Конструктивное исполнение РН «Космос-3М»
РН «Космос-3М» состоит из последовательно расположенных первой и второй ступеней, соединенных между собой разрывными болтами. На второй ступени устанавливается головной обтекатель, под которым размещается КА (рис.2.2).
Рис. 2.2. Общий вид РН «Космос-3М»
Первая ступень состоит из хвостового отсека, силового кольца, бака горючего, приборного отсека, бака окислителя и переходного отсека (рис.2.3).
Хвостовой отсек служит для размещения двигателя первой ступени, агрегатов системы топливоподачи, а также для восприятия нагрузок на старте и в полете. Отсек представляет собой коническую тонкостенную оболочку, подкрепленную продольным и поперечным силовыми наборами. Хвостовой отсек негерметичен. На нем закрепляются четыре стартовые опоры, с помощью которых РН устанавливается на пусковом устройстве, и четыре неподвижных аэродинамических стабилизатора (рис.2.4).
Рис. 2.3. Общий вид первой ступени РН «Космос-3М»
На каждом опорном кронштейне шарнирно закрепляется поворотный газоструйный руль, используемый для управления РН в полете. На корпусе хвостового отсека имеется три пояса эксплуатационных и технологических люков, закрываемых съемными крышками.
К хвостовому отсеку, верхней его части, с помощью болтов крепится силовое кольцо, предназначенное для равномерного распределения по периметру и передачи на тонкостенный корпус РН силы тяги двигателя.
Баки горючего и окислителя предназначены для размещения в них потребного количества компонентов топлива. Оба бака выполнены по несущей схеме и состоят из прессованных панелей и двух штампованных днищ сферической формы. В качестве материала для всех баковых отсеков используется алюминиево-магниевый сплав (рис. 2.5).
Рис. 2.4. Общий вид хвостового отсека первой ступени
Рис. 2.5. Общий вид топливного отсека первой ступени
Между баками горючего и окислителя первой ступени размещается приборный отсек, в котором расположены приборы систем управления и измерений, необходимые при работе систем первой ступени. Приборный отсек представляет собой цилиндрический отсек клепаной конструкции с внутренним силовым набором. Для доступа к приборам, размещенным на приборной раме внутри отсека, на обечайке приборного отсека имеется четыре люка, закрываемых съемными крышками. Снаружи приборного отсека устанавливаются два пороховых двигателя, обеспечивающих торможение первой ступени РН при ее отделении. Приборный отсек через силовые шпангоуты скрепляется болтами с замыкающими шпангоутами баков горючего и окислителя (рис. 2.6).
Рис. 2.6. Общий вид приборного отсека первой ступени
К верхнему шпангоуту бака окислителя болтами крепится переходной отсек, предназначенный для размещения в нем двигателя второй ступени и стыковки ступеней. Он представляет собой отсек клепаной конструкции с внутренним силовым набором. На отсеке имеется два пояса люков: верхние — для доступа к агрегатам двигателя и нижние — для выхода газов из рулевых сопел двигателя второй ступени в момент их запуска до разделения ступеней (рис. 2.7).
Рис. 2.7. Общий вид переходного отсека первой ступени
По всей длине корпуса первой ступени (за исключением хвостового отсека) между плоскостями стабилизации III и IV проходит специальный желоб, в котором проложены кабели бортовой сети и трубопроводы пневмосистемы. К верхнему шпангоуту переходного отсека первой ступени четырьмя пироболтами крепится вторая ступень РН.
Корпус второй ступени состоит из хвостового, топливного и приборного отсеков и рамы для крепления КА. Снаружи корпуса установлены подвесные баки системы малой тяги (рис. 2.8).
Рис. 2.8. Общий вид второй ступени
Хвостовой отсек предназначен для стыковки ступеней, размещения рулевых сопел с питающими трубопроводами и рулевыми машинами. Он представляет собой цилиндрический отсек клепаной конструкции. Для доступа к рулевым машинкам на хвостовом отсеке имеются четыре люка, закрываемые крышками
(рис. 2.9).
Рис. 2.9. Общий вид хвостового отсека второй ступени
Топливный отсек второй ступени выполнен по несущей схеме и представляет собой сварной цилиндрический отсек с тремя днищами. Промежуточным сферическим днищем отсек разделен на две полости: верхняя — полость окислителя и нижняя — полость горючего. Нижнее днище топливного отсека выполнено коническим и заканчивается усиленным фланцем, к которому на шпильках крепится маршевый двигатель. Обечайка, днища и шпангоуты топливного отсека выполнены из алюминиево-магниевого сплава (рис. 2.10).
Рис. 2.10. Общий вид топливного отсека второй ступени
Приборный отсек служит для размещения рамы, на верхний пояс которой устанавливается КА, а на боковые стержни устанавливаются приборы систем управления и измерений (рис. 2.11). На верхний шпангоут приборного отсека крепится головной обтекатель.
Рис. 2.11. Общий вид приборного отсека РН
Баки системы малой тяги (подвесные баки) являются емкостями компонентов топлива, необходимого для работы системы малой тяги (СМТ) на переходном участке траектории, а также для работы двигателя второй ступени при его повторном включении. Баки расположены под углом 45° к плоскостям стабилизации I-IV и II-III и включают два комплекта. Каждый комплект состоит из бака окислителя и бака горючего, соединенных между собой переходником (рис. 2.8).
Двигатель первой ступени РН служит для создания силы тяги на участке полета первой ступени. Управление вектором тяги обеспечивается отклонением газоструйных рулей в потоке истекающих газов (рис. 2.12).
Рис. 2.12. Общий вид двигателей первой ступени
Двигатель работает на высококипящих самовоспламеняющихся компонентах топлива (27 % раствор четырехокисного азота в азотной кислоте и несимметричный диметилгидразин).
двигатель первой ступени состоит из четырех камер сгорания, двух турбонасосных агрегатов, соединенных трубопроводами с топливными баками.
Двигатель первой ступени крепится к силовому кольцу хвостового отсека с помощью рамы.
Двигатель второй ступени служит для создания силы тяги на участке полета второй ступени (рис. 2.13).
Рис. 2.13. Общий вид двигателя второй ступени
Двигатель работает на тех же компонентах топлива, что и двигатель первой ступени (27 % раствор четырехокисного азота в азотной кислоте и несимметричный диметилгидразин).
Двигатель второй ступени состоит из основного двигательного блока с камерой сгорания, турбонасосным агрегатом и четырьмя поворотными соплами и двигательного блока малой тяги с автономным газогенератором и четырьмя малыми рулевыми соплами.
В полете основной двигательный блок второй ступени включается 2 раза, а между включениями работает блок малой тяги (переходный участок траектории).
При первом включении двигатель второй ступени питается из основных баков, при повторном включении и на режиме малой тяги – из баков СМТ.
Двигатель крепится к специальному фланцу конического днища топливного отсека второй ступени.
Источник
Компоновочная схема РН «Космос-3М»
Им. академика М.Ф. Решетнева»
(СибГАУ)
Институт космической техники
Кафедра летательных аппаратов
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине «Основы устройства летательных аппаратов»
Тема: «Исследование тактико-технических характеристик и устройства
Выполнил: студент гр. А-91______________________
Проверил: преподаватель ______________________
Красноярск 20___ г.
1.1. Компоновочная схема ракеты-носителя «Космос-3М»…………..7
1.2. Краткая история создания….……………………………………….8
1.3. Тактико-технические характеристики……………………………..11
1.4. Краткое техническое описание конструкции……………………. 12
1.5. Двигатели и их характеристики…………………………………….15
2.1. Редукторы давления их устройство и принцип работы………….23
ВВЕДЕНИЕ
Задачи освоения космического пространства явились мощным стимулом в развитии мировой науки и техники. Запуск в СССР (России) в октябре 1957 г первого ИСЗ положил начало практической космонавтики, а ракета Р-7, созданная в ОКБ-1 под руководством С.П. Королева, вошла в историю как первая ракета-носитель (РН), осуществившая вывод полезного груза на околоземную орбиту. Таким образом, мировой приоритет страны в открытии эры космонавтики был обеспечен благодаря успешному решению сложнейших научно-технических и производственных задач по созданию указанной ракеты-носителя, которая и по сегодняшний день, спустя почти полвека с начала запусков ИСЗ, является одной из базовых в ряду отечественных РН.
Многообразие задач, решаемых современной космонавтикой, определили необходимость создания космических аппаратов (КА) различного назначения и освоения различных типов орбит, от низких околоземных до межпланетных. Особое место занимает пилотируемая космонавтика, начавшаяся с исторического полета Ю.А. Гагарина в апреле 1961 г. РН «Восток», созданная на базе Р-7, обеспечившая успешный полет первого в мире космонавта, также вошла в историю мировых научно-технических достижений.
Сегодня масштабы космической деятельности человечества огромны. Космические технологии используют более 110 стран, а около 40 из них являются владельцами КА различного назначения. Однако количество стран, в которых разрабатываются и производятся собственные средства выведения КА, довольно ограничено, что является свидетельством сложности тех проблем, которые приходится решать при создании надежных РН. В 1960-70-е годы абсолютная монополия в этой области принадлежала двум странам – СССР и США. В течение 1980-90-х годов к ним присоединились ряд стран Западной Европы, объединенных в настоящее время вокруг Европейского космического агентства (ЕКА) с лидирующей ролью в нем Франции, а также Китай, Япония, Индия и др.
Если в период становления космонавтики работы в области ракетно-космической техники носили преимущественно закрытый характер, то начиная с 1990-х годов особенностью развития космической деятельности явилось формирование мирового рынка космических товаров и услуг. К настоящему времени сложилась определенная классификация сегментов этого рынка, в котором одним из важнейших являются «космические транспортные системы и средства доставки в космос полезных нагрузок». Неблагоприятные социально-экономические условия в России в 1990-х годах привели к значительному снижению потенциала ракетно-космической отрасли, что в период активного формирования мирового космического рынка значительно усугубило положение страны на этом направлении рынка высоких технологий. И только в сфере запусков КА отечественная ракетно-космическая отрасль остается конкурентоспособной. Мировой рынок пусковых услуг примерно поровну делится между Россией, США и ЕКА. Это является свидетельством высокого уровня разработок и производственной базы, созданной в стране в 60-80-х годах в области создания РН различного класса.
Одной из особенностей эксплуатируемых в настоящее время средств выведения является большая кооперация разработчиков и изготовителей ракетно-космической техники (РКТ), часть из которых находится в странах СНГ. В создании и эксплуатации практически всех, отраженных в настоящем пособии РН, задействована в той или иной мере кооперация предприятий, расположенных в России, на Украине, в Белоруссии. Все эти РН мы называем отечественными. С октября 1957 по настоящее время осуществлено около 2900 пусков отечественных РН, из которых полностью успешными явились около 2700 (150 – аварийных, 50 – частично успешных). С их помощью на орбиты в ближний и дальний космос выведено более 3 300 КА, в том числе около 150 иностранных. Для подготовки и пуска РН использовались 4 космодрома: «Плесецк» (с 1966 г. осуществлено более 1 500 пусков и выведено на орбиты 1920 КА), «Байконур» (с 1957 г. соответственно 1 200 пусков и 1 230 КА), «Капустин Яр» (с 1961 г. 140 пусков и 85 КА, в настоящее время не используется), «Свободный» (с 1997 г. 4 пуска и 4 КА).
Существующая отечественная система средств выведения КА включает ракетно-космические комплексы (РКК) с ракетами-носителями, относящимся по принятой у нас классификации к легкому, среднему и тяжелому классам.
К РН легкого класса относятся «Космос-3М», «Циклон-2», «Циклон-3» со стартовой массой до 200 т и массой полезной нагрузки до 3,6 т на низкой околоземной орбите (до 400 км). К данному классу относятся также твердотопливные четырехступенчатые РН «Старт-1», созданные на базе МБР РС-12М со стартовой массой 47 кг, способные выводить на низкие орбиты КА массой до 630 кг.
К среднему классу относятся РН типа «Союз», «Молния», «Зенит» со стартовой массой от 310 до 460 т, способные выводить полезные нагрузки на низкие орбиты от 7 до 13 т. РН «Молния» предназначена для выведения КА до 2 т только на высокоэллиптические орбиты с высотой апогея 40 000 км и перигея до 600 км.
Самыми мощными отечественными РН являются РН тяжелого класса типа «Протон», со стартовой массой около 700 т, обеспечивающие выведение КА массой до 20,4 т на низкие орбиты, а с применением разгонных блоков (РБ) типа ДМ – массой до 2,6 т на геостационарную орбиту.
Современные концепции дальнейшего развития средств выведения КА учитывают наряду с экономическими факторами ряд других обстоятельств, связанных как с разрушением прежней кооперации предприятий и отходом в зарубежную территорию крупнейшего космодрома Байконур, так и необходимостью обеспечения конкурентоспособности отечественных РН на мировом космическом рынке. Важнейшей задачей в настоящее время становится обеспечение независимого доступа России в космос и выполнение программ развертывания и поддержания отечественной орбитальной группировки КА (в течение 90-х годов ее численность уменьшилась почти в два раза и в настоящее время составляет около 100 КА). Гарантируемый доступ в космос заключается в возможности запуска КА (в первую очередь военного назначения) с космодромов, расположенных на территории России, ракетами-носителями, производимыми на российских предприятиях.
Среди мероприятий настоящего времени по совершенствованию отечественных средств выведения можно выделить:
– модернизация базовых, конкурентоспособных на мировом космическом рынке РН «Союз» и «Протон» с целью продления их жизненного цикла, восстановление ресурса пусковых наземных комплексов, сохранение и развитие производства усовершенствованных типов РН («Союз-2», «Протон-М»). В этих целях совершенствуется конструкция их двигательных установок, создается новая система управления на современной элементной базе с «гибким» программным обеспечением для бортовых вычислительных комплексов и др.;
– освоение для выведения полезных нагрузок на низкие околоземные орбиты конверсионных МБР различного типа с заменой снимаемых с производства РН легкого класса «Космос» и «Циклон»;
– формирование научно-технического и технологического задела по ключевым элементам РН нового поколения;
– проведение опытно-конструкторских работ по созданию универсальных космических ракетных комплексов легкого, среднего и тяжелого классов (проект «Ангара») с многократным использованием ступени-ускорителя (типа «Байкал»);
– проработка и поэтапная реализация перспективных проектов использования для выведения полезных нагрузок авиационно-космических систем (проекты МАКС, «Воздушный старт»).
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Компоновочная схема РН «Космос-3М»
Источник