RU2640941C2 - Missile upper stage - Google Patents

Missile upper stage Download PDF

Info

Publication number
RU2640941C2
RU2640941C2 RU2016120236A RU2016120236A RU2640941C2 RU 2640941 C2 RU2640941 C2 RU 2640941C2 RU 2016120236 A RU2016120236 A RU 2016120236A RU 2016120236 A RU2016120236 A RU 2016120236A RU 2640941 C2 RU2640941 C2 RU 2640941C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cryogenic
truncated cone
tank
oxidizer
level sensor
Prior art date
Application number
RU2016120236A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2016120236A (en
Inventor
Николай Николаевич Тупицын
Евгений Николаевич Туманин
Юрий Олегович Будаев
Михаил Викторович Рожков
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" filed Critical Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева"
Priority to RU2016120236A priority Critical patent/RU2640941C2/en
Publication of RU2016120236A publication Critical patent/RU2016120236A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2640941C2 publication Critical patent/RU2640941C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: aviation.
SUBSTANCE: missile upper stage comprises a cryogenic oxidant tank with additional near-bottom partitions, a sampling device, a rod of a cryogenic fuel level sensor, a propulsion engine. The cryogenic oxidant tank is provided with a drip reflector consisting of an inner truncated cone with a bottom in a small base. Its larger base is facing towards the upper bottom of the cryogenic oxidant tank, and an outer truncated cone, the larger base of which is facing towards the lower bottom of the cryogenic oxidant tank. The outer truncated cone is faired with the larger base of the inner truncated cone with a smaller base, holes uniformly distributed along the conjugation circumference are made in the conjugation of the inner truncated cone with the outer truncated cone. In the bottom of the inner truncated cone of the drip reflector, a central hole is made, through which the rod of the cryogenic fuel level sensor passes. The drip reflector is fixed to the rod of the cryogenic fuel level sensor above the additional near-bottom partitions.
EFFECT: ensuring a reliable launch of the propulsion engine of the upper stage and its subsequent operation.
2 dwg

Description

Изобретение относится к ракетно-космической технике, а именно к средствам выведения аппаратов космического назначения на заданные орбиты.The invention relates to rocket and space technology, and in particular to means for launching spacecraft into predetermined orbits.

Применение в ракетно-космической системе разгонного блока, в состав которого входит криогенный бак, заправляемый жидким криогенным топливом, может привести к возникновению проблемы, которая связана с процессами, проходящими в криогенном баке окислителя. А именно, в космическом пространстве между запусками маршевого двигателя ракетного разгонного блока наступает невесомость, и криогенное топливо за счет капиллярных сил распределяется по периферии криогенного бака окислителя, образуя в центральной его части газовый сфероид. При создании перегрузки перед последним запуском маршевого двигателя ракетного разгонного блока криогенное топливо перемещается в район дополнительных придонных перегородок и заборного устройства, в результате чего происходит сепарация газового криогенного топлива, успокоение жидкости, и жидкость в районе заборного устройства становится кондиционной для запуска маршевого двигателя. Но при создании предпусковой перегрузки с внутрибаковых устройств, расположенных в верхней части криогенного бака окислителя, криогенное топливо в виде капель, образованных в невесомости и имеющих достаточно большой объем, падает на сформированную поверхность криогенного топлива в области заборного устройства, вызывая повторную его газификацию, что может привести к отказу при запуске или работе маршевого двигателя.The use of a booster block in a space-rocket system, which includes a cryogenic tank refueled with liquid cryogenic fuel, can lead to a problem that is associated with the processes that take place in the cryogenic tank of the oxidizer. Namely, in outer space, between the launches of the main engine of the rocket booster block, zero gravity occurs, and cryogenic fuel due to capillary forces is distributed around the periphery of the oxidizer cryogenic tank, forming a gas spheroid in its central part. When an overload is created before the last launch of the main engine of the rocket booster block, cryogenic fuel moves to the area of additional bottom partitions and the intake device, as a result of which gas cryogenic fuel is separated, the fluid calms down, and the liquid in the area of the intake device becomes conditioned to start the main engine. But when creating a pre-start overload from in-tank devices located in the upper part of the oxidizer’s cryogenic tank, cryogenic fuel in the form of droplets formed in zero gravity and having a sufficiently large volume falls onto the formed surface of the cryogenic fuel in the area of the intake device, causing it to re-gasify, which may lead to failure when starting or operating the main engine.

Известен ракетный разгонный блок RU 2412088 С1 (B64G 1/22 (2006.01), опубликован 20.02.2011 г.), криогенный бак окислителя которого содержит основные продольные и дополнительные придонные перегородки, заборное устройство штангу датчика уровня криогенного топлива и маршевый двигатель-прототип.Known rocket booster block RU 2412088 C1 (B64G 1/22 (2006.01), published 02/20/2011), the cryogenic oxidizer tank of which contains the main longitudinal and additional bottom partitions, the intake device, the cryogenic fuel level sensor rod and the main engine prototype.

Недостатком прототипа является следующее.The disadvantage of the prototype is the following.

При создании предпусковой перегрузки возможна повторная газификация криогенного топлива при падении его с внутрибаковых устройств в виде капель, образованных в невесомости и имеющих достаточно большой объем, на сформированную поверхность криогенного топлива в область заборного устройства криогенного бака окислителя.When creating a prestarting overload, it is possible to re-gasify cryogenic fuel when it falls from in-tank devices in the form of droplets formed in zero gravity and having a sufficiently large volume onto the formed surface of cryogenic fuel in the region of the intake device of the cryogenic oxidizer tank.

Задачей изобретения является создание разгонного блока, обеспечивающего высокую надежность при запуске маршевого двигателя и последующей его работе.The objective of the invention is the creation of an accelerating unit that provides high reliability when starting the main engine and its subsequent operation.

Техническим результатом предложенного изобретения является устранение повторной газификации криогенного топлива в криогенном баке окислителя при попадании криогенного топлива виде капель, образованных в невесомости и имеющих достаточно большой объем и падающих с внутрибаковых устройств, расположенных в верхней части криогенного бака окислителя, на сформированную поверхность криогенного топлива в зону захвата газовых включений заборного устройства криогенного бака окислителя и, как следствие, обеспечение надежного запуска маршевого двигателя и последующей его работы.The technical result of the proposed invention is the elimination of re-gasification of cryogenic fuel in the cryogenic tank of the oxidizer when cryogenic fuel gets in the form of droplets formed in zero gravity and having a sufficiently large volume and falling from the tank devices located in the upper part of the cryogenic tank of the oxidizer onto the formed surface of the cryogenic fuel in the zone capture of gas inclusions of the intake device of the cryogenic oxidizer tank and, as a result, ensuring reliable launch of marshes engine and its subsequent operation.

Технический результат достигается тем, что в ракетном разгонном блоке, содержащем криогенный бак окислителя с дополнительными придонными перегородками, заборным устройством, штангой датчика уровня криогенного топлива, маршевый двигатель, криогенный бак окислителя снабжен каплеотражателем, состоящим из внутреннего усеченного конуса с дном в малом основании, при этом большее основание его обращено к верхнему днищу криогенного бака окислителя, и внешнего усеченного конуса, большее основание которого обращено к нижнему днищу криогенного бака окислителя, причем меньшим основанием внешний усеченный конус плавно сопряжен с большим основанием внутреннего усеченного конуса, в сопряжении внутреннего усеченного конуса с внешним усеченным конусом выполнены отверстия, равномерно распределенные по окружности сопряжения, в дне внутреннего усеченного конуса каплеотражателя выполнено центральное отверстие, через которое проходит штанга датчика уровня криогенного топлива, при этом каплеотражатель закреплен на штанге датчика уровня криогенного топлива над дополнительными придонными перегородками.The technical result is achieved in that in a rocket booster block containing a cryogenic oxidizer tank with additional bottom baffles, a suction device, a rod of a cryogenic fuel level sensor, the main engine, the cryogenic oxidizer tank is equipped with a droplet deflector, consisting of an internal truncated cone with a bottom in a small base, this, its larger base faces the upper bottom of the cryogenic oxidizer tank, and the outer truncated cone, the larger base of which faces the lower bottom of the cryogenic about the oxidizer tank, with the smaller base the outer truncated cone smoothly mating with the large base of the inner truncated cone, in the pairing of the inner truncated cone with the outer truncated cone, holes are made evenly distributed around the mating circumference, a central hole is made in the bottom of the inner truncated cone of the droplet deflector through which passes the cryogenic fuel level sensor rod, while the droplet deflector is mounted on the cryogenic fuel level sensor rod over additional idon partitions.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 изображен общий вид ракетного разгонного блока, на фиг. 2 изображен криогенный бак окислителя ракетного разгонного блока, где:In FIG. 1 is a perspective view of a rocket booster unit; FIG. 2 shows a cryogenic tank of an oxidizer of a rocket booster block, where:

1. криогенный бак окислителя;1. cryogenic oxidizer tank;

2. дополнительные придонные перегородки;2. additional bottom baffles;

3. заборное устройство;3. intake device;

4. штанга датчика уровня криогенного топлива;4. rod cryogenic fuel level sensor;

5. маршевый двигатель;5. marching engine;

6. каплеотражатель;6. droplet reflector;

7. внутренний усеченный конус;7. inner truncated cone;

8. дно;8. bottom;

9. верхнее днище;9. the upper bottom;

10. внешний усеченный конус;10. outer truncated cone;

11. нижнее днище;11. bottom bottom;

12. отверстия;12. holes;

13. зона захвата газовых включений;13. capture zone of gas inclusions;

14. полость каплеотражателя;14. cavity reflector;

15. газовая полость криогенного бака окислителя;15. gas cavity of the cryogenic oxidizer tank;

16. придонная часть.16. bottom part.

В предложенном ракетном разгонном блоке (фиг. 1), содержащем криогенный бак окислителя 1 с дополнительными придонными перегородками 2, заборным устройством 3, штангой датчика уровня криогенного топлива 4, маршевый двигатель 5, криогенный бак окислителя 1 снабжен каплеотражателем 6, состоящим из внутреннего усеченного конуса 7 с дном 8 в малом основании, при этом открытое большее основание его обращено к верхнему днищу 9 криогенного бака окислителя 1, и внешнего усеченного конуса 10, открытое большее основание которого обращено к нижнему днищу 11 криогенного бака окислителя 1, причем меньшим основанием внешний усеченный конус 10 плавно сопряжен с открытым большим основанием внутреннего усеченного конуса 7, в сопряжении внутреннего усеченного конуса 7 с внешним усеченным конусом 10 выполнены отверстия 12, равномерно распределенные по окружности сопряжения, в дне 8 внутреннего усеченного конуса 7 каплеотражателя 6 выполнено центральное отверстие, через которое проходит штанга датчика уровня криогенного топлива 4, при этом каплеотражатель 6 закреплен на штанге датчика уровня криогенного топлива 4 над дополнительными придонными перегородками 2.In the proposed rocket booster block (Fig. 1) containing a cryogenic oxidizer tank 1 with additional bottom baffles 2, a suction device 3, a rod of a cryogenic fuel level sensor 4, the main engine 5, the cryogenic oxidizer tank 1 is equipped with a droplet deflector 6, consisting of an internal truncated cone 7 with a bottom 8 in a small base, with an open larger base facing the upper bottom 9 of the cryogenic oxidizer tank 1, and an external truncated cone 10, an open larger base facing towards the lower bottom 11 the riogenous oxidizer tank 1, with the smaller base, the outer truncated cone 10 smoothly mating with the open large base of the inner truncated cone 7, the holes 12 are uniformly distributed around the mating circumference in the interface of the inner truncated cone 7, and the bottom 8 of the inner truncated cone 7 of the droplet deflector 6, a central hole is made through which the rod of the cryogenic fuel level sensor 4 passes, while the droplet deflector 6 is mounted on the rod of the cryogenic level sensor The fuel over 4 additional bottom wall 2.

Конусность внешнего усеченного конуса 10 и диаметр каплеотражателя 6 должны обеспечивать отражение падающих капель криогенного топлива за пределы зоны захвата газовых включений 13 при повторной загазованности криогенного топлива, при этом зона захвата газовых включений 13 определяется величиной осевой перегрузки на момент запуска маршевого двигателя 5, расходом криогенного топлива, конструкцией заборного устройства 3, размером газовых включений и пр.The taper of the outer truncated cone 10 and the diameter of the droplet deflector 6 should provide a reflection of the falling drops of cryogenic fuel outside the capture zone of the gas inclusions 13 when the cryogenic fuel is re-gassed, while the capture zone of the gas inclusions 13 is determined by the axial overload at the moment the main engine 5 starts, the cryogenic fuel consumption , the design of the intake device 3, the size of the gas inclusions, etc.

При заправке криогенным топливом криогенного бака окислителя 1 при прохождении уровня криогенного топлива каплеотражателя 6 в его полости 14 возможно скапливание газового криогенного топлива. С помощью отверстий 12 в каплеотражателе 6 обеспечивается перепуск газового криогенного топлива из полости каплеотражателя 14 в газовую полость криогенного бака окислителя 15.When refueling the cryogenic tank of oxidizer 1 with cryogenic fuel, when passing the level of cryogenic fuel of the droplet deflector 6 in its cavity 14, gas cryogenic fuel may accumulate. Using the holes 12 in the droplet deflector 6, the gas cryogenic fuel is transferred from the cavity of the droplet deflector 14 to the gas cavity of the cryogenic oxidizer tank 15.

Предложенный ракетный разгонный блок функционирует следующим образом.The proposed rocket booster block operates as follows.

После отделения ракетного разгонного блока от предыдущей ступени ракеты космического назначения, после многократных запусков маршевого двигателя 5 и перед последним запуском маршевого двигателя 5 уровень топлива в криогенном баке окислителя 1 находится в его придонной части 16.After the separation of the rocket booster block from the previous stage of the space rocket, after repeated launches of the mid-flight engine 5 and before the last launch of the mid-flight engine 5, the fuel level in the cryogenic tank of oxidizer 1 is located in its bottom part 16.

При выключении маршевого двигателя 5 в космических условиях наступает практическая невесомость. Под действием капиллярных сил и смачивания возникает движение криогенного топлива по внутренним поверхностям оболочки криогенного бака окислителя 1 и его внутрибаковым устройствам. В результате этого в центре криогенного бака окислителя 1 образуется газовый сфероид, а криогенное топливо находится на поверхностях внутрибаковых устройств и на оболочке криогенного бака окислителя 1.When turning off the mid-flight engine 5 in space conditions, practical zero-gravity occurs. Under the action of capillary forces and wetting, cryogenic fuel moves along the inner surfaces of the shell of the cryogenic tank of oxidizer 1 and its internal tank devices. As a result of this, a gas spheroid is formed in the center of the cryogenic tank of oxidizer 1, and cryogenic fuel is located on the surfaces of the internal tank devices and on the shell of the cryogenic tank of oxidizer 1.

При создании предпусковой перегрузки обеспечивается частичное осаждение криогенного топлива в сторону заборного устройства 3. При включении маршевого двигателя 5 криогенное топливо стекает в придонную часть 16 криогенного бака окислителя 1.When creating prestarting overload, partial deposition of cryogenic fuel is provided towards the intake device 3. When the main engine 5 is turned on, cryogenic fuel flows to the bottom part 16 of the cryogenic oxidizer tank 1.

С внутрибаковых устройств, расположенных в центральной части криогенного бака окислителя 1, капли криогенного топлива падают на каплеотражатель 6 и с его помощью отбрасываются в придонную часть 16 криогенного бака окислителя 1 за пределы зоны захвата газовых включений 13, обеспечивая требуемую кондицию криогенного компонента по газосодержанию на входе в маршевый двигатель 5, его надежный запуск и последующую его работу.From intrabank devices located in the central part of the cryogenic tank of oxidizer 1, droplets of cryogenic fuel fall on the droplet deflector 6 and are used to be thrown into the bottom part 16 of the cryogenic tank of oxidizer 1 outside the capture zone of gas inclusions 13, providing the required condition of the cryogenic component in terms of gas content at the inlet in the marching engine 5, its reliable start-up and its subsequent operation.

Создание в криогенном баке окислителя 1 ракетного разгонного блока устройства в виде каплеотражателя 6 исключает попадание криогенного топлива в виде капель, образованных в невесомости и падающих с внутрибаковых устройств в зону захвата газовых включений 13 заборного устройства 3 криогенного бака окислителя 1, и, как следствие, обеспечивает надежный запуск маршевого двигателя 5 и последующей его работы. Кроме того, отверстия 12, выполненные в верхней части каплеотражателя 6, позволяют избежать накопления газового криогенного компонента в полости каплеотражателя 14, находящейся вблизи зоны захвата газовых включений 13.The creation in the cryogenic tank of the oxidizer 1 of the rocket booster unit in the form of a droplet deflector 6 eliminates the ingress of cryogenic fuel in the form of droplets formed in zero gravity and falling from the internal devices into the capture zone of the gas inclusions 13 of the intake device 3 of the cryogenic tank of the oxidizer 1, and, as a result, provides reliable start of the mid-flight engine 5 and its subsequent operation. In addition, the openings 12 made in the upper part of the droplet deflector 6 allow avoiding the accumulation of a gas cryogenic component in the cavity of the droplet deflector 14 located near the capture zone of the gas inclusions 13.

Claims (1)

Ракетный разгонный блок, содержащий криогенный бак окислителя с дополнительными придонными перегородками, заборным устройством, штангой датчика уровня криогенного топлива, маршевый двигатель, отличающийся тем, что криогенный бак окислителя снабжен каплеотражателем, состоящим из внутреннего усеченного конуса с дном в малом основании, при этом большее основание его обращено к верхнему днищу криогенного бака окислителя, и внешнего усеченного конуса, большее основание которого обращено к нижнему днищу криогенного бака окислителя, причем меньшим основанием внешний усеченный конус плавно сопряжен с большим основанием внутреннего усеченного конуса, в сопряжении внутреннего усеченного конуса с внешним усеченным конусом выполнены отверстия, равномерно распределенные по окружности сопряжения, в дне внутреннего усеченного конуса каплеотражателя выполнено центральное отверстие, через которое проходит штанга датчика уровня криогенного топлива, при этом каплеотражатель закреплен на штанге датчика уровня криогенного топлива над дополнительными придонными перегородками.A rocket booster block containing a cryogenic oxidizer tank with additional bottom baffles, a suction device, a rod of a cryogenic fuel level sensor, a marching engine, characterized in that the cryogenic oxidizer tank is equipped with a droplet deflector, consisting of an internal truncated cone with a bottom in a small base, with a larger base it faces the top of the cryogenic tank of the oxidizer, and the outer truncated cone, the larger base of which faces the bottom of the cryogenic tank of the oxidizer, with a smaller base, the outer truncated cone smoothly mates with the large base of the inner truncated cone; in the pairing of the inner truncated cone with the outer truncated cone, holes are made evenly distributed around the mating circumference; a central hole is made in the bottom of the inner truncated cone of the droplet deflector through which the rod of the cryogenic fuel level sensor passes while the droplet deflector is mounted on the rod of the cryogenic fuel level sensor above the additional bottom partitions.
RU2016120236A 2016-05-25 2016-05-25 Missile upper stage RU2640941C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016120236A RU2640941C2 (en) 2016-05-25 2016-05-25 Missile upper stage

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016120236A RU2640941C2 (en) 2016-05-25 2016-05-25 Missile upper stage

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2016120236A RU2016120236A (en) 2017-11-30
RU2640941C2 true RU2640941C2 (en) 2018-01-12

Family

ID=60580629

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016120236A RU2640941C2 (en) 2016-05-25 2016-05-25 Missile upper stage

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2640941C2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4896848A (en) * 1984-08-29 1990-01-30 Scott Science And Technology Satelite transfer vehicle
RU2247063C2 (en) * 2003-01-08 2005-02-27 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" Rocket cryogenic stage (versions)
RU2412088C1 (en) * 2009-11-30 2011-02-20 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Rocket booster

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4896848A (en) * 1984-08-29 1990-01-30 Scott Science And Technology Satelite transfer vehicle
RU2247063C2 (en) * 2003-01-08 2005-02-27 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" Rocket cryogenic stage (versions)
RU2412088C1 (en) * 2009-11-30 2011-02-20 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Rocket booster

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016120236A (en) 2017-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8202357B2 (en) Bubble trap for a fuel tank in a spacecraft
JP5145062B2 (en) Tank for storing cryogenic liquids and storable fuel
JP5463078B2 (en) Tank for storing cryogenic or storable liquid fuel
US11680544B1 (en) Vapor retention device
JPH04222606A (en) Device for degassing oil
RU2640941C2 (en) Missile upper stage
US7328571B2 (en) Semi-axisymmetric scramjet flowpath with conformal nozzle
FR2987032A1 (en) SMALL PRECISION AMMUNITION EMPLOYMENT SYSTEM ON AIRCRAFT
RU2636188C2 (en) Discharge method and bleed manifold of helicopter fuel pipeline
US8938972B2 (en) Engine apparatus and method for reducing a side load on a flying object
RU2017146502A (en) Multistage rocket and head way of separating waste parts
RU2551831C1 (en) Missile unit of jet-propelled projectile
RU2088787C1 (en) Multistage rocket
RU2547963C1 (en) Method of aircraft start (versions)
EA008152B1 (en) Payload launching system
RU2633973C1 (en) Solid fuel jet engine with single changeable thrust vector
FR2635180A1 (en) CONTROL, CONTROL AND PROPULSION ASSEMBLY, PARTICULARLY FOR BALLISTIC OBJECTS
RU2714416C2 (en) Deployment rotary rocket engine using spring
RU2548282C1 (en) Rocket cryogenic upper stage
RU2728878C1 (en) Transport-launching container
RU2709641C1 (en) Fuel compartment of aircraft with deformable flow tank
RU2719801C1 (en) Controlled bullet
RU2242697C1 (en) Rocket in launching pack
RU2480706C2 (en) Nuclear bomb
RU2007102442A (en) MOBILE AIRCRAFT ROCKET SPACE SYSTEM