Ракетно-космические системы в своем развитии прошли значительный путь от первых немецких ракет V-1 иV-2 до современных ракетоносителей «Протон-М», «Энергия» и «Ангара» советского и российского производства, «ТитанIIIС», «Шаттл» производства США, «Ариан» производства Франции и многих других. В истории космонавтики важными вехами остались достижения советской и российской науки и техники: запуск первого спутника Земли; запуск в космос первого человека; первый выход человека в открытый космос; первый полет в автоматическом режиме многоразового космического корабля «Буран» и др. В настоящее время интенсивное развитие ракетно-космических систем и освоение космоса осуществляют такие страны, как Россия, США, Англия, Франция, Япония, Китай.
Рассмотрим общие положения и принципы конструктивно- технологического членения ракетно-космических систем.
Ракетно-космический комплекс (РКК) представляет собой с овокупность ракетно-космической системы, системы управления полетом и стартового оборудования, расположенного на космодроме. Ракетно-космические системы (РКС) – это транспортные системы, предназначенные для выведения (доставки)полезного груза массойm пг от нескольких десятков килограмм до сотен тонн в заданную точку околоземного или околосолнечного пространства с определенным вектором скорости.
Массу ракетно-космической системы, расходуемую для разгона, называют активной массой (массой топлива) и обозначаютm т. Активная масса делится на две части: первая часть обеспечивает разгон ракетно-космической системы до заданной скорости полета, вторая – управление ракетно-космической системой и компенсацию различных возмущений в полете.
Пассивная масса (масса конструкции) ракетно-космической системы (m к) также делится на две части. В первую входят пассивные массы, обеспечивающие функционирование ракетно-космической системы в течение всего времени полета, во вторую – часть пассивной массы, обеспечивающей хранение активной массы. Активная масса составляет большую часть (до 90%) ракетно-космической системы и расходуется на разгон полезного груза и пассивной массы.
Наиболее эффективным способом разгона ракеты в настоящее время является истечение из сопел ракетных двигателей продуктов сгоранияракетных топли в .
Сумма масс полезного груза m пг, активной массыm т, пассивной массыm к, составляетстартовую массу ракетно-космической системыm ст. При заданной массе полезного грузаm пг стартовая массаm ст зависит от следующих факторов:
– от координат точки пространства и конечной скорости движения ракетно-космической системы на активном участке траектории;
– от сил сопротивления движению ракетно-космической системы по траектории;
– от нагрузок, действующих на ракетно-космическую систему при движении ее по траектории;
– от необходимости корректировки пассивного участка траектории.
Разделение ракетно-космической системы на составные части обусловлено следующими причинами:
– необходимостью отделения отработавших частей конструкции при движении ракетно-космической системы по траектории;
– различием в функциональном назначении смежных элементов конструкции и их различным конструктивным оформлением (например, герметичный бак и ферма);
– сложностью транспортирования нерасчлененного изделия от предприятия - изготовителя к месту старта;
– требованиями удобства технического обслуживания элементов ракетно-космической системы в период ее хранения и подготовки к старту;
– ограничениями, накладываемыми на размеры и конфигурацию обрабатываемых элементов конструкции, в зависимости от имеющихся в распоряжении производства технологических процессов и технологического оборудования;
– необходимостью обеспечения свободного доступа к элементам конструкции для сборки и технического контроля;
– организационными причинами, связанными с сокращением продолжительности цикла изготовления изделия (расширением фронта работ при сборке сложных агрегатов).
Разделение ракетно-космической системы на части позволяет осуществлять параллельное проектирование этих частей группами специалистов и таким образом сократить сроки проектирования изделия и повысить его качество за счет специализации групп.
В производстве разделение ракетно-космической системы на части предопределяет одновременность (параллельность) процессов изготовления деталей и их сборки, что сокращает продолжительность цикла производства. Количество составных частей ракетно-космической системы имеет некоторый оптимум. По мере разукрупнения сборочных единиц сокращается цикл их изготовления, но увеличивается цикл сборки и технического контроля сборочных единиц.
Однотипность конструктивно-технологических решений составных частей позволяет осуществить технологическую специализацию подразделений предприятия (участки сборки топливных емкостей и сухих отсеков, заготовительное производство и т.п.). Технологическая специализация создает предпосылки для механизации и автоматизации выполняемых работ, для рационального использования производственных мощностей, для повышения производительности труда и качества продукции.
Конструктивная и технологическая законченность составных частей дает возможность изготовлять их на специализированных предприятиях - смежниках, способствует развитию специализации и кооперации в ракетостроении.
Ракетно-космическая система состоит из следующих составных частей (рис. 5).
Рис.5. Структура ракетно-космической системы
В головном блоке (ГБ) ракетно-космической системы размещается полезный груз , – различного рода космические аппараты (космический корабль, космическая станция, искусственный спутник планеты, системы телекоммуникаций, аппараты, предназначенные для проведения исследований в космическом пространстве или на планетах, и т. п.).
В состав головного блока помимо полезного груза входит сбрасываемый головной обтекатель (ГО), предохраняющий полезный груз от мощного силового и теплового воздействия набегающего потока атмосферного газа на активном участке полета ракетно-космической системы со сверхзвуковыми скоростями и отделяющийся при выходе за пределы атмосферы.
Ракета-носитель (РН), доставляющая полезный груз в заданную точку околоземного или околосолнечного пространства с заданной по величине и направлению скоростью. В состав ракеты - носителя входят несколькоракетных блоков (РБ). Схемы и примеры типовых компоновок ракетных блоков представлены на рис.6 – 7.
Рис. 6 Схемы последовательной компоновки блоков и ступеней ракетно-космических систем с жидкостными ракетными двигателями:
а – схема «тандем»; б – схема «пакет»
Рис. 7. Схема параллельно-последовательной компоновки блоков и ступеней ракетно-космических систем:
а – все ракетные блоки жидкостные; б – ракетные блоки РБ1А и РБ1Б твердотопливные
Все блоки ракетно-космической системы, объединяются в ступени (С1, С2 и т.д.), состав которых изменяется по мере отделения при движении ракетно-космической системы по траектории.
3. Система управления движением ракетно-космической системы по траектории (см. рис. 2.5) позволяет управлять работой ракетных блоков, отделением элементов конструкции, движением ракетно-космической системы по траектории полета. В ее состав входят чувствительные элементы: измерительные преобразователи (гироскопические устройства, датчики ускорений, давления, расхода топлива и т.п.);бортовые вычислительные комплексы для обработки результатов измерений и выработки управляющих команд; разнообразныеисполнительные механизмы , обеспечивающие требуемые параметры движения и ориентацию ракетно-космической системы в пространстве. Работа элементов системы управления обеспечивается разнообразнымиисточниками энергии (электрическими, пневмогидравлическими, зарядами твердого топлива, взрывчатыми веществами и т.п.). Элементы системы управления рассредоточены по блокам. Связь между элементами системы управления осуществляется с помощью бортовой кабельной сети (БКС).
, органы управления , проектирование баллистических ракет , разгонные блоки , ракетно-космические системы выведения , ракеты-носители , сопловые блоки , траектории полета , транспортные космические системы
На большом фактическом материале подробно прослежены основные этапы развития ракетно-космических систем выведения и представлены направления их совершенствования. Проведен детальный сравнительный анализ характеристик отечественных и зарубежных баллистических ракет дальнего действия и ракет-носителей, включая многоразовые транспортные космические системы. Изложены основы проектирования и особенности конструкции ракетно-космических средств выведения.
Для студентов технических университетов, обучающихся по ракетно-космическим специальностям и направлениям, а также для всех интересующихся историей развития ракетно-космической техники и перспективами ее совершенствования.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Часть 1. Основы устройства ракетно-космических систем выведения
Глава 1. Баллистические ракеты как основа создания ракет-носителей
1.1. Предыстория и начальные этапы создания первых БРДД
1.2. Основные понятия и термины
1.3. Усовершенствование конструктивно-компоновочной схемы одноступенчатых ракет для увеличения дальности и переход к многоступенчатым БРДД
Глава 2. Особенности конструкции баллистических ракет дальнего действия
2.1. Одноступенчатые ракеты
2.2. Многоступенчатые ракеты
2.3. Особенности боевых ракет
Глава 3. Влияние особенностей траектории на управление полетом ракеты
3.1. Функции системы управления
3.2. Органы управления
3.3. Развитие конструкции соплового блока РДТТ
3.4. Применение выдвижного насадка на ЖРД
Глава 4. Общая задача управления полетом
4.1. Основные способы управления
4.2. Способ управления по "жесткой" траектории
4.3. Система регулирования кажущейся скорости
4.4. Система синхронного опорожнения баков
4.5. Способ управления по "гибкой" траектории
4.6. Способ управления с коррекцией на пассивном участке траектории
Глава 5. Развитие конструкций межконтинентальных баллистических ракет и ракет-носителей
5.1. Основные направления развития
5.2. Базирование ракет-носителей и боевых баллистических ракет
5.3. Особенности отделения головной части и разделения ступеней у ракет с РДТТ
5.4. Ракета-носитель "Протон"
5.5. Использование криогенных компонентов топлива в ракетах-носителях
5.6. Ракета-носитель "Сатурн-V"
5.7. Ракета-носитель Н-1
5.8. Использование РДТТ в качестве "нулевой" (бустерной) ступени в ракетах-носителях
5.9. Использование гибридных двигателей в ракетных блоках
5.10. Разгонные блоки, или межорбитальные транспортные аппараты
5.11. Многоразовые транспортные космические системы
5.12. Баллистические ракеты подводных лодок
Глава 6. Современное состояние и тенденции развития средств выведения
6.1. Развитие конструкции ракет-носителей семейства "Союз" (Р-7)
6.2. Ракеты-носители семейства "Русь-М" и перспективный пилотируемый корабль нового поколения
6.3. Семейство ракет-носителей "Ангара"
6.4. Конверсионные ракеты-носители
6.5. Общие тенденции в развитии систем выведения
Часть 2. Основы проектирования баллистических ракет дальнего действия и ракет-носителей
Глава 7. Общая задача проектирования
7.1. Стадии проектирования
7.2. Основные тактико-технические требования
7.3. Критерии оптимизации и общая задача проектирования
Глава 8. Баллистический и массовый анализ
8.1. Анализ сил, действующих на ракету в полете на активном участке траектории
8.2. Уравнения движения ракеты на активном участке траектории
8.3. Уравнения движения ракеты в полярной системе координат
8.4. Изменение летных характеристик ракеты во время полета
8.5. Приближенное определение дальности полета. Задачи пассивного участка траектории
8.6. Уравнения движения ракеты на активном участке траектории в функции основных проектных параметров
8.7. Приближенное определение скорости ракеты
8.8. Влияние основных проектных параметров на скорость полета ракеты
8.9. Влияние основных проектных параметров на дальность полета ракеты
8.10. Массовый анализ одноступенчатой жидкостной ракеты
Глава 9. Особенности выбора основных проектных параметров многоступенчатой ракеты
9.1. Основная терминология
9.2. Определение скорости многоступенчатой ракеты
9.3. Определение основных проектных параметров многоступенчатой ракеты
Приложение. Программы выбора проектно-баллистических параметров
Главная Энциклопедия Словари Подробнее
Совокупность ракеты или ракет космического назначения (РКН) с функционально взаимосвязанными техническими средствами и сооружениями, предназначенная для обеспечения транспортирования, хранения, приведения и содержания в установленных готовностях, технического обслуживания, подготовки, пуска и контроля полета РКН на участке выведения. Включает РКН, средства технического комплекса (ТК), средства стартового комплекса (СК), средства измерительного комплекса космодрома (ИКК).
Ракета космического назначения, совокупность ракеты-носителя с космической головной частью (КГЧ), которая состоит из космического аппарата (КА) вместе со сборочно-защитными и разгонными блоками. Космическая головная часть, совокупность КА со сборно-защитным и разгонным блоками. Разгонный блок в отдельных случаях может отсутствовать.
Стартовый комплекс, совокупность технологически и функционально взаимосвязанных подвижных и стационарных технических средств и сооружений, обеспечивающих проведение всех видов работ с РКН и (или) её составными частями с момента поступления РКН с технической позиции до завершения необходимых предпусковых операций с элементами РКН, а при испытаниях РКН и при несостоявшемся пуске РКН до момента возвращения РКН на техническую позицию. Располагается на стартовой позиции. Обеспечивает: доставку РКН с технического комплекса на пусковую установку (ПУ), ее установку на ПУ, прицеливание, заправку компонентами ракетного топлива и сжатыми газами, испытания, выполнение всех операций по подготовке РКН к пуску и ее пуск. В состав СК входят: одна или несколько ПУ, сооружения с техническими системами, обеспечивающими подготовку и пуск РКН, пристартовый командный пункт.
ПУ могут быть реализованы в следующих вариантах: стационарные наземные; стационарные подземные (шахтные); подвижные наземные (грунтовые и железнодорожные); подвижные подземные (траншейные); подвижные морские (на морских платформах, надводных кораблях и подводных лодках); подвижные воздушные (воздушный старт).
Технический комплекс, совокупность технических комплексов ракеты-носителя, космического аппарата, разгонного блока, космической головной части, ракеты космического назначения и других, общих для ракет космического назначения, технических средств. В зависимости от назначения ТК РКК один из видов технических комплексов может отсутствовать.
Техническая позиция, участок местности с подъездными путями, инженерными коммуникациями, зданиями и сооружениями.
А. С. Носов
Излагаются теоретические и экспериментальные основы создания привода с исполнительным механизмом на базе планетарной роликовинтовой передачи для повышения точности воспроизведения заданного закона движения и скоростных характеристик исполнительных элементов технологического оборудования и технических систем ракетных и ракетно-космических комплексов и при комплексных испытаниях ракет большой массы. Представлена математическая модель управляемого электромеханического привода для специального монтажно-стыковочного оборудования. Проведены испытания, на основе которых можно сделать вывод, что для создания высокоточного электромеханического привода необходимо использовать передачу с меньшим зазором между сопрягаемыми элементами, высокой точностью и надёжностью функционирования. Описаны новая конструкция планетарной роликовинтовой передачи и преимущества использования шагового двигателя. Математическое моделирование электромеханического привода с планетарной роликовинтовой передачей с испытанием на макете монтажно-стыковочного кантователя позволит создать электромеханический привод с улучшенными техническими и эксплуатационными характеристиками для кантователя космической головной части ракетно-космического носителя сверхтяжёлого класса.
Монтажно-стыковочное оборудование; электромеханический привод; роликовинтовая передача; математическая модель; испытания
1. Бирюков Г.П., Манаенков Е.Н., Фадеев А.С. Технологическое оборудование отечественных ракетно-космических комплексов: уч. пособие для вузов. М.: Рестарт, 2012. 599 с.
2. Носов А.С. Методика обоснования выбора структуры, состава и параметров привода с применением планетарной роликовинтовой передачи повышенной точности и надёжности функционирования // Вестник Московского авиационного института. 2016. Т. 23, № 1. С. 170-176.
3. Носов А.С. Силовой электромеханический привод с применением планетарной роликовинтовой передачи повышенной точности // Вестник Московского авиационного института. 2015. Т. 22, № 4. С. 100-107.
4. Козырев В.В. Конструкции роликовинтовых передач и методика их проектирования: уч. пособие. Владимир: Владимирский государственный университет, 2004. 101 с.
5. Петренко А.М. Специальные винтовые механизмы в силовых приводах: уч. пособие. М.: Московский автомобильно-дорожный институт, 1997. 86 с.
Космический ракетный комплекс
Космический ракетный комплекс – ракетная система, состоящая из космического корабля и разгонных блоков. В 1962 г. было начато проектирование опытного образца ракетно-космического комплекса серии «Союз». Разработка была начата ракетно-космической корпорацией «Энергия», в те времена она именовалась ОКБ-1.
Первоначальной задачей было создание космического летательного аппарата, пригодного для облета Луны.
В дальнейшем направление исследовательских работ было перенаправлено на создание трехместного орбитального корабля.
Его основным назначением должна была стать отработка операций маневрирования и стыковки на околоземной орбите, а также проведение различных экспериментов, в том числе изучение воздействия условий длительного космического полета на человеческий организм. Ракетно-космический комплекс «Союз» состоял из трех основных отсеков: спускаемый аппарат, он же кабина космонавтов; орбитальный отсек; приборно-агрегатный отсек.
Кроме того, имелась возможность дополнительно установить стыковочный узел, который мог быть активным либо пассивным. Внешняя поверхность корабля «Союз» была покрыта всевозможными датчиками научной аппаратуры, датчиками системы ориентации и оптическими устройствами. В стадии выведения на околоземную орбиту все устройства на внешней поверхности, во избежание повреждения, находились под защитой головного обтекателя, который впоследствии сбрасывался. «Союз» имел очень важное отличие от космических кораблей серий «Восток» и «Восход» – возможность осуществлять управление траекторией спуска. Этого можно было достигнуть посредством разворотов аппарата во время спуска по углу крена.
Первые испытания выявили ряд серьезных конструктивных недоработок, тем не менее 23 апреля 1967 г. состоялся первый запуск в пилотируемом режиме. Полет длился 27 ч, за которые космонавт, управляющий кораблем «Союз-1», полностью выполнил программу полета. К сожалению, при спуске космонавт погиб из-за неисправностей парашютной системы. К 1969 г. была завершена доработка ракетно-космического комплекса.
В дальнейшем система претерпела ряд серьезных конструктивных изменений. Корабль был переоборудован в двухместный, а также лишился систем жизнеобеспечения и солнечных батарей. Впоследствии корабль получил новый индекс «Союз-ТМ», что означало наличие новой двигательной установки, более совершенной парашютной системы, а также системы сближения.
Первый полет модифицированного корабля был совершен в 1986 г. на советскую станцию «Мир», а завершающий полет этой модификации состоялся в 2002 г. уже к другой орбитальной станции «МКС». В настоящее время российской «рабочей лошадкой» является модификация «Союз-ТМА». Корабль конструктивно изменен, улучшены условия работы космонавтов во время полетов на «МКС», улучшена парашютная система, снижена теплозащита.
Из книги 100 великих чудес техники автора Мусский Сергей Анатольевич Из книги 100 великих изобретений автора Рыжов Константин Владиславович95. КОСМИЧЕСКИЙ КОРАБЛЬ Космическими кораблями в наше время называются аппараты, созданные для доставки космонавтов на околоземную орбиту и возвращения их потом на Землю. Понятно, что технические требования к космическому кораблю более жесткие, чем к любым другим
Из книги Непознанное, отвергнутое или сокрытое автора Царева Ирина Борисовна Из книги Большая Советская Энциклопедия (ВО) автора БСЭ Из книги Большая Советская Энциклопедия (ЗЕ) автора БСЭ Из книги Большая Советская Энциклопедия (КО) автора БСЭ Из книги Мифы финно-угров автора Петрухин Владимир Яковлевич Из книги 100 знаменитых изобретений автора Пристинский Владислав Леонидович Из книги Гороскоп для всех возрастов человека автора Кваша Григорий Семенович Из книги Большая энциклопедия техники автора Коллектив авторов Из книги автора Из книги автора Из книги автораЗонд космический Зонд космический – автоматический космический аппарат, иногда с возможностью дистанционного управления с поверхности Земли, основной целью которого является исследование космического пространства либо тестирование каких-либо технологических
Из книги автораКосмический лифт Космический лифт – устройство, которое предположительно сможет осуществлять доставку грузов на планетарную орбиту либо за ее пределы.Первое упоминание о возможности создания устройства, способного осуществить доставку на орбиту, можно найти в трудах
Из книги автораКосмический корабль Космический корабль – космический аппарат, используемый для полетов по околоземной орбите, в том числе под управлением человека.Все космические корабли можно разделить на два класса: пилотируемые и запускаемые в режиме управления с поверхности
Из книги автораКосмический скафандр Космический скафандр – специальное снаряжение, которое было разработано и предназначено для изоляции человека или животного от внешней, космической, среды.Составные части снаряжения образуют оболочку, которая непроницаема для компонентов
