способ минимизации зон отчуждения для отделяемых частей многоступенчатой ракеты-носителя

Формула изобретения

Способ минимизации зон отчуждения для отделяемых частей многоступенчатой ракеты-носителя, заключающийся в том, что на этапе предполетной подготовки многоступенчатой ракеты-носителя производят расчет параметров движения отделяемых частей ракеты-носителя до момента падения их на землю и по результатам расчетов определяют необходимую зону отчуждения, отличающийся тем, что в конструкции отделяемых частей выделяют элементы, различающиеся по степени их разрушения в плотных слоях атмосферы после отделения от ракеты-носителя, для этих отдельно летящих элементов отделяемых частей рассчитывают зоны необходимого отчуждения, и после отделения отделяемых частей от ракеты-носителя в процессе автономного полета этих частей на участке траектории до момента вхождения в плотные слои атмосферы формируют сигнал на средства членения и осуществляют воздействие на конструкцию отдельных частей для их физического разделения на выделенные элементы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к космической технике, а именно к разработке минимизации зон отчуждения для отделяемых частей многоступенчатой ракеты-носителя с учетом зон отчуждения отработавших частей ракеты-носителя, выделяемых для ее запусков.

Вопросы снижения величины экологического ущерба от падения отделяемых от ракеты-носителя (РН) частей при запусках на орбиты космических аппаратов (КА) становятся все более актуальными в связи с постоянно расширяющимся рынком предоставления услуг по запуску КА на заданные орбиты. При разработке новых ракетно-космических комплексов и космодромов стоит задача минимизации зон отчуждения, выделяемых по трассе полета. Существующие методы оценок и прогнозов необходимых зон отчуждения для отработавших ускорителей ступеней РН показывают необходимость выделения больших площадей на поверхности земли. Существуют разные подходы к уменьшению этих площадей, например путем управляемого спуска ускорителя в заданные районы за счет бортовых средств, находящихся на ступени ускорителя, за счет использования парашютов и т.д. (Э.П.Компаниец, А.Д.Кучма, A.M.Подолинный, Я.Т.Шатров. Исследование путей сокращения размеров районов падения отделяющихся частей ракет. М., Машиностроение, 1990 г.).

Из патентной литературы известен способ минимизации зон отчуждения для отделяемых частей многоступенчатой ракеты-носителя, заключающийся в том, что на этапе предполетной подготовки многоступенчатой ракеты-носителя производят расчет параметров движения отделяемых частей ракеты-носителя до момента опускания их на землю и по результатам расчетов определяют необходимую зону отчуждения (см., например, патент РФ № 2086903, кл. F42B 15/00, 1995 г.).

Одной из важнейших составляющих, отрицательно влияющих на величины расчетных и фактически реализованных размеров полей падения ускорителей, является многовариантность характера разрушения ускорителя в процессе автономного полета по баллистической траектории и высоты, на которой оно происходит, и, как следствие, необходимость учета каждого из вариантов со своими аэродинамическими и баллистическими коэффициентами. И это является существенным недостатком из-за необходимости учета крайних сочетаний вариантов и выделения максимальных по площади районов.

Задачей данного изобретения является разработка способа минимизации зон отчуждения для отделяемых частей многоступенчатой ракеты-носителя с получением технического результата в виде упрощения подготовки полета с обеспечением минимизации площадей зон отчуждения.

Задача решается тем, что в способе минимизации зон отчуждения для отделяемых частей многоступенчатой ракеты-носителя производят расчет параметров движения отделяемых частей ракеты-носителя до момента падения их на землю и по результатам расчетов определяют необходимую зону отчуждения, в соответствии с изобретением, в конструкции отделяемых частей выделяют элементы, различающиеся по степени их разрушения в плотных слоях атмосферы после отделения от ракеты-носителя, для этих отдельно летящих элементов отделяемых частей рассчитывают зоны необходимого отчуждения и после отделения отделяемых частей от ракеты-носителя в процессе автономного полета этих частей на участке траектории до момента вхождения в плотные слои атмосферы формируют сигнал на средства членения и осуществляют воздействие на конструкцию отдельных частей для их физического разделения на выделенные элементы.

Далее показывается пример предлагаемого способа, который поясняется более подробно с приложением фигур, где на фигуре 1 показана схема ускорителя ступени ракеты, а на фигуре 2 приведены расчетные зоны отчуждения для варианта с членением отработавшего ускорителя, в соответствии с предлагаемым способом, и без него.

Способ минимизации зон отчуждения для отделяемых частей многоступенчатой ракеты-носителя, например, при запусках на орбиты многоступенчатыми РН заключается в том, что на этапе предполетной подготовки и разделения многоступенчатой РН производят расчет параметров движения отделяемых частей РН до момента падения их на землю и по результатам расчетов определяют необходимую зону отчуждения. В конструкции отработавшей ступени выделяют элементы, различающиеся по степени разрушения в плотных слоях атмосферы при отделении от РН, то есть выделяют элементы, которые в случае их автономного полета не будут существенно разрушаться в плотных слоях атмосферы (например, двигательные установки), и элементы, сгорающие или частично сгорающие в плотных слоях атмосферы (например, баки, головные обтекатели, приборные отсеки). Для этих отдельно летящих фрагментов ступени рассчитывают зоны необходимого отчуждения. В конструкцию РН вводят средства ее членения на выделенные элементы, после этого в процессе автономного полета отработавшей ступени на участке траектории с момента отделения ускорителя ступени от РН до момента вхождения в плотные слои атмосферы формируют сигнал на срабатывание средств членения на выделенные элементы и воздействуют на конструкцию этого ускорителя так, чтобы осуществить его физическое деление на выделенные элементы, например, путем задействования пиросредств.

Подачу сигнала на срабатывание средств деления конструкции ускорителя на элементы можно осуществлять в момент времени, рассчитанный заранее для данного пуска, и реализовывать с помощью таймера.

Таким образом, по существу, задача решается путем организации целенаправленного членения отработавшего ускорителя на более простые и определенные с точки зрения расчетов их траектории фрагменты. Для реализации этого целенаправленного членения необходимо провести анализ конструкции, выделить основные составляющие, просчитать районы их падения при автономном движении и ввести в конструкцию ускорителя ступени средства его деления на эти элементы.