RU2768801C1 - Device of the system for ensuring the landing of the spent stage with a reusable liquid rocket engine and a rocket stage - Google Patents
Device of the system for ensuring the landing of the spent stage with a reusable liquid rocket engine and a rocket stage Download PDFInfo
- Publication number
- RU2768801C1 RU2768801C1 RU2021113150A RU2021113150A RU2768801C1 RU 2768801 C1 RU2768801 C1 RU 2768801C1 RU 2021113150 A RU2021113150 A RU 2021113150A RU 2021113150 A RU2021113150 A RU 2021113150A RU 2768801 C1 RU2768801 C1 RU 2768801C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stage
- landing
- cables
- rocket engine
- spent
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 43
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims abstract description 16
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 14
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000003380 propellant Substances 0.000 claims description 14
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 claims description 9
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims description 5
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 5
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 5
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 5
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000007665 sagging Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G5/00—Ground equipment for vehicles, e.g. starting towers, fuelling arrangements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
- F02K9/97—Rocket nozzles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области ракетно-космической техники, а более конкретно к устройствам системам посадки, и может быть использовано при создании устройств систем обеспечения посадки для ракет-носителей выведения коммерческих объектов на орбиты, обеспечивающих возврат и спасение отработавших двигательных блоков, включающих топливные баки и многоразовые жидкостные ракетные двигатели первых ступеней ракеты, что при выполнении коммерческих пусков является актуальной задачей.The invention relates to the field of rocket and space technology, and more specifically to landing system devices, and can be used to create devices for landing systems for launch vehicles for launching commercial objects into orbit, providing the return and rescue of spent propulsion units, including fuel tanks and reusable liquid rocket engines of the first stages of the rocket, which is an urgent task when performing commercial launches.
Известны системы возврата двигательного ракетного блока с использованием парашютных систем, проекты возврата ракетного блока с использованием аэродинамического крыла с заходом на посадку и посадку на аэродроме (патент РФ №2442727 от 20.09.2010 г. МПК B64G 1/14, B64G 1/62).Known systems for the return of a rocket propulsion unit using parachute systems, projects for the return of a rocket unit using an aerodynamic wing with approach and landing at the airfield (RF patent No.
Недостатком такой системы спасения является необходимость введения в конструкцию ракетного блока самолетных систем, дополняющих первую ступень ракетного блока до варианта крылатого ракетного блока, что хотя и позволяет приземлить ступень планированием на аэродром возврата, однако повышает массу и дополняет новыми системами управления, что не всегда целесообразно, тем более для обеспечения возврата уже разработанных ракет - носителей и широко применяемых для выведения полезных коммерческих грузов.The disadvantage of such a rescue system is the need to introduce aircraft systems into the design of the rocket block, supplementing the first stage of the rocket block to the version of the cruise missile block, which, although it allows the stage to land by planning on the return airfield, however, increases the weight and supplements with new control systems, which is not always advisable, especially to ensure the return of already developed launch vehicles and those widely used for launching useful commercial cargo.
Известно устройство для посадки возвращаемой ступени ракеты-носителя, содержащее расположенные на поверхности земли сетчатую конструкцию из тросов из жаропрочной стали, выполненную в форме усеченного конуса и установленную на шарнирных опорах, и механический манипулятор, исполнительные органы которого расположены над сетчатой конструкцией, основания усеченного конуса, образованного сетчатой конструкцией, расположены в горизонтальной плоскости, его внутренняя полость обращена по направлению «в зенит», а диаметр меньшего основания имеет размер больший, чем величина части хвостового отсека ракеты-носителя, проходящей через него при посадке, при этом опоры сетчатой конструкции выполнены с возможностью регулирования положения ее продольной оси относительно нормали к земной поверхности, а в плоскости, проходящей через меньшее основание конуса сетчатой конструкции, установлены крепежные крюки, удерживающие ракету-носитель после ее посадки (см. патент РФ №2740525 МПК B64G 5/00 от 22.05.2020) - прототип.A device for landing the return stage of a launch vehicle is known, containing a mesh structure of heat-resistant steel cables located on the earth's surface, made in the form of a truncated cone and mounted on hinged supports, and a mechanical manipulator, the executive bodies of which are located above the mesh structure, the base of the truncated cone, formed by a mesh structure, are located in a horizontal plane, its internal cavity is facing in the direction "to the zenith", and the diameter of the smaller base has a size larger than the size of the part of the tail section of the launch vehicle passing through it during landing, while the supports of the mesh structure are made with the possibility of adjusting the position of its longitudinal axis relative to the normal to the earth's surface, and in the plane passing through the smaller base of the cone of the mesh structure, mounting hooks are installed that hold the launch vehicle after it has landed (see RF patent No. 2740525
Известное устройство системы обеспечения посадки отработавшей ступени с многоразовым жидкостным ракетным двигателем обладает рядом преимуществ по сравнению с ранее упомянутыми, так как может быть использовано для посадки возвращаемых уже разработанных и применяемых первых ступеней ракет - носителей, не требующих значительной доработки ракет-носителей и значительных в данном случае материальных затрат.The known device of the landing support system for a spent stage with a reusable liquid rocket engine has a number of advantages compared to those previously mentioned, since it can be used to land the returned already developed and used first stages of launch vehicles that do not require significant refinement of launch vehicles and are significant in this case of material costs.
Однако, оно не всегда позволяет компенсировать отклонение системы прицеливания ступени на точку приземления, связанное как с воздействием многих других факторов, связанных с работой тормозных двигателей, с разбросом импульса тяги жидкостного ракетного двигателя, или даже с воздействием бокового ветра, что может привести к нерасчетному случаю приземления, нарушения целостности наземного устройства и что не менее важно, приземляемой ступени ракеты-носителя. Это связано с тем, что комплектация устройства системы приземления не позволяет изменять габаритные размеры приемного «окна» так, чтоб оно обеспечивало геометрические размеры, приближенные к размерам круглого, для приема ступени ракеты - носителя, и не позволяет перемещать его вдоль плоскости приземления своей продольной осью симметрии, ориентируя на приземляющуюся ступень ракеты-носителя в любом направлении в горизонтальной системе прямоугольных координат, тем самым повышает нагрузку на формирование команд приземления на приземляемую ступень ракеты, на систему регулирования работы многоразового жидкостного ракетного двигателя, что в конечном итоге приводит к нерациональному использованию ресурса многоразового жидкостного ракетного двигателя на нерасчетных режимах работы, по сравнению с теми, как этого требует его работа на режиме выведения, и связанной с этим выработке ресурса. Кроме того, комплектация системы приземления в виде сетки из тросов не обладает достаточной ремонтопригодностью при ее повреждении струей продуктов сгорания из камер многоразового жидкостного ракетного двигателя на режиме торможения и спуска, так как требует полного демонтажа всей системы и замены ее на новую конструкцию. Любое связанное в единое жесткое конструктивное исполнение элементов конуса неизбежно обладает такой жесткостью, что при соприкосновении может привести к повреждению приземляемой ступени. Взаимодействие крепежных крюков устройства с приземляемой ракетой носителем требует решения ряда проблем, связанным с их воздействием на приземляемую ступень, что требует дополнительной экспериментальной отработки и удлиняет период начала использования.However, it does not always make it possible to compensate for the deviation of the stage aiming system at the landing point, which is associated both with the influence of many other factors associated with the operation of brake engines, with the spread of the thrust impulse of a liquid rocket engine, or even with the effect of a crosswind, which can lead to an off-design case. landing, violation of the integrity of the ground device and, no less important, the landing stage of the launch vehicle. This is due to the fact that the configuration of the landing system device does not allow changing the overall dimensions of the receiving "window" so that it provides geometric dimensions close to the dimensions of a round one for receiving the launch vehicle stage, and does not allow moving it along the landing plane with its longitudinal axis symmetry, focusing on the landing stage of the launch vehicle in any direction in the horizontal system of rectangular coordinates, thereby increasing the load on the formation of landing commands on the landing stage of the rocket, on the system for regulating the operation of the reusable liquid rocket engine, which ultimately leads to irrational use of the resource of the reusable of a liquid-propellant rocket engine in off-design modes of operation, compared to those required by its operation in the launch mode, and the associated resource depletion. In addition, the landing system configuration in the form of a mesh of cables does not have sufficient maintainability if it is damaged by a jet of combustion products from the chambers of a reusable liquid rocket engine in the braking and descent mode, since it requires complete dismantling of the entire system and replacing it with a new design. Any connected in a single rigid design of the elements of the cone inevitably has such rigidity that, in contact, it can lead to damage to the landing stage. The interaction of the mounting hooks of the device with the landing launch vehicle requires the solution of a number of problems associated with their impact on the landing stage, which requires additional experimental development and lengthens the period of use.
Задачей предлагаемого изобретения является формирование приемного симметричного приближенного к круглому «окна» для приема отработавшей ступени с многоразовым жидкостным ракетным двигателем и обеспечение перемещения приемного «окна» в соответствии с перемещением приемной ступени ракеты носителя в горизонтальной плоскости, податливого касания улавливающей системы с корпусом ступени ракеты-носителя за счет применения нового принципиального подхода для процесса улавливания ступени ракеты-носителя с использованием сцепления аэродинамических стабилизаторов в верхней части ступени ракеты носителя за систему улавливания и фиксации ее в таком положении до перемещения ее с помощью системы эвакуации.The objective of the invention is to form a receiving symmetrical close to a round "window" for receiving a spent stage with a reusable liquid rocket engine and ensuring the movement of the receiving "window" in accordance with the movement of the receiving stage of the carrier rocket in the horizontal plane, the compliant touch of the catching system with the body of the rocket stage - carrier by applying a new fundamental approach to the process of catching the stage of the launch vehicle using the clutch of aerodynamic stabilizers in the upper part of the stage of the launch vehicle for the catching system and fixing it in this position before moving it with the help of the evacuation system.
Задачей предлагаемого изобретения является также расширение номенклатуры отработавших ступеней по их высоте и упрощения ликвидации отработавшей ступени.The objective of the invention is also to expand the range of spent stages in terms of their height and to simplify the elimination of the spent stage.
Задачей предлагаемого изобретения является также уменьшение ударных нагрузок на отработавшую ступень.The objective of the invention is also to reduce the shock loads on the spent stage.
Задачей предлагаемого изобретения является также уменьшение времени подготовки устройства при минимальном количестве тросов для приема отработавшей ступени ракеты-носителя перемещением средней части троса в радиальном направлении за счет силы натяжения.The objective of the invention is also to reduce the preparation time of the device with a minimum number of cables for receiving the spent stage of the launch vehicle by moving the middle part of the cable in the radial direction due to the tension force.
Задачей предлагаемого изобретения является также упрощение приема отработавшей ступени с многоразовым жидкостным ракетным двигателем устройством системы обеспечения посадки за счет использования аэродинамических стабилизаторов (крюков) в верхней части ступени ракеты носителя выше центра масс в качестве фиксирующих улавливаемых крюков.The objective of the invention is also to simplify the reception of a spent stage with a reusable liquid rocket engine by a landing system device through the use of aerodynamic stabilizers (hooks) in the upper part of the launch vehicle stage above the center of mass as fixing catchable hooks.
Указанная выше задача изобретения решается тем, что в известном устройстве системы обеспечения посадки отработавшей ступени с многоразовым жидкостным ракетным двигателем, содержащем закрепленную симметрично относительно продольной оси симметрии приемного стола и на вертикальном от него расстоянии с помощью опор тросовую систему, и систему эвакуации отработавшей ступени, одни концы тросов закреплены концентрично равномерно по окружности за кольцевой трос, примонтированный с помощью узлов крепления по периферии к установленным опорам, в параллельной столу приземления плоскости и на вертикальном от стола расстоянии, а вторые концы тросов закреплены концентрично равномерно по окружности за узлы крепления, размещенные на платформе, в плоскости стола приземления с возможностью с помощью привода смещением по часовой стрелке или против часовой стрелки относительно продольной оси симметрии стола, с образованием тросами однополостного гиперболоида с приемным окном по продольной оси симметрии стола наземного устройства.The above problem of the invention is solved by the fact that in the known device of the system for ensuring the landing of the spent stage with a reusable liquid rocket engine, containing a cable system fixed symmetrically about the longitudinal axis of symmetry of the receiving table and at a vertical distance from it with the help of supports, the cable system, and the evacuation system of the spent stage, alone the ends of the cables are fixed concentrically evenly around the circumference to the ring cable, mounted with attachment points along the periphery to the installed supports, in a plane parallel to the landing table and at a vertical distance from the table, and the second ends of the cables are fixed concentrically evenly around the circumference to the attachment points placed on the platform , in the plane of the landing table with the possibility of shifting clockwise or counterclockwise relative to the longitudinal axis of symmetry of the table with the help of a drive, with the formation of a single-sheet hyperboloid by cables with a receiving window along the longitudinal axis of symmetry one hundred la ground device.
Указанная выше задача изобретения решается также тем, что в устройстве системы обеспечения посадки отработавшей ступени с многоразовым жидкостным ракетным двигателем, платформа выполнена с возможностью перемещения с помощью координатного механизма относительно двух поперечных осей перпендикулярно продольной оси симметрии стола приземления, который в свою очередь снабжен приводами и фиксаторами координатного перемещения.The above task of the invention is also solved by the fact that in the device of the system for landing the spent stage with a reusable liquid rocket engine, the platform is made movable by means of a coordinate mechanism relative to two transverse axes perpendicular to the longitudinal axis of symmetry of the landing table, which in turn is equipped with drives and clamps coordinate movement.
Указанная выше задача изобретения решается также тем, что в устройстве системы обеспечения посадки отработавшей ступени с многоразовым жидкостным ракетным двигателем, узлы крепления, размещенные на платформе, выполнены с возможностью телескопического перемещения по высоте, и снабжены барабанами с приводами для изменения длины тросов.The above objective of the invention is also solved by the fact that in the device of the system for landing a spent stage with a reusable liquid rocket engine, the attachment points located on the platform are made with the possibility of telescopic movement in height and are equipped with drums with drives for changing the length of the cables.
Указанная выше задача изобретения решается также тем, что в устройстве системы обеспечения посадки отработавшей ступени с многоразовым жидкостным ракетным двигателем, узлы крепления снабжены амортизаторами, с одной стороны связанными с продольными тросами, а с другой - с кольцевым тросом.The above objective of the invention is also solved by the fact that in the device of the system for landing a spent stage with a reusable liquid rocket engine, the attachment points are equipped with shock absorbers, on the one hand connected to the longitudinal cables, and on the other hand, to the ring cable.
Указанная выше задача изобретения решается также тем, что в устройстве системы обеспечения посадки отработавшей ступени с многоразовым жидкостным ракетным двигателем, в нем минимальное количество тросов снабжено дополнительными соединенными в середине с помощью спусковых механизмов и натяжителей тросами по направлению на внешнюю сторону устройства.The above task of the invention is also solved by the fact that in the device of the landing support system for the spent stage with a reusable liquid rocket engine, the minimum number of cables in it is provided with additional cables connected in the middle with the help of triggers and tensioners towards the outer side of the device.
Указанная выше задача изобретения решается также тем, что в устройстве системы обеспечения посадки отработавшей ступени с многоразовым жидкостным ракетным двигателем, в ступени ракеты с многоразовым жидкостным ракетным двигателем, содержащей многоразовый жидкостный ракетный двигатель с корпусом, топливными баками компонентов топлива и аэродинамическими стабилизаторами, места крепления аэродинамических стабилизаторов к корпусу выполнены в поперечной плоскости ступени выше центра масс ступени по направлению к верхней точке ступени, и с возможностью выдвижения и снабжены фиксаторами перемещения относительно тросов устройства системы обеспечения посадки отработавшей ступени с многоразовым жидкостным ракетным двигателем при посадке.The above objective of the invention is also solved by the fact that in the device of the landing support system for a spent stage with a reusable liquid rocket engine, in a rocket stage with a reusable liquid rocket engine, containing a reusable liquid rocket engine with a body, fuel tanks of fuel components and aerodynamic stabilizers, places for attaching aerodynamic Stabilizers to the body are made in the transverse plane of the stage above the center of mass of the stage towards the upper point of the stage, and with the possibility of extension and provided with locks for movement relative to the cables of the landing system device for the spent stage with a reusable liquid rocket engine during landing.
Предлагаемое устройство системы обеспечения посадки отработавшей ступени с многоразовым жидкостным ракетным двигателем приведен на чертеже (фиг. 1-17), (фиг. 1 - аксонометрическое изображение устройства со всеми входящими в него системами с максимальным количеством опор 4 по периферии (в данном случае 18 штук) и максимальным количеством тросов 8 (в данном случае 18 штук) тросовой системы; фиг. 2 - общий вид сбоку и сверху на устройство системы обеспечения посадки отработавшей ступени с многоразовым жидкостным ракетным двигателем, где изображено приближенное к круглому приемное «окно», близкое к круглому минимального диаметра, фиг. 3 - общий вид сверху на устройство системы обеспечения посадки отработавшей ступени с многоразовым жидкостным ракетным двигателем; где изображено приближенное к круглому приемное «окно», близкое к круглому максимального диаметра со смещением от центра, фиг. 4 - общий вид сверху на устройство системы обеспечения посадки отработавшей ступени с многоразовым жидкостным ракетным двигателем; где изображено приближенное к круглому приемное «окно», близкое к круглому минимального диаметра со смещением от центра; фиг. 5 - общий вид сверху на устройство системы обеспечения посадки отработавшей ступени с многоразовым жидкостным ракетным двигателем; где изображено приближенное к круглому приемное «окно», близкое к круглому среднего между минимальным и максимальным диаметрами, фиг. 6 - общий вид сверху и сбоку на устройство системы обеспечения посадки отработавшей ступени с многоразовым жидкостным ракетным двигателем, аксонометрическое изображение, где изображено приближенное к круглому приемное «окно», близкое к круглому минимального диаметра, причем с минимальным количеством опор 4 по периферии (в данном случае восемь штук) и минимальным количеством тросов 8 (в данном случае восемь штук) тросовой системы), фиг. 7 - общий вид сверху и сбоку на устройство системы обеспечения посадки отработавшей ступени с многоразовым жидкостным ракетным двигателем; где изображено приближенное к круглому приемное «окно», близкое к круглому среднего между минимальным и максимальным диаметрами, с максимальным смещением приближенного к круглому приемного «окна» в сторону от центра приемного стола (вдоль координаты Y и вдоль координаты Z в плоскости приемного стола), фиг. 8 - общий вид сверху и сбоку на устройство системы обеспечения посадки отработавшей ступени с многоразовым жидкостным ракетным двигателем, где изображено приближенное к круглому приемное «окно», близкое к круглому минимального диаметра, причем с минимальным количеством опор 4 по периферии (в данном случае восемь штук) и минимальным количеством тросов 8 (в данном случае восемь штук) тросовой системы) и системой предварительного натяжения соседних тросов с спусковым механизмом для организации ускоренного приема приземляемой ступени ракеты носителя, спусковой механизм в закрытом и открытом состоянии, фиг.9-изображение ступени ракеты носителя с плоскостью, расположенной выше центра масс (ЦМ), с аэродинамическими стабилизаторами в виде крюков, примонтированными к корпусу ракеты - носителя для упрощения приземления и подхвата ступени тросовой системой, фиг. 10 аксонометрическое изображение устройства со всеми входящими в него системами с максимальным количеством опор 4 по периферии (в данном случае восемнадцать штук) и максимальным количеством тросов 8 (в данном случае восемнадцать штук) тросовой системы с приземленной ступенью ракеты носителя и зафиксированными на тросах аэродинамическими стабилизаторами (крюками), фиг. 11 - общий вид сбоку на устройство системы обеспечения посадки отработавшей ступени с многоразовым жидкостным ракетным двигателем с размещенной в нем ступенью ракеты - носителя после приземления, фиг. 12 - общий вид сбоку и сверху на устройство системы обеспечения посадки отработавшей ступени с многоразовым жидкостным ракетным двигателем с размещенной в нем ступенью ракеты-носителя после приземления и манипулятором 58 системы эвакуации 6 ступени ракеты-носителя 35, фиг. 13 - общий вид сбоку и сверху на устройство системы обеспечения посадки отработавшей ступени с многоразовым жидкостным ракетным двигателем с извлеченной в вертикальном направлении в нем ступенью ракеты-носителя после приземления с помощью манипулятора 58 системы эвакуации 6 ступени ракеты-носителя 35, фиг. 14 - общий вид сбоку и сверху на устройство системы обеспечения посадки отработавшей ступени с многоразовым жидкостным ракетным двигателем с извлеченной в нем ступенью ракеты-носителя из зоны приземления с помощью поворота манипулятора 58 системы эвакуации 6 ступени ракеты-носителя 35, фиг. 15 - схематическое изображение манипулятора 58 с входящими в него составными функциональными частями в аксонометрической проекции в исходном положении, фиг. 16 - схематическое изображение манипулятора 58 с входящими в него составными функциональными частями в аксонометрической проекции в положении подъема ступени ракеты-носителя, фиг. 17 - схематическое изображение манипулятора 58 с входящими в него составными функциональными частями в аксонометрической проекции в положении извлечения ступени ракеты-носителя из зоны устройства после поворота,), где показаны следующие агрегаты:The proposed device of the system for landing a spent stage with a reusable liquid rocket engine is shown in the drawing (Fig. 1-17), (Fig. 1 is an axonometric image of the device with all its constituent systems with a maximum number of
1. Продольная ось симметрии;1. Longitudinal axis of symmetry;
2. Приемный стол;2. Receiving table;
3. Вертикальное расстояние;3. Vertical distance;
4. Опора;4. Support;
5 Тросовая система;5 Rope system;
6. Система эвакуации отработавшей ступени;6. Spent stage evacuation system;
7. Первый конец троса;7. The first end of the cable;
8. Трос;8. Rope;
9. Кольцевой трос;9. Ring cable;
10. Узел крепления;10. Mounting unit;
11. Периферия наземного комплекса;11. Periphery of the ground complex;
12. Стол приземления;12. Landing table;
13. Плоскость стола приземления;13. The plane of the landing table;
14. Вертикальное расстояние;14. Vertical distance;
15. Второй конец троса;15. The second end of the cable;
16. Узел крепления;16. Mounting unit;
17. Платформа;17. Platform;
18. Плоскость;18. Plane;
19. Привод;19. Drive;
20. Однополостный гиперболоид;20. One-sheeted hyperboloid;
21. Приемное «окно»;21. Reception "window";
22. Направление троса;22. Rope direction;
23. Провисание троса;23. Sagging cable;
24. Направление силы тяжести троса;24. The direction of gravity of the cable;
25. Периферия платформы;25. Platform periphery;
26. Кольцо;26. Ring;
27. Телескопический узел крепления;27. Telescopic mount;
28. Теоретическая плоскость приемного «окна»;28. The theoretical plane of the receiving "window";
29. Общая высота топливных баков;29. Total height of fuel tanks;
30. Топливный бак;30. Fuel tank;
31. Многоразовый жидкостный ракетный двигатель;31. Reusable liquid rocket engine;
32. Барабан лебедки;32. Winch drum;
33. Привод барабана лебедки;33. Winch drum drive;
34. Точка прицеливания приемного «окна»;34. Aiming point of the receiving "window";
35. Ступень ракеты носителя;35. Launch vehicle stage;
36. Крюк;36. Hook;
37. Координатный механизм;37. Coordinate mechanism;
38. Поперечная ось координат (Y);38. Transverse coordinate axis (Y);
39. Поперечная ось координат (Z);39. Transverse coordinate axis (Z);
40. Привод;40. Drive;
41. Фиксатор координатного перемещения;41. Coordinate movement lock;
42. Фрикционный тормозной механизм;42. Friction brake mechanism;
43. Продольная ось симметрии платформы;43. Longitudinal axis of symmetry of the platform;
44. Амортизатор;44. Shock absorber;
45. Корпус многоразового жидкостного ракетного двигателя;45. Housing of a reusable liquid rocket engine;
46. Аэродинамический стабилизатор (крюк);46. Aerodynamic stabilizer (hook);
47. Место крепления аэродинамического стабилизатора к корпусу ракеты носителя;47. Place of attachment of the aerodynamic stabilizer to the carrier rocket body;
48. Корпус топливного бака;48. Fuel tank housing;
49. Поперечная плоскость;49. Transverse plane;
50. Центр масс ступени ракеты носителя;50. Center of gravity of the launch vehicle stage;
51. Верхняя точка ступени ракеты носителя;51. The upper point of the launch vehicle stage;
52. Фиксатор перемещения;52. Travel lock;
53. Дополнительный трос;53. Additional cable;
54. Спусковой механизм;54. Trigger;
55. Продольная ось симметрии платформы;55. Longitudinal axis of symmetry of the platform;
56. Продольная ось симметрии ракеты носителя;56. Longitudinal axis of symmetry of the carrier rocket;
57. Точка прицеливания ступени ракеты носителя;57. Aiming point of the launch vehicle stage;
58. Манипулятор системы эвакуации отработанной ступени ракеты носителя;58. Manipulator of the evacuation system for the spent stage of the carrier rocket;
59. Охватное устройство;59. Embracing device;
60. Крюк;60. Hook;
61. Выборка;61. Sample;
62. Кронштейн;62. Bracket;
63. Штанга;63. Rod;
64. Поворотный механизм;64. Rotary mechanism;
65. Телескопический подъемник;65. Telescopic lift;
66. Поворотный механизм;66. Rotary mechanism;
67. Консольная балка;67. Cantilever beam;
68. Барабан лебедки.68. Winch drum.
Устройство системы обеспечения посадки отработавшей ступени с многоразовым жидкостным ракетным двигателем содержит закрепленную симметрично относительно продольной оси симметрии 1 приемного стола 2 и на вертикальном от него расстоянии 3 с помощью опор 4 тросовую систему 5, и систему эвакуации отработавшей ступени 6. Первые концы 7 тросов 8 закреплены концентрично равномерно по окружности за кольцевой трос 9, примонтированный с помощью узлов крепления 10 по периферии 11 к опорам 4, в параллельной столу приземления 12 плоскости 13 и на вертикальном от стола расстоянии 14, а вторые концы 15 тросов 8 закреплены концентрично равномерно по окружности за узлы крепления 16, размещенные на платформе 17, в плоскости 18 стола приземления 12 с возможностью смещения с помощью привода 19 по часовой стрелке или против часовой стрелки относительно продольной оси симметрии 1 приемного стола 2, с образованием тросами 8 однополостного гиперболоида 20 с приемным «окном» 21 вдоль продольной оси симметрии 1 стола приземления 12 наземного комплекса. Упрощение формирования приемного «окна» 21 обеспечивается за счет отдельных натянутых тросов 8 в направлениях 22, приближенных к прямолинейным, отличающихся от прямолинейных только влиянием собственного веса погонного метра троса 8, приводящего к некоторому провисанию 23 вдоль продольной оси симметрии 1 приемного стола 2 в направлении силы тяжести троса 24. Набор отдельных тросов 8 обеспечивает ремонтопригодность устройства системы обеспечения посадки отработавшей ступени с многоразовым жидкостным ракетным двигателем в случае выхода одного или нескольких смежных тросов 8, а в некоторых случаях, даже когда выходят из строя несколько не смежных тросов 8, обеспечивает работу устройства из-за расположения тросов 8 с образованием однополостного гиперболоида 20. Вторые концы 15 тросов 8 закреплены на периферии 25 платформы 17, выполненной в виде кольца 26, на телескопических узлах крепления 27, с возможностью выдвижения в вертикальном направлении. Это качество дает возможность регулировать размещение по высоте теоретическую плоскость 28 приемного «окна» 23, обеспечивающего прием возвращаемых ступеней ракет-носителей с различной вплоть до максимальной общей высотой 29 топливных баков 30 и многоразового жидкостного ракетного двигателя 31. Размещение в верхней зоне телескопических узлов крепления 27 барабанов 32 с приводами 33 дает возможность компенсировать длину тросов 8 и обеспечивать натяжение тросов 8 при регулировании размеров приемного «окна» 23 и перемещения приемного «окна» 23 в горизонтальной плоскости для корректировки точки 34 прицеливания ступени ракеты-носителя 35, что обеспечивает упругость тросов 8 при контакте с крюками 36 на ступени ракеты-носителя 35.The device of the landing support system for a spent stage with a reusable liquid-propellant rocket engine contains a
В устройстве системы обеспечения посадки отработавшей ступени с многоразовым жидкостным ракетным двигателем 31 узлы крепления 16, размещенные на платформе 17, выполнены с возможностью телескопического перемещения по высоте, и снабжены барабанами 32 с приводами 33 для изменения длины тросов 8. Обеспечение посадки ступени ракеты-носителя 35 с многоразовым жидкостным ракетным двигателем 31 осуществляется вращением платформы 17 и перемещением с помощью координатного механизма 37 относительно двух поперечных осей координат 38 и 39 перпендикулярно продольной оси симметрии 1 стола приземления 12, который в свою очередь снабжен приводами 40, например, электрическими или пневматическими, и фиксаторами координатного перемещения 41, например фрикционными электрическими тормозными механизмами 42. Перемещение платформы 17 вдоль осей Y и Z в прямоугольной системе координат в горизонтальной плоскости позволяет перемещать ее вдоль плоскости приземления своей продольной осью симметрии 43, ориентируя на приземляющуюся ступень ракеты-носителя 35 в любом направлении в горизонтальной системе прямоугольных координат, тем самым снижает нагрузку на формирование команд приземления на приземляемую ступень ракеты-носителя 35, что в конечном итоге приводит к рациональному использованию ресурса многоразового жидкостного ракетного двигателя 31 и сокращению времени работы создания тяги торможения на режимах работы при посадке, в отличие от тех режимов, как этого требует его работа на режиме выведения, и связанной с этим сокращением выработки ресурса.In the device of the landing support system for the spent stage with a reusable
В устройстве системы обеспечения посадки отработавшей ступени ракеты-носителя 35 с многоразовым жидкостным ракетным двигателем 31 узлы крепления снабжены амортизаторами 44, с одной стороны связанными с тросами 8, а с другой- с кольцевым тросом 9.In the device of the landing support system for the spent stage of the
Ступень ракеты-носителя 35 с многоразовым жидкостным ракетным двигателем 31, предназначенная для приземления в устройстве системы обеспечения посадки отработавшей ступени с многоразовым жидкостным ракетным двигателем содержит многоразовый жидкостный ракетный двигатель 31 с корпусом 45, топливными баками 30 компонентов топлива и аэродинамическими стабилизаторами (крюками) 46. Места крепления 47 аэродинамических стабилизаторов (крюков) 46 к корпусу 48 топливног бака 30 выполнены в поперечной плоскости 49 ступени ракеты-носителя 35 выше центра масс 50 ступени ракеты-носителя 35 по направлению к верхней точке 51 ступени ракеты-носителя 35, и с возможностью выдвижения и снабжены фиксаторами перемещения 52 относительно тросов 8 устройства при посадке.The
Количество тросов 8 может быть выбрано от минимального - восемь штук до максимального (в данном случае, до восемнадцати штук), или более, в зависимости от массы ступени ракеты-носителя 35 и толщины тросов 8. Для варианта с минимальным количеством тросов 8 для уменьшения времени подготовки устройства к посадке ступени ракеты-носителя 35 в режиме реального времени каждый из тросов 8 может быть оборудован системой дополнительных тросов 53 для предварительного увеличения размеров приемного «окна» 23 и спусковым механизмом 54 для возврата тросов 8 в прямолинейное положение с уменьшением приемного «окна» 23 в дополнение к системе вращения платформы 17 вокруг своей продольной оси симметрии 54, что уменьшает время приема ступени ракеты-носителя 35 и сокращает необходимое время работы многоразового жидкостного ракетного двигателя 31 при посадке.The number of
Устройство системы обеспечения посадки отработавшей ступени ракеты-носителя 35 с многоразовым жидкостным ракетным двигателем 31 работает следующим образом. В начальном положении (фиг. 3), приемное «окно» 23 за счет вращения платформы 17 принимает заданные максимальные размеры, близкие к по форме к круглому. По мере приближения к устройству ступени ракеты-носителя 35 в вертикальном или близком к вертикальному положении с включенным многоразовым жидкостным ракетным двигателем 31 устройство получает значение горизонтальных осей координат Y и Z продольной оси симметрии 56 ступени ракеты-носителя 35 от системы управления (на фиг. 1-17 не показана) и корректирует точку прицеливания 34 в центре приемного «окна» 23 перемещением платформы 17 в горизонтальной плоскости вдоль двух осей координат Y и Z и по мере приближения ступени ракеты-носителя 35 к устройству происходит перемещение платформы 17 до совмещения точки прицеливания приемного «окна» 34 и точки прицеливания 57 ступени ракеты-носителя. При минимальном расстоянии ступени ракеты-носителя 35 до устройства системы обеспечения посадки отработавшей ступени ракеты-носителя 35 с многоразовым жидкостным ракетным двигателем 31, достаточным для корректировки размеров приемного «окна» 23 от максимального до размеров вхождения ступени ракеты-носителя 35 в приемное «окно» 23, вращением платформы 17 в заданном направлении, если количество тросов 8 максимальное (например восемнадцать), или срабатыванием спускового механизма 53 и одновременным вращением платформы 17, если количество тросов 8 минимальное (восемь), происходит выключение многоразового жидкостного ракетного двигателя 31, осуществляется дальнейшее свободное перемещение ступени ракеты-носителя 35 в приемное «окно» 23 под действием инерции и силы тяжести в направлении 24, и фиксация ее с помощью аэродинамических стабилизаторов (крюков) 46, количество которых выбирается для гарантированного сцепления каждого крюка 46 с тросами 8 с помощью фиксаторов 52. Из-за возможности приземления ступени ракеты-носителя 35 с выключенным многоразовым жидкостным ракетным двигателем 31 снижается воздействие высокотемпературных продуктов сгорания на ступень ракеты-носителя 35 от взаимодействия с приемным столом 2, а также снижается воздействие высокотемпературных продуктов сгорания на устройство системы обеспечения посадки отработавшей ступени ракеты-носителя 35 с многоразовым жидкостным ракетным двигателем 31. За счет размещения автономных тросов 8 обеспечивается ремонтопригодность наземного комплекса. Эвакуация ступени ракеты-носителя 35 осуществляется известными способами, например, манипулятором 58 системы эвакуации отработанной ступени 6 ракеты носителя 35. На фиг. 12-14 показана последовательность извлечения ступени ракеты-носителя 35 из устройства. Сцепление манипулятора 58 с ступенью ракеты -носителя 35 осуществляется с помощью цилиндрического охватного устройства 59, в котором выполнены крюки 60, образованные выборками 61, снабженного кронштейнами 62, тросом 62 и штангой 63 для поворота цилиндрического охватного устройства 59 с помощью поворотного механизма 64. Манипулятор 58 осуществляет подъем ступени ракеты-носителя 35 с помощью телескопического подъемника 65, который совмещает функции поворотного механизма 66 консольной балки 67 с закрепленным на ней поворотным механизмом 64 и барабаном лебедки 68 для подъема троса 62.The device of the landing support system for the spent stage of the
Применение предлагаемого изобретения позволит осуществлять формирование приемного симметричного приближенного к круглому «окна» для приема отработавшей ступени с многоразовым жидкостным ракетным двигателем и обеспечение перемещения приемного «окна» в соответствии с перемещением приемной ступени ракеты-носителя в горизонтальной плоскости, податливого касания устройства системы обеспечения посадки отработавшей ступени ракеты-носителя с многоразовым жидкостным ракетным двигателем с корпусом приземляемой ступени ракеты-носителя за счет применения нового принципиального подхода для процесса улавливания приземляемой ступени ракеты-носителя с использованием сцепления аэродинамических стабилизаторов в верхней части ступени ракеты носителя за систему улавливания и фиксации ее в таком положении до перемещения ее с помощью системы эвакуации. Кроме того, применение предлагаемого изобретения является также расширение номенклатуры отработавших ступеней по их высоте и упрощения эвакуации отработавшей ступени ракеты-носителя, уменьшение ударных нагрузок на отработавшую ступень ракеты-носителя и упрощение приема отработавшей ступени ракеты-носителя с многоразовым жидкостным ракетным двигателем с устройством системы обеспечения посадки за счет использования выдвижных аэродинамических стабилизаторов (крюков) в верхней части ступени ракеты-носителя выше центра масс.The application of the invention will make it possible to form a receiving symmetrical close to a round "window" for receiving a spent stage with a reusable liquid rocket engine and ensuring the movement of the receiving "window" in accordance with the movement of the receiving stage of the launch vehicle in the horizontal plane, pliable touch of the device of the system for ensuring the landing of the spent stage of a launch vehicle with a reusable liquid rocket engine with the body of the landing stage of the launch vehicle by applying a new fundamental approach to the process of catching the landing stage of the launch vehicle using the clutch of aerodynamic stabilizers in the upper part of the stage of the launch vehicle for the system of catching and fixing it in this position before moving it with the help of the evacuation system. In addition, the application of the present invention is also the expansion of the range of spent stages in terms of their height and the simplification of the evacuation of the spent stage of the launch vehicle, the reduction of impact loads on the spent stage of the launch vehicle and the simplification of the reception of the spent stage of the launch vehicle with a reusable liquid rocket engine with a support system device landing through the use of retractable aerodynamic stabilizers (hooks) in the upper part of the launch vehicle stage above the center of mass.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021113150A RU2768801C1 (en) | 2021-05-05 | 2021-05-05 | Device of the system for ensuring the landing of the spent stage with a reusable liquid rocket engine and a rocket stage |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021113150A RU2768801C1 (en) | 2021-05-05 | 2021-05-05 | Device of the system for ensuring the landing of the spent stage with a reusable liquid rocket engine and a rocket stage |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2768801C1 true RU2768801C1 (en) | 2022-03-24 |
Family
ID=80819515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021113150A RU2768801C1 (en) | 2021-05-05 | 2021-05-05 | Device of the system for ensuring the landing of the spent stage with a reusable liquid rocket engine and a rocket stage |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2768801C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115329467A (en) * | 2022-10-13 | 2022-11-11 | 中国人民解放军63921部队 | Method and device for distinguishing repeatedly-used rocket engine based on typical characteristics |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1637769A (en) * | 1923-05-23 | 1927-08-02 | Ennisson Walter Jay | Landing and taking-off station for aircraft |
| US5667167A (en) * | 1994-09-02 | 1997-09-16 | Kistler Aerospace Corporation | Methods and apparatus for reusable launch platform and reusable spacecraft |
| RU2131383C1 (en) * | 1998-02-16 | 1999-06-10 | Акционерное общество открытого типа "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева" | Take-off and landing spacecraft |
| RU2215673C2 (en) * | 2001-10-03 | 2003-11-10 | Шуликов Константин Владимирович | Aerospace launching complex mars |
| RU2740525C1 (en) * | 2020-05-22 | 2021-01-15 | Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт машиностроения" (АО "ЦНИИмаш") | Device for landing of return stage of carrier rocket |
-
2021
- 2021-05-05 RU RU2021113150A patent/RU2768801C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1637769A (en) * | 1923-05-23 | 1927-08-02 | Ennisson Walter Jay | Landing and taking-off station for aircraft |
| US5667167A (en) * | 1994-09-02 | 1997-09-16 | Kistler Aerospace Corporation | Methods and apparatus for reusable launch platform and reusable spacecraft |
| RU2131383C1 (en) * | 1998-02-16 | 1999-06-10 | Акционерное общество открытого типа "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева" | Take-off and landing spacecraft |
| RU2215673C2 (en) * | 2001-10-03 | 2003-11-10 | Шуликов Константин Владимирович | Aerospace launching complex mars |
| RU2740525C1 (en) * | 2020-05-22 | 2021-01-15 | Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт машиностроения" (АО "ЦНИИмаш") | Device for landing of return stage of carrier rocket |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115329467A (en) * | 2022-10-13 | 2022-11-11 | 中国人民解放军63921部队 | Method and device for distinguishing repeatedly-used rocket engine based on typical characteristics |
| CN115329467B (en) * | 2022-10-13 | 2023-01-24 | 中国人民解放军63921部队 | Method and device for distinguishing repeatedly-used rocket engine based on typical characteristics |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10822122B2 (en) | Vertical landing systems for space vehicles and associated methods | |
| EP2421757B1 (en) | Systems and methods for recovering and controlling post-recovery motion of unmanned aircraft | |
| JP2647220B2 (en) | Booster vehicles for orbital flight, superorbital flight and low-orbital flight, rocket-propelled, aerial deployed and boosted lift | |
| US5088663A (en) | Method of launching payloads | |
| RU2175933C2 (en) | Means method and system for launching spacecraft on basis of towed glider | |
| RU2235045C1 (en) | Flying vehicle | |
| CN111256544B (en) | Liquid rocket | |
| US20090224097A1 (en) | Unmanned aerial vehicle launching and landing system | |
| US20080203220A1 (en) | Aerial vehicle launching system and method | |
| US8459591B2 (en) | Methods and apparatus for aerial recovery of flying apparatus | |
| EP4079635B1 (en) | Adapter assemblies for aircraft and launchers for deploying aircraft | |
| JPH10505560A (en) | Reusable launch platform and reusable spacecraft | |
| US20160221689A1 (en) | Line Intersect Vehicle Launch and Recovery | |
| CN109229409A (en) | A kind of aerial rapid fire system of cluster type small drone | |
| RU2768801C1 (en) | Device of the system for ensuring the landing of the spent stage with a reusable liquid rocket engine and a rocket stage | |
| CN109606748A (en) | Enhancement rocket recovery device and liquid rocket | |
| CN112977886B (en) | Sub-orbit carrier rocket with end cover and primary integrally recovered | |
| RU2740525C1 (en) | Device for landing of return stage of carrier rocket | |
| US12151813B2 (en) | System and method for carrying an aeronautical or launch vehicle to altitude for release to flight | |
| RU2386918C1 (en) | Self-propelled launcher | |
| RU2401779C1 (en) | Air rocket complex | |
| US3756546A (en) | Aircrew escape system | |
| Meacham et al. | Rocket sled propelled testing of a supersonic inflatable aerodynamic decelerator | |
| RU2626418C2 (en) | Aqua aerospace vehicle | |
| US3646847A (en) | Slug-throwing deployment apparatus |