RU2376216C2 - Spaceship engine module - Google Patents
Spaceship engine module Download PDFInfo
- Publication number
- RU2376216C2 RU2376216C2 RU2007142118/11A RU2007142118A RU2376216C2 RU 2376216 C2 RU2376216 C2 RU 2376216C2 RU 2007142118/11 A RU2007142118/11 A RU 2007142118/11A RU 2007142118 A RU2007142118 A RU 2007142118A RU 2376216 C2 RU2376216 C2 RU 2376216C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tanks
- engine module
- remote control
- elements
- frame
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к ракетно-космической технике, а именно к конструкции двигательных установок космического назначения, а также к конструкции разгонных блоков, предназначенных для выведения полезной нагрузки на расчетную орбиту и коррекции этой орбиты.The invention relates to rocket and space technology, namely, to the design of propulsion systems for space purposes, as well as to the design of upper stages, designed to bring the payload to the calculated orbit and correct this orbit.
Известен ракетный разгонный блок, содержащий бак окислителя, со стержневой фермой подвески, тороидальный бак горючего с опорной стержневой фермой для сопряжения с ракетой-носителем. Баки соединены между собой силовой конструкцией, представляющей собой верхний шпангоут с баком окислителя и нижний шпангоут с баком горючего. Оба шпангоута связаны между собой стрингерами. Причем стержневые фермы подвески бака окислителя и полезной нагрузки опираются на верхний шпангоут, а нижний шпангоут взаимодействует с кронштейнами бака горючего и опорной стержневой фермой (патент РФ №21653779, МПК B64G 1/00, 1/16, 1/40, опубл. 20.04.2001, бюл. №11).Known rocket booster block containing an oxidizer tank, with a suspension rod truss, a toroidal fuel tank with a supporting rod truss for interfacing with a launch vehicle. The tanks are interconnected by a power structure, which is the upper frame with the oxidizer tank and the lower frame with the fuel tank. Both frames are interconnected by stringers. Moreover, the rod trusses of the oxidizer tank suspension and the payload are supported by the upper frame, and the lower frame interacts with the fuel tank arms and the supporting rod farm (RF patent No. 21553779, IPC
Недостатком известной конструкции является то, что рама двигательной установки (ДУ) несет силовую нагрузку от полной массы всех элементов ДУ при воздействии линейных ускорений до 10 g и более и ударных до 1000 g. Следовательно, рама должна обеспечивать целостность и работоспособность всей конструкции с учетом полных нагрузок, при этом она будет иметь большую массу и большое количество силовых элементов: шпангоутов, стрингеров, ребер жесткости.A disadvantage of the known design is that the frame of the propulsion system (DE) carries a power load from the total mass of all elements of the DE when exposed to linear accelerations of up to 10 g or more and shock up to 1000 g. Therefore, the frame should ensure the integrity and performance of the entire structure, taking into account the full loads, while it will have a large mass and a large number of power elements: frames, stringers, stiffeners.
Известен двигательный модуль "Марк-II" (Journal of Spacecraft and Rockets, 1982, V.19, №5 р.423-429), состоящий из рамы, выполненной из шпангоутов, связанных стрингерами с ребрами жесткости. На раме между концевыми элементами шпангоутов установлены баки, связанные стержневыми элементами с рамой. Агрегаты автоматики и управления закреплены на нижнем шпангоуте рамы. Четыре блока управляющих двигателей и двигателей коррекции установлены на выносных элементах, прикрепленных к нижнему шпангоуту.Known engine module "Mark II" (Journal of Spacecraft and Rockets, 1982, V.19, No. 5, p. 423-429), consisting of a frame made of frames connected by stringers with stiffeners. On the frame between the end elements of the frames installed tanks connected rod elements with the frame. Automation and control units are fixed on the lower frame of the frame. Four blocks of control engines and correction motors are mounted on external elements attached to the lower frame.
Эта конструкция по существу является прототипом предлагаемого решения, но имеет те же недостатки, что и аналог, а именно, рама несет полную силовую нагрузку от всех элементов ДУ. При этом для обеспечения прочности конструкции приходится задавать сечения силовых элементов рамы, с учетом предельно возможной нагрузки двигательного модуля, включая его основные узлы (баки, двигатели, баллоны и т.д.) с учетом коэффициента запаса прочности около 1,5.This design is essentially a prototype of the proposed solution, but has the same disadvantages as the analogue, namely, the frame carries the full power load from all elements of the remote control. At the same time, in order to ensure the structural strength, it is necessary to set the cross sections of the frame's power elements, taking into account the maximum possible load of the motor module, including its main components (tanks, engines, cylinders, etc.), taking into account the safety factor of about 1.5.
Задачей предлагаемого изобретения является снижение массы за счет исключения рамы из состава ДУ и, дополнительно, улучшение компоновки.The task of the invention is to reduce weight by eliminating the frame from the composition of the remote control and, additionally, improving the layout.
Предлагаемый двигательный модуль космического летательного аппарата состоит как минимум из двух шпангоутов, баков с полюсными элементами для компонентов топлива, баллонов высокого давления, ракетных двигателей, агрегатов автоматики и управления. Согласно изобретению предлагается верхние полюсные элементы баков жестко соединить с верхним шпангоутом, при этом нижние полюсные элементы являются опорами всего двигательного модуля, взаимодействующими с соответствующими опорами, например, ракеты-носителя, разгонного блока или космического аппарата.The proposed propulsion module of a spacecraft consists of at least two frames, tanks with pole elements for fuel components, high-pressure cylinders, rocket engines, automation and control units. According to the invention, it is proposed that the upper pole elements of the tanks be rigidly connected to the upper frame, while the lower pole elements are the supports of the entire propulsion module, interacting with the corresponding supports, for example, a launch vehicle, an acceleration unit or a spacecraft.
В предпочтительном варианте конструкции модуля оси баков расположены наклонно к продольной оси модуля, а верхний шпангоут служит опорой для полезной нагрузки.In a preferred embodiment, the module design of the axis of the tanks are inclined to the longitudinal axis of the module, and the upper frame serves as a support for the payload.
Прочность и устойчивость всей конструкции можно повысить, организовав связь баков между собой через кронштейны либо демпфирующие элементы, например, шайбы из резины либо другого материала.Strength and stability of the entire structure can be increased by organizing the connection of the tanks to each other through brackets or damping elements, for example, washers made of rubber or other material.
Дополнительные агрегаты модуля, например баллоны высокого давления, могут быть установлены в периферийной зоне между баками с компонентами топлива и связаны со шпангоутами и баками через промежуточные элементы крепления, например кронштейны или стяжки.Additional module assemblies, such as high-pressure cylinders, can be installed in the peripheral zone between the tanks with fuel components and connected to the frames and tanks through intermediate fasteners, such as brackets or couplers.
Агрегаты автоматики и управления могут располагаться в зоне между баками и шпангоутами, т.е. внутри модуля.Automation and control units can be located in the area between tanks and frames, i.e. inside the module.
Ракетные двигатели для управления движением космического летательного аппарата могут быть расположены на любых элементах крепления, либо агрегатах ДУ, например на опорах двигательного модуля.Rocket engines for controlling the motion of a spacecraft can be located on any fastening elements, or remote control units, for example, on the supports of the propulsion module.
Предлагаемая ДУ изображена на приведенных чертежах. На фиг.1 показан разрез ДУ с четырьмя баками для компонентов топлива по плоскости симметрии. На фиг.2 - вид этой ДУ сверху. На фиг.3 приведен разрез ДУ со стрингерами, связывающими нижний и верхний шпангоуты. На фиг.4 приведен разрез ДУ несимметричной схемы с тремя баками для компонентов топлива. На фиг.5 - вид этой ДУ сверху.The proposed remote control is shown in the drawings. Figure 1 shows a section of the remote control with four tanks for fuel components along the plane of symmetry. Figure 2 is a top view of this remote control. Figure 3 shows the section of the remote control with stringers connecting the lower and upper frames. Figure 4 shows a section of the remote control asymmetric circuit with three tanks for fuel components. Figure 5 is a top view of this remote control.
Предлагаемая ДУ (фиг.1, фиг.2 и фиг.3) состоит минимум из трех баков 1 для хранения компонентов топлива. Баки равномерно расположены по окружности вокруг продольной оси ДУ и закреплены за верхние полюсные элементы 2, например горловины, на верхнем шпангоуте 3, являющемся силовой опорой, например для полезной нагрузки (не показана), и жестко соединяющем верхние полюсные элементы баков между собой, нижнего шпангоута 4, расположенного соосно с верхним шпангоутом в экваториальной зоне емкостей либо ниже ее и жестко соединенного с баками через кронштейн 5 (фиг.1) или стрингерами 6 (фиг.3) с верхним шпангоутом, нижних опор 7 всего двигательного модуля, жестко соединенных с нижними полюсными элементами 8 емкостей, например, с горловинами, с одной стороны, и с соответствующими опорами (не показаны) космического аппарата с другой, баллонов высокого давления 9, расположенных в периферийной зоне баков и связанных соединительными 10, 11 и демпфирующими 12 элементами с баками и (или) опорами ДУ, агрегатов автоматики и узлов ДУ 13, расположенных в зоне между шпангоутами и баками, корректирующих (не менее одного) двигателей 14, установленных на нижнем шпангоуте в зоне продольной оси ДУ, и двигателей ориентации и стабилизации 15, расположенных на элементах крепления, например, нижних опорах 7 двигательного модуля. Для надежной фиксации баллонов высокого давления, баков и дополнительных агрегатов могут быть использованы соединительные элементы 11, демпфирующие прокладки 12, соединительные элементы (стяжные ленты) 10 и т.п.The proposed remote control (figure 1, figure 2 and figure 3) consists of a minimum of three
Основным отличием предлагаемого двигательного модуля является то, что в нем нет силовой рамы, т.к. силовая нагрузка при воздействии механических нагрузок в процессе выведения на орбиту и других воздействиях на конструкцию ДУ распределяется между баками, верхним шпангоутом 3, жестко фиксирующим верхние зоны баков через их полюсные элементы 2, и корпусными элементами КА, фиксирующими нижние зоны емкостей через опоры двигательного модуля.The main difference of the proposed propulsion module is that it does not have a power frame, because the power load when exposed to mechanical loads in the process of putting into orbit and other influences on the design of the remote control is distributed between the tanks, the
В предлагаемом изобретении происходит перераспределение внешних силовых нагрузок между узлами конструкции, выполняющими роль рамы (оболочки баков 1, шпангоут 3 и 4), что в значительной степени снижает массу ДУ.In the present invention, there is a redistribution of external power loads between the structural nodes that perform the role of the frame (shell of the
Верхний шпангоут 3 используется для дополнительных целей, а именно в качестве силовой опоры полезной нагрузки, а нижний шпангоут 4 - для установки как минимум одного двигателя коррекции.The
Для повышения силовой устойчивости и прочности конструкции ДУ в целом оси баков следует располагать наклонно к продольной оси ДУ, а между баками устанавливать соединительные 11 и демпфирующие 12 элементы, например, кронштейны и резиновые шайбы соответственно, с одной стороны объединяющие баки в единый силовой блок, а с другой - демпфирующие силовые нагрузки между баками.To increase the power stability and structural strength of the remote control as a whole, the axis of the tanks should be positioned obliquely to the longitudinal axis of the remote control, and between the tanks should be installed connecting 11 and damping 12 elements, for example, brackets and rubber washers, respectively, on the one hand uniting the tanks into a single power unit, and on the other, damping power loads between the tanks.
Так при работе двигательного модуля в условиях минимального силового воздействия внешних нагрузок, например, при автономном полете двигательного модуля с полезной нагрузкой в условиях невесомости космического пространства, жесткость всей конструкции обеспечивается верхним и нижним шпангоутами. В этом случае между баками достаточно установить демпфирующие элементы, например резиновые шайбы.So, when the engine module is operating under the conditions of minimal force impact of external loads, for example, during an autonomous flight of the engine module with a payload in the conditions of zero gravity of outer space, the rigidity of the whole structure is ensured by the upper and lower frames. In this case, it is sufficient to install damping elements between the tanks, for example rubber washers.
С другой стороны при работе двигательного модуля в условиях воздействия больших силовых нагрузок, например, для обеспечения работоспособности конструкции при спуске аппарата с орбиты в атмосфере планеты для увеличения жесткости всей конструкции баки могут быть соединены между собой дополнительно кронштейнами, расположенными на поверхности баков.On the other hand, when the propulsion module is operated under the influence of large power loads, for example, to ensure the operability of the structure during the descent of the device from orbit in the planet’s atmosphere to increase the rigidity of the entire structure, the tanks can be additionally interconnected by brackets located on the surface of the tanks.
Зона между баками и шпангоутами используется для размещения практически всех узлов и агрегатов ДУ, что обеспечивает монтаж всех узлов ДУ на шпангоуте до установки баков и таким путем в значительной степени повышает технологичность сборки ДУ в целом.The zone between the tanks and the frames is used to place almost all the remote control units and assemblies, which ensures the installation of all the remote control units on the frame before installing the tanks and in this way significantly increases the manufacturability of the remote control assembly as a whole.
Баллоны высокого давления 9 располагаются в периферийной зоне баков. При этом их крепление осуществляется через соединительные и промежуточные, например, стяжки 10, элементы крепления с баками либо шпангоутами или опорами. Кроме того, двигатели ориентации и стабилизации легко могут быть размещены в любой зоне ДУ, например, на опорах 7.
Конструкция модуля ДУ позволяет производить многократную переборку, например, при замене одного из агрегатов, либо многократное использование ДУ с заменой узлов однократного использования.The design of the remote control module allows multiple reassembly, for example, when replacing one of the units, or multiple use of the remote control with the replacement of single-use units.
Настройка требуемых координат центра масс ДУ производится простым перемещением баков и изменением их угла наклона в узле крепления с верхним шпангоутом в процессе сборки модуля, что исключает использование паразитных масс при центровке и юстировке ДУ и ее элементов.The required coordinates of the center of mass of the remote control are adjusted by simply moving the tanks and changing their angle of inclination in the mount with the upper frame during assembly of the module, which eliminates the use of spurious masses when centering and adjusting the remote control and its elements.
По существу модуль ДУ является многомодульным и позволяет вести многобаковую, многобаллонную сборку для использования ДУ в КА с различными запасами топлива за счет установки необходимого количества баков и баллонов при неизменной технологии сборки и без изменения пневмогидравлической схемы остальных агрегатов и систем, расположенных между баками и шпангоутами. Это обеспечивает высокий уровень унификации и живучести, что в значительной степени сокращает номенклатуру применяемых узлов и оптимизирует производство ДУ для КА различного назначения.Essentially, the remote control module is multi-module and allows for multi-tank, multi-cylinder assembly for using the remote control in a spacecraft with different fuel reserves by installing the required number of tanks and cylinders with the same assembly technology and without changing the pneumohydraulic diagram of the remaining units and systems located between the tanks and frames. This provides a high level of unification and survivability, which significantly reduces the range of nodes used and optimizes the production of remote control for spacecraft for various purposes.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007142118/11A RU2376216C2 (en) | 2007-11-14 | 2007-11-14 | Spaceship engine module |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007142118/11A RU2376216C2 (en) | 2007-11-14 | 2007-11-14 | Spaceship engine module |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007142118A RU2007142118A (en) | 2009-05-27 |
RU2376216C2 true RU2376216C2 (en) | 2009-12-20 |
Family
ID=41022690
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007142118/11A RU2376216C2 (en) | 2007-11-14 | 2007-11-14 | Spaceship engine module |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2376216C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2563923C1 (en) * | 2014-04-21 | 2015-09-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Low-thrust modular engine unit |
RU2649539C2 (en) * | 2015-11-12 | 2018-04-03 | Акционерное общество "НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МАШИНОСТРОЕНИЯ" (АО "НИИМаш") | Motor module of spacecraft |
-
2007
- 2007-11-14 RU RU2007142118/11A patent/RU2376216C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2563923C1 (en) * | 2014-04-21 | 2015-09-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Low-thrust modular engine unit |
RU2649539C2 (en) * | 2015-11-12 | 2018-04-03 | Акционерное общество "НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МАШИНОСТРОЕНИЯ" (АО "НИИМаш") | Motor module of spacecraft |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007142118A (en) | 2009-05-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2617162C1 (en) | Spacecraft, its payload module and service system module | |
US9394065B2 (en) | Multiple space vehicle launch system | |
CA2820943C (en) | Spacecraft propellant tank mount | |
JP2018514441A (en) | Stackable satellite and method of stacking stackable satellites | |
RU2161108C1 (en) | Method for orbit injection of payload by multifunctional launch vehicle of combination arrangement with cruise liquid- propellant rocket engine installations (lrei), multifunctional launch vehicle with cruise lpei and method for its development | |
RU2725824C1 (en) | Device for group launch of satellites and reinforced frame | |
CN109941459B (en) | Satellite configuration and satellite | |
RU2376216C2 (en) | Spaceship engine module | |
CN101850852A (en) | SPORT (Solar Polar Orbit Radio Telescope) clock scanning satellite | |
RU148483U1 (en) | ADAPTER FOR LATERAL REMOVAL OF USEFUL LOADS, POWER FARM AND SUPPORT UNIT FOR POWER FARM | |
CN112357118B (en) | Manned lunar surface lander based on truss structure | |
RU2340516C1 (en) | Upper-stage rocket and strong ring (2 versions) | |
RU2649539C2 (en) | Motor module of spacecraft | |
CN104290918B (en) | Miniaturization track towboat satellite configuration and layout design method | |
RU2673447C9 (en) | Space vehicle | |
RU2105702C1 (en) | Cryogenic stage | |
RU2621221C1 (en) | Service system module | |
RU2293689C2 (en) | Space head module for isolated and cluster launch of satellites | |
RU159980U1 (en) | SPACE VEHICLE | |
RU2165379C1 (en) | Rocket cryogenic stage | |
RU150666U1 (en) | SPACE VEHICLE FOR SCIENTIFIC RESEARCH AND ITS USEFUL LOAD MODULE | |
RU159978U1 (en) | SERVICE MODULE | |
CN107933968B (en) | Three flywheel integrated configuration devices of one kind and its installation adjusting method | |
RU184328U1 (en) | Adapter for launching several spacecraft | |
RU2629586C2 (en) | Engine system of cosmic aircraft |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191115 |