способ запуска ракеты из транспортного контейнера и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ запуска ракеты из транспортного контейнера, включающий запуск двигателя ракеты, освобождение упругого разрезного кольца, удерживающего ракету в контейнере, посредством перемещения механизма удержания под воздействием газов, истекающих из двигателя, на заслонку механизма удержания, отличающийся тем, что механизм удержания снабжают фланцем с насадкой, проходное сечение которой перекрывают заслонкой, а перемещение механизма удержания осуществляют плоскопараллельно после разрушения фиксирующих его элементов, при этом по мере перемещения механизма удержания воздействие газов на заслонку усиливают, упругое разрезное кольцо радиально раздвигают, а перемещение механизма удержания демпфируют до его остановки, после чего осуществляют разрушение заслонки газами, истекающими из двигателя.

2. Устройство для запуска ракеты из транспортного контейнера, содержащее механизм удержания ее в контейнере, закрепленный на контейнере резьбовым кольцом и включающий упругое разрезное кольцо, распорную втулку и заслонку, отличающееся тем, что заслонка выполнена с надрезами, а механизм удержания снабжен фланцем с насадкой и толкателями и насадкой, при этом проходное сечение насадки перекрыто заслонкой, наружная поверхность насадки обтюрирована упругим элементом резьбового кольца контейнера, фланец установлен с охватом упругого разрезного кольца, толкатели размещены с внутренней стороны упругого разрезного кольца и снабжены косыми выступами, отстоящими от упругого разрезного кольца на расстоянии не меньшем величины его охвата фланцем, а распорная втулка установлена с охватом насадки и выполнена в виде кольца с выступами, на которых последовательно установлены элементы, фиксирующие механизм удержания, расположенные в одной плоскости поперечного сечения, и элементы, демпфирующие механизм удержания, расположенные в другой плоскости поперечного сечения, отстоящей от первой на расстоянии не меньшем величины охвата упругого разрезного кольца фланцем, при этом фиксирующие и демпфирующие элементы не совпадают в продольном направлении и установлены с пересечением поверхностей соприкосновения распорной втулки с насадкой и фланцем.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано в ракетах, запускаемых из транспортного контейнера.

Известен способ запуска ракеты из транспортного контейнера и устройство, реализующее этот способ (см. патент РФ 2238515, МПК 7 F42B 15/00 от 20.10.2004), принятый нами за прототип, заключающийся в том, что при старте ракеты газы запускаемого двигателя воздействуют на заслонку и, деформируя ее, отрывают от упругого разрезного кольца, удерживающего ракету в контейнере за двигатель, при этом за счет сил упругой деформации разрезное кольцо радиально расширяется, и, удаляясь от двигателя, теряет связь с ним, а двигатель получает возможность продольного перемещения с ракетой.

Недостатком такого способа является возникновение существенного импульса динамической неуравновешенности пускового устройства из-за неэффективного освобождения ракеты от связей с транспортным контейнером, так как газы запускаемого двигателя стартующей ракеты перемещают заслонку, которая освобождает упругое разрезное кольцо, а освобождение двигателя с ракетой происходит только за счет сил упругой деформации. Кроме того, воздействие на заслонку газа (которое складывается из кинетического импульса и статического давления) частично уравновешивается противодавлением газа, истекающего из остальных сопл (многосоплового блока) в замкнутый объем контейнера до тех пор, пока не разрушится задняя крышка контейнера, только тогда это противодействие уменьшится, но не исчезнет полностью. В результате уменьшается эффективность перемещения заслонки, фиксирующей упругое разрезное кольцо, и освобождение ракеты от связи с контейнером, что так же ведет к увеличению импульса динамической неуравновешенности пускового устройства, так как двигатель, выходя на режимную тягу, пытается выполнять перемещение с ракетой, усиливая защемление упругого разрезного кольца, которое установлено между двигателем и контейнером и, следовательно, воздействует на контейнер и пусковое устройство. Такой способ предполагает также обязательное наличие двигателя с многосопловым блоком.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение импульса динамической неуравновешенности пускового устройства ракеты, запускаемой из транспортного контейнера, при расширении функциональных возможностей применения кет как с двигателем, снабженным многосопловым блоком, так и сопловым блоком с центральным соплом.

Для решения поставленной задачи в известном способе запуска ракеты из транспортного контейнера, включающем запуск двигателя ракеты, освобождение упругого разрезного кольца, удерживающего ракету в контейнере, посредством перемещения механизма удержания под воздействием газов, истекающих из двигателя, на заслонку механизма удержания, механизм удержания снабжают фланцем с насадкой, проходное сечение которой перекрывают заслонкой, а перемещение механизма удержания осуществляют плоскопараллельно после разрушения фиксирующих его элементов, при этом по мере перемещения механизма удержания воздействие газов на заслонку усиливают, упругое разрезное кольцо радиально раздвигают, а перемещение механизма удержания демпфируют до его остановки, после чего осуществляют разрушение заслонки газами, истекающими из двигателя.

Сущность изобретения заключается в том, что при запуске ракеты, закрепленной в транспортном контейнере, воздействием на механизм удержания ракеты газа, истекающего из запускаемого двигателя, разрушаются фиксаторы механизма удержания, который, перемещаясь плоско-параллельно, освобождает упругое разрезное кольцо, а при дальнейшем перемещении радиально его раздвигает, удаляя от СД. При этом используется потенциальная энергия, которой обладал газ в двигателе (очевидно за исключением известных тепловых потерь); часть этой энергии превратилась в энергию кинетического импульса, так как газ разгоняется в сопле СД, а остаточное статическое давление газа, прошедшего сопло, усиливает это воздействие на механизм удержания без противодействия. Причем действие кинетического импульса и статического давления газа по мере перемещения МУ увеличивается, так как двигатель выходит на режим (с подъемом давления до режимного уровня), после чего перемещение МУ демпфируется до остановки с последующим разрушением заслонки.

Устройство, реализующее предложенный способ запуска ракеты из транспортного контейнера, содержащее механизм удержания ее в контейнере, закрепленный на контейнере резьбовым кольцом и включающий упругое разрезное кольцо, распорную втулку и заслонку, снабжено заслонкой с надрезами, а механизм удержания снабжен фланцем с насадкой и толкателями, при этом проходное сечение насадки перекрыто заслонкой, наружная поверхность насадки обтюрирована упругим элементом резьбового кольца контейнера, фланец установлен с охватом упругого разрезного кольца, толкатели размещены с внутренней стороны упругого разрезного кольца и снабжены косыми выступами, отстоящими от упругого разрезного кольца на расстоянии, не меньшем величины его охвата фланцем, а распорная втулка установлена с охватом насадки и выполнена в виде кольца с выступами, на которых последовательно установлены элементы, фиксирующие механизм удержания, расположенные в одной плоскости поперечного сечения, и элементы, демпфирующие механизм удержания, расположенные в другой плоскости поперечного сечения, отстоящей от первой на расстоянии, не меньшем величины охвата упругого разрезного кольца фланцем, при этом фиксирующие и демпфирующие элементы не совпадают в продольном направлении и установлены с пересечением поверхностей соприкосновения распорной втулки с насадкой и фланцем.

Предложенный способ запуска ракеты из транспортного контейнера и его техническая реализация поясняются графическими материалами. На фиг.1 изображена ракета, размещенная в транспортном контейнере, содержащая маршевую ступень 1 с ракетным двигателем 2, за который механизмом удержания 3 ракета удерживается в транспортном контейнере 4; на фиг.2 представлен вид А, фиг.1 до срабатывания устройства (перед запуском двигателя); на фиг.3 показано продольное сечение устройства по одному из выступов распорной втулки; на фиг.4 показано состояние устройства после запуска СД. На фиг.2 показано продольное сечение устройства с подробным изображением механизма удержания, включающего упругое разрезное кольцо 5, заслонку 7, резьбовое кольцо 8 контейнера. Причем механизм удержания снабжен фланцем 9 с насадкой 10, проходное сечение "S" которой перекрыто заслонкой с надрезами Н. Наружная поверхность Б насадки 10 обтюрируется упругим элементом 11 резьбового кольца 8 контейнера, обеспечивая герметичное подвижное соединение, при этом фланец установлен с охватом упругого разрезного кольца 5 и снабжен толкателями 12 в выемках В (фиг.4) с внутренней стороны упругого разрезного кольца 5 по боковой поверхности СД. Наружные поверхности Г толкателей 12 снабжены косыми выступами Д, отстоящими от упругого разрезного кольца на расстоянии, не меньшем взаимного перекрытия его в охвате фланцем 9. Распорная втулка 6 выполнена в виде кольца 13 с выступами 14 и охватывает насадку 10 с местным (под кольцом 13) зазором t, на выступах 14 последовательно в поперечных сечениях размещены два ряда элементов фиксирующих 15 и демпфирующих 16. Ряд фиксирующих элементов 15 прилегает к торцевой поверхности Т фланца 9, а демпфирующих - 16 отстоит от фиксирующих на расстоянии, большем . Фиксирующие и демпфирующие элементы в продольном направлении не совпадают и пересекают поверхности С и С1 соприкосновения распорной втулки 6 с насадкой 10 и фланцем 9. Причем радиальный зазор t обеспечивает переток газа двигателя под распорной втулкой из застойной полости П к разгрузочным отверстиям О.

Предложенное устройство работает следующим образом: при запуске двигателя по мере нарастания давления в камере сгорания двигателя газы, заполняя засопловое пространство, воздействуют на конструкцию механизма удержания и на заслонке с насадкой, которая обтюрируется резьбовым кольцом контейнера, реализуется максимально возможный перепад давления, так как на конструкцию с противоположной стороны от двигателя действует только атмосферное давление. В результате разрушаются фиксаторы 15, установленные на неподвижной распорной втулке (срезаются по поверхностям С и С1 соприкосновения распорной втулки с насадкой и фланцем), причем произойдет это при низких давлениях, так как усилие разрушения элементов первого ряда устанавливается из условия несрабатывания механизма удержания при транспортировании ракет на высотах до 12 км, где перепад давления на корпусе герметичного контейнера и внешней (разреженной) атмосферой не превышает одной атмосферы. Затем МУ, перемещаясь на размер , освободит упругое разрезное кольцо, защемленное между канавкой двигателя и торцом контейнера. В этот момент косые выступы толкателей займут место у упругого разрезного кольца, а при дальнейшем перемещении фланца будут радиально раздвигать его, удаляя от двигателя. Группа деталей: фланец-насадка-заслонка, перемещаясь, разгоняется и приобретает кинетическую энергию, но, встречая группу демпфирующих элементов 16, запасенная энергия расходуется на их разрушение, удар фланца по конструкции контейнера демпфируется. Группа движущихся деталей останавливается и при увеличении давления в герметичном контейнере, по мере выхода двигателя на режим, заслонка разрушается по надрезам, организованным таким образом, чтобы открыть необходимый проход газам.

Таким образом, предложенный способ запуска ракеты из транспортного контейнера обеспечивает снижение импульса динамической неуравновешенности пускового устройства при старте за счет повышения эффективности освобождения ракеты от связи с контейнером, так как, во-первых, на МУ реализуется максимально возможное воздействие от кинетического импульса и статического давления газа двигателя, во-вторых, часть этого воздействия перераспределяется в радиальном направлении и используется для принудительного осесимметричного расширения упругого разрезного кольца, удерживающего ракету за двигатель, при меньшем давлении газа до выхода двигателя на режим. Кроме того, предложенный способ расширяет функциональные возможности применения устройства в составе ракет с двигателями, снабженными как многосопловым, так и односопловым блоком (с центральным соплом), в отличие от прототипа.