Розгінний блок «КВРБ» - студопедія
Розгінний блок КВРБ (КВТК)
Державний космічний науково-виробничий центр імені М. В. Хрунічева веде розробку кисло-родно-водневого розгінного блоку (КВРБ) (КВТК) для модернізованої ракети-носія
"Протон-М" і РКН «Ангара А5». Створення кисло-родно-водневого розгінного блоку ба-зіруется на основі розробленого в КБХМ рідинного ракетного двигуна КВД-1.
Конструкція розгінного блоку дозволяє виконувати тривалий політ в умовах космічного простору (до 7, 5 ча-сов) і здійснювати багаторазове (до 5 раз) включення маршового двигуна в процесі польоту.
Маршовий двигун встановлюється нерухомо в конічної ніші, распо-запропонованої на нижньому днище бака окис-літеля. Як маршового двигуни-ля КВРБ використовується модернізує-ний рідинний ракетний двига-тель КВД-1М з турбонасосного систе-мій подачі палива і дожиганием ге-нераторного газу в камері згоряння. Для управління КВРБ на активних навчаючи-стках польоту використовуються дві рульові камери, встановлені в карданових підвісах, що допускають відхилення ка-мер в двох площинах. Харчування кермі-вих камер основними компонентами палива здійснюється від турбонасосного агрегату маршового двигуна. На нижньому днище бака окислювача уста-новлено два блоку рухової уста-новки малої тяги для стабілізації і орієнтації киснево-водневого блоку на пасивних ділянках польоту, а також опади палива перед запусками маршового двигуна. В якості компонентів палива в руховій установ-ке малої тяги використовуються азотний тетраоксид і несиметричний диметилгидразин.
У складі рухової установки име-ється система регулювання соотноше-ня витрачаються компонентів палива, яка забезпечує одночасне і повне витрачання палива з баків. Наддув бака окислювача і управління пневмоклапанами здійснюється гелі-ем, що зберігаються в шаробаллона, распо-викладених в баку окислювача. Наддув ба-ка пального здійснюється газообраз-ним воднем, що відбирають від марші-вого двигуна.
Конструкція і характеристики КВРБ дозволяють використовувати його спільно не тільки з РН "Протон-М", але і з цілим рядом існуючих і перспективних РН середнього і важкого класів "Анга-ра", "Зеніт", "Енергія-М", а також Ariane -5.
Двигун КВД-1М виконаний за схемою з дожиганием відновного генераторного газу. Підтримка і через трансформаційних змін режиму роботи двигуна по тязі і співвідношенню масових витрат компонентів палива здійснюється за допомогою дроселів, встановлених на магістралях харчування окислювачем генератора і камери. Дросселирующие елементи дроселів переміщаються еле-ктріческімі приводами по командам від системи управління розгінного блоку. Запуск і зупинка двигуна осуществля-ється за допомогою агрегатів автоматики, керованих гелієм, що подається через функціонуючі за програмою електропневмоклапани пневмосистеми РБ. У процесі запуску і зупинки двигуна проводиться продування порожнин окис-літеля камери і газогенератора гелієм, що подається на з-трансформаційних змін режиму роботи двигуна по тязі і по співвідношенню масових витрат компонентів палива, яке здійснюється за допомогою дроселів, встановлених на магістралях харчування окислювачем генератора і камери. Дросселирующие елементи дроселів переміщаються еле-ктріческімі приводами по командам від системи управління розгінного блоку. Запуск і зупинка двигуна осуществля-ється за допомогою агрегатів автоматики, керованих гелієм, що подається через функціонуючі за програмою електропневмоклапани пневмосистеми РБ. У процесі запуску і зупинки двигуна проводиться продування порожнин окис-літеля камери і газогенератора гелієм, що подається з пневмосистеми розгін-ного блоку. Займання компонентів палива в камері і газогенераторі осу-ється за допомогою піротехнічес-ких пристроїв.
Двигун може працювати спільно з бустерний турбонасосного агрегату-ми окислювача і пального, що створюють необхідні тиску компонентів палива для бескавитационной роботи насосів його турбонасосного агрегату. Двигун забезпечений шар-балоном для розкрутки ТНА при першому запуску ЖРД. Для подальших за-пускові куля-балон може бути заповнені-нен воднем високого тиску, отбі-раєм з вихідного колектора камі-ри двигуна.
Компоненти палива - рідкий кисень і рідкий водень. Керуючий газ - гелій. Рп = 7,100тс (69,6кН)
t = 800 с (одного включення - 600 с)
РГГ = 82,3 кгс / см 2
Число включень 3
рк = 3,2. 4,4. 6, ЗМПа
Для рульової камери:
1.4 Розгінний блок «ДМ»
Розгінний блок "ДМ" призначений для застосування на РН
"Протон-К", "Протон-М" і "Зеніт-3" і може бути запропонований на РКН «Ангара А5». При виведенні КА на геостаціонарну орбіту РН може працювати по двох - або трехімпульсной схеме.Прі цьому в залежності від заданої довготи стояння супутника на геостаціонарній орбіті змінюється час знаходження блоку на проміжних орбітах і відповідно загальний час польоту, яке може становити від 7 до 21 години. під час польоту розгінний блок може функціонувати або повністю в автономному режимі, або управлятися по радіоканалах з Землі.
Основні масово-габаритні параметри блоку наступні:
• максимальна довжина - 6,28 м;
• діаметр в середній частині - 3,7 м;
• діаметр по стику з РН - 4,1 м;
• маса сухого блоку без скидаються елементів - 2200 кг;
• маса КРТ і газів - 15095 кг;
• окислювач - рідкий кисень - 10610 кг,
• пальне - гас (РГ-1) - 4330 кг.
Конструктивно-компоновочная схема блоку представлена на малюнку 7. Основним силовим елементом конструкції є межбакового відсік, до верхнього шпангоуту якого стикується ферма кріплення приладового контейнера. Ця ж ферма використовується і для кріплення космічного апарату, який встановлюється на кільцевому шпангоуті, розташованому на внутрішньому ярусі ферми. Межбакового відсік у верхній своїй частині має вузли кріплення ферми, до якої приєднано кульовий бак окислювача. До нижньої частини межбакового відсіку пристикована двох'ярусна ферма, яка використовується для кріплення торів бака пального і маршового двигуна.
Бак окислювача, в якому розміщується рідкий кисень, містить внутрішню арматуру, магістралі заправки і зливу, наддуву і дренажу, покажчик наповнення бака при заправці і внутрібаковие перегородки. Усередині бака розміщені два куля-балона з гелієм, який використовується для наддуву баків, продувок, розкрутки турбін бустерних насосних агрегатів і ряду інших цілей. Зовнішня поверхня бака і витратні магістралі закриті екранно-вакуумної теплоізоляцією (ЕВТІ) і гермочехлом. Внутрішня-порожнину під чохлом при підготовці до пуску продувається попередньо висушеним азотом і гелієм.
Бак пального має торів форму і розміщений в нижній частині розгінного блока.Он закріплений на зовнішньому ярусі двох'ярусної ферми і має також додаткове кріплення по внутрішньому контуру цієї ферми. З метою зменшення залишків незабора компонента бак пального нахилений щодо поздовжньої осі на 3 градуси. Зовнішня її поверхню частково закрита ЕВТІ, а на верхньому його днище і на двох'ярусної фермі розміщені елементи системи управління і системи телевимірювань, а також арматура ПГС двигуна. ЖРД РД-58М багаторазового запуску, з турбонасосного системою подачі виконаний за схемою з дожиганием окисного газу. Він закріплений в карданном підвісі на внутрішньому ярусі двох'ярусної ферми. Така установка двигуна дозволяє робити керування по каналах тангажа і рискання. Для управління по крену використовується поворотний сопло, яке працює на гарячому генераторному газі, частково відбирає після турбіни ТНА і забезпечує роботу турбін бустерних насосних агрегатів окислювача і пального. Останні розташовуються безпосередньо на виході з відповідних баків. До складу ЖРД РД58М входять також блок багаторазового запуску і агрегати автоматики з пневмоуправлсніем. Крім того, на блоці "ДМ" встановлено два двигуни системи забезпечення запуску, які закріплені на нижньому днище бака пального і призначені для створення початкової осьової перевантаження. Вони працюють на гідразин і включаються перед запуском основного ЖРД. Для запобігання теплового впливу минає газового струменя на елементи конструкції і ЖРД використовується донна захист, яка представляє собою зварений з трубок каркас, обтягнутий ЕВТІ. Приладовий відсік виконаний у вигляді герметичного Торообразная контейнера.Он закріплений на внутрішньому і зовнішньому ярусах верхньої ферми. Контейнер виготовлений роз'ємним і містить прилади системи управління, а також повітряно-рідинну систему терморегулювання. Розгінний блок комплектується конічним і циліндричним перехідниками, які пов'язують його з РН. При відділенні РБ від третього ступеня РН конічний перехідник відділяється разом зі ступенем, а через деякий час скидається і циліндричний перехідник.
Блок «ДМ» розроблений і виробляється НВО "Енергія", експлуатується з РН «Протон» з 1974 року, а його прототип - блок »Д» - з 1967 року.
Малюнок 7 - Розгінний блок «ДМ»:
1 - межбакового відсік; 2 - ферма кріплення приладового відсіку, 3-приладовий відсік, 4 - внутрібаковие перегородки, 5 - патрубок наддуву і дренажу, 6 - покажчик наповнення бака при заправці, 7 -баллон з гелієм; 8 - скидається перехідний відсік; 9 - бак окислювача; 10 двоярусне ферма; 11 - бак пального; 12 - блок багаторазового запуску; 13-карданний підвіс двигуна; 14-РРД РД-58М; 15-донна тепловий захист; 16-конічний перехідний відсік.
Малюнок 8 - а - конструктивно-компоновочная схема розгінного блоку «ДМ»; б - блок «ДМ» в Міці космодрому на випробуваннях
Блок «ДМ» складається з:
• двох рухових установок стабілізації і кричи-ентации;
• сферичного бака окислювача;
• тороїдального бака пального;
• апаратури командно-вимірювального комплексу;
• відокремлюваних в польоті нижнього і середнього перехідників.
Блок «ДМ» існує в двох модифікаціях: з аппа-ратура командно-вимірювального комплексу, розмі-щаемой в приладовому відсіку, і без неї, коли для реше-ня завдань управління і вимірювання використовується аппара-туру космічного апарату.
Двигун 11Д58М є представником сімей-ства киснево-вуглеводневих ЖРД, розроблених НВО "Енергія" (1970-1973 рр.) Для розгінних блоків, що забезпечили реалізацію більшості національних програм дослідження космосу.
• окислювач - рідкий кисень з температурою від мінус 194 до мінус 177 ° С;
• пальне - нафтил (гас) або синтин. Підтверджена надійність двигуна 0,997 при до-вірчі рівні 0.9. Кожен двигун проходить контрольні випробування без перебирання з використанням-му прогресивних засобів діагностування технічного-кого стану.
Рідинної ракетний двигун 11Д58М розроблений в НВО «Енергія» під керівництвом Б. А. Соколова. Се-рійное виготовляється на Черкассиском механічному заводі.
1 Які умови польоту РБ?
2 У чому відмінність конструкції РБ від конструкції РН і КА?
3 Схема виведення КА за допомогою РБ.
4 Особливості конструктивного побудови РБ «ДМ».
5 Особливості конструктивного побудови РБ «Фрегат».
6 Особливості конструктивного побудови РБ «Бриз-М».
7 Особливості конструктивного побудови блоку виведення «Ікар».
8 Особливості конструктивного побудови блоку «І» РН «Блискавка-М» ..
9 Особливості конструктивного побудови блоку «Л» РН «Блискавка-М».
1. Радянська космонавтика. М. Машинобудування, 1981.
6. Кожухов В.С. Соловйов В.М. Комплекси наземного обладнання ракетної техніки. М. АСКОНТ, 1988.
8. Горліна С.М. Експериментальна механіка. М. 1970. Наступні
9. Попов В.М. Расторгуєв Б.С. Питання розрахунку і конструювання спеціальних споруд. М. Стойіздат, 1980.
16. Пенцак І.М. Теорія польоту і конструкція балістичних ракет. М. Машинобудування, 1974, 344 с.
17. Панічкін Н.І. Слепушкин Ю.В. і ін. Конструкція і проектування космічних літальних апаратів. М. Машинобудування, 1986, 344 с.
19. Алатирцев А.А. Алексєєв О.І. та ін. Інженерний довідник по космічній техніці.
22. Лебедєв А.А. Карабанов В.А. Динаміка систем управління безпілотних літальних апаратів / під ред. А.А. Лебедєва / - М. Машинобудування,
1980 р
23. Остославський І.В. Стражева І.В. Динаміка польоту: траєкторії літальних апаратів. - М. Машинобудування, 1969 р
24. Колесніков К.С. Динаміка ракет. Підручник для вузів - М. Машинобудування, 1980 г.
25. Кузовков Н.Т. Саличев О.С. Інерціальна навігація і оптимальна фільтрація.- М. Машинобудування, 1982 р
26. Лебедєв А.А. Фарбарів М.Н. Малишев В.В. Оптимальне керування рухом космічних апаратів М: Машинобудування, 1974 г.
28. Помикаєв І.І. Інерційних метод вимірювання параметрів руху літальних апаратів - М. Машинобудування, 1969 р
29. Балк М.Б. Елементи динаміки космічного польоту. М. Наука, 1965 р
30. Бромберг П.В. Теорія інерційних систем навігації - М. Наука,
1979 р
31. Васильєв О.П. Кудрявцев В.М. Кузнецов В.А. та ін. Основи теорії та розрахунку рідинних ракетних двигунів / Под ред. В.М. Кудрявцева М. Вища. Школа, 1983р.