Результат интеллектуальной деятельности: МНОГОСТУПЕНЧАТАЯ РАКЕТА

Изобретение относится к ракетной технике.

Известны многоступенчатые ракеты, содержащие ускорители ступеней носителя с промежуточной проставкой между ступенями и полезную нагрузку (см., например, патент США N 5582367, кл. 244-158 P, от 16.02.94 г.)
На протяжении полета первой ступени многоступенчатой ракеты, в связи с уменьшением массы ракеты за счет выработки топлива, продольная перегрузка ракеты возрастает и в конце полета ступени достигает своего максимального значения. При этом конструкция испытывает продольное сжатие, зависящее от распределения масс и изменения жесткости по длине ракеты. В процессе выключения двигательной установки (ДУ) происходит спад тяги, продолжительность которого определяется рабочими характеристиками ДУ. В том случае, если спад тяги происходит за время, существенно превышающее период колебаний ракеты на низшей собственной продольной частоте, разгрузка сжатой конструкции носит статический характер и изменяется во времени по закону изменения тяги. Если же спад тяги происходит за время, соизмеримое или меньшее, по сравнению с периодами собственных продольных колебаний ракеты, в конструкции возбуждаются колебания, интенсивность которых зависит от величины перегрузки перед выключением двигательной установки, некоторых соотношений между продолжительностью спала тяги и собственными частотами продольных колебаний ракеты, а также форм, соответствующих возбуждаемым тонам.

Практически для всех эксплуатируемых ракет динамическое нагружение конструкции, вызываемое выключением ДУ, является максимальным продольным нагружением конструкции на протяжении всего активного участка полета. При этом полезная нагрузка (ПН), обычно представляющая собой один или несколько космических аппаратов (КА), испытывает повышенные нагрузки, способные превысить допустимые уровни динамического нагружения.

Задачей данного изобретения является создание многоступенчатой ракеты с достижением технического результата в виде снижения уровня динамического нагружения полезной нагрузки, а также расширение арсенала технических средств.

Эта задача решается тем, что в многоступенчатой ракете, содержащей ускорители ступеней носителя с промежуточной проставкой между ступенями и полезную нагрузку, в соответствии с изобретением ускоритель последней ступени закреплен в промежуточной проставке на ускоритель предпоследней ступени так, что нижняя часть ускорителя последней ступени, включающая топливный отсек с двигательной установкой, размещена внутри промежуточной проставки и подвешена на упругой проставке, состоящей из двух участков оболочки - цилиндрической и конической с углом конусности 50 - 70^o, а верхняя часть выполнена выступающей из промежуточной проставки.

На чертеже показана многоступенчатая ракета, где позицией 1 обозначена полезная нагрузка, ускоритель последней ступени - позицией 2. Ускоритель последней ступени закрепляется на предпоследней ступени 3 таким образом, что его нижняя часть, включающая топливный отсек 4 с двигательной установкой 5, размещается в промежуточной проставке 6, а верхняя часть выступает из промежуточной проставки. При этом нижняя часть подвешивается в промежуточной проставке на упругой проставке, состоящей из двух участков оболочки - цилиндрического 7 и конического 8. Таким образом, введено упругое звено (упругая проставка), которое обеспечивает снижение уровня динамического нагружения. Жесткость упругой проставки выбирается так, чтобы собственная частота нижней части ускорителя последней ступени совпадала с частотой основного возбуждаемого тона продольных колебаний ракеты. При выполнении этого условия форма продольных колебаний основного возбуждаемого тона продольных колебаний в месте стыковки промежуточной проставки и упругой проставки минимальная (теоретически нулевая), что обеспечивает минимальное возбуждение верхней части на частоте основного возбуждаемого тона.

Необходимые жесткостные и прочностные характеристики упругой проставки обеспечиваются путем подбора материалов для ее изготовления, соотношения линейных размеров ее цилиндрического и конического участков и его угла конусности, находящегося в пределах 50 - 70^o.