RU2649539C2 - Motor module of spacecraft - Google Patents
Motor module of spacecraft Download PDFInfo
- Publication number
- RU2649539C2 RU2649539C2 RU2015148689A RU2015148689A RU2649539C2 RU 2649539 C2 RU2649539 C2 RU 2649539C2 RU 2015148689 A RU2015148689 A RU 2015148689A RU 2015148689 A RU2015148689 A RU 2015148689A RU 2649539 C2 RU2649539 C2 RU 2649539C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pole elements
- supports
- spacecraft
- tanks
- lower pole
- Prior art date
Links
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 7
- RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 9,10-anthraquinone Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C3=CC=CC=C3C(=O)C2=C1 RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 abstract 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 3
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000003351 stiffener Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/40—Arrangements or adaptations of propulsion systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- 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 the 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 support 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 (DU) carries a power load from the total mass of all elements of the DU 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 (патент РФ №23766216, МПК B64G 1/40, опубл. 20.12.2009 г., бюл. №35), состоящий минимум из двух шпангоутов, топливных баков с полюсными элементами, баллонов высокого давления, ракетных двигателей управления полетом, агрегатов автоматики и управления, причем верхние полюсные элементы жестко соединены с верхним шпангоутом, а нижние полюсные элементы являются опорами всего двигательного модуля, взаимодействующими с соответствующими опорами космического аппарата, разгонного блока или ступени.Known engine module (RF patent No. 23766216, IPC
Эта конструкция по существу является прототипом предлагаемого решения. В данном двигательном модуле снижена масса, повышена технологичность и упрощена конструкция. Тем не менее, этот двигательный модуль имеет ряд недостатков:This design is essentially a prototype of the proposed solution. This engine module has reduced weight, improved manufacturability and simplified design. However, this propulsion module has several disadvantages:
- настройка положения центра масс при креплении топливных баков к опорам двигательного модуля требует наличия специальных приспособлений, усложняет сборку и перенастройку, увеличивает трудоемкость и снижает ремонтопригодность всего модуля;- adjusting the position of the center of mass when mounting the fuel tanks to the supports of the engine module requires special devices, complicates the assembly and reconfiguration, increases the complexity and reduces the maintainability of the entire module;
- положение осей баков относительно опор модуля и соответствующих опор космического летательного аппарата создает момент силы от составляющей силы, направленной по оси бака, на плече, равном расстоянию от центра площадки силовой опоры до линии вектора силы. Это может привести к низкочастотным колебаниям в процессе воздействия вибрационных нагрузок при выведении космического аппарата на орбиту, что в значительной степени снижает запас вибропрочности, а значит, требует увеличения массы опорных и других силовых элементов, приводит к усложнению конструкции за счет усиливающих жесткость конструкции элементов.- the position of the axes of the tanks relative to the supports of the module and the corresponding supports of the spacecraft creates a moment of force from the component of the force directed along the axis of the tank on the shoulder equal to the distance from the center of the platform of the power support to the line of the force vector. This can lead to low-frequency fluctuations during the action of vibrational loads when the spacecraft is put into orbit, which significantly reduces the vibration strength margin, which means that it requires an increase in the mass of supporting and other power elements, and leads to structural complexity due to elements reinforcing structural rigidity.
Задачей предлагаемого изобретения является снижение массы, упрощение конструкции и повышение запасов вибропрочности и виброустойчивости, а значит, живучести конструкции.The objective of the invention is to reduce weight, simplify the design and increase the reserves of vibration and vibration resistance, and therefore, the survivability of the structure.
Предлагаемый двигательный модуль космического летательного аппарата состоит как минимум из двух шпангоутов и трех баков для компонентов топлива с верхними полюсными элементами, закрепленными на верхнем шпангоуте, и нижними полюсными элементами, являющимися опорами всего двигательного модуля, взаимодействующими с соответствующими опорами космического летательного аппарата, минимум одного баллона высокого давления, ракетных двигателей управления полетом, агрегатов управления.The proposed propulsion module of a spacecraft consists of at least two frames and three tanks for fuel components with upper pole elements mounted on the upper frame and lower pole elements, which are the supports of the entire propulsion module, interacting with the corresponding supports of the spacecraft, at least one balloon high pressure rocket engines flight control, control units.
Согласно изобретению нижние полюсные элементы шарнирно закреплены на опорах двигательного модуля, а верхние полюсные элементы закреплены на верхнем шпангоуте с возможностью перемещения, обеспечивающего поворот относительно шарнирного закрепления нижних полюсных элементов.According to the invention, the lower pole elements are pivotally mounted on the supports of the motor module, and the upper pole elements are mounted on the upper frame with the possibility of movement, providing rotation relative to the hinge fastening of the lower pole elements.
Для снижения или исключения момента силы в опорах двигательного модуля с целью предотвращения низкочастотных резонансных колебаний при воздействии вибронагрузок, повышения жесткости и виброустойчивости конструкции оси баков проходят через оси шарнирных соединений и через центр зоны силового контакта нижних полюсных элементов и опор космического летательного аппарата.To reduce or eliminate the moment of force in the supports of the engine module in order to prevent low-frequency resonance vibrations when exposed to vibroloads, increase the rigidity and vibration resistance of the structure, the axis of the tanks passes through the axis of the articulated joints and through the center of the power contact zone of the lower pole elements and supports of the spacecraft.
Для снижения массы и повышения запасов вибропрочности за счет увеличения плотности компоновки в зоне топливных баков, в межбаковом пространстве и на верхнем шпангоуте двигательного модуля могут быть расположены полезная нагрузка, дополнительные топливные баки или баллоны высокого давления.To reduce the mass and increase the reserves of vibration resistance by increasing the density of the arrangement in the area of the fuel tanks, in the inter-tank space and on the upper frame of the engine module, payload, additional fuel tanks or high-pressure cylinders can be located.
Предлагаемый двигательный модуль изображен на приведенных чертежах. На фиг. 1 показан разрез модуля. На фиг. 2 - вид этого модуля сверху (вместо тороидальных баллонов показаны шаровые, размещенные между баками для хранения компонентов топлива). На фиг. 3 приведен разрез места крепления верхнего полюсного элемента на верхнем шпангоуте. На фиг. 4 - вариант размещения дополнительных баков или баллонов.The proposed engine module is shown in the drawings. In FIG. 1 shows a section through a module. In FIG. 2 is a top view of this module (instead of toroidal balloons, ball-mounted, placed between the tanks for storing fuel components are shown). In FIG. Figure 3 shows a section through the attachment point of the upper pole element on the upper frame. In FIG. 4 - an option for placing additional tanks or cylinders.
Предлагаемый двигательный модуль (фиг. 1 и фиг. 2) состоит минимум из трех баков 1 для хранения компонентов топлива с газовой полостью 2 и топливной полостью 3, как минимум одного баллона высокого давления 4 для хранения газа наддува, двигателей 5 управления полетом космического летательного аппарата, агрегатов управления и автоматики 6, верхнего шпангоута 7 с пазами 8 (фиг. 3) для перемещения верхних полюсных элементов 9 топливных баков при изменении угла наклона их осей относительно опор двигательного модуля, нижнего шпангоута 10, нижних полюсных элементов 11 с шарнирными соединениями 12 для соединения с опорами 13 двигательного модуля, взаимодействующими с соответствующими опорами 14 космического аппарата. Баки равномерно расположены по окружности вокруг продольной оси двигательного модуля и закреплены за верхние полюсные элементы 9, например горловины, в пазах 8 на верхнем шпангоуте 7, являющемся силовой опорой, например, для полезной нагрузки (не показана).The proposed engine module (Fig. 1 and Fig. 2) consists of a minimum of three
Использование шарниров для крепления нижних полюсных элементов 11 в опорах 13 двигательного модуля позволяет с наименьшими затратами выполнять сборку всего двигательного модуля, а также настройку положения его центра масс простым поворотом баков в шарнирном узле путем перемещения верхнего полюсного элемента 9 в пазах 8 шпангоута 7 с помощью, например, микрометрического винта 15. После настройки верхние полюсные элементы 9 фиксируются в пазах 8 крепежными элементами или, например, с помощью сварки.The use of hinges for mounting the
Для обеспечения прочности и устойчивости при воздействии динамических нагрузок оси баков проходят через оси шарнирных соединений 12 и центральную зону силового контакта соединения опор 13 двигательного модуля и опор 14 космического летательного аппарата. В этом случае получается геометрическая пирамида, закрепленная по углам ее основания, чем исключается возможность возникновения дополнительных сил и крутящих моментов в узлах крепления и возникновение низкочастотных вибраций в элементах конструкции модуля.To ensure strength and stability when exposed to dynamic loads, the axis of the tanks pass through the axis of the
При формировании двигательного модуля, требующего повышенной плотности компоновки, на верхнем шпангоуте вместо полезной нагрузки может быть расположен дополнительный топливный бак или шар-баллон 16, во внешней зоне топливных баков могут быть расположены тороидальные топливные баки или баллоны 17, либо во внутренней зоне между топливными баками могут быть расположены дополнительные баки либо баллоны 18 (фиг. 4). Таким образом, отпадает необходимость в дополнительных элементах крепления баллонов, либо топливных баков, а также повышается жесткость и качество центровки ДУ. Это, в свою очередь, повышает виброустойчивость и снижает затраты топлива на управление ориентацией и стабилизацией космического летательного аппарата, улучшает габаритно-массовые характеристики двигательного модуля и космического летательного аппарата в целом, а также повышает их надежность и живучесть.When forming the engine module, which requires an increased density of the arrangement, an additional fuel tank or
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015148689A RU2649539C2 (en) | 2015-11-12 | 2015-11-12 | Motor module of spacecraft |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015148689A RU2649539C2 (en) | 2015-11-12 | 2015-11-12 | Motor module of spacecraft |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015148689A RU2015148689A (en) | 2017-05-16 |
RU2649539C2 true RU2649539C2 (en) | 2018-04-03 |
Family
ID=58715313
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015148689A RU2649539C2 (en) | 2015-11-12 | 2015-11-12 | Motor module of spacecraft |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2649539C2 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4326684A (en) * | 1978-05-30 | 1982-04-27 | Hughes Aircraft Company | Spacecraft with internal propulsion stages |
RU2376216C2 (en) * | 2007-11-14 | 2009-12-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт машиностроения" (ФГУП "НИИМаш") | Spaceship engine module |
RU2524483C1 (en) * | 2013-02-20 | 2014-07-27 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" | Liquid propellant rocket engine |
-
2015
- 2015-11-12 RU RU2015148689A patent/RU2649539C2/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4326684A (en) * | 1978-05-30 | 1982-04-27 | Hughes Aircraft Company | Spacecraft with internal propulsion stages |
RU2376216C2 (en) * | 2007-11-14 | 2009-12-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт машиностроения" (ФГУП "НИИМаш") | Spaceship engine module |
RU2524483C1 (en) * | 2013-02-20 | 2014-07-27 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" | Liquid propellant rocket engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015148689A (en) | 2017-05-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2662588C2 (en) | Device for retaining tank in aircraft | |
CN104058102A (en) | Eight-rod-connecting type non-contact satellite platform configuration and assembling method | |
EP3290344B1 (en) | Toroidal support structures | |
CN104968567B (en) | Storage tank retainer in aircraft | |
US8770513B2 (en) | Resilient aircraft engine mounts and aircraft engine mounting systems including the same | |
RU2649539C2 (en) | Motor module of spacecraft | |
Bittner et al. | SOFIA primary mirror assembly: structural properties and optical performance | |
RU2758656C1 (en) | Spacecraft for delivering payload to space body with small gravitational field | |
RU2393409C1 (en) | Modular multi-seat shipboard launcher of vertical launch | |
RU2376216C2 (en) | Spaceship engine module | |
AU2010201262B2 (en) | Gyroplane | |
CN109763915B (en) | Combined gas cylinder mounting assembly, mounting method and attitude control power system | |
CN114413689B (en) | Rocket recovery system and recovery method | |
RU2673447C9 (en) | Space vehicle | |
CN107255131B (en) | One kind being based on the improved remote sensor damping isolation device of bi-pod supporting way | |
RU1637186C (en) | Pylon of motor mounting on swept wing of aircraft | |
RU2621221C1 (en) | Service system module | |
CN111021619A (en) | Flexible boundary tensioning structure system | |
RU2629586C2 (en) | Engine system of cosmic aircraft | |
RU2257311C2 (en) | Non-ballast airship of transformable aerodynamic configuration and module articulation rod construction | |
RU2779010C1 (en) | Transitional truss | |
CN103954272B (en) | Flexible frame for gyroscope flywheel | |
CN110649363B (en) | Deployable umbrella-shaped antenna back frame based on bricard mechanism | |
US20240199187A1 (en) | System and devices for high altitidue atmospheric payload transportation and deployment | |
CN108548649B (en) | Single-channel aerodynamic loading test system of simple pendulum thrust vectoring nozzle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
HZ9A | Changing address for correspondence with an applicant |