СТЫКОВОЧНОЕ УСТРОЙСТВО КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано при очистке рабочих орбит космических аппаратов (КА) от отделившихся частей (04) последних ступеней ракет космического назначения (РКН) путем их буксирования на орбиты утилизации.

Известны стыковочные устройства КА, применяемые в космических кораблях типа "Союз", состоящие из активного и пассивного агрегатов, установленных на стыкуемых кораблях. В центре активного агрегата установлен стыковочный механизм со штырем с защелками, который при стыковке входит в приемный конус пассивного агрегата. Приемный конус пассивного агрегата заканчивается гнездом с пазами, содержащими датчик сцепки [Сыромятников B.C. Стыковочные устройства космических аппаратов. - М., 1984, с.18].

В результате сближения КА центральный штырь активного агрегата входит в приемный конус пассивного агрегата и в итоге - в гнездо. Защелки, попадая в ответные пазы гнезда, осуществляют сцепку стыкуемых КА.

Ближайшим аналогом заявленного технического решения является стыковочное устройство КА, содержащее активный агрегат, в центре которого расположен стреловидный штырь, и пассивный агрегат с ответным приемным конусом, который заканчивается гнездом, гнездо выполнено в виде стакана, заполненного легкоплавким металлом, на дне стакана установлен нагреватель, соединенный с источником питания (патент RU на изобретение №2082654, МПК B64G 1/64 - прототип).

Обеспечение соединения между активным и пассивным агрегатами осуществляется за счет предварительного расплавления металла в стакане пассивного агрегата, ввода в расплавленный металл стреловидного штыря, расположенного на активном агрегате и дальнейшего обеспечения перехода расплавленного металла в твердое состояние, что приводит к обволакиванию поверхности стреловидного штыря затвердевшим металлом.

Использование данного устройства требует предварительной установки элементов на пассивном агрегате КА (стакана, заполненного легкоплавким металлом, нагревателя, источников питания), что невозможно при организации стыковки с ранее запущенными ОЧ последних ступеней РКН, находящимися в околоземном космическом пространстве (ОКП).

Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности стыковки КА с ОЧ последних ступеней РКН, находящимися в ОКП.

Указанный технический результат достигается тем, что в стыковочном устройстве КА, содержащем активный агрегат, в центре которого установлен стыковочный механизм, и пассивный агрегат с ответным приемным конусом, который заканчивается гнездом, согласно заявляемому техническому решению стыковочный механизм выполнен в виде телескопически соединенных между собой штанг, свободный конец которых снабжен подпружиненными лепестками типа «зонтик», установленными с возможностью раскрытия и поджатия, а приемным конусом служит сопло маршевого ракетного двигателя, причем габаритный размер лепестков D_лет в раскрытом состоянии удовлетворяет соотношению:

D_лет≥2·d_кр,

где D_лет - габаритный размер лепестков;

d_кр - диаметр критического сечения сопла приемного конуса пассивного агрегата.

Диаметр и длина штанги удовлетворяют условию:

d_шт≤0,5·d_кр,

L_шт≥1,5·L_МРД,

где d_шт - диаметр штанги;

L_шт - длина штанги в раскрытом состоянии;

L_МРД - длина маршевого ракетного двигателя ОЧ последней ступени РКН.

Сущность технического решения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен активный агрегат со стыковочным устройством; на фиг.2 показана стыковка активного и пассивного агрегатов; на фиг.3 - вид А на фиг.2, на фиг.4 изображены основные размерные зависимости стыковочного устройства.

Стыковочное устройство состоит из установленных на активном агрегате 1 штанг 2, телескопически соединенных между собой, свободный конец которых снабжен подпружиненными лепестками типа «зонтик» 3. Раскрытие и поджатие лепестков осуществляется за счет установленных пружин кручения 4, количество которых зависит от количества лепестков.

Пассивный агрегат 5 представляет собой маршевый ракетный двигатель ОЧ последней ступени РКН, основными элементами которого является сопло 6, критическое сечение 7 и камера сгорания 8.

Устройство работает следующим образом.

При подлете активного агрегата 1 к предполагаемой цели 5 устройство переходит в рабочее положение. По команде системы управления, телескопические штанги 2 удлиняются на максимально допустимую длину, при этом происходит раскрытие лепестков 3. Удлиненная штанга 2 вводится в сопло 6 маршевого ракетного двигателя ОЧ ступени РКН 5. При этом подпружиненные лепестки 3 находятся в раскрытом состоянии. При прохождении критического сечения 7 сопла 6 происходит поджатие пружин 4, так как момент сопротивления пружины 4 кручения мал. Далее штанга 2 попадает в камеру сгорания 8. При попадании штанги 2 в камеру сгорания 8 пружины кручения 4 возвращают лепестки 3 в раскрытое состояние. Габаритный размер раскрытых лепестков 3 не менее чем в 2 раза больше критического сечения сопла 7. Таким образом, обратный ход штанги 2 из камеры сгорания 8 невозможен. Благодаря этому условию обеспечивается стыковка активного агрегата 1 с пассивным агрегатом ОЧ ступени РКН 5.

Возможен вариант, при котором раскрытие подпружиненных лепестков 3 осуществляется не до ввода в сопло 6 маршевого ракетного двигателя ОЧ ступени РКН 5, а непосредственно в камере сгорания 8 по управляющему сигналу.

Предлагаемое стыковочное устройство космических аппаратов позволяет производить очистку рабочих орбит от отработавших ОЧ ступеней РКН.