложена между РМ 5 и связкой РМ 3, 4.The
Межмодульная магистраль горючего 34, имеющая в межмодульном пространстве отрывной гидроразъем 35 и с обеих сторон от него - отсечные клапаны 36 и 37, проложена между РМ 53 и связкой РМ 3, 4.The
Межмодульная магистраль окислителя 79, имеющая в межмодульном пространстве отрывной гидроразъем 81 и с обеих сторон от него - отсечные клапаны 83 и 85, проложена между РМ 53 и связкой РМ 51, 52.The
Межмодульная магистраль горючего 75, имеющая в межмодульном пространстве отрывной гидроразъем 76 и с обеих сторон от него - отсечные клапаны 77 и 78, проложена между РМ 5 и связкой РМ 51, 52.The
Межмодульная магистраль окислителя 40, имеющая в межмодульном пространстве отрывной гидроразъем 42 и с обеих сторон от него - отсечные клапаны 44 и 46, соединяет ТМ 8 ЦРМ с ТМ 29 РМ 5;The intermodular line of
Межмодульная магистраль горючего 98, имеющая в межмодульном пространстве отрывной гидроразъем 99 и с обеих сторон от него - отсечные клапаны 100 и 101, соединяет ТМ 11 ЦРМ с ТМ 32 РМ 5.The
В РМ 5 на магистрали окислителя 29 выше места соединения с межмодульными ТМ 39 и 40 установлен пусковой клапан 143; на магистрали горючего 32 выше места соединения с межмодульными ТМ 75 и 98 установлен пусковой клапан 144.In
Межмодульная магистраль окислителя 80, имеющая в межмодульном пространстве отрывной гидроразъем 82 и с обеих сторон от него - отсечные клапаны 84 и 86, соединяет ТМ 8 ЦРМ с ТМ 70 РМ 53;The
Межмодульная магистраль горючего 110, имеющая в межмодульном пространстве отрывной гидроразъем 111 и с обеих сторон от него - отсечные клапаны 112 и 113, соединяет ТМ 11 ЦРМ с ТМ 73 РМ 53.The
В РМ 53 на магистрали окислителя 70 выше места соединения с межмодульными ТМ 79 и 80 установлен пусковой клапан 145; на магистрали горючего 73 выше места соединения с межмодульными ТМ 34 и 110 установлен пусковой клапан 146.In
На ТМ горючего 11 ЦРМ выше мест соединения с межмодульными ТМ 98 и 110 установлен управляемый пусковой клапан 38.On the
На ТМ окислителя 8 ЦРМ выше мест соединения с межмодульными ТМ 40 и 80 установлен управляемый пусковой клапан 47.On the
Работа РН начинается с заправочных операций, во время которых компонентами топлива заполняются топливные баки модулей, их собственные и межмодульные топливные магистрали. Проливами через дренажные отверстия из магистралей удаляются все парогазовые включения.The work of the launch vehicle begins with refueling operations, during which the fuel tanks of the modules, their own and intermodular fuel lines are filled with fuel components. Strait through drainage holes from the lines remove all combined-gas inclusions.
Работа четырехблочной модификации варианта РН с покомпонентным размещением всего переливаемого топлива в трех боковых двухбаковых РМ и одинаковым расположением топливных баков во всех РМ поясняется ниже с использованием фиг.2.The operation of the four-block modification of the PH variant with the component-wise placement of all transfused fuel in three lateral two-tank RM and the same arrangement of fuel tanks in all RMs is explained below using FIG. 2.
Во время заправки стартовые пусковые клапаны 9, 12, 16, 19, 23, 26, 30 и 33 закрыты. Их открытие соответствует началу запуска двигателей.During refueling, the starting
Во время проведения предстартовых операций и на начальном участке полета клапаны горючего 36 и 37, клапаны окислителя 43, 44, 45, 46 открыты, клапаны 38 и 47 на собственных магистралях ЦРМ закрыты.During pre-launch operations and in the initial phase of the flight,
На начальном участке полета избыток компонентов топлива, размещенный в ускорителях 3, 4, и 5 переливается в ЦРМ 2 по межмодульным магистралям 34, 39, 40, где используется в ЖРД 6. В это время значительного расхода топлива из баков ЦРМ нет. Но возможен незначительный расход для компенсации внешнего воздействия на топливо в трубопроводах с целью избежать потери его кондиционности. В этом случае пусковые клапаны 38 и 47 в закрытом положении должны иметь соответствующую пропускную способность. Это же свойство могут иметь все пусковые клапаны на всех модификациях РН.In the initial phase of the flight, the excess fuel components located in the
В моменты времени, определяемые системой измерения носителя и соответствующие исчерпанию избытка соответствующего компонента топлива в каждом ускорителе, по команде системы управления межмодульные ТМ 34, 39 и 40 перекрываются и перелив топлива прекращается.At time moments determined by the carrier measurement system and corresponding to the exhaustion of the excess of the corresponding fuel component in each accelerator, at the command of the control system, the
Перекрытие межмодульной магистрали горючего 34 происходит при срабатывании одного из клапанов 36 или 37, синхронизированного с открытием клапана 38 на собственной магистрали горючего 11 ЦРМ, вследствие чего блок ЖРД последнего переходит на горючее из баков собственного модуля.The overlapping of the
Перекрытие межмодульных магистралей окислителя 39 и 40 происходит при срабатывании на каждой из них одного из клапанов 43 или 45, 44 или 46. Синхронно с перекрытием последней из межмодульных магистралей окислителя 39 и 40 полностью открывается клапан 47 на собственной магистрали окислителя 8 ЦРМ и ЖРД последнего окончательно переходит на окислитель из баков собственного модуля.Overlapping of the
К моменту отделения боковых РМ все отсечные клапаны на межмодульных магистралях 34, 39 и 40 перекрыты. После выработки запасов топлива до технологического остатка, боковые РМ отделяются. Разъединение разъемов 35, 41 и 42 происходит в промежутке времени между закрытием отсечных клапанов, установленных на соответствующих им межмодульных ТМ, и отделением модулей.By the time of separation of the lateral PM, all shut-off valves on the
Клапан 47 может быть трехпозиционным и частично открываться синхронно с перекрытием первой из межмодульных магистралей окислителя 39 и 40.
Дальнейший полет ЦРМ проходит автономно. После исчерпания запасов топлива в баках ЦРМ или в момент достижения требуемой скорости его двигатели останавливаются и задача полета считается выполненной.Further flight of the CRM is autonomous. After the exhaustion of fuel reserves in the tanks of the CRM or at the moment of reaching the required speed, its engines stop and the flight task is considered completed.
По сравнению с прототипом РН приведенной схемы обладает следующими преимуществами. Количество межмодульных топливных магистралей и связанных с ними элементов уменьшено вдвое - с 6 до 3, что положительно сказывается на надежности носителя. Упрощение конструкции создает предпосылки для снижения стоимости изготовления блоков РН и эксплуатационных расходов. За счет сокращения межмодульных ТМ уменьшается и сухая масса РМ, в особенности - центрального, что повышает грузоподъемность РН.Compared with the prototype of the pH of the given scheme has the following advantages. The number of intermodular fuel lines and related elements is halved - from 6 to 3, which positively affects the reliability of the carrier. Simplification of the design creates the prerequisites for reducing the cost of manufacturing LV blocks and operating costs. Due to the reduction of intermodular TM, the dry mass of the RM, especially the central mass, is also reduced, which increases the carrying capacity of the LV.
В четырехблочной модификации РН с покомпонентным размещением всего переливаемого топлива в трех боковых двухбаковых РМ и верхним расположением бака горючего, содержащего дополнительное количество компонента, топливные баки 14 и 17 в РМ 3 имеют обратное расположение относительно баков ЦРМ. Схема полета модификаций с прямым и обратным расположением топливных баков одинакова. Работа топливной системы (фиг.3) такой модификации аналогична представленной на фиг.2 за исключением следующего. На начальном участке полета избыток горючего из бака 17 самотеком переливается в бак 10 по межмодульной ТМ 34, где смешивается с горючим, имеющимся в баке. Двигатели 6 ЦРМ получают горючее из бака 10 по магистрали 11. Перепад давления жидкостного столба, вызванный разностью уровней жидкости в системе баков 17 и 10, позволяет обойтись без системы регулирования процесса перелива, ограничив количество переливаемой жидкости временем отсечки ТМ 34 с помощью клапанов 36 или 37.In the four-block modification of the launch vehicle with the component-wise placement of all the transfused fuel in the three side two-tank RM and the upper location of the fuel tank containing an additional amount of fuel, the
Преимущество схемы с обратным расположением баков в модуле 3 (фиг.3) перед схемой с их прямым расположением (фиг.2) - в отсутствии пускового клапана на ТМ 11 ЦРМ.The advantage of the scheme with the reverse arrangement of tanks in the module 3 (figure 3) over the scheme with their direct location (figure 2) - in the absence of a start valve on the
Две приведенные схемы удобно применить к РН, использующей двигатели "закрытой" схемы, работающие на кислородно-керосиновом топливе, для которого объемное соотношение используемых компонентов близко к 2:1. Тогда все три боковых РМ будут иметь одинаковую длину между собой и с модулями прототипа.It is convenient to apply the two given schemes to LV using engines of the “closed” scheme operating on oxygen-kerosene fuel, for which the volume ratio of the components used is close to 2: 1. Then all three lateral PM will have the same length between each other and with the prototype modules.
Приведенные выше модификации могут быть дооборудованы тремя автономными РМ (фиг.4(а), (б)). Дополнительные РМ не повлияют на порядок работы топливной системы основной компоновки. Если общая вместимость всех боковых блоков одинакова, тогда в первом разделении будут участвовать три РМ, задействованных в переливе компонентов, во втором - три автономных РМ. Таким образом повышается ступенчатость РН, что благоприятно сказывается на ее эффективности.The above modifications can be equipped with three autonomous PM (Fig. 4 (a), (b)). Additional RM will not affect the operation of the fuel system of the main layout. If the total capacity of all side blocks is the same, then in the first division there will be three RMs involved in the overflow of components, in the second - three autonomous RMs. Thus, the stepped pH, which favorably affects its effectiveness.
Установка трех дополнительных автономных РМ значительно повышает грузоподъемность РН, при этом не усложняется система перелива компонентов и не ухудшается симметрия компоновки.The installation of three additional autonomous PM significantly increases the load capacity of the launch vehicle, while the system does not complicate the overflow of components and does not deteriorate the symmetry of the layout.
Работа семиблочной модификации РН с покомпонентным размещением всего переливаемого топлива в шести боковых двухбаковых РМ (фиг.5, 6), осуществляется следующим образом.The work of the seven-block modification of the launch vehicle with the component-wise placement of all transfused fuel in six side two-tank RM (Figs. 5, 6) is carried out as follows.
Во время заправки стартовые пусковые клапаны 9, 12, 16, 19, 23, 26, 30, 33, 57, 60, 64, 67, 71, 74 закрыты. Их открытие соответствует началу запуска двигателей.During refueling, the starting
Во время проведения предстартовых операций и на начальном участке полета клапаны горючего 36, 37, 77, 78, клапаны окислителя 43, 44, 45, 46, 83, 84, 85, 86 открыты, клапаны 38 и 47 на собственных магистралях ЦРМ, а также клапан 87 на собственной магистрали горючего 18 РМ 3 и клапаны 88 и 89 на собственных магистралях окислителя 22 РМ 4 и 29 РМ 5 закрыты.During pre-launch operations and in the initial phase of the flight,
На начальном участке полета избыток горючего, размещенный в РМ 51, переливается в ЦРМ по межмодульной магистрали 75, где используется в блоке ЖРД 6, и далее - в ускоритель 3 по межмодульной магистрали 34, где используется в блоке ЖРД 13. Одновременно избыток окислителя, размещенный в ускорителях 52 и 53 переливается в ЦРМ по межмодульным магистралям 79 и 80, где используется в блоке ЖРД 6, и далее - в ускорители 4 и 5 по межмодульным магистралям 39 и 40. В это время топливо из баков ЦРМ, горючее из бака 17 РМ 3, окислитель из баков 21 и 28 РМ 4 и 5 не используются или используются в незначительных количествах. В моменты времени, определяемые системой измерения носителя и соответствующие исчерпанию избытка соответствующего компонента топлива в каждом ускорителе, по команде системы управления магистрали 75, 79 и 80 перекрываются и перелив топлива через них прекращается.In the initial phase of the flight, the excess fuel located in the
Синхронно с перекрытием межмодульной магистрали горючего 75 открывается клапан 87 на собственной магистрали горючего 18 РМ 3, и горючее из бака 17 начинает поступать в блок ЖРД 13 и передаваться в ЦРМ по межмодульной магистрали 34 для использования в блоке ЖРД 6. Синхронно с перекрытием последней из межмодульных магистралей окислителя 79 и 80 полностью открываются клапаны 88 и 89 на собственных магистралях окислителя 22 и 29 РМ 4 и 5, и окислитель из баков 21 и 28 начинает поступать в блоки ЖРД 20 и 27, а также передаваться в ЦРМ по межмодульным магистралям 39 и 40 для использования в блоке ЖРД 6. К моменту отделения боковых РМ 51, 52 и 53 отсечные клапаны 77, 78, 83, 84, 85 и 86, расположенные на межмодульных магистралях 75, 79 и 80 закрыты. После исчерпания запасов топлива в ускорителях 51, 52 и 53 до технологического остатка эти боковые РМ отделяются. Разъединение разъемов 76, 81 и 82 происходит в промежутке времени между закрытием управляемых отсечных клапанов, установленных на соответствующих им межмодульных ТМ, и отделением блоков.Synchronously with the overlapping of the
Дальнейшая работа РН в точности соответствует работе четырехблочной модификации РН с покомпонентным размещением всего переливаемого топлива в трех боковых двухбаковых РМ и верхним расположением бака горючего, содержащего дополнительное количество компонента (фиг.1, 2).The further work of the launch vehicle exactly corresponds to the work of the four-block modification of the launch vehicle with the component-wise placement of all the transfused fuel in three lateral two-tank RM and the upper location of the fuel tank containing an additional amount of component (Figs.
По сравнению с прототипом РН приведенной схемы обладает следующими преимуществами. Количество межмодульных топливных магистралей и связанных с ними элементов уменьшено вдвое - с 12 до 6, что положительно сказывается на надежности носителя, а 3 пусковых клапана, установленные на боковых РМ, позволяют реализовать трехступенчатую схему выведения, что увеличивает массу выводимого груза. Упрощение конструкции создает предпосылки для снижения стоимости изготовления блоков РН и эксплуатационных расходов. За счет сокращения межмодульных ТМ уменьшается и сухая масса РМ, в особенности - центрального, что повышает грузоподъемность РН.Compared with the prototype of the pH of the given scheme has the following advantages. The number of intermodular fuel lines and related elements is halved - from 12 to 6, which positively affects the reliability of the carrier, and 3 start valves installed on the side RM allow for a three-stage output circuit, which increases the mass of the load. Simplification of the design creates the prerequisites for reducing the cost of manufacturing LV blocks and operating costs. Due to the reduction of intermodular TM, the dry mass of the RM, especially the central mass, is also reduced, which increases the carrying capacity of the LV.
Приведенную схему удобнее применить к РН, использующей двигатели закрытой" схемы, работающие на кислородно-керосиновом топливе, для которого объемное соотношение используемых компонентов близко к 2:1. Тогда все три боковых РМ будут иметь одинаковую длину между собой и с модулями прототипа.The above scheme is more convenient to apply to the LV using closed-circuit engines operating on oxygen-kerosene fuel, for which the volume ratio of the components used is close to 2: 1. Then all three side RMs will have the same length between themselves and with the prototype modules.
Четырехблочная модификация РН, использующая три однобаковых боковых РМ (фиг.7, 8), работает следующим образом.Four-block modification of the PH, using three single-sided side PM (Fig.7, 8), works as follows.
Во время заправки достартовые пусковые клапаны 9, 12, 16, 19, 23, 26, 30 и 33 закрыты. Их открытие соответствует началу запуска двигателей.During refueling, the
Во время проведения предстартовых операций и на начальном участке полета клапаны горючего 36, 37, 96, 97, 100 и 101, клапаны окислителя 43, 44, 45, 46, 92 и 93 открыты, клапаны 38 и 47 на собственных магистралях ЦРМ закрыты.During pre-launch operations and in the initial phase of the flight, the
На начальном участке полета часть компонента топлива, размещенная в РМ 3, 4 и 5, используется в собственных ЖРД модулей, другая часть поступает в общий коллектор соответствующего компонента. Из общего коллектора магистралей окислителя топливо подается в собственную магистраль окислителя 8 ЦРМ и в РМ 3 на входной патрубок окислителя блока ЖРД 13 по межмодульной ТМ 90. Из общего коллектора магистралей горючего топливо подается в собственную магистраль горючего 11 ЦРМ и в модули 4 и 5 на входные патрубки горючего блоков ЖРД 20 и 27 по межмодульным ТМ 94 и 98.At the initial stage of the flight, a part of the fuel component located in
При достижении определенной величины остатка горючего в баке РМ 3 межмодульная ТМ 34 перекрывается и подача горючего из РМ 3 в общий коллектор межмодульных магистралей горючего прекращается. Синхронно с этим действием открывается клапан 38, и горючее из бака 10 ЦРМ начинает подаваться в собственный блок двигателей 6 ЦРМ и в РМ 4 и 5.When a certain amount of fuel residue in the
При достижении определенной величины остатка окислителя в баках модулей 4 и 5 межмодульные магистрали 39 и 40 перекрываются и подача окислителя из модулей 4 и 5 в общий коллектор межмодульных магистралей окислителя прекращается. Синхронно с этими действиями открывается клапан 47, и окислитель из бака 7 ЦРМ начинает подаваться в собственный блок двигателей 6 ЦРМ и в РМ 3.When a certain amount of oxidant residue is reached in the tanks of
После исчерпания топлива в баках боковых РМ до технологического остатка одновременно перекрываются межмодульные топливные магистрали 90, 94 и 98. К моменту отделения боковых РМ 3, 4 и 5 отсечные клапаны 36, 37, 43, 44, 45, 46, 92, 93, 96, 97, 100 и 101, расположенные на межмодульных магистралях 34, 39, 40, 90, 94 и 98 закрыты. Перекрытие межмодульных ТМ сопровождается остановкой двигателей боковых РМ, после чего гидроразъемы 35, 41, 42, 91, 95 и 99 размыкаются и РМ 3, 4 и 5 отделяются от ЦРМ.After the fuel is exhausted in the tanks of the side PM to the technological residue, the
Дальнейший полет ЦРМ проходит автономно. После исчерпания запасов топлива в баках ЦРМ или достижения требуемой скорости его двигатели останавливаются и задача полета считается выполненной.Further flight of the CRM is autonomous. After the exhaustion of fuel reserves in the tanks of the CRM or the achievement of the required speed, its engines stop and the flight task is considered completed.
По сравнению с прототипом РН приведенной схемы обладает следующими преимуществами. В боковых РМ вдвое уменьшено количество баков и связанных с ними систем, всего в носителе четыре РМ содержат пять топливных баков. В результате уменьшена трудоемкость изготовления боковых модулей и их сухая масса, в основном, за счет отсутствия межбакового отсека, одного верхнего и одного нижнего днищ, внутрибакового трубопровода. Отсутствие межбакового отсека приводит к некоторому уменьшению длины РМ. Отсутствие внутрибакового топливопровода упрощает технологию производства и подготовки РМ, а для многоразовых блоков - и технологию послеполетного обслуживания, а также снимает задачу его сопротивления поперечным нагрузкам на участке возвращения.Compared with the prototype of the pH of the given scheme has the following advantages. In lateral PM, the number of tanks and associated systems is halved; in total, four PM in the carrier contain five fuel tanks. As a result, the complexity of manufacturing side modules and their dry weight were reduced, mainly due to the absence of an inter-tank compartment, one upper and one lower bottoms, and an internal tank pipeline. The absence of an inter-tank compartment leads to a certain decrease in the length of the PM. The absence of an internal tank fuel line simplifies the production and preparation of PM, and for reusable blocks - the technology of after-flight maintenance, and also removes the problem of its resistance to transverse loads at the return site.
Приведенную схему удобнее применить к РН на кислородно-керосиновом топливе, использующей двигатели "закрытой" схемы, для которых объемное соотношение используемых компонентов близко к 2:1. Тогда все три боковых РМ будут иметь одинаковую длину и высокую степень унификации, а дополнительные элементы, обеспечивающие их спасение с целью повторного использования, у горюче- и окислительсодержащих модулей не будут отличаться.The above scheme is more convenient to apply to oxygen-kerosene fuel vehicles using "closed" circuit engines for which the volume ratio of the components used is close to 2: 1. Then all three lateral PMs will have the same length and a high degree of unification, and the additional elements ensuring their rescue for the purpose of reuse will not differ between the fuel and oxidizing modules.
Четырехблочная модификация РН, использующая три однобаковых боковых РМ, может быть дооборудована тремя автономными РМ (фиг.9(а), (б)). Дополнительные РМ не повлияют на порядок работы топливной системы основной компоновки. Если общая вместимость всех боковых блоков одинакова, тогда в первом разделении будут участвовать три однобаковых РМ, во втором - три автономных РМ. Таким образом повышается ступенчатость РН, что благоприятно сказывается на ее эффективности.The four-block modification of the pH, using three single-sided side RM, can be retrofitted with three autonomous RM (Fig.9 (a), (b)). Additional RM will not affect the operation of the fuel system of the main layout. If the total capacity of all side blocks is the same, then three single-tank RMs will participate in the first division, and three autonomous RMs in the second. Thus, the stepped pH, which favorably affects its effectiveness.
Установка трех дополнительных автономных РМ значительно повышает грузоподъемность РН, при этом не усложняется система перелива компонентов и не ухудшается симметрия компоновки.The installation of three additional autonomous PM significantly increases the load capacity of the launch vehicle, while the system does not complicate the overflow of components and does not deteriorate the symmetry of the layout.
Трехступенчатая семиблочная модификация РН, использующая шесть однобаковых боковых РМ (фиг.10, 11), работает следующим образом.Three-stage seven-block modification of the pH, using six single-sided side PM (figure 10, 11), works as follows.
Во время заправки стартовые пусковые клапаны 9, 12, 16, 19, 23, 26, 30, 33, 57, 60, 64, 67, 71 и 74 закрыты. Их открытие соответствует началу запуска двигателей.During refueling, the starting
Во время проведения предстартовых операций и на начальном участке полета клапаны горючего 36, 37, 77, 78, 96, 97, 100, 101, 108, 109, 112 и 113, клапаны окислителя 43, 44, 45, 46, 83, 84, 85, 86, 92, 93, 104 и 105 открыты, клапаны 38 и 47 на собственных магистралях ЦРМ закрыты.During pre-launch operations and in the initial phase of the flight,
Полет РН проходит в три ступени. На участке работы первой ступени клапаны 87, 88 и 89 закрыты, топливо из блоков 3, 4 и 5 не используется или поддерживается его минимальный технологический расход. Часть компонентов топлива, размещенных в РМ 51, 52 и 53, используется в собственных ЖРД модулей, другая часть поступает в общий коллектор соответствующего компонента. Из общего коллектора магистралей окислителя топливо подается в собственную магистраль окислителя 8 ЦРМ, а также в РМ 3 и 51 на входные патрубки окислителя блоков ЖРД 13 и 54 по межмодульным ТМ 90 и 102. Из общего коллектора магистралей горючего топливо подается в собственную магистраль горючего ЦРМ, а также в модули 4, 5, 52 и 53 на входные патрубки горючего блоков ЖРД 20, 27, 61 и 68 по межмодульным ТМ 94, 98, 106 и 110.The flight of the LV takes place in three stages. At the stage of operation of the first stage,
При достижении определенной величины остатка горючего в баке РМ 51, определяемого системой измерения РН, межмодульная ТМ 75 перекрывается и подача горючего из РМ 51 в общий коллектор межмодульных магистралей горючего прекращается. Синхронно с этим действием открывается клапан 87, и горючее из бака 17 РМ 3 начинает подаваться в общий коллектор межмодульных магистралей горючего.When a certain amount of fuel residue is reached in the
При достижении определенной величины остатка окислителя в баках модулей 52 и 53 межмодульные магистрали 79 и 80 перекрываются и подача окислителя из модулей 52 и 53 в общий коллектор межмодульных магистралей окислителя прекращается. Синхронно с этими действиями открываются клапаны 88 и 89, в результате чего окислитель из баков 21 и 28 начинает подаваться в общий коллектор межмодульных магистралей окислителя.When a certain amount of oxidant residue is reached in the tanks of
После исчерпания топлива в баках боковых РМ 51, 52 и 53 до технологического остатка одновременно перекрываются межмодульные топливные магистрали 102, 106 и 110. К моменту отделения боковых РМ 51, 52 и 53 отсечные клапаны 77, 78, 83, 84, 85, 86, 104, 105, 108, 109, 112 и 113, расположенные на межмодульных магистралях 75, 79, 80, 102, 106 и 110 закрыты. Перекрытие межмодульных ТМ 102, 106 и 110 сопровождается остановкой двигателей боковых РМ 51, 52 и 53, после чего гидроразъемы 76, 81, 82, 103, 107 и 111 размыкаются и РМ 51, 52 и 53 отделяются от основной компоновки РН.After the exhaustion of fuel in the tanks of the
В дальнейшем РН работает как четырехблочная модификация РН, использующая три однобаковых боковых РМ.In the future, the launch vehicle works as a four-block modification of the launch vehicle, using three single-sided lateral launch vehicles.
По сравнению с прототипом РН приведенной схемы обладает следующими преимуществами. В боковых РМ вдвое уменьшено количество баков и связанных с ними систем, всего в носителе семь РМ содержат восемь топливных баков. В результате уменьшена трудоемкость изготовления модулей и их сухая масса, в основном, за счет отсутствия межбакового отсека, одного верхнего и одного нижнего днищ, внутрибакового трубопровода.Compared with the prototype of the pH of the given scheme has the following advantages. In lateral PM, the number of tanks and associated systems is halved; in total, seven PM in the carrier contain eight fuel tanks. As a result, the complexity of manufacturing the modules and their dry weight were reduced, mainly due to the lack of an inter-tank compartment, one upper and one lower bottoms, and an internal tank pipeline.
Отсутствие межбакового отсека приводит к некоторому уменьшению длины РМ. Отсутствие внутрибакового топливопровода упрощает технологию производства и подготовки РМ, а для многоразовых блоков - и технологию послеполетного обслуживания, а также снимает задачу его сопротивления поперечным нагрузкам на участке возвращения.The absence of an inter-tank compartment leads to a certain decrease in the length of the PM. The absence of an internal tank fuel line simplifies the production and preparation of PM, and for reusable blocks - the technology of after-flight maintenance, and also removes the problem of its resistance to transverse loads at the return site.
Приведенную схему удобнее применить к РН на кислородно-керосиновом топливе, использующей двигатели "закрытой" схемы, для которых объемное соотношение используемых компонентов близко к 2:1. Тогда все шесть боковых РМ будут иметь одинаковую длину и высокую степень унификации, а дополнительные элементы, обеспечивающие их спасение с целью повторного использования у горюче- и окислительсодержащих модулей будут одинаковы для каждой группы одновременно отделяемых модулей.The above scheme is more convenient to apply to oxygen-kerosene fuel vehicles using "closed" circuit engines for which the volume ratio of the components used is close to 2: 1. Then all six lateral PMs will have the same length and a high degree of unification, and additional elements ensuring their rescue for reuse in combustible and oxidizing modules will be the same for each group of simultaneously detachable modules.
Пятиблочная модификация РН, использующая четыре однобаковых боковых РМ, которые попарно объединены в связки (фиг.12, 13), работает следующим образом.The five-block modification of the pH, using four single-sided lateral RM, which are pairwise combined into bundles (Fig.12, 13), works as follows.
Во время заправки стартовые пусковые клапаны 9, 12, 16, 19, 23, 26, 57, 60, 64 и 67 закрыты. Их открытие соответствует началу запуска двигателей.During refueling, the starting
Во время проведения предстартовых операций и на начальном участке полета клапаны горючего 36, 37, 77 и 78, клапаны окислителя 43, 45, 83 и 85 открыты, клапаны 38 и 47 на собственных магистралях ЦРМ закрыты.During pre-launch operations and in the initial phase of the flight, the
На начальном участке работы РН часть компонентов топлива, размещенных в РМ 3, 4, 51 и 52, используется в собственных ЖРД модулей, другая часть поступает в общий коллектор соответствующего компонента. Из общего коллектора магистралей окислителя топливо подается в собственную магистраль окислителя ЦРМ, а также в РМ 3 и 51 на входные патрубки окислителя блоков ЖРД 13 и 54 по межмодульным ТМ 116 и 120. Из общего коллектора магистралей горючего топливо подается в собственную магистраль горючего 11 ЦРМ, а также в модули 4 и 52 на входные патрубки горючего блоков ЖРД 20 и 61 по межмодульным ТМ 114 и 118.At the initial stage of the launch of the launch vehicle, some of the fuel components located in the
При достижении определенной величины остатка горючего в баках 17 и 58 модулей 3 и 51 межмодульные магистрали 34 и 75 перекрываются и подача горючего из модулей 3 и 51 в ЦРМ прекращается. Синхронно с этими действиями открывается клапан 38 и горючее из бака 10 ЦРМ начинает подаваться в блок ЖРД 6 ЦРМ.When a certain amount of fuel is reached in the
При достижении определенной величины остатка окислителя в баках 21 и 62 модулей 4 и 52 межмодульные магистрали 39 и 79 перекрываются и подача окислителя из модулей 4 и 52 в ЦРМ прекращается. Синхронно с этими действиями открывается клапан 47 и окислитель из бака 7 ЦРМ начинает подаваться в блок ЖРД 6 ЦРМ.Upon reaching a certain amount of oxidant residue in the
До момента выработки топлива в баках боковых РМ клапаны 36, 37, 43, 45, 77, 78, 83, 85 закрываются, после чего гидроразъемы 35, 41, 76, 81 разъединяются.Until the moment of fuel production in the tanks of the side RM, the
После исчерпания топлива в баках боковых РМ до технологического остатка связки блоков 3 и 4, 51 и 52 отделяются от основной компоновки РН.After the exhaustion of fuel in the tanks of the side RM to the technological residue, the bundles of
Дальнейший полет ЦРМ проходит автономно. После выработки топлива в баках ЦРМ или достижения требуемой скорости его ДУ останавливается, и задача полета РН считается выполненной.Further flight of the CRM is autonomous. After the fuel is exhausted in the tanks of the CRM or when the required speed is reached, its remote control is stopped, and the LV flight task is considered completed.
По сравнению с прототипом РН приведенной схемы обладает следующими преимуществами. В боковых РМ вдвое уменьшено количество баков и связанных с ними систем, всего в носителе пять РМ содержат шесть топливных баков. Кроме того, количество отрывных гидроразъемов уменьшено на четыре, а отсечных клапанов - на восемь единиц. В результате уменьшена трудоемкость изготовления модулей и их сухая масса, в основном, за счет отсутствия межбакового отсека, одного верхнего и одного нижнего днищ, внутрибакового трубопровода; повышена надежность процесса разделения ступеней. Отсутствие межбакового отсека приводит к некоторому уменьшению длины РМ. Отсутствие внутрибакового топливопровода упрощает технологию производства и подготовки РМ, а для многоразовых блоков - и технологию послеполетного обслуживания, а также снимает задачу его сопротивления поперечным нагрузкам на участке возвращения.Compared with the prototype of the pH of the given scheme has the following advantages. In lateral PM, the number of tanks and associated systems is halved; in total, five PM in the carrier contain six fuel tanks. In addition, the number of tear-off hydraulic sockets is reduced by four, and shut-off valves - by eight units. As a result, the complexity of manufacturing the modules and their dry weight were reduced, mainly due to the lack of an inter-tank compartment, one upper and one lower bottoms, an internal tank pipeline; increased reliability of the process of separation of steps. The absence of an inter-tank compartment leads to a certain decrease in the length of the PM. The absence of an internal tank fuel line simplifies the production and preparation of PM, and for reusable blocks - the technology of after-flight maintenance, and also removes the problem of its resistance to transverse loads at the return site.
Несмотря на то, что общее количество межмодульных магистралей не уменьшилось, часть из них перераспределилась на боковые модули. В результате количество межмодульных ТМ, проходящих через ЦРМ, уменьшилось с восьми до четырех. Такое отличие означает перераспределение части сухой массы с центрального на боковые РМ и, как следствие, - повышение массы выводимого полезного груза.Despite the fact that the total number of intermodular highways has not decreased, some of them were redistributed to the side modules. As a result, the number of intermodular TMs passing through the CRM decreased from eight to four. This difference means the redistribution of part of the dry mass from the central to the lateral PM and, as a consequence, an increase in the mass of the payload.
Приведенную схему удобнее применить к РН на топливе, объемное соотношение компонентов которого близко к 1:1. Тогда все четыре боковых РМ будут иметь близкую длину при высокой степени унификации.The above scheme is more convenient to apply to the LV on fuel, the volume ratio of the components of which is close to 1: 1. Then all four lateral PM will have a close length with a high degree of unification.
Пятиблочная модификация РН, использующая два однобаковых и два двухбаковых боковых РМ, которые попарно объединены в связки (фиг.14, 15), работает аналогично пятиблочной модификация варианта РН, использующего четыре однобаковых боковых РМ, которые попарно объединены в связки. Особенностью работы РН является согласованное опорожнение баков окислителя в каждой связке. Это достигается синхронной работой систем наддува баков или использованием общей системы наддува баков окислителя в каждой связке боковых РМ.A five-block modification of the PH using two single-tank and two two-tank lateral RMs, which are pairwise combined into bundles (Figs. 14, 15), works similarly to the five-block modification of the pH variant using four single-sided lateral RMs that are pairwise combined into bundles. A feature of the pH is the consistent emptying of the oxidizer tanks in each bundle. This is achieved by synchronous operation of the pressurization systems of tanks or by using a common system of pressurization of the oxidizer tanks in each bundle of lateral PM.
По сравнению с прототипом РН приведенной схемы обладает следующими преимуществами. В боковых РМ уменьшено количество баков и связанных с ними систем. Всего в носителе пять РМ содержат восемь топливных баков, для которых необходимы шесть связанных с их работой систем, так как баки окислителя в связке могут обслуживаться едиными системами. Кроме того, количество отрывных гидроразъемов уменьшено на четыре, а отсечных клапанов - на восемь единиц. В результате уменьшена трудоемкость изготовления модулей и их сухая масса, в основном, за счет отсутствия в двух из них межбакового отсека, одного верхнего и одного нижнего днищ, и в четырех - внутрибакового трубопровода; повышена надежность процесса разделения ступеней. Отсутствие внутрибакового топливопровода упрощает технологию производства и подготовки РМ, а для многоразовых блоков - и технологию послеполетного обслуживания, а также снимает задачу его сопротивления поперечным нагрузкам на участке возвращения.Compared with the prototype of the pH of the given scheme has the following advantages. In lateral PM, the number of tanks and associated systems is reduced. In total, five PMs in the carrier contain eight fuel tanks, for which six systems related to their operation are necessary, since the oxidizer tanks in the bundle can be served by unified systems. In addition, the number of tear-off hydraulic sockets is reduced by four, and shut-off valves - by eight units. As a result, the complexity of manufacturing the modules and their dry weight were reduced, mainly due to the absence of an inter-tank compartment, one upper and one lower bottoms in two of them, and in-tank pipeline in four; increased reliability of the process of separation of steps. The absence of an internal tank fuel line simplifies the production and preparation of PM, and for reusable blocks - the technology of after-flight maintenance, and also removes the problem of its resistance to transverse loads at the return site.
Несмотря на то, что общее количество межмодульных магистралей увеличилось на две, значительная часть из них перераспределилась на боковые модули. В результате количество межмодульных ТМ, проходящих через ЦРМ, уменьшилось с восьми до четырех. Такое отличие означает перераспределение части сухой массы с центрального на боковые РМ и, как следствие, - повышение массы выводимого полезного груза.Despite the fact that the total number of inter-module lines increased by two, a significant part of them was redistributed to the side modules. As a result, the number of intermodular TMs passing through the CRM decreased from eight to four. This difference means the redistribution of part of the dry mass from the central to the lateral PM and, as a consequence, an increase in the mass of the payload.
Приведенную схему удобнее применить к РН, объемное соотношение компонентов топлива которой значительно отличается от 1 в сторону большего объема окислителя. Установка дополнительных баков с окислителем в модули, содержащие баки с горючим, дает возможность выровнять длину боковых РМ.The above scheme is more convenient to apply to the LV, the volume ratio of the fuel components of which is significantly different from 1 towards a larger volume of oxidizer. The installation of additional tanks with an oxidizing agent in modules containing tanks with fuel makes it possible to align the length of the lateral PM.
Семиблочная модификация РН, использующая шесть однобаковых боковых РМ, которые объединены в две группы из трех модулей, содержащие связки из двух модулей (фиг.10, 16), работает следующим образом.The seven-block modification of the pH using six single-sided lateral RMs, which are combined in two groups of three modules containing bundles of two modules (FIGS. 10, 16), works as follows.
Во время заправки стартовые пусковые клапаны 9, 12, 16, 19, 23, 26, 30, 33, 57, 60, 64, 67, 71 и 74 закрыты. Их открытие соответствует началу запуска двигателей.During refueling, the starting
Во время проведения предстартовых операций и на начальном участке полета клапаны горючего 36, 37, 77, 78, 128, 129, 136 и 137, клапаны окислителя 43, 45, 83, 85, 132, 133, 140 и 141 открыты, клапаны 38 и 47 на собственных магистралях ЦРМ закрыты.During pre-launch operations and in the initial phase of the flight,
На участке работы первой ступени клапаны 88 и 142 закрыты, окислитель из блоков 4 и 52 не используется или используется в незначительных количествах. Часть компонентов топлива, размещенных в РМ 3, 5, 51 и 53, используется в собственных ЖРД модулей, другая часть поступает в общий коллектор соответствующего компонента. Из общего коллектора магистралей окислителя топливо подается в собственную магистраль окислителя 8 ЦРМ, в собственные магистрали окислителя 22 и 63 РМ 4 и 52, а также в РМ 3 и 51 на входные патрубки окислителя блоков ЖРД 13 и 54 по межмодульным ТМ 116 и 120. Из общего коллектора магистралей горючего топливо подается в собственную магистраль горючего 11 ЦРМ, а также в модули 4, 5, 52 и 53 на входные патрубки горючего блоков ЖРД 20, 27, 61 и 68 по межмодульным ТМ 114, 118, 126 и 134.At the stage of operation of the first stage, the
При достижении определенной величины остатка окислителя в баках модулей 5 и 53 межмодульные магистрали 130 и 138 перекрываются и подача окислителя из модулей 5 и 53 в общий коллектор межмодульных магистралей окислителя прекращается. Синхронно с этими действиями открываются клапаны 88 и 142, в результате чего окислитель из баков 21 и 62 начинает подаваться в общий коллектор межмодульных магистралей окислителя.When a certain amount of oxidant residue is reached in the tanks of
К моменту выработки топлива в баках боковых РМ 5 и 53 клапаны 132, 133, 140 и 141 закрыты, гидроразъемы 131 и 139 разъединены.By the time of fuel production in the
После исчерпания топлива в баках боковых РМ 5 и 53 до технологического остатка клапаны 128, 129, 136 и 137 закрываются, разъемы 127 и 135 расстыковываются, и эти модули отделяются от основной компоновки РН.After the fuel in the
Дальнейшая работа компоновки РН не отличается от работы пятиблочной модификации варианта РН, использующего четыре однобаковых боковых РМ, которые попарно объединены в связки (фиг.12, 13).Further work of the PH arrangement does not differ from the work of the five-block modification of the PH variant, using four single-sided lateral RMs, which are pairwise combined into bundles (Figs. 12, 13).
По сравнению с прототипом РН приведенной схемы обладает следующими преимуществами. В боковых РМ вдвое уменьшено количество баков и связанных с ними систем, всего в носителе семь РМ содержат восемь топливных баков. Кроме того, количество отрывных гидроразъемов уменьшено на четыре, а отсечных клапанов - на восемь единиц. В результате уменьшена трудоемкость изготовления модулей и их сухая масса, в основном, за счет отсутствия межбакового отсека, одного верхнего и одного нижнего днищ, внутрибакового трубопровода; повышена надежность процесса разделения ступеней. Отсутствие межбакового отсека приводит к некоторому уменьшению длины РМ. Отсутствие внутрибакового топливопровода упрощает технологию производства и подготовки РМ, а для многоразовых блоков - и технологию послеполетного обслуживания, а также снимает задачу его сопротивления поперечным нагрузкам на участке возвращения.Compared with the prototype of the pH of the given scheme has the following advantages. In lateral PM, the number of tanks and associated systems is halved; in total, seven PM in the carrier contain eight fuel tanks. In addition, the number of tear-off hydraulic sockets is reduced by four, and shut-off valves - by eight units. As a result, the complexity of manufacturing the modules and their dry weight were reduced, mainly due to the lack of an inter-tank compartment, one upper and one lower bottoms, an internal tank pipeline; increased reliability of the process of separation of steps. The absence of an inter-tank compartment leads to a certain decrease in the length of the PM. The absence of an internal tank fuel line simplifies the production and preparation of PM, and for reusable blocks - the technology of after-flight maintenance, and also removes the problem of its resistance to transverse loads at the return site.
Несмотря на то, что общее количество межмодульных магистралей не уменьшилось, часть из них перераспределилась на боковые модули. В результате количество межмодульных ТМ, проходящих через ЦРМ, уменьшилось с двенадцати до четырех. Такое отличие означает перераспределение части сухой массы с центрального на боковые РМ и, как следствие, - повышение массы выводимого полезного груза.Despite the fact that the total number of intermodular highways has not decreased, some of them were redistributed to the side modules. As a result, the number of intermodular TMs passing through the CRM decreased from twelve to four. This difference means the redistribution of part of the dry mass from the central to the lateral PM and, as a consequence, an increase in the mass of the payload.
Приведенную схему удобнее применить к РН на кислородно-керосиновом топливе, использующей двигатели "закрытой" схемы, для которых объемное соотношение используемых компонентов близко к 2:1. Тогда все шесть боковых РМ будут иметь одинаковую длину и высокую степень унификации, а дополнительные элементы, обеспечивающие их спасение с целью повторного использования у горюче- и окислительсодержащих модулей будут одинаковы для каждой группы одновременно отделяемых модулей.The above scheme is more convenient to apply to oxygen-kerosene fuel vehicles using "closed" circuit engines for which the volume ratio of the components used is close to 2: 1. Then all six lateral PMs will have the same length and a high degree of unification, and additional elements ensuring their rescue for reuse in combustible and oxidizing modules will be the same for each group of simultaneously detachable modules.
Семиблочная модификация РН, использующая четыре однобаковых боковых РМ, которые попарно объединены в связки, и два двухбаковых боковых РМ (фиг.17, 18), работает следующим образом.A seven-block modification of the pH using four single-sided side RMs, which are pairwise combined into bundles, and two two-sided side RMs (Figs. 17, 18), works as follows.
Во время заправки стартовые пусковые клапаны 9, 12, 16, 19, 23, 26, 30, 33, 57, 60, 64, 67, 71, и 74 закрыты. Их открытие соответствует началу запуска двигателей.During refueling, the starting
Во время проведения предстартовых операций и на начальном участке полета клапаны горючего 36, 37, 77, 78, 100, 101, 112 и 113, клапаны окислителя 43, 45, 83, 85, 44, 46, 84 и 86 открыты, клапаны 38 и 47 на собственных магистралях ЦРМ закрыты.During pre-launch operations and in the initial phase of the flight,
На участке работы первой ступени клапаны 143, 144, 145 и 146 закрыты, топливо из ЦРМ, РМ 5 и 53 не используется. Часть компонента топлива, размещенных в РМ 3, 4, 51 и 52, используется в собственных ЖРД модулей, другая часть поступает в общий коллектор соответствующего компонента. Из общего коллектора магистралей окислителя топливо подается в собственную магистраль окислителя 8 ЦРМ, в собственные магистрали окислителя 29 и 70 РМ 5 и 53, а также в РМ 3 и 51 на входные патрубки окислителя блоков ЖРД 13 и 54 по межмодульным ТМ 116 и 120. Из общего коллектора магистралей горючего топливо подается в собственную магистраль горючего 11 ЦРМ, в собственные магистрали горючего 32 и 73 РМ 5 и 53, а также в РМ 4 и 52 на входные патрубки горючего блоков ЖРД 20 и 61 по межмодульным ТМ 114 и 118.At the stage of operation of the first stage, the
При достижении определенной величины остатка окислителя в баках модулей 4 и 52 межмодульные магистрали 39 и 79 перекрываются и подача окислителя из указанных модулей в общий коллектор межмодульных магистралей окислителя прекращается. Синхронно с этими действиями открываются клапаны 143 и 145, в результате чего окислитель из баков 28 и 69 начинает подаваться в общий коллектор межмодульных магистралей окислителя.When a certain amount of oxidant residue is reached in the tanks of
При достижении определенной величины остатка горючего в баках модулей 3 и 51 межмодульные магистрали 34 и 75 перекрываются и подача горючего из указанных модулей в общий коллектор межмодульных магистралей горючего прекращается. Синхронно с этими действиями открываются клапаны 144 и 146, в результате чего горючее из баков 31 и 72 начинает подаваться в общий коллектор межмодульных магистралей горючего.When a certain amount of fuel residue is reached in the tanks of
К моменту расстыковки гидроразъемов отсечные клапаны 36, 37, 43, 45, 77, 78, 83, 85 закрываются. После исчерпания топлива в баках боковых РМ 3, 4, 51 и 52 отрывные гидроразъемы 35, 41, 76, 81 размыкаются и связки блоков 3 и 4, 51 и 52 синхронно отделяются от основной компоновки РН.By the time the hydraulic connectors are undocked, the shut-off
Дальнейший полет проходит с использованием топлива из двухбаковых боковых блоков, топливо из баков ЦРМ не используется или обеспечивается только его минимальный технологический расход. При достижении определенной величины остатка горючего в баке 31 РМ 5 межмодульная ТМ 98 перекрывается и подача горючего из РМ 5 в ЦРМ прекращается. При достижении определенной величины остатка горючего в баке 72 РМ 53 межмодульная ТМ 110 перекрывается и подача горючего из РМ 53 в ЦРМ прекращается. Синхронно с этими действиями открывается клапан 38, и горючее из бака 10 ЦРМ начинает подаваться в блок двигателей 6 ЦРМ.Further flight takes place with the use of fuel from two-tank side blocks, fuel from the tanks of the CRM is not used, or only its minimal technological consumption is ensured. When a certain amount of fuel remains in the
При достижении определенной величины остатка окислителя в баке 28 РМ 5 межмодульная ТМ 40 перекрывается и подача окислителя из РМ 5 в ЦРМ прекращается. При достижении определенной величины остатка окислителя в баке 69 РМ 53 межмодульная ТМ 80 перекрывается и подача окислителя из РМ 53 в ЦРМ прекращается. Синхронно с этими действиями открывается клапан 47, и окислитель из бака 7 ЦРМ начинает подаваться в блок двигателей 6 ЦРМ.When a certain amount of oxidant residue in the
К моменту выработки топлива в баках боковых РМ 5 и 53 клапаны 44, 46, 84, 86, 100, 101, 112, 113 закрыты.By the time of fuel production in the
После исчерпания топлива в баках боковых РМ 5 и 53 гидроразъемы 42, 99, 82, 111 разъединяются и блоки 5 и 53 отделяются от основной компоновки РН. Дальнейший полет ЦРМ проходит автономно.After the exhaustion of fuel in the
После выработки топлива в баках ЦРМ или достижения требуемой скорости ДУ ЦРМ останавливается и задача полета считается выполненной.After the fuel is exhausted in the tanks of the CRM or the required speed is reached, the remote control of the CRM is stopped and the flight task is considered completed.
По сравнению с прототипом РН приведенной схемы обладает следующими преимуществами. В четырех боковых РМ вдвое уменьшено количество баков и связанных с ними систем, всего в носителе семь РМ содержат десять топливных баков. Кроме того, количество отрывных гидроразъемов уменьшено на четыре, а отсечных клапанов - на восемь единиц. В результате уменьшена трудоемкость изготовления части модулей и их сухая масса, в основном, за счет отсутствия межбакового отсека, одного верхнего и одного нижнего днищ, внутрибакового трубопровода; повышена надежность процесса отделения блоков первой ступени. Отсутствие внутрибакового топливопровода упрощает технологию производства и подготовки РМ, а для многоразовых блоков - и технологию послеполетного обслуживания, а также снимает задачу его сопротивления поперечным нагрузкам на участке возвращения.Compared with the prototype of the pH of the given scheme has the following advantages. In four lateral RMs, the number of tanks and associated systems is halved; in total, seven RMs contain ten fuel tanks in the carrier. In addition, the number of tear-off hydraulic sockets is reduced by four, and shut-off valves - by eight units. As a result, the laboriousness of manufacturing part of the modules and their dry weight was reduced, mainly due to the lack of an inter-tank compartment, one upper and one lower bottoms, an internal tank pipeline; increased reliability of the process of separation of the blocks of the first stage. The absence of an internal tank fuel line simplifies the production and preparation of PM, and for reusable blocks - the technology of after-flight maintenance, and also removes the problem of its resistance to transverse loads at the return site.
Приведенную схему целесообразно применить к РН, использующей топливо с объемным соотношением компонентов от 1.1 до 1.3 (например, жидкий кислород - жидкий метан). Тогда однобаковые блоки будут иметь разную длину, но их осесимметричное расположение вокруг ЦРМ в двух случаях сохранит аэродинамическую симметрию компоновки: когда больший или меньший однобаковый модули будут одинаковой длины с двухбаковым. Аэродинамическая несимметричность компоновки в других случаях потребует относительно небольших дополнительных энергетических затрат, в других случаях - корректировки формы обтекателей модулей первой ступени. Последнее не приведет к существенным потерям массы выводимого груза из-за ее низкой чувствительности к утяжелению конструкции первой ступени.It is advisable to apply the above scheme to a LV using fuel with a volume ratio of components from 1.1 to 1.3 (for example, liquid oxygen - liquid methane). Then the single-tank units will have different lengths, but their axisymmetric arrangement around the DTM in two cases will preserve the aerodynamic symmetry of the layout: when the larger or smaller single-tank modules are the same length as the double-tank. The aerodynamic asymmetry of the layout in other cases will require relatively small additional energy costs, in other cases, adjusting the shape of the fairings of the first-stage modules. The latter will not lead to significant losses in the mass of the output cargo due to its low sensitivity to the weight of the design of the first stage.
Предлагаемая компоновка РН может использоваться для выведения полезных грузов на круговую и низкоперигейные эллиптические орбиты, в том числе - на геопереходную. При этом не потребуется дополнительной верхней ступени, все двигатели РН будут запускаться на земле. Большой диапазон величин апогея орбит выведения может быть достигнут простым технологическим приемом: удлинением или укорочением баков однобаковых модулей.The proposed LV arrangement can be used to launch payloads into circular and low perigee elliptical orbits, including geo-transition ones. In this case, no additional upper stage is required; all LV engines will be launched on the ground. A large range of values of the apogee of orbital elimination can be achieved by a simple technological method: lengthening or shortening the tanks of one-tank modules.
Как следует из описания к настоящей заявке, предлагаемая РН обеспечивает во всех своих вариантах увеличение надежности, уменьшение производственных затрат и эксплуатационных расходов за счет сокращения количества элементов конструкции, деталей и узлов бортовых систем. В первом варианте уменьшено количество топливных магистралей, включая отрывные гидроразъемы и отсечные клапаны, а также соответствующих им подсистем управления и контроля. Во втором и третьем вариантах, использующих однобаковые модули, сокращено число топливных баков, связанных с ними систем наддува и контроля состояния компонентов топлива, межбаковых отсеков, а также уменьшена общая масса конструкции баков за счет сокращения числа днищ и внутрибаковых трубопроводов. Кроме того, в вариантах РН, использующих однобаковые модули, уменьшение производственных затрат достигается за счет сокращения объема внутрибаковых работ. Дополнительное увеличение надежности модификаций РН, использующих связки однобаковых блоков, достигается из-за того, что разрыв топливных магистралей между модулями связок или не производится, или производится после их отделения от ЦРМ и не влияет на выполнение задачи полета.As follows from the description of this application, the proposed launch vehicle in all its variants provides increased reliability, reduced production costs and operating costs by reducing the number of structural elements, parts and components of on-board systems. In the first embodiment, the number of fuel lines, including tear-off hydraulic connectors and shut-off valves, as well as the corresponding control and monitoring subsystems, is reduced. In the second and third versions using single-tank modules, the number of fuel tanks, associated boost systems and monitoring of the state of fuel components, inter-tank compartments is reduced, and the total mass of the tank structure is reduced by reducing the number of bottoms and inside tank pipelines. In addition, in LV variants using single-tank modules, a reduction in production costs is achieved by reducing the volume of in-tank work. An additional increase in the reliability of LV modifications using bundles of single-tank units is achieved due to the fact that the fuel lines do not break between the bundle modules, or after they are separated from the CRM and does not affect the performance of the flight task.
Все предложенные варианты ракеты-носителя модульного типа объединены единым изобретательским замыслом и соответствуют критериям изобретения.All proposed variants of the modular launch vehicle are combined by a single inventive concept and meet the criteria of the invention.
ЛитератураLiterature
1. С.П.Уманский "Ракеты-носители. Космодромы", Москва, издательство "Рестарт+", 2001 г.1. SP Umansky "Launch vehicles. Cosmodromes", Moscow, publishing house "Restart +", 2001
2. "Космонавтика", энциклопедия, 1985 г., Москва, издательство "СЭ", - "ОТРАГ"2. "Cosmonautics", encyclopedia, 1985, Moscow, publishing house "SE", - "OTRAG"
3. Журнал Новости Космонавтики" №3, 1999 г., с.48.3. Journal of Cosmonautics News "No. 3, 1999, p. 48.
4. Патент США №5143328 от 01.09.1992, B 64 G 1/00, B 64 G 1/40.4. US Patent No. 5,143,328 of September 1, 1992, B 64
Claims (21)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002115793/11A RU2291817C2 (en) | 2002-06-14 | 2002-06-14 | Module-type launch vehicle (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002115793/11A RU2291817C2 (en) | 2002-06-14 | 2002-06-14 | Module-type launch vehicle (versions) |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002115793A RU2002115793A (en) | 2004-03-20 |
RU2291817C2 true RU2291817C2 (en) | 2007-01-20 |
Family
ID=36294533
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002115793/11A RU2291817C2 (en) | 2002-06-14 | 2002-06-14 | Module-type launch vehicle (versions) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2291817C2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2456215C1 (en) * | 2011-05-25 | 2012-07-20 | Николай Борисович Болотин | Spaceship |
RU2459102C1 (en) * | 2011-06-10 | 2012-08-20 | Николай Борисович Болотин | Spaceship with nuclear power plant, and nuclear rocket engine |
RU2464208C1 (en) * | 2011-06-10 | 2012-10-20 | Николай Борисович Болотин | Multistage carrier rocket, liquid-propellant rocket engine, turbo pump unit and bank nozzle unit |
RU2748344C1 (en) * | 2020-08-24 | 2021-05-24 | Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" | Multistage rocket and method for separating waste parts |
-
2002
- 2002-06-14 RU RU2002115793/11A patent/RU2291817C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2456215C1 (en) * | 2011-05-25 | 2012-07-20 | Николай Борисович Болотин | Spaceship |
RU2459102C1 (en) * | 2011-06-10 | 2012-08-20 | Николай Борисович Болотин | Spaceship with nuclear power plant, and nuclear rocket engine |
RU2464208C1 (en) * | 2011-06-10 | 2012-10-20 | Николай Борисович Болотин | Multistage carrier rocket, liquid-propellant rocket engine, turbo pump unit and bank nozzle unit |
RU2748344C1 (en) * | 2020-08-24 | 2021-05-24 | Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" | Multistage rocket and method for separating waste parts |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2002115793A (en) | 2004-03-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20180238272A1 (en) | Tri-propellant rocket engine for space launch applications | |
US5961074A (en) | Method and apparatus for pressurized feeding of liquid propellants to a rocket engine | |
US5141181A (en) | Launch vehicle with interstage propellant manifolding | |
CN112983679B (en) | Carrier rocket upper-stage propulsion system and carrier rocket | |
US11982249B1 (en) | Integrated vehicle fluids | |
JPH0581479B2 (en) | ||
RU2628272C2 (en) | Rocket stage with liquid drive system | |
FR2640579A1 (en) | INCREASED FUEL-LOADED SPACE MACHINE FOR HOLDING IN POSITION AND LAUNCHING METHOD | |
US10717550B1 (en) | Integrated vehicle fluids | |
RU2291817C2 (en) | Module-type launch vehicle (versions) | |
CN114291300B (en) | Ground-moon shuttle aircraft propulsion system | |
CN111207008A (en) | Device and method for discharging residual propellants in propellant cross conveying pipeline | |
RU2250862C2 (en) | Recoverable launcher for launching flying vehicles | |
GB2272488A (en) | System for feeding reignitable rocket engines | |
RU2563923C1 (en) | Low-thrust modular engine unit | |
RU2215891C2 (en) | Impulse solar rocket engine installation | |
CA1249132A (en) | Method for controlling the utilization of fluid bipropellant in a spacecraft rocket engine | |
RU2459102C1 (en) | Spaceship with nuclear power plant, and nuclear rocket engine | |
RU2456215C1 (en) | Spaceship | |
RU2464208C1 (en) | Multistage carrier rocket, liquid-propellant rocket engine, turbo pump unit and bank nozzle unit | |
RU2088787C1 (en) | Multistage rocket | |
CN114635810A (en) | Low-temperature propellant on-orbit management device suitable for complex overload | |
RU2339835C2 (en) | Fuel-tank pressurisation system | |
RU2775518C1 (en) | Propulsion unit for liquid-propellant rockets with hydrogen and methane filling invariant fuel tanks with batch layout | |
RU2381378C1 (en) | Rocket engine unit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100615 |