Початкова концепція

Проведений аналіз світового ринку послуг із запуску космічних апаратів показує, що існують великі потреби у виведенні космічних апаратів на геостаціонарну орбіту (площина орбіти збігається з площиною екватора, висота над поверхнею Землі — 35 800 км). Передбачається, що таке становище збережеться й у майбутньому. Проте, використовувані засоби виведення мають обмежені можливості, не задовольняють потенційних замовників або через вартість, або якість послуг, що надаються.

Одним із напрямів підвищення ефективності засобів виведення, що доставляють супутники на геостаціонарну орбіту та, відповідно, зменшення вартості такої доставки, є проведення пусків із приекваторіальної зони. Пояснюється це тим, що при таких пусках, наприклад, з космодрому Байконур, розташованого на широті 46 град., необхідно проведення спеціальних орбітальних маневрів з великими енергетичними витратами для розвороту площини екватора. Крім того, що далі від екватора розташований космодром, то меншою мірою використовується ефект від обертання Землі. У результаті ракета-носій «Зеніт» під час пуску з приекваторіального району може вивести на геостаціонарну орбіту космічний апарат масою вдвічі більшою, ніж якби вона стартувала з Байконура.

Будівництво космодрому на території країн, розташованих в районі екватора, для Росії вельми проблематично. космічні апарати. Треба також врахувати, що кількість трас пусків суттєво обмежується розміщенням густонаселених територій. А зміст космодромів, розташованих у безлюдних районах, вимагає створення та підтримки відповідної розгалуженої інфраструктури. Саме тому виникла ідея створити плавучий ракетно-космічний комплекс.

Один з найважливіших факторів, який врахували при формуванні концепції комплексу «Морський старт», — великий досвід підприємств Росії та України у розробці, виробництві та експлуатації сучасних щодо недорогих засобів виведення та стартових ракетних комплексів та те, що виготовлення приблизно 80% комерційних космічних апаратів зосереджено у США. Прийнята концепція створення нового конкурентоспроможного ракетно-космічного комплексу включає такі основні положення:
- Використання розроблених в Росії та в Україні сучасних засобів виведення, технологій виробництва, складових частин ракетних комплексів та засобів управління польотом;
- автономність стартового та технічного комплексів, що забезпечують підготовку та пуск РН із застосуванням рухомих морських засобів;
- Проведення пусків з океанських акваторій, у тому числі з приекваторіальних районів;
- Підготовка космічних апаратів до пуску на території США, розташованої неподалік основних виробників комерційних космічних апаратів, створення комфортних умов для роботи замовників;
- гарантія найкоротших термінів створення комплексу, окупності проекту за рахунок надання послуг із запуску космічних апаратів не більше 5-7 років.

Основні характеристики

Маса космічних апаратів, що виводяться (включаючи масу перехідних елементів конструкції між розгінним блоком або ракетою-носієм і космічними апаратами) становить:
- на геостаціонарну орбіту - до 2,9 т;
- на геоперехідну орбіту - до 6,0 т;
- На низькі навколоземні орбіти з нахилом 0-90град. - 11-15 т.
Кількість пусків на рік – до 8.

Час до проведення запуску з моменту підписання контракту із замовником космічних апаратів — трохи більше 18 міс.

Імовірність безвідмовної роботи засобів виведення не менше 0,95.

Координати основного району пуску – 0 град. ш., 152 град. з.д.

Складові частини комплексу.

Ракетно-космічний комплекс «Морський старт» умовно можна уявити складеним із трьох сегментів — ракетного, космічних апаратів та морського.

Ракетний сегмент включає:
- ракету-носій «Зеніт-2S» та розгінний блок ДМ-SL;
- Комплекси технологічного обладнання та систем підготовки та пуску космічної ракети;
- Комплекс автоматизованих систем управління підготовкою та пуском;
— автоматизовану системууправління польотом розгінного блоку із залученими засобами;
- Вимірювальний комплекс;
- береговий комплекс.

Сегмент космічного апарату складається з блоку корисного вантажу з космічними апаратами та базовий порт. У морський сегмент входять стартова платформа та складально-командне судно.

Ракета-носій «Зеніт-2S».Двоступінчаста ракета-носій «Зеніт» (головний розробник — КБ «Південне» імені М.К.Янгеля, виробник — ВО «Південмашзавод», м. Дніпропетровськ) та її наземний комплекс є основою проекту «Морський старт». З 1985 р. із космодрому Байконур проведено 26 пусків цих РН. «Зеніт» (рис. 1) - це сучасний засіб виведення, який відрізняється простотою експлуатації, повною автоматизацією процесу підготовки та пуску. З урахуванням особливостей морського старту окремі системи та відсіки РН модифікуються або допрацьовуються, внаслідок чого вона одержала позначення «Зеніт-2S».

Розгінний блок ДМ-SL.Розгінний блок ДМ (головний розробник та виробник РКК «Енергія» ім. С.П.Корольова) широко використовується спільно з ракетою-носієм «Протон» для виведення космічних апаратів на високоенергетичні орбіти, у тому числі на геостаціонарну. Блок (рис.2) для здійснення орбітальних маневрів має здатність багаторазового включення маршового двигуна, що характеризується високою підтвердженою надійністю. З метою адаптації до ракети-носія «Зеніт», а також з урахуванням особливостей морського старту окремі системи та відсіки розгінного блоку модифікуються або допрацьовуються. У зв'язку із цим блок отримав індекс ДМ-SL.

Блок корисного вантажу. Блок корисного вантажу розробляється фірмою "Боїнг Коммершл Спейс Компані" і призначений для встановлення в ньому космічних апаратів. Блок виготовлятиметься з урахуванням застосування новітніх технологійі включає в себе вуглепластиковий обтічник, перехідні елементи конструкції між космічними апаратами та розгінним блоком ДМ-SL, електричні системи, систему термостатування. Його діаметр – 4,15 м, довжина при виведенні одного космічного апарату – 11,39 м, при виведенні двох – 16 м.

Стартової платформи.Для забезпечення пусків космічної ракети фірма «Кварнер» модифікує морську платформу, створену нею для нафтовидобутку. Платформа саморухлива, напівзанурювана типу катамарана (рис.3). Основні характеристики: водотоннажність (на ходу) - 27300 т, швидкість руху - до 12 вузлів, довжина - 133 м; ширина - 75 м; висота (до головної палуби) - 42 м.

Платформа, що є плавучий стартовий ракетний комплекс, оснащується стартовим столом, установником ракети-носія, системами заправки компонентами палива та іншими системами, що забезпечують підготовку та пуск космічної ракети. Оснащення платформи системами та обладнанням ракетного сегмента проводиться на російській верфі.

Складально-командне судно.При створенні складально-командного судна використано конструкцію вантажного судна типу Ро-Ро (рол-он, рол-офф). Головний розробник та виробник – фірма «Кварнер». Основні характеристики: водотоннажність - 30800 т, швидкість руху - до 16 вузлів, довжина - 200 м, ширина - 32 м.

Складально-командне судно виконує функції: технічного комплексу (комплексні випробування ракети-носія та розгінного блоку, складання космічної ракети); заправної станції (заправка розгінного блоку висококиплячими компонентами палива та газами); центру управління підготовкою та пуску космічної ракети, управління польотом розгінного блоку; центру прийому та обробки вимірювань. Оснащення судна системами та обладнанням ракетного сегмента проводиться на російській верфі.

На складально-командному судні розміщуються до 240 осіб екіпажу та персоналу, який бере участь у підготовці та проведенні пуску, включаючи представників замовника, створюються умови проживання близькі до умов на круїзних суднах (є одне — двомісні каюти, конференц-зали, театр, вітальні, кафетерії, кімнати для ігор, тренажерний зал, басейн.

Береговий комплекс.Береговий комплекс будується на базі Приморської філії РКК «Енергія» і повинен буде забезпечувати прийом, зберігання та навантаження (в порту відправлення) на судно-транспортувальник ступенів ракети-носія «Зеніт-2S» та розгінних блоків, а також компонентів палива, що виробляються в Росії .

Базовий порт.Базовий порт розташований у м. Лонг-Біч (район Лос-Анжелеса, США). Його призначення — забезпечення підготовки космічних апаратів, швартування стартової платформи та складально-командного судна, заправки компонентів палива та газів, навантаження щаблів ракети-носія, розгінного блоку та блоку корисного вантажу на складально-командне судно.

Основні операції.

Виготовлені щаблі ракети-носія «Зеніт-2S» і розгінні блоки (2-3 комплекти та вироблене в Росії пальне для РН (гас) доставляються в порт відправки, вантажаться на судно-транспортувальник, що фрахтується, і перевозяться в базовий порт. Час переходу близько одного місяця .

У базовому порту космічний апарат у спеціальній споруді перевіряється, заправляється компонентами палива та газами та встановлюється у блок корисного вантажу. Потім системи та обладнання, розташовані на стартовій платформі та складально-командному судні, готуються до проведення підготовчих та передпускових робіт, ємності та балони заправляються відповідними компонентами палива та газами. Щаблі ракети-носія, розгінний блок, блок корисного вантажу з космічним апаратом доставляється на складально-командне судно. Там проводяться комплексні випробування ракети-носія та розгінного блоку, заправка розгінного блоку висококиплячими компонентами палива та газами, стикування розгінного блоку та блоку корисного вантажу з ракетою-носієм. Зібрана космічна ракета (має позначку «Зеніт-3SL») перевантажується зі складально-командного судна до ангару на стартовій платформі.

Стартова платформа з РН «Зеніт-3SL» та складально-командне судно переходять для проведення пуску у встановлений район акваторії океану.

Якщо старт призначений з основного району на екваторі (152 град. З. буд.), час переходу до нього становить 11 діб.

У районі старту стартова платформа приводиться в напівзанурений стан, РН на установнику вивозиться з ангару та встановлюється на пусковий стіл. Системи, розташовані на стартовій платформі та складально-командному судні, готуються до проведення передпускових та пускових операцій, проводяться контрольні перевірки РН, розгінного блоку та космічного апарату. Весь персонал та екіпаж зі стартової платформи евакуюється на складально-командне судно, розташоване за п'ять кілометрів від місця пуску, і подальші контроль та управління здійснюються по радіозв'язку. Заправка ракети-носія та розгінного блоку та пуск РН відбувається в автоматичному режимі.

Для забезпечення на ділянці виведення передачі результатів вимірювань та керування польотом залучатимуться російське судно (плавучий вимірювальний пункт) «Селена-М», підмосковний Центр управління польотами, наземні вимірювальні пункти на території Росії та Казахстану.

Основні учасники проекту.

Створення комплексу «Морський старт» та його експлуатацію передбачається проводити на комерційній основі, без залучення фінансових державних коштів, але безумовно під контролем та за підтримки державних установ. Це насамперед Російське космічне агентство та Міністерство оборонної промисловості, Національне космічне агентство України, Департамент комерційного космічного транспорту США.

Над реалізацією проекту вже працює спільне підприємство «Сі Лонч» («Морський старт»), засновниками якого є американська літакобудівна та космічна компанія «Боїнг», російська ракетно-космічна корпорація «Енергія» ім. С.П.Корольова, найбільша в Європі суднобудівна компанія - норвезька фірма "Кварнер", провідні аерокосмічні підприємства України ВО "Південмашзавод" та КБ "Південне" ім. М.К.Янгеля.

Фірма «Боїнг» є відповідальною за створення блоку корисного вантажу та базового порту, забезпечує взаємодію із замовниками, розробниками космічних апаратів. РКК «Енергія», КБ «Південне» та підприємства Росії та України, що залучаються, забезпечують виготовлення ракетного сегменту, фірма «Кварнер» модифікує стартову платформу, будує складально-командне судно. Фірми «Боїнг» та «Кварнер» виступають не лише як учасники, а й як інвестори проекту. Реалізацію новаторського проекту підтримуватимуть Світовий банк, Міжнародний банк реконструкції та розвитку, низка найбільших комерційних банків.

Перший пуск планується провести 1998г. Авторитет і досвід учасників проекту «Морський старт», оригінальність концепції, а також широке застосування вже добре зарекомендованих, відпрацьованих конструкцій ракетно-космічної техніки та суднобудування — запорука успіху.

26th Грудень 1996 14:52. Категорія , Переглядів: 1324

-- [ Сторінка 1 ] --

Фдоров Олексій Володимирович

ОСНОВИ ПРИСТРОЇ РАКЕТНО-КОСМІЧНИХ

Комплексів

Навчальний посібник

ВСТУП................................................. .................................................. ................ 5

РОЗДІЛ 1. ОСНОВИ ПОБУДУВАННЯ РАКЕТНО-КОСМІЧНИХ

КОМПЛЕКСІВ................................................. ................................................. 7 ОСНОВНІ ВІДОМОСТІ ПРО КОСМІЧНІ СИСТЕМИ.

1 СТРУКТУРА КОСМІЧНОЇ СИСТЕМИ І КОСМІЧНОГО КОМПЛЕКСУ........................................... .................................................. ........ 7 1.1 Структура космічної системи..................................... ................................ 7 1.2 Космічні системи зв'язку............. .................................................. ............. 1.3 Космічні навігаційні системи................................. ......................... 1.4 Космічні метеорологічні системи..................... ............................... 1.5 Космічні системи попередження про ракетний напад............ ..... 1.6 Космічні системи спостереження......................................... ....................... ПРИЗНАЧЕННЯ І СКЛАД РАКЕТНО-КОСМІЧНОГО КОМПЛЕКСУ.................... .................................................. ............................. 2.1 Космічний комплекс: призначення та склад основних частин............ ..... 2.2 Ракетно-космічний комплекс: склад та призначення основних елементів РОЗДІЛ 2. ОСНОВИ ПРИСТРОЇ РАКЕТ-НОСІЄВ, РОЗГОННИХ БЛОКІВ І КОСМІЧНИХ АПАРАТІВ.................... .......................... ЗАСОБИ ВИВЕДЕННЯ...................... .................................................. ..... 3.1 Загальні відомостіпро ракети-носіях.............................................. .............. 3.2 Двигуни ракет-носіїв............................... .............................................. 3.3 Умови функціонування ракети -носія............................................. 3.4 Конструкція корпусу ракети-носія............................................... .......... 3.5 Бортові системи ракети-носія............................

.................................. 3.5.1 Виконавчі органи системи управління ракети-носія............. 3.5.2 Системи поділу ракети-носія........................ ................................ 3.5.3 Пневмогідравлічні системи ракети-носія.......... .......................... 3.6 Розгінні блоки..................... .................................................. ........................ КОСМІЧНІ АПАРАТИ........................ .............................................. 4.1 Загальні відомості про космічні апарати. Тенденції зміни конструкції сучасних космічних апаратів..................................... 4.2 Принципи побудови конструктивно-компонувальних схем та пристрій космічних апаратів.............................................. .................................... 4.3 Умови функціонування космічних апаратів КА........ ................. 4.3.1 Навантаження космічних апаратів........................... ............................... 4.3.2 Розрідженість середовища (космічний вакуум).......... ................................... 4.3.3 Метеорні потоки та космічний сміття....... ............................................ 4.3.4 Невагомість. .................................................. ............................................... 4.3.5 Космічна радіація (випромінювання) та теплові потоки............................. ТЕХНІЧНІ ОСНОВИ РАКЕТНО-КОСМІЧНОЇ ТЕХНІКИ. техніки.................. 5.2 Теплозахисні матеріали............................ ............................................... РОЗДІЛ 3. ОСНОВИ ПРИСТРОЇ ТЕХНОЛОГІЧНОГО УСТАТКУВАННЯ РАКЕТНО-КОСМІЧНИХ КОМПЛЕКСІВ........ ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО ТЕХНОЛОГІЧНЕ УСТАТКУВАННЯ РАКЕТНО-КОСМІЧНОГО...КОМПЛЕКС... ................. 6.1 Основні відомості про космодроми............................... ................................. 6.2 Основні відомості про позиційний район ракетно-космічного комплексу....... .................................................. ............................................... 6.3 Загальні відомості про технологічне обладнання ракетно-космічних комплексів........................................... .................................................. ......... 6.4 Поняття узагальненого технологічного процесу. Зміст та послідовність технологічних операцій з РКН на ТК та СК........ 6.4.1 Зміст основних робіт, що проводяться з ракетно-космічною технікою на технічному комплексі.............. ............................................. 6.4.2 Зміст основних робіт, що проводяться з ракетно-космічною технікою на стартовому комплексі........................... ...................... ПРИЗНАЧЕННЯ І СКЛАД ТЕХНОЛОГІЧНОГО УСТАТКУВАННЯ ТЕХНІЧНОГО І СТАРТОВОГО КОМПЛЕКСІВ................... .......... 7.1 Призначення та склад технологічного обладнання технічного комплексу................................ .................................................. ...................... 7.2 Призначення та склад технологічного обладнання стартового комплексу.................... .................................................. .................................. 7.3 Особливості заправки космічних апаратів та ракет-носіїв.

Призначення та склад технологічного обладнання заправної станції космічних апаратів та ракет-носіїв.................................. 7.3.1 Особливості заправки КА та РБ............................................. ............... 7.3.2 Призначення та тактико-технічні характеристики заправної станції........................ .................................................. ..................................... 7.3.3 Склад та призначення технологічного обладнання заправної станції... .................................................. .................................................. ........ РОЗДІЛ 4. ОСНОВИ ВИРОБНИЦТВА ТА ЕКСПЛУАТАЦІЇ РАКЕТНО-КОСМІЧНИХ КОМПЛЕКСІВ................................ .............................. РАКЕТНО-КОСМІЧНА ТЕХНІКА ЯК ОБ'ЄКТ ВИРОБНИЦТВА ТА ЕКСПЛУАТАЦІЇ........... ......................................... 8.1 Особливості ракетно-космічної техніки як об'єкта експлуатації . 8.1.1 Особливості наземної експлуатації космічних засобів 8.1.2 Функціональні особливості РКК. ............................................ 8.1.3 Особливості виробництва підготовки і пуску РКН.............................. 8.1.4 коротка характеристикаракет-носіїв як об'єкта експлуатації 8.1.5 Особливості космічних апаратів як об'єктів експлуатації. .................................................. ..................... 8.2 Особливості ракетно-космічної техніки як об'єкта виробництва. РОЛЬ І МІСЦЕ КОНТРОЛЮ ЯКОСТІ ВИРОБНИЦТВА ТА ЕКСПЛУАТАЦІЇ ВИРОБІВ РАКЕТНО-КОСМІЧНОЇ ТЕХНІКИ 9.1 Поняття про експлуатаційну якість. Класифікація експлуатаційних властивостей КСр та їх характеристик.................................. 9.2 Контроль якості виробництва ракетно-космічної техніки. ........... 9.3 Актуальні проблеми неруйнівного контролю якості виробництва ракетно-космічної техніки............................ .......................................... СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ...... .................................................. ................................ ВСТУП Створення ракетно-космічної техніки стало одним із видатних науково-технічних досягненьХХ століття, що дозволило розпочати дослідження, освоєння та практичне використання космічного простору. Наша Батьківщина є піонером у сфері освоєння космічного простору – ми вперше здійснили запуск штучного супутника Землі, політ людини у космос, відкривши епоху освоєння космічного простору.

Досягнення вітчизняних вчених у цій галузі отримали всесвітнє визнання.

В даний час немає жодної галузі діяльності людини, в якій не використовувалися б космічні технології.

Поява космічних технологій зумовлено можливістю використання космічних засобів, створення яких пов'язане з розвитком багатьох галузей науки і техніки, використанням практично всіх досягнень науково-технічного прогресу, значними витратами матеріальних, фінансових, тимчасових та людських ресурсів.

За допомогою космічних засобів були отримані такі важливі результати у різних галузях людської діяльності:

Розширення можливостей телефонного зв'язку та інформаційних технологій;

Забезпечення телевізійного зв'язку між континентами;

Глобальний метеорологічний контроль за допомогою супутників, що дозволило різко збільшити точність прогнозів погоди;

Поліпшення навігації суден та літаків;

Пошук та виявлення морських, повітряних та наземних об'єктів, що зазнають лиха;

Глобальний та місцевий екологічний контроль (моніторинг) поверхні суші та океанів;

Забезпечення геодезії, картографії, розвідка з корисними копалинами, виявлення пожеж та інших природних катастроф та інших.

Вирішення конкретних завдань освоєння та використання космічного простору досягається у процесі експлуатації космічних систем або космічних комплексів відповідного призначення. У загальному випадку космічна система є вищим рівнем функціонального об'єднання космічних засобів, призначених для вирішення завдань у космосі та з космосу, і включає всі орбітальні та наземні складові, необхідні для отримання необхідного цільового результату споживачами.

За різноманітністю розв'язуваних завдань, а також кількісним складом космічних засобів, що використовуються при цьому, особливе місце в структурі космічного комплексу займає ракетно-космічний комплекс (РКК), призначеного для забезпечення вирішення завдань наземної експлуатації ракет-носіїв, космічних апаратів і розгінних блоків. Однією з ключових завдань РКК є підготовка ракети космічного призначення до пуску та виведення КА на задану орбіту.

Навчальний посібник є спробою розглянути основи пристрою та експлуатації РКК, їх призначення, склад, завдання, загальні відомості про пристрій та особливості експлуатації його складових частин, а також роль та місце контролю якості виробів ракетно-космічної техніки під час виробництва та експлуатації.

Навчальний посібник «Основи влаштування ракетно-космічних комплексів»

призначений для підготовки магістрів за напрямом підготовки «Ракетні комплекси та космонавтика» за напрямом підготовки 160400. «Контроль якості виробів ракетно-космічних комплексів» і може бути використаний у рамках навчального процесу з дисципліни «Основи влаштування ракетно-космічних комплексів», а також може бути корисно аспірантам та викладачам, які займаються науково-дослідною роботою в даній предметній галузі.

В результаті вивчення запропонованої дисципліни «Основи влаштування ракетно-космічних комплексів» магістри повинні знати основи побудови РКК різного цільового призначення та їх складових частин, основи устрою виробів РКТ, як об'єктів контролю при їх виробництві та експлуатації, та основні принципи функціонування ракетно-космічних комплексів різного цільового призначення;

вміти аналізувати сучасний станвиробів РКТ та процесів контролю якості виробів ракетно-космічних комплексів, аналізувати контролепридатність виробів ракетно-космічних комплексів при їх виробництві та експлуатації;

обґрунтовувати застосування нових методів контролю якості виробів РКК з урахуванням особливостей їх побудови та технології підготовки; підготовка ракети космічного призначення до пуску та виведення КА на задану орбіту.

В інформаційному та логічному планах дисципліна розвиває дисципліни загальнонаукового та професійного циклів, та слугує інформаційною та методологічною основою при вивченні спеціальних дисциплін навчального плану підготовки магістрів, а також методологічною основою підготовки та написання магістерської дисертації.

РОЗДІЛ 1. ОСНОВИ ПОБУДУВАННЯ РАКЕТНО-КОСМІЧНИХ КОМПЛЕКСІВ 1 ОСНОВНІ ВІДОМОСТІ ПРО КОСМІЧНІ СИСТЕМИ.

СТРУКТУРА КОСМІЧНОЇ СИСТЕМИ І КОСМІЧНОГО КОМПЛЕКСУ Вирішення конкретних завдань освоєння та використання космічного простору досягається у процесі експлуатації космічних систем чи космічних комплексів відповідного призначення. У загальному випадку космічна система є вищим рівнем функціонального об'єднання космічних засобів, призначених для вирішення завдань у космосі та з космосу, і включає всі орбітальні та наземні складові, необхідні для отримання необхідного цільового результату споживачами.

Структура космічної системи 1. Для вирішення соціально-економічних завдань створені та експлуатуються КС зв'язку, навігації, геодезії, метеорології та ін., для забезпечення оборони країни – КС зв'язку та бойового управління, розвідки, попередження про ракетний напад та ін.

Будь-яка КС (рисунок 1.1) включає космічні засоби, які можна розділити на дві групи :

КС КК СпК Рисунок 1.1 – Структура космічної системи засоби, що забезпечують створення, нарощування, функціонування та заповнення ОГ КА, об'єднані терміном «космічний комплекс»;

технічні засоби споживача космічної інформації, об'єднані терміном спеціальний комплекс космічної системи (СПК).

У випадку до складу КС може входити кілька КК. Склад, призначення та функції КК будуть розглянуті у п. 1.2.

До складу СПК входять технічні засоби та споруди з розміщеною в них апаратурою, призначеною для прийому спеціальної інформації з КА, її реєстрації, обробки, зберігання та передачі споживачам. Кошти СпК розміщені у відповідних центрах прийому та обробки інформації федеральних органів РФ, основних штабів видів Збройних Сил та інших споживачів.

Схема функціонування КС представлена ​​малюнку 1.2.

Підготовлена ​​на технічному та стартовому комплексах РКН виводить КА на задану орбіту. Усі дані про роботу бортової апаратури РН надходять до вимірювального комплексу космодрому для подальшого аналізу. Інформація про функціонування бортових систем КА надходить на командно-вимірювальні комплекси (КВК) і далі до Центру управління польотом, який видає необхідні команди в систему керування КА. Спеціальна (цільова) інформація надходить у СПК. Якщо КА має у своєму складі елементи, що повертаються (спускається апарат, спускаються капсули), то їх пошуком, обслуговуванням і доставкою споживачеві займається комплекс посадки і обслуговування (КПО), що входить до складу КК.

ОГ КА входить до складу КС не безпосередньо, бо як складова космічного комплексу. Проте якість функціонування КС багато в чому залежить від структури орбітального угруповання.

Розглянемо структуру ОГ КА на прикладі космічної системи навігації та зв'язку «ГЛОНАСС», що складається з 24 КА, розміщених по 8 КА у трьох фазових площинах, які відрізняються один від одного довготою висхідного вузла орбіти. У кожній фазовій площині КА розташовуються на круговій орбіті, елементи якої мають такі характеристики:

спосіб 650;

висота 19100 км;

період звернення 11 годин 15 хвилин. Така побудова дозволяє безперервного вирішення цільових завдань по черзі використовувати КА, які знаходяться в різних фазових площинах.

Таким чином, якщо перша фазова площина має довготу висхідного вузла 1 = 00, то друга і третя площини матимуть довготу висхідного вузла 2 = 1200 та 3 = 2400 відповідно. Тому час пусків РКН для виведення КА у різні фазові площини має відрізнятися на годинник (24ч / 3 = 8ч), наприклад 00.00.00, 8.00.00 та 16.00.00 декретного московського часу (ДМВ). Для забезпечення заданої точності виведення КА (абсолютна похибка довготи висхідного вузла фазових площин становить, як правило, не більше 10), затримка пуску РКН (так зване стартове вікно) не повинна перевищувати 4 хвилин (24·60·1/360 = 4 хв).

КА у фазовій площині повинні розміщуватися на віддалених один від одного відстанях. Якщо припустити, що є можливість запустити всі 8 КА однієї фазової площини протягом доби, то запуски КА повинні здійснюватися через 1 годину 24 хвилини 22,5 секунд (11 год 15 хв / 8 = 1 год мін 22,5 с). Таким чином, якщо перший КА запустити о 00.00 ДМВ, то останній, Рисунок 1.2 – Схема функціонування космічної системи восьмий, має бути запущений о 9 год 50 хв 37,5 з ДМВ (1 год 24 хв 22,5 с (8 1)=9 год 50 хв 37,5 с).

Формування ОГ КА відбувається в такий спосіб. Блок, що складається з трьох КА, виводиться однією РН "Протон" в точку знаходження 2-го КА.

Тому час запуску РН – 1 година 24 хв 22,5 з ДМВ. Потім 1-й і 3-й КА за допомогою рухової установки, що коригує, розводяться в сусідні точки.

Для продовження формування даної фазової площини черговий блок із трьох КА може бути запущений тільки через добу (або будь-яке ціле число діб) і повинен бути виведений у точку 5-го КА (час пуску РН – о 5 год 37 хв 52,5 з ДМВ) . Потім 4-й та 6-й КА розводяться в сусідні точки.

Насправді створення орбітальної угруповання повного складу з КА займає тривалий період, що обчислюється роками. Побудова та нарощування угруповання КА проводиться відразу у всіх фазових площинах.

Це зумовлено тим, що, маючи угруповання з 12 КА (по 4 у кожній фазовій площині), можна до 18 години на добу використовувати систему «ГЛОНАСС» за цільовим призначенням.

Тепер коротко розглянемо особливості деяких КС, які найбільш широко використовуються.

Космічні системи зв'язку 1. Для сучасної доби характерне стрімке зростання інформації у всіх сферах діяльності. Крім розвитку традиційних засобів передачі (телефонії, телеграфії, радіомовлення) виникла потреба у створенні нових її видів – телебачення, обміну даними в автоматичних системах управління та ЕОМ, передачі матриць для друкування газет та інших.

Глобальний характер господарських проблем та наукових досліджень, широка міждержавна інтеграція та кооперація у виробництві, торгівлі, науково-дослідній діяльності, розширення обміну в галузі культури призвели до значного зростання міжнародних та міжконтинентальних зв'язків, включаючи обмін телевізійними програмами.

Спорудження далеких наземних та підводних кабельних ліній потребує величезних витрат усіх видів ресурсів. Значно більшою пропускною здатністю, дальністю дії, можливістю перебудови для різних видів зв'язку має радіозв'язок. Однак радіолінії мають певні недоліки, що ускладнюють у багатьох випадках їх застосування. Нові шляхи подолання властивих далекого радіозв'язку недоліків відкрили запуски КА на орбіти штучних супутниківЗемлі та створення на їх основі космічної системи зв'язку.

Космічна система зв'язку (КСС) призначена для забезпечення всіх видів дальнього зв'язку (міжміського, міжнародного, міжконтинентального), радіо- та телемовлення, передачі інформації в мережі Internet та ін. КСС називають ще супутниковою системоюзв'язку.

Практика підтвердила, що використання КА для зв'язку, особливо далекого міжнародного та міжконтинентального, телебачення і телеуправління, при передачі великих обсягів інформації дозволяє усунути багато труднощів, властивих традиційному радіозв'язку. При цьому можливе використання пасивної або активної ретрансляції.

Для організації радіозв'язку в УКХ-діапазоні на досить великій території необхідно створити велику кількість проміжних ретрансляторів. Оскільки КА можна спостерігати одночасно з кількох пунктів, між якими має бути встановлений зв'язок, то він і може бути використаний для ретрансляції радіосигналу. Найбільш просте рішення - використання КА як об'єкт, що відображає спрямовані на нього радіохвилі. Такий принцип є основою методу пасивної ретрансляції (рисунок 1.3).

КА зв'язку Рисунок 1.3 – Схема зв'язку за допомогою космічного апарату зв'язку за методом пасивної ретрансляції А, Б – передавальний та приймальний пункти, що працюють на частоті f1;

А1, Б1 – передавальний та приймальний пункти, що працюють на частоті f Сеанс зв'язку можливий тільки тоді, коли КА зв'язку знаходиться в зоні одночасної видимості передавача та приймача, а їх антени орієнтовані на КА. Сигнал частотою f1 від передавача А передається у напрямку КА. Бортова апаратура КА приймає сигнал, посилює його і ретранслює на частоті f1 у напрямку приймач Б, який забезпечує прийом сигналу, його посилення та використання.

Незважаючи на очевидну простоту, дешевизну та певні технічні переваги такої КСС (можливість одночасної роботи великої кількості кореспондентів, залежність якості зв'язку тільки від відбивної здатності КА), вона має серйозні недоліки. Зокрема, для підтримки сталого зв'язку потрібна велика потужність передавальних та висока чутливість приймальних наземних пристроїв. Але навіть за виконання цих умов радіолінії працюють недостатньо стійко, з великими перешкодами. Крім того, термін активного існування таких КА внаслідок зміни їх форми та погіршення відбивних властивостей виявився невеликим. Тому принцип пасивного відображення не знайшов подальшого розвитку у космічних системах зв'язку.

Утвердився і набув широкого поширення принципу використання КА зв'язку з активною ретрансляцією. І тут система зв'язку працює в такий спосіб (рисунок 1.4).

Рисунок 1.4 – Схема зв'язку з допомогою космічного апарату зв'язку методом активної ретрансляції ЗСВ1 – зона спільної видимості КА зв'язку пунктами А і Б при висоті орбіти Н1;

ЗСВ2 - зона спільної видимості КА зв'язку пунктами А та Б при висоті орбіти Н2;

f1 - частота передачі до ретрансляції;

f2 – частота передачі після ретрансляції Станція I, що знаходиться в пункті А, через відповідні проміжні наземні системи (антени) посилає сигнали частотою f1 напрямку А-Сна КА зв'язку, що у зоні видимості пунктів А і Б.

На КА ці сигнали приймаються, посилюються і ретранслюються, але вже на частоті f2 напрямку С-Б. На пункті Б отримані сигнали обробляються і наземними каналами зв'язку посилаються на станцію II.

Необхідність прийому та передачі ретранслятором КА великих потоків інформації на частоті f1 призводить до необхідності наявності широкосмугового приймального пристрою, який поряд з корисним сигналом проникають і перешкоди. Посилені та передані на частоті f2 перешкоди погіршують якість зв'язку. Тому сучасні ретранслятори оснащуються пристроями обробки (фільтрами), що очищають корисний сигнал від перешкод.

Принцип космічного зв'язку з активною ретрансляцією передбачає встановлення на КА відповідних антен, приймальних та передавальних пристроїв, а також джерел живлення. Це дозволяє суттєво зменшити потужність передавальних та чутливість приймальних наземних пристроїв.

Одним із ключових є питання про параметри орбіт КА. Для організації глобального безперервного зв'язку в нашій країні, розташованої в північній півкулі, доцільно для розміщення КА використовувати високоеліптичні орбіти з періодом 12 годин. Один КА, йдучи в апогей і повертаючись до перигею, може забезпечити взаємну видимість наших західних та далекосхідних територій протягом 8 годин. Для забезпечення безперервності зв'язку в систему КА на високоеліптичних орбітах включають чотири КА, так як за технологією управління одна година витрачається на перевірку стану КА шляхом телеметрування, включення ретранслятора і втягування його в режим при вході в зону видимості, а також на телеметрування і вимкнення при виході із зони видимості.

У певних діапазонах радіохвиль потреби в організації зв'язку не забезпечуються пропускною здатністю каналів (стволів) одного КА (супутника-ретранслятора). У зв'язку з цим виникла необхідність збільшення кількості КА в ОГ та поділу для них зон обслуговування. Виявилося, що найбільша кількість абонентів знаходяться в смузі 40 ° - 60 ° північної та південної широт і для цих цілей найбільш зручна організація зв'язку з використанням КА, розміщених на геостаціонарних орбітах(Рисунок 1.5). Позначені малюнку точки відповідають положенню КА на орбіті протягом доби.

КА зв'язку КА зв'язку Малюнок 1.5 – Орбітальне становище КА зв'язку на високоеліптичних і геостаціонарних орбітах: 0 – 24 – години діб Охарактеризуємо КА, які входять у КСС . Чотири КА типу «Блискавка»

(рисунок 1.6) на високоеліптичній орбіті та чотири КА типу «Горизонт»

(Малюнок 1.7) або «Екран» (Малюнок 1.8) на геостаціонарній орбіті забезпечують (з резервом) організацію глобального зв'язку в північній півкулі, а в південній - до широти 60 °.

КА зв'язку «Блискавка» оснащені апаратурою двох видів: службовою (сервісною) та спеціальною. До службової бортової апаратури відносяться системи, прилади та агрегати загального призначення, що забезпечують працездатність космічного апарату, контроль його стану та управління ним у польоті незалежно від характеру виконуваних завдань.

Малюнок 1.6 – Космічний апарат зв'язку «Блискавка-2»

Малюнок 1.7 – Космічний апарат зв'язку «Обрій»

Малюнок 1.8 – Космічний апарат зв'язку «Екран»

Склад та призначення службової бортової апаратури, яка, як правило, однакова для більшості КА, буде розглянуто у п.1.5.

До складу спеціальної бортової апаратури на КА «Блискавка» входять:

антени прийому та передачі сигналів Земля – борт – Земля і пов'язані з їхньою роботою системи стеження та приводу антенних пристроїв. На КА є дві параболічні антени доладної сіткової конструкції, що розкриваються після виходу КА на орбіту. Протягом усього польоту антени орієнтуються центр Землі;

ретранслятор, що складається з приймальних, перетворюючих та підсилювальних пристроїв. На супутнику встановлено три ретранслятори:

основний та два резервних, що замінюють у разі потреби основний.

Контроль положення КА у просторі, вимірювання параметрів руху, визначення параметрів орбіти та її коригування, прогнозування руху КА, перевірка стану та правильності функціонування бортових систем та їх діагностика, контроль витрачання енергоресурсів КА та дотримання встановленого температурного режиму, видача на борт КА поточних програм та разових команд, контроль їх проходження та виконання, а також деякі інші управлінські функції виконуються службами та засобами наземного комплексу управління.

КА типу «Екран», використання яких було розпочато у 1976 р., розміщуються на геостаціонарній орбіті та призначені для забезпечення телебачення та радіомовлення у віддалених регіонах. Так, зона обслуговування КА «Екран» з точкою стояння 90 ° с.д., тягнеться від Новосибірська до Якутська. При цьому забезпечується прямий прийом сигналів з КА на невеликі колективні антени спрощеного типу, що встановлюються безпосередньо на дахах будинків. При монтажі вони орієнтуються на геостаціонарний КА з точністю 1-3 °.

Зазначимо, що «стояння» КА «Екран» над заданим районом обслуговування має забезпечуватися з високою точністю: близько 0,5-1о за широтою і довготою. При необхідності орбіта коригується за допомогою бортових мікродвигунів керування. Також високі вимоги пред'являються системам орієнтації: відхилення КА від встановленого напрями має перевищувати 0,1о. Сучасна космічна техніка забезпечуватиме таку точність. Помилки в орієнтації бортових антен помітно зменшують зону обслуговування. Так, при помилці їхньої орієнтації на 1о зона телевізійного обслуговування складе лише близько 60% максимально можливої ​​величини.

Для забезпечення високої якостісигналу на сучасних КА зв'язку використовуються гостронаправлені бортові антени із шириною променя від 17° (глобальне охоплення) до 2о-4°.

З 1967 року з урахуванням КСС «Блискавка» нашій країні експлуатується космічна телевізійна мережу «Орбіта» (рисунок 1.9).

Телевізійні сигнали з телецентру в Москві наземними каналами зв'язку передаються на одну з наземних станцій КСС «Блискавка» і через його антену випромінюються на КА «Блискавка». Тут вони приймаються та ретранслюються відразу на всі приймальні станції мережі «Орбіта», що знаходяться в даний часу зоні видимості КА. Прийняті від КА станцією "Орбіта"

телевізійні сигнали широкосмуговими кабельними лініями направляються на місцеві телецентри, які за допомогою своїх передавачів і телевізійних антен ретранслюють телевізійну програму на телеприймачі регіону.

Малюнок 1.9 – Схема телевізійних передач за допомогою КА «Блискавка»

у системі «Орбіта»

А – телецентр центрального телебачення;

Б – наземний канал зв'язку;

В – пункт зв'язку наземного комплексу «Блискавка»;

Г - КА зв'язку «Блискавка»;

Д – приймальна станція мережі «Орбіта»;

Е – місцеві телецентри та зони їх дії Станції мережі «Орбіта» розміщуються в круглих залізобетонних будівлях, дахи яких є фундаментом для високоефективних параболічних антен з діаметром дзеркала 12 м. Порівняно невелика величина дзеркала, легкість і простота конструкції антени обумовлені досить високою потужністю передавача Блискавка».

Допустимий діапазон швидкості руху наземної антени «Орбіта»

забезпечує впевнений супровід нею КА за будь-яких висот і азимутів його положення щодо станції.

Розрахунки показують, що КА зв'язку, що знаходиться на високоеліптичній орбіті з параметрами: спосіб i = 65;

висота перигею Нп = 400 км, висота апогею На = 40000 км, період звернення Т = 12 год, здатний забезпечити одночасну видимість КА у західних та східних районах території РФ протягом 8 годин.

Велику роль управлінні військами грають КСС військового призначення.

Так, їх використання в оперативній ланці «об'єднання – з'єднання»

забезпечує збільшення дальності зв'язку до 10 000 км та швидкості передачі інформації до 1500 біт/с.

Використання КСС дозволило зробити якісний стрибок у створенні зв'язку. Так, мобільний зв'язок, який ще недавно здавався таким екзотичним, міцно ввійшов у життя і став доступним мільйонам людей протягом буквально одного десятиліття. Розвиток КСС буде спрямовано на подальше забезпечення глобального сталого та безперервного зв'язку абонентів різного рівня, збільшення пропускної спроможності мереж зв'язку та організації багаторівневих телекомунікаційних просторів.

Космічні навігаційні системи 1. На Землі, морських шляхах та в навколоземному просторі безперервно збільшується кількість керованих об'єктів, які постійно потребують навігаційного забезпечення – точного визначення їх місця розташування, курсу та швидкості руху. Сучасний рівень і особливо перспективи розвитку транспорту характеризуються значним розширенням зон комунікацій та зростанням швидкості транспортних засобів: освоєно надзвукові швидкостіу цивільній авіації, значно підвищилися швидкості морських та океанських лайнерів, міжнародні авіалінії перетинають великі простори, що охоплюють всю земну кулю. Арктика та Антарктика, проникнення до центру яких ще нещодавно було актом героїзму та мужності, стали рядовим полем транспортних магістралей. Зі зростанням обсягу, оперативності та значущості транспортних завдань підвищуються вимоги до якості навігаційного забезпечення. Багато об'єктів вимагають дуже частих навігаційних визначень з високою точністю будь-якої миті часу незалежно від метеоумов. Високі швидкості рухомих об'єктів викликають необхідність навігаційних визначень за обмежений час, а найчастіше й у реальному масштабі часу.

Тому до сучасного навігаційного забезпечення пред'являються високі вимоги, основними з яких є:

глобальність, тобто. можливість виконання навігаційних визначень у будь-якій точці земної кулі чи навколоземного простору у час доби незалежно стану погоди;

оперативність, тобто. можливість виконання навігаційних визначень за час, що обчислюється хвилинами і секундами, (в ідеалі – в реальному масштабі часу);

точність навігаційних визначень.

В основі будь-яких методів навігаційного забезпечення різних об'єктів лежать виміри їхнього розташування щодо будь-яких орієнтирів з відомими координатами.

У традиційних методах астронавігації як орієнтири використовуються Сонце, Місяць та зірки;

у методах наземної радіонавігації – радіомаяки із фіксованими відомими координатами;

у магнітних методах – полюси Землі.

Як такі орієнтири можуть бути використані і штучні космічні тіла, наприклад, космічні апарати, що знаходяться на орбітах штучних супутників Землі, якщо їх координати будуть відомі об'єктам, місце розташування та швидкість яких потрібно визначити.

Забезпечити виконання перерахованих вимог щодо глобальності, оперативності та точності за рахунок розвитку лише традиційних методів навігації повною мірою неможливо. Це зумовлено тим, що багато хто з них залежить від метеоумов, а використання радіомаяків не дозволяє охопити всі необхідні території.

Системи, в яких як орієнтири обрані КА, що знаходяться на орбітах штучних супутників Землі, називаються космічними навігаційними системами (КНС). Вони призначені для визначення навігаційних параметрів (координат розташування та складових вектора швидкості) рухомих об'єктів (КА, літака, корабля, мобільного ракетного комплексу тощо) та передачі цих параметрів споживачеві. КНС відрізняються низкою особливостей, що дозволяють значно підвищити ефективність навігаційного забезпечення. Навігаційні визначення тут ведуться за вимірюваннями параметрів радіосигналів, що випромінюються КА. При цьому можна використовувати УКХ-діапазон, в якому можуть застосовуватися найточніші вимірювальні пристрої, що забезпечують високі точності вимірювання дальності та швидкості зміни цієї дальності щодо КА.

Глобальність КНС може бути досягнута шляхом включення до системи достатньої кількості навігаційних КА, що забезпечують можливість їх безперервного спостереження в будь-якій точці навколоземного простору.

Підвищення оперативності досягається з допомогою можливості одночасного спостереження кількох КА.

До складу КНС входять такі складові (рисунок 1.10):

КК, що включає ОГ КА та засоби наземного комплексу управління (ПКУ);

Спеціальні засоби на об'єктах, що потребують навігаційного визначення, призначені для прийому необхідної інформації з КА, проведення вимірювань навігаційних параметрів та обчислення розташування та швидкості руху цього об'єкта.

Наземні станції ПКУ проводять виміри навігаційних параметрів КА. По лініях зв'язку ці вимірювання передаються в обчислювальний центр, де на основі їх обробки визначаються і прогнозуються параметри орбіт та різні поправки (наприклад, величини догляду шкал часу бортових годинників КА та ін.).

Параметри орбіт на кожен прогнозований момент часу, які називають ефемеридами КА, і різні поправки по каналах зв'язку передаються на станцію передачі команд. Станція з певною періодичністю передає їх на КА, де записуються в блоці пам'яті. На кожен навігаційний КА передається своя ефемеридна інформація, тому що параметри орбіт різних КА і догляд бортового годинника будуть різними.

КА-2 КА- КА- КА- Малюнок 1.10 – Структурна схема КНС 1 – вимірювальні засоби НАКУ;

2 – станції передачі ефемеридної інформації;

~ 3 - обчислювальний центр;

4 – споживачі;

Д – дальність;

Д – радіальна швидкість Кожен навігаційний КА безперервно випромінює радіосигнали та передає ефемеридну інформацію в реальному масштабі часу.

Споживач за допомогою радіотехнічних засобів приймає ефемериди, сигнали часу та одночасно вимірює навігаційні параметри КА (одного або кількох). Обчислювальний пристрій споживача обробляє отриману інформацію, розраховує його місцезнаходження (а якщо потрібно, то швидкість його руху) і вводить поправки до даних інерційної або інших традиційних систем навігації, якщо КНС використовується в комплексі з ними.

Точність визначення місця споживача та його швидкості залежить від похибок визначення ефемерид, точності бортового годинника, геометричних факторів, що характеризують взаємне розташування КА, і, нарешті, від похибок вимірювання навігаційних параметрів споживачем.

Так, для системи навігації ГЛОНАСС, опис якої дано в пункті 1.1, наведені такі технічні характеристики:

точність визначення координат рухомого об'єкта – 100 м;

точність визначення координат нерухомого об'єкта – 10 м;

точність визначення складових вектора швидкості споживача – 0,15 м/с;

точність прив'язки ефемеридного часу до всесвітнього – 5 мс;

час першого навігаційного визначення - 1-3 хв, наступних визначень - 1-10 с.

Космічні навігаційні системи розвиватимуться у напрямку створення на якісно новому рівні на користь вирішення широкого кола завдань навігації рухомих об'єктів, високоточної прив'язки під час будівництва, геологічних досліджень, під час проведення кадастрових робіт, контролю за перевезенням цінних вантажів, проведення аварійно-рятувальних робіт тощо. Навігаційне забезпеченнябуде набувати індивідуального характеру. Все більшого поширення набувають засоби, що дозволяють об'єднати цифрові карти з високоточною прив'язкою поточного положення рухомих і нерухомих об'єктів, що визначається за допомогою КНС, із засобами передачі власних координатних сигналів. У перспективі КНР міцно увійдуть і у повсякденне життя.

Космічні метеорологічні системи 1. Інформацію про навколишньому середовищінадають наземні федеральна та відомчі метеомережі, до складу яких входять авіаційні, корабельні, аеростатні метезасоби, автоматичні гідрометеорологічні станції (океанські, морські, річкові, наземні) та космічні метеорологічні системи (КМС).

Наземна гідрометеорологічна мережа складається з кількох тисяч метеорологічних та гідрологічних станцій та постів. Багато хто з них розташований у важкодоступних районах. Для складання довгострокових та досить точних метеопрогнозів інформації від наземної метеорологічної мережі явно недостатньо. Багато в чому це зумовлено тим, що 71% поверхні Землі становлять океани і моря, але в інших 29% поверхні є величезні райони (гори, пустелі, джунглі тощо. буд.), де метеостанції рідкісні чи їх взагалі немає. Це суттєво знижує якість прогнозу погоди.

Мережа міжнародного обмінугідрологічною інформацією також недостатньо розвинена.

Отримання метеорологічної інформації за допомогою авіаційних, корабельних та аеростатних метеозасобів проводиться поки що епізодично і лише за окремими маршрутами.

Успішний розвиток космічної техніки сприяв створенню КМС, що дозволяють суттєво підвищити можливості отримання гідрометеорологічної інформації порівняно з традиційними засобами та покращити якість прогнозування.

КМС призначена для вирішення наступних завдань:

Отримання знімків хмарних полів земної кулі, здійснення контролю за зародженням та розвитком атмосферних процесів (циклони, урагани тощо), розпізнавання теплих та холодних повітряних мас;

Отримання розподілу температури та швидкості атмосферного повітря по вертикалі;

Вивчення радіаційного балансу системи "земля-атмосфера";

Збір інформації від автоматичних метеорологічних станцій, розташованих у важкодоступних районах Землі та акваторії Світового океану, та від куль-зондів з подальшою передачею цієї інформації на відповідні пункти прийому або метеоцентри;

Ретрансляція обробленої інформації із метеорологічних центрів споживачам;

Забезпечення метеорологічної інформацією командувань видів ЗС РФ.

Структура типової космічної метеорологічної системи представлена ​​малюнку 1.11.

Орбітальне угруповання найчастіше складається з 3 КА на геостаціонарній орбіті, що забезпечують огляд 90%. земної поверхні, і 12 КА на приполярних орбітах з висотами в апогеї 700-2000 км.

Наземні командно-приймальні станції КМС подають команди на передачу інформації з КА, приймають її та передають у метеоцентр.

Малюнок 1.11 – Структура космічної метеорологічної системи 1 – метеорологічні КА;

2 – кулі-зонди;

3 – автоматичні гідрометеорологічні станції;

4 – станції безпосереднього прийому інформації;

5 – місцеві метеоцентри;

6 – споживачі метеоінформації;

– станції траєкторних вимірів;

8, 9 – командно-приймальні станції;

10 – метеоцентр;

11 – контроль орбіт та програмування;

12 – обробка даних;

13 – аналіз та прогноз погоди;

14 – місцевий аналіз та прогноз;

15 – планетний аналіз та прогноз Станції траєкторних вимірювань ПКУ ведуть радіоконтроль та прогнозування орбіт, надсилаючи результати розрахунків до метеоцентру, де за ними розробляються програми для командно-приймальних станцій. Метеоцентр за даними командно-приймальних станцій, станцій траєкторних вимірювань та наземних метеостанцій готує планетарний аналіз та прогноз погоди.

Регіональні та місцеві метеоцентри складають місцевий аналіз та прогноз погоди, використовуючи дані з КА та від метеоцентру.

Схема вітчизняної КМС «Метеор» представлена ​​малюнку 1.12. Вона функціонує як невід'ємна складова Всесвітньої служби погоди. До складу ОГ входять 2-3 КА "Метеор", що знаходяться на приполярній орбіті, близькій до кругової, з наступними параметрами: спосіб орбіти i = 82,5о;

висота орбіти h = 1200-1300 км. Інформація з космічних апаратів «Метеор» передається глобальними системами радіозв'язку всім країнам учасникам Всесвітньої метеорологічної організації. Час активного існування КА – 2 роки.

Космічні апарати серії «Метеор» (рисунок 1.13) оперативно збирають та передають споживачам глобальну гідрометеорологічну інформацію, дані про радіаційну обстановку в навколоземному космічному просторі та стан озоносфери. Ця інформація є основою для складання довгострокових прогнозів різних погодних явищі дозволяє запобігати матеріальним збиткам унаслідок поганих погодних умов на суму близько одного мільярда рублів щорічно.

Малюнок 1.12 – Схема метеорологічної системи «Метеор»

Малюнок 1.13 – Метеорологічний КА «Метеор»

КА «Метеор» забезпечує вирішення наступних завдань:

одержання у видимому та інфрачервоному (ІЧ) діапазоні зображень хмарності, поверхні Землі, крижаного та снігового покривів, а також даних для визначення температури морської поверхні при безхмарній атмосфері та радіаційної температури підстилаючої поверхні;

одержання спектрометричних даних для визначення вертикального профілю температури, вертикального розподілу концентрації озону та його загального вмісту в атмосфері;

проведення радіаційних вимірів на висоті польоту КА;

накопичення та передача за програмою або за командами Головний центрприйому та обробки даних та Регіональні центри прийому та обробки даних у режимі відтворення та безпосередньої передачі наукової інформації;

безперервна передача на пункти прийому інформації локальних зображень хмарності та поверхні Землі у видимому та ІЧ діапазонах спектра в режимі безпосередньої передачі інформації, включення та функціонування на будь-якому витку всієї апаратури відповідно до програми роботи.

Передача локальних зображень хмарності та поверхні Землі у видимому та ІЧ діапазонах з КА на пункти прийому метеорологічної інформації здійснюється в режимі реального часу.

Телевізійні та інфрачервоні знімки дозволяють виявити особливості структури полів хмарності, недоступні спостереженням із наземної мережі станцій, і робити висновки не лише про положення, а й про еволюцію відповідних синоптичних об'єктів та повітряних мас. Використання цієї інформації дає змогу отримувати достовірний прогноз на період до доби.

На борту КА встановлена ​​і актинометрична апаратура, призначена для вимірювання радіаційних потоків, що йдуть від Землі.

Перспективи розвитку КМС пов'язані з підвищенням якості прогнозу погоди, доведення тривалості достовірного прогнозування до 10 діб і більше, скороченням збитків від небезпечних погодних явищ, таких як тайфуни, урагани, шторми за рахунок підвищення точності, з якою визначаються райони дії цих явищ, та параметри, що характеризують їх виникнення та розвиток.

Космічні системи попередження про ракетний напад 1. Створення систем попередження про ракетний напад (СПРН) було зумовлене насамперед необхідністю виявлення пусків балістичних ракет (носіїв ядерної зброї), орієнтованих на територію країни. Це дозволяло вищому військово-політичному керівництву країни своєчасно отримувати інформацію про початок застосування ракетно-ядерної зброї супротивником.

Основні завдання, розв'язувані СПРН нашій країні й у США, загалом схожі :

раннє виявлення пусків балістичних ракет з території ймовірного супротивника та районів патрулювання підводних човнів.

оцінка координат стартів балістичних ракет та визначення можливих районів падіння головних частин.

спостереження за полігонними випробуваннями та навчальними пусками балістичних ракет, а також стеження за запусками космічних об'єктів.

контроль ядерних ударів по об'єктах ймовірного супротивника у воєнний час.

розвідка випробувань ядерної зброї в атмосфері у мирний час

Космічні апарати, що входять до складу вітчизняної системи раннього попередження про ракетний напад, функціонують на високоеліптичних та геостаціонарних орбітах. ОГ КА може складатися з 46 КА на геостаціонарній або високоеліптичних орбітах.

СПРН постійно перебуває в режимі бойового чергування і контролює основні ракетонебезпечні райони Земної кулі. Над кожним із таких районів (територія США, Європи, райони Тихого та Атлантичного океанів) знаходиться 1-2 КА. Інформація з КА, що знаходяться над східною півкулею, надходить на пункт прийому інформації, а також на мобільні станції прийому. З інших КА ретранслюється на територію Росії через КА КСС.

КА забезпечують практично безперервний контроль території глобально за довготою та широтою приблизно 80 0 пд.ш. - 800 пн.ш. Час, необхідне виявлення пуску балістичних ракет, вбирається у 1, хв, а ще через 2-3 хв інформація про пуск надходить споживачеві. Спеціальна апаратура, встановлена ​​на КА, дозволяє визначити координати старту балістичної ракети з максимальною помилкою 20 км, місця падіння головних частин – з максимальною помилкою близько 100 км.

Основні напрями вдосконалення СПРН пов'язані з підвищенням достовірності контролю ракетонебезпечних районів, оперативності доставки інформації споживачам, точності визначення координат місця старту та місць падіння головних частин.

Космічні системи спостереження 1. Особливості ведення воєн та збройних конфліктів наприкінці 20-го та на початку 21-го століть показали, що роль та масштаби використання космічних засобів при вирішенні завдань військового протистояння постійно зростають. Про це свідчить і участь понад 130 держав у космічної діяльності. 35 із них працюють над програмами з використання космічних засобів у військових цілях, а 17 мають власні космічні програми.

Першочерговими завданнями, на вирішення яких почали використовуватися космічні засоби у сфері оборони, були завдання фото- і радіотехнічної розвідки, навіщо створювалися космічні системи розвідки (КСР). Надалі, з розширенням завдань і можливостей КА їх почали називати космічними системами спостереження (КСН).

Класифікація КА спостереження наведено малюнку 1.14.

Окрім розвідки та цілевказівки КСР вирішують завдання контролю договорів про скорочення озброєнь, забезпечення космічної інформацією всіх ланок управління військами, спостереження за районами локальних воєн та великих навчань та ін.

КОСМІЧНІ АПАРАТИ СПОСТЕРЕЖЕННЯ розвідки соціально-економічні видовий екологічного моніторингуфотографічного метеоспостереження інфрачервоної радіо топографії лазерної радіотехнічної геодезії телевізійної рятувальної служби оптико-електронної роботи Рисунок 1.14 – Класифікація космічних апаратів спостереження Розглянемо деякі види сучасних КСР.

Системи радіо- та радіотехнічної розвідки призначені для детального радіо- та радіотехнічного спостереження на користь міністерства оборони. Вони вирішують такі завдання:

визначення місцезнаходження, основних характеристик та особливостей функціонування радіоелектронних засобів (РЕМ) ймовірного супротивника;

постійний контроль за режимами функціонування РЕМ спостереження за повітряним та космічним простором, центрів зв'язку та управління військами, а також за змінами загальної радіоелектронної обстановки на театрах воєнних дій;

перехоплення телеметричної інформації під час проведення випробувань балістичних ракет ймовірного супротивника.

У Російської Федераціїна виконання цих завдань створено єдину систему радіотехнічного спостереження. Основним способом бойового застосування системи є завчасне розгортання та підтримання безперервного функціонування встановленого у мирний та воєнний час складу ОГ КА на орбітах з параметрами: спосіб i = 82,50;

максимальна (мінімальна) висота Hmax = 680 км (Hmin = 648 км);

період звернення Т = 97, хв. Гарантійний термін активного існування КА становить 12 місяців.

Система здійснює прийом та аналіз сигналів від активних джерел випромінювання, тобто. сигналів засобів радіозв'язку та пеленгації, на частотах до МГц. При зоні огляду 400 спеціальна апаратура КА забезпечує точність прив'язки РЕМ біля до 3-5 м. У цьому час обробки інформації бортовими засобами становить 180 з, що забезпечує високу оперативність.

Системи оптичної та оптико-електронної розвідки призначені для оптико-електронного спостереження за діяльністю збройних сил ймовірного супротивника. Вони вирішують такі завдання:

систематичне спостереження за станом та характером функціонування стратегічних об'єктів;

уточнення результатів планово-періодичної розвідки стратегічних об'єктів та територій;

контроль розташування та діяльності рухомих об'єктів стратегічних ударних сил;

оперативне уточнення даних про обстановку в районах локальних конфліктів та кризових ситуацій;

розвідка районів маневрів військ можливого супротивника;

систематичне спостереження за дислокацією та переміщенням військ та військової техніки;

контроль застосування ядерної зброї за територіями та об'єктами супротивника.

Для виявлення, упізнання, дешифрування та опису різних стратегічних об'єктів апаратура оптичної та оптико-електронної розвідки повинна мати досить високу роздільну здатність.

Деякі характеристики наведені у табл. 1.1.

З аналізу таблиці випливає, що апаратура з роздільною здатністю 3-5 м дозволить виявити всі об'єкти. Для дешифрування та опису знадобиться апаратура з роздільною здатністю близько 0,5 м.

Таблиця 1.1 - Потрібна роздільна здатність апаратури оптичної та оптико-електронної розвідки, м Об'єкт Виявлення Впізнання Дешифрування Опис Мости 6 4,5 1,5 0, Радіолокаційні станції 3 0,9 0,3 0, Вузли зв'язку 3 1,5 0, Склади матеріалів 1,5 0,6 0,3 0, місця розташування 6 2,1 1,2 0, військових частин Військові аеродроми - 90 4,5 1, Устаткування військово- 6 4,3 3 0, повітряних баз Артилерія і тактичні 0,9 0,6 0,15 0, ракети Літаки 4,5 1,5 0,9 0, Штаби 3 1,5 0,9 0, Ракети класу «земля-3 1,5 0,6 0, земля», зенітні установки Судна середнього розміру 7,5 4,5 0,6 0, Підводні човни на 30 6 1,5 0, поверхні Транспортні засоби 1,5 0,6 0,3 0, Мінні поля 9 6 0,9 0, Порти 30 15 6 Берегові лініїта ділянки 30 4,5 3 1, висадки морського десанту Дороги 9 6 1,8 0, Міські райони 60 30 3 Орбітальне угруповання КС оптико-електронної розвідки складається з 2 4 КА на низьких приполярних орбітах (нахилення i = 90-10

висоти перигею Нп = 300 км та апогею На = 1000 км), орбітальне угруповання КС радіолокаційної розвідки - з 2-4 КА на кругових орбітах (нахилення i = 60-700;

висота Н = 700–800 км).

Сучасні наземні засоби систем космічної розвідки здатні обробляти та подавати інформацію командирам військових формувань до батальйону (дивізіону) включно від усіх видів космічної розвідки, крім фоторозвідки протягом інтервалу часу від до 60 хвилин.

Аналіз військових операцій США та їх союзників у Перській затоці та Іраку в 1990–1991, 1998 та 2003 роках, на Балканах у 1998 році та Афганістані у 2002 році дозволяє зробити висновок про те, що космічним інформаційним системам (розвідки, та метеорологічного забезпечення) належить провідна роль у бойовому забезпеченні дій військ. Події у Перській затоці 1991 року (операція «Буря в пустелі») стали першим досвідом застосування космічних засобів у всіх фазах операції. До 90% інформації про збройні формування Іраку надходило до військ об'єднаної коаліції від космічних систем різного призначення. У ході бойових дій було задіяно ОГ у складі 90 КА. Основні завдання, покладені на органи управління космічного командування в районі конфлікту, були пов'язані з розвідкою, забезпеченням зв'язку, навігаційним, топогеодезичним та метеорологічним забезпеченням, оцінкою результатів поразки об'єктів супротивника. Найбільшу роль відіграли кошти космічної розвідки США. На початок бойових дій до складу ОГ КА розвідки входило КА, у тому числі 4 – видовий (оптичної і радіолокаційної), інші – радіо- і радіотехнічної розвідки. Застосування космічної розвідки дозволило розкрити практично всі об'єкти сухопутних військ, систему базування Військово-повітряних сил, ракетних частин, а також об'єкти військово-економічного потенціалу.

Військові дії на Балканах (1998 р.) та в Іраку (2003 р.) супроводжувалися використанням США та їх союзниками вже близько 120 КА різного призначення. Космічні системи зв'язку використовувалися всіма ланками управління, включаючи батальйон (дивізіон), окремий стратегічний бомбардувальник, літак-розвідник, літак далекого радіолокаційного виявленняАвакс, бойовий корабель. У зоні конфлікту було розгорнуто понад 500 станцій космічної системи зв'язку. Крім того, використовувалася міжнародна космічна система зв'язку «Інтелсат».

Метеорологічні системи забезпечували отримання знімків земної поверхні з роздільною здатністю близько 600 м та вивчення стану атмосфери для складання короткострокових та середньострокових прогнозів погоди в районі військових дій, що дозволяло складати планові таблиці польотів та оперативно їх коригувати.

Коаліційні сили широко застосовували навігаційне поле, створене космічною системою навігації «Навстар». Використання системами управління крилатих ракет навігаційної інформації від КНС забезпечувало зниження ймовірного кругового відхилення з 150 м до 15 м, тобто. точність підвищилася вдесятеро.

Досвід застосування вітчизняних космічних інформаційних систем у ході контртерористичної операції у Чечні також підтвердив важливість космічного забезпечення бойових дій військ.

У Останніми роками, особливо у період конфліктів, нашій країні й у США створювалися інтегровані міжвидові системи розвідки та зброї.

Концепція спільного та взаємопов'язаного за часом та простором застосування авіаційних засобів розвідки та поразки, космічних засобів розвідки, інтегрованих у єдину систему, є якісно новим етапом у розвитку високоточних систем розвідки та поразки.

Інтеграція інформаційних КСр із системами зброї, використання цивільних КА для вирішення військових завдань і навпаки (КА подвійного призначення), орієнтація на створення малих та надмалих КА, високоманеврених засобів їх виведення знаходять дедалі більше застосування при організації та веденні збройної боротьби.

Одне з ключових завдань, вирішення якого мають забезпечувати сучасні КСР військового призначення, – інформаційна підтримка з космосу дій збройних сил. Це передбачає наступні два напрями розвитку КС.

Перший напрямок - це створення КСр з високими оперативно тактичними характеристиками (точність, здатність, що дозволяє, продуктивність, живучість та ін).

Другий напрямок – доведення космічної інформації до нижчих ланок управління, а перспективі – кожного солдата.

Технічною основою першого напряму є вдосконалення ключової складової космічної системи – космічного комплексу.

Розглянемо коротко призначення та склад КК.

2 ПРИЗНАЧЕННЯ І СКЛАД РАКЕТНО-КОСМІЧНОГО КОМПЛЕКСУ Космічний комплекс: призначення і склад основних частин 2. Космічний комплекс є сукупність функціонально взаємозалежних орбітальних і наземних технічних засобів, призначених на вирішення завдань у космосі і з космосу у складі.

КК призначений для вирішення наступних завдань:

1) підготовка та запуск КА на задану орбіту;

2) прийом КА на управління на підставі телеметричної інформації про відповідність параметрів орбіти заданим значенням та стан бортових систем КА;

3) введення КА в льотну експлуатацію та зняття КА з експлуатації;

4) управління орбітальним польотом КА, контроль стану та оцінка якості функціонування бортових систем КА у польоті;

5) виконання цільових завдань у космосі та підготовка інформації для доставки споживачеві;

6) виявлення та обслуговування елементів, що повертаються з орбіти КА, а також відокремлюваних частин РН;

7) підтримка ОГ КА у необхідному складі.

Як було зазначено вище, КК є невід'ємною частиною КС.

Структура космічного комплексу представлена ​​малюнку 2.1.

КК КПО ОГ КА РКК ПКУ Малюнок 2.1 – Структура космічного комплексу До складу КК входять елементи (складові), які дозволяють вирішувати зазначені вище завдання. Найважливішою складовою космічного комплексу є ОГ КА – сукупність КА, що функціонують на орбіті та призначених для вирішення поставлених завдань у рамках КК. До складу ОГ можуть входити один або декілька КА.

Як правило, назва КА, що входить до складу КК, надається і самому КК. Наприклад, КА "Комета" та КК "Комета".

Управління орбітальним польотом КА (або орбітального блоку (ПРО), до складу якого входять КА і РБ), проведення сеансів зв'язку з КА, прогнозування місць приземлення апаратів, що спускаються, і капсул здійснюється наземним комплексом управління. ПКУ різних КК входять до складу наземного автоматизованого комплексу управління (НАКУ). Таким чином НАКУ здійснює управління всіма космічними апаратами (військового, дослідного та соціально-економічного призначення) на всіх етапах польоту. НАКУ включає мобільні та стаціонарні засоби обміну з космічними апаратами командно-програмної, телеметричної та траєкторної інформацією, засоби зв'язку, а також засоби автоматизованого збору та обробки інформації з необхідним математичним та інформаційним забезпеченням. Кошти НАКУ розміщуються на Центральному командному пункті, центральних пунктах управління різними типами КА, балістичному центрі, центрі обробки телеінформації та командно-вимірювальних комплексах. Для управління польотом пілотованих космічних кораблів до складу НАКУ запроваджено Центр управління польотом.

Основою управління польотом будь-якого КА є польотне завдання, яке визначає порядок і послідовність функціонування бортових систем КА, з урахуванням потреб його оперативної зміни. Можна виділити три групи завдань керування польотом КА:

1) корекція орбіти на підставі траєкторної інформації, що надходить;

2) здійснення маневрів КА відповідно до польотного завдання;

3) контроль функціонування бортових систем КА з урахуванням телеметричної інформації.

Пошуком, виявленням, забезпеченням посадки та післяпольотним обслуговуванням об'єктів, що повертаються з орбіти (спускаються апаратів (СА), капсул, сходів багаторазових РН, розгінних блоків тощо) та їх доставкою споживачам займається комплекс посадки та обслуговування. Слід зазначити, що КПО входить до складу не всіх КК, а лише тих, для яких передбачено наявність елементів, що повертаються з орбіти.

Основними завданнями КПО є:

пошук і виявлення об'єктів, що повертаються;

розтин СА, вилучення з них контейнерів, капсул, блоків та інших об'єктів з носіями інформації;

післяпольотне обслуговування елементів, що повертаються;

висаджування екіпажу з СА космічного корабля та надання йому першої допомоги (у разі потреби);

навантаження СА на транспортний засіб та транспортування до місця призначення.

До складу КПО входять спеціально обладнані літаки, гелікоптери та інші транспортні засоби, засоби спостереження у видимому та інфрачервоному діапазонах та радіотехнічна апаратура прийому та передачі інформації.

Експлуатацію технічних засобів КПО здійснює персонал спеціальних пошукових частин та підрозділів космодромів.

Ракетно-космічний комплекс забезпечує вирішення завдань наземної експлуатації РН, КА, РБ, з яких ключовою є підготовка РКН до пуску та виведення КА на задану орбіту. За кількісним складом КСр, що входять до його складу, і за розмаїттям розв'язуваних завдань, РКК займає особливе місце у структурі космічного комплексу.

Склад та призначення основних елементів РКК слід розглянути докладніше, оскільки саме вони становлять основу об'єктів космічної структури космодрому.

2.2 Ракетно-космічний комплекс: склад та призначення основних елементів Ракетно-космічний комплекс призначений для підготовки РН, КА, РБ до застосування за призначенням та виведенням КА (ПРО) на навколоземну орбіту.

Аналіз виконуваних РКК функцій показує, що вони можуть бути розділені на дві групи :

1) приведення бортових систем РН, КА, РБ у стан, що дозволяє провести пуск РКН у встановлений час, вивести КА на задану орбіту та забезпечити функціонування КА у польоті;

2) перевірка технічного стану бортових систем РН, КА, РБ та усунення виявлених несправностей.

Технологія всіх робіт, що проводяться при функціонуванні РКК визначається конструкцією КСр. Обсяг та тривалість процесу підготовки РН, КА, РБ, ступінь автоматизації робіт та обробки їх результатів характеризують експлуатаційну досконалість КСр. При функціонуванні РКК вирішуються такі:

транспортування РН, КА, РБ та комплектуючих елементів із підприємства-виробника або арсеналу на космодром;

зберігання РН, КА, РБ та комплектуючих елементів;

підготовка РН, КА, РБ на технічному комплексі та складання РКН;

транспортування РКН на стартовий комплекс;

підготовка РКН до запуску на стартовому комплексі, заправка РН (і РБ) КРТ, запуск РКН.

До складу РКК входять ракета космічного призначення (при її наземній експлуатації), технічний, стартовий комплекси, а також комплекс засобів вимірювань, збору та обробки інформації та комплекс падіння частин РКН (КПОЧ), що відокремлюються.

Ракетно-космічні комплекси є універсальними та входять до складу різних космічних комплексів. Технічний вигляд РКК визначається ракетою-носієм. Назва ракети-носія дає назву і самому РКК. Наприклад, РН «Протон» та РКК «Протон».

Структура РКК представлена ​​малюнку 2.2.

КСІСО призначений для забезпечення контролю параметрів РКН та її складових частин під час підготовки на ТК та СК, а також при польоті РКН на ділянці виведення, обробки, документування та розподілу інформації між споживачами. Основними функціями КСІСО є:

прив'язка вимірів до єдиної шкали часу;

автоматизований збір, обробка, відображення та документування інформації про параметри систем РКН на ТК та СК;

зовнішні траєкторні виміри на активній ділянці польоту РКН (на ділянці виведення) за допомогою радіолокаційних станцій;

прийом радіосигналів від системи телеметричних вимірів РКН;

РКК РКН ТК СК КСІСО КПОЧ ТК РН ТК КА ТК РБ ТК КГЧ ТК РКН Рисунок 2.2 – Структура ракетно-космічного комплексу контроль стану та оцінка якості функціонування бортових систем РКН у польоті;

прийом сигналу про відокремлення КА від останнього ступеня РН або розгінного блоку;

прогнозування місць падіння частин РН, що відокремлюються, в районах падіння.

Обладнання КСІСО розміщено на технічному та стартовому комплексах, обчислювальному центрі космодрому, а також у спорудах вимірювальних пунктів (ІП), які розташовані поблизу стартових комплексів та вздовж траси польоту РКН. Необхідна їх кількість та розташування визначається умовами безперервного контролю польоту РКН та отримання інформації протягом усієї ділянки виведення аж до відділення КА (ПРО) від РН. У ряді випадків функції ІП може виконувати КІК, якщо траса польоту РН проходить у зоні його видимості. Вимірювальні пункти та обчислювальний центр утворюють вимірювальний комплекс космодрому (ІКК).

Типовий ІП складається з командного пункту, апаратури системи єдиного часу, засобів траєкторних та телеметричних вимірювань, засобів зв'язку з екіпажами пілотованих КА, електронних засобів попередньої обробкиінформації та ін Вимірювальні пункти каналами зв'язку передають інформацію в обчислювальний центр, в якому проводиться її обробка.

КПОЧ РКН призначений для пошуку елементів, що відокремлюються від РКН (створок головного обтічника, що відпрацювали ступенів РН, перехідників і т.д.), обстеження місць їх падіння, збору та утилізації, а також ліквідації наслідків зараження місцевості компонентами ракетного палива, що залишилися в баках щаблів.

Виведення КА на навколоземні орбіти з використанням багатоступінчастих РН вимагає відчуження під райони падіння частин РКН, що відокремлюються, досить великих ділянок місцевості, розташованих уздовж траси польоту РКН. Як райони падіння використовуються, як правило, території з низькою інтенсивністю господарської діяльності. Ці ділянки у формі еліпсів або багатокутників займають значні площі на територіях Росії, Казахстану, Узбекистану, Туркменістану, а також в акваторіях Білого та Баренцева морів(Для вітчизняних космодромів). При вході в щільні шари атмосфери або безпосередньо в місцях падіння частини РКН, що відокремлюються, руйнуються, в результаті чого місце падіння піддається екологічно шкідливому впливу ряду факторів, серед яких найбільш значущими є протоки КРТ і засмічення поверхні землі фрагментами частин РКН, що відокремлюються. До недавнього часу відведення земель під райони падіння не зустрічало серйозних труднощів. Розміри районів падіння призначалися, виходячи з принципу влучення в них практично всіх частин, що відокремлюються. Однак останні роки характеризуються зростанням інтересу місцевих органів влади та населення, що проживає в безпосередній близькості від районів падіння, до екологічної ситуації в цих районах. Тому нагальними є проблеми утилізації частин РКН, що впали, для вирішення яких необхідна відповідна технічна, методична і правова база.

Найважливішими елементами РКК, які забезпечують вирішення завдань наземної експлуатації РН, КА, РБ до пуску РКН, є технічний і стартовий комплекси, які, сутнісно, ​​становить основу об'єктів космічної інфраструктури космодрому. Необхідність наявності ТК та СК обумовлена ​​прийнятою двоетапною стратегією підготовки РКН до застосування. Технологічне обладнання цих комплексів є базою, де здійснюється наземна експлуатація РКН. Детальна характеристикаТК, СК та інших ОКИ буде дано у розділі 2.

Класифікація РКК проводиться, як правило, за такими ознаками:

а) клас РН:

РКК для пуску РН легкого класу (РКК "Космос", "Циклон", "Старт", "Рокіт");

РКК для пуску РН середнього класу (РКК "Союз", "Блискавка", "Зеніт");

РКК для пуску РН важкого класу (РКК "Протон", "Ангара");

універсальний РКК для пуску РН різних класів (проектований РКК для пусків РН сімейства «Ангара», який повинен охоплювати класи РН від легкого до важкого);

РКК для пуску РН надважкого класу (РКК "Енергія", в даний час не експлуатується);

б) середовище та місце розміщення:

наземні (РКК "Старт", "Союз");

підземні чи шахтні (РКК «Рокіт»);

надводні (РКК "Sea Launch");

підводні (з урахуванням РН типу «Штиль» атомних підводних човнів);

в) мобільність:

стаціонарні (РКК «Космос», «Блискавка»);

мобільні (РКК "Старт", "Штиль").

Експлуатацію РКК здійснюють експлуатуючі організації Федерального космічного агентства та Міністерства оборони РФ.

Усі вищеописані складові РКК призначені у тому, щоб забезпечити пуск ракети космічного призначення – найголовнішого елемента РКК. У системі експлуатації РКК саме РКН є об'єктом експлуатації. До складу РКН (рисунок 2.3) входять РН і космічна головна частина (КГЧ), яка, у свою чергу, складається з КА і РБ (складових ОБ), і складально-захисного блоку (СЗБ), призначеного для конструктивного та функціонального зв'язку КА ( та РБ) з РН та їх захисту від аеродинамічних навантажень у щільних шарах атмосфери. Основними складовими частинами СЗБ є головний обтічник (ГО) та перехідний відсік (ПЗ).

Рисунок 2.3 – Склад ракети космічного призначення Строго кажучи, СЗБ не повинен входити до складу космічної головної частини, оскільки скидається до виведення КА (ПРО) на орбіту.

РКН, призначена для виведення на орбіту пілотованого КА, обладнана системою аварійного порятунку, яка призначена для порятунку екіпажу у разі аварії РН. Оскільки аварія РН може супроводжуватися вибухом, то від системи потрібні висока швидкодія та оперативне видалення екіпажу на безпечну відстань. При спрацьовуванні системи аварійного порятунку, коли РКН знаходиться на пусковій установці, апарат, що спускається, за допомогою ракетного двигуна твердого палива відокремлюється від КА з прискоренням 50-150 м/с2 і виводиться на висоту 1-1,5 км, достатню для включення в роботу системи посадки .

Процес наземної експлуатації РКН та її складових багато в чому обумовлений їх конструктивними особливостями, які зумовлюють необхідність досить тривалого та трудомісткого процесу підготовки РКН до пуску. Нижче буде розглянуто особливості РН, КА, РБ, які визначають технологію їхньої наземної експлуатації.

Наземна експлуатація РН, КА, РБ багато в чому визначає результати їхнього використання за призначенням. Якщо в ході цього етапу будуть виконані не всі передбачені заходи або пропущені дефекти в бортових системах РН, КА, РБ, то це може призвести до невиконання завдань космічного польоту. Орбітальним засобам та ракетам-носіям доводиться надавати високий рівеньтаких властивостей, які не будуть потрібні при їх застосуванні за призначенням, але які необхідні при наземній експлуатації. Зокрема, такі властивості РН, КА, РБ як збереження, ремонтопридатність, транспортабельність та інших реалізуються лише за наземної експлуатації, а за льотної експлуатації вони не потрібні, і першому плані виходять безвідмовність і довговічність. Багато в чому ці обставини визначають зовнішній вигляд РН, КА, РБ як об'єктів експлуатації.

РОЗДІЛ 2. ОСНОВИ ПРИСТРОЇ РАКЕТ-НОСІВНИКІВ, РОЗГОННИХ БЛОКІВ І КОСМІЧНИХ АПАРАТІВ 3 ЗАСОБИ ВИВЕДЕННЯ Загальні відомості про ракети-носія 3. Перший у світі супутник Землі був запущений міжконтинентальної 7 бал-7. А для польоту в космос першого космонавта (12 квітня 1961 р.) знадобилося створення ракети носія «Схід» шляхом додавання до МБР «Р-7» верхнього ступеня – блоку Е.

Цим розпочато етап використання МБР як нижніх щаблів створюваних РН – «Схід», «Союз», «Блискавка», «Космос», «Циклон», «Протон». Американці йшли тим самим шляхом. Їхній перший астронавт Джон Гленн був запущений 20 лютого 1962 за допомогою МБР «Атлас». Причому через жорсткіші умови навантаження МБР «Атлас» Джон Гленн зазнавав перевантажень на АУТ вдвічі більших, ніж Юрій Гагарін.

Масштаб космічних програм вимагає розробки РН спеціально для вирішення конкретних завдань. Пілотований політ на Місяць ініціював створення унікальних РН «Н-1» у нас та «Сатурн-5» у США. Це був черговий прорив у нових технологіях, у розробці нових матеріалів, в електроніці (на «Сатурні» використовувалася перша у світі БЦВМ), у вирішенні нових масштабних інженерних завдань.

Вінцем розробки у СРСР спеціалізованих одноразових носіїв стала РН «Зеніт». З її допомогою можна створювати орбітальні угруповання КА протягом дуже короткого часу. Для цього було розроблено повністю автоматизований стартовий комплекс, що дозволяє здійснювати заправку та запуск РН за лічені години. Подібне завдання виявилося не під силу американцям і цього нам теж не пробачили.

У вісімдесяті роки минулого століття розпочалося практичне здійснення ідеї багаторазових космічних систем (МКС). У була створена частково-рятувана РН «Space Shuttle» (перший запуск 1981 р.), а СРСР – РН «Енергія-Буран» (1988 р.). Розробка цих виробів була пов'язана з черговою технологічною революцією як у США, і у нас. Саме цим пояснюється виняткова дорожнеча МКС. Навіть США не впоралися з фінансовим гнітом. Незважаючи на приплив із збанкрутілої Росії дешевих вчених та інженерів, зменшити витрати на проект «Space Shuttle» до прийнятних розмірів не вдалося, і в 2011 році програма була закрита.

Зниження витрат із запуску КА слід шукати по дорозі спрощення реалізації ідей, що підвищують ефективність ракет-носіїв. А цих ідей дуже багато, і ми їх згадаємо під час розгляду пристрою РН.

Типовий склад РН представлений малюнку 3.1.

Рисунок 3.1 – Типовий склад РН Корпус призначений для з'єднання в єдине ціле всіх складових частин РН та формує аеродинамічний вигляд. У перспективі вона може бути такою, якою має РН, представлена ​​на малюнку 3.2, хоча сама ця ракета за складом мало чим відрізняється від типової РН. Схема типової двоступінчастої РН представлена ​​малюнку 3.3.

Базовим елементом будь-якої РН є ступінь.

Малюнок 3.2 – Проект багаторазової космічної системи (МКС) Venture Star

Ступінню називається сукупність елементів конструкції, палива, двигунів та систем, які забезпечують розгін РН та відкидаються від неї після вироблення палива. РН, представлена ​​малюнку 3.2, має лише один щабель, тому в неї нічого не відкидається. Однак це поки що недосяжна мрія, до якої, звичайно, треба прагнути.

Рисунок 3.3 – Схема типової двоступінчастої РН Реальна ж ступінь представлена ​​малюнку -3.4. Вона виконана дуже економно і ближче по конструкції до ступеня, зображеного на схемі.

Баки включені в силову конструкцію, на відміну від проекту МКС, де вони підвісні.

Малюнок 3.4 – Третій ступінь РН «Союз-2»

Однак, на схемі у 2 ступені паливні баки мають суміщене днище, що ще економніше, але це прийнятно для висококиплячих КРТ, а для кріогенних компонентів краще використовувати міжбаковий відсік, де можна розміщувати прилади системи управління, тим самим заощаджуючи на приладовому відсіку. Хвостовий відсік на 3 ступені РН «Союз» відкидається відразу після відділення попереднього ступеня (теж з метою економії).

На 3 ступені РН «Союз-2» використовується високоекономічний маршовий ЗРД з поворотними камерами, чим забезпечується керування рухом.

Гальмування ступеня, що відпрацював, здійснюється за рахунок закінчення газів наддуву бака кисню через спеціальне сопло. Наддув бака відбувається подачею підігрітого гелію, що зберігається в балонах, розміщених в рідкому кисні. Таке рішення дозволяє зменшити масу балонів, оскільки гелій при кріогенній температурі займає значно менший обсяг.

Розглянута щабель становить окремий ракетний блок і зветься «блок І». А перший ступінь у РН «Союз» складається з чотирьох окремих ракетних блоків – Б, В, Г та Д. Це пов'язано з тим, що перший та другий щаблі РН «Союз» (рисунок 3.5) пов'язані за паралельною схемою (пакет), а друга та третя – за послідовною (тандем).

Послідовна схема (тандем) найкраще підходить для одноразових РН. При цьому забезпечується менший, ніж у РН пакетної схеми, аеродинамічний опір, ЖРД працюють на режимах ближче до розрахункового, досягається вища масова досконалість, виникають менші обурення при поділі ступенів.

Пакетна схема народилася на зорі космічної ери через неможливість створити двигун великої тяги, необхідної для першого ступеня РН тандемної схеми. А зв'язка пакета з п'яти блоків, що працюють біля землі, вирішувала це завдання.

Однак, створювалися проблеми для другого ступеня. По-перше, ЗРД, розрахований для функціонування в порожнечі, повинен працювати біля землі з перерозширенням, а по-друге, у момент відділення першого ступеня баки вже напівпорожні, що знижує масову досконалість.

Малюнок 3.5 – Компонування РН «Союз-2»

Разом з тим пакетна схема знайшла широке застосування у сучасних РН з метою надання їм універсальності. Установка бічних щаблів (прискорювачів) підвищує вантажопідйомність РН. Цей принцип реалізується під час створення РН «Ангара» з урахуванням універсального ракетного модуля (УРМ) (рисунок 3.6).

Рисунок 3.6 – Універсальний ракетний модуль УРМ- на базі ЖРД РД- Сімейство ракет-носіїв «Ангара» включає носії декількох модифікацій в діапазоні вантажопідйомностей від 2 т («Ангара 1.1») до 25 т («Ангара А5») на низькій навколоземній орбіті (при старті з космодрому "Плесецьк") (рисунок 3.7).

Малюнок 3.7 – Моделі ракет-носіїв сімейства «Ангара»

Різні варіанти «Ангари» реалізуються за допомогою різного числа універсальних ракетних модулів (УРМ-1 – для першого ступеня, УРМ-2 – для другого та третього) – один модуль УРМ-1 для носіїв легкого класу («Ангара 1.1 та 1.2»), три – для носія середнього класу («Ангара А3») та п'ять – для носія важкого класу («Ангара А5»). Довжина УРМ-1 становить 25,1 м, діаметр 2,9 м, маса із заправленим паливом 149 тонн. УРМ-1 комплектується киснево-гасовим двигуном РД-191, а УРМ-2 – РД-0124а. Для підвищення масової ефективності передбачається використовувати метод переливу компонентів палива між щаблями ракети для того, щоб у момент відділення бічних блоків у центральному блоці паливні баки були повними. Мало того, розглядається можливість порятунку УРМів першого ступеня, для чого йде відпрацювання системи порятунку на базі УРМ багаторазової РН Байкал.

Наприкінці 60-х – на початку 70-х років. в США було розпочато роботи з дослідження можливості використання космічного простору для ведення бойових дій у космосі та з космосу. Уряд СРСР рядом спеціальних постанов (перша Постанова ЦК КПРС та Ради Міністрів СРСР

"Про дослідження можливості створення зброї для ведення бойових дій у космосі та з космосу" вийшло в 1976 р.) роботи в країні в цій галузі доручило кооперації організацій-розробників на чолі з НВО "Енергія". У 70-80-ті роки було проведено комплекс досліджень щодо визначення можливих шляхів створення космічних засобів, здатних вирішувати завдання ураження космічних апаратів військового призначення, балістичних ракет у польоті, а також особливо важливих повітряних, морських та наземних цілей.

Для поразки військових космічних об'єктів було розроблено два бойові космічні апарати на єдиній конструктивній основі, оснащені різними типами бортових комплексів озброєння - лазерним (бойовий комплекс "Скіф") та ракетним (бойовий комплекс "Каскад"). Основою обох апаратів став уніфікований службовий блок, створений на базі конструкції, службових систем та агрегатів орбітальної станції серії 17К ДОС.

На відміну від станції службовий блок повинен мати істотно великі за місткістю паливні баки рухової установки для забезпечення маневрування на орбіті.

Бойові космічні комплекси - корисне навантаження ОК "Буран":

Система "Скіф".Позначення: 1 – приладово-паливний відсік; 2 – агрегатний відсік; 3 - бортовий комплекс спеціального озброєння

Система "Каскад".Позначення: 1 - базовий блок, що включає агрегатний і приладно-паливний відсіки; 2 – бортовий комплекс озброєння; 3 - ракета, що самонаводиться (див.рис. нижче)

Бойова космічна самонавідна ракета-перехоплювач

Виведення космічних апаратів на орбіту передбачалося здійснювати у вантажному відсіку орбітального корабля МКС "Буран" (ракетою-носієм "Протон" на експериментальному етапі). Передбачалася дозаправка баків на орбіті за допомогою коштів, що також доставляються до апаратів до ОК МКС "Буран". Для забезпечення тривалого термінубойового чергування на орбіті та підтримки високої готовності космічних комплексів передбачалася можливість відвідування об'єктів екіпажем (дві особи до 7 діб), у тому числі з використанням КК "Союз".

Найменша маса бортового комплексу озброєння "Каскад" з ракетною зброєю, в порівнянні з комплексом "Скіф" з лазерною зброєю, дозволяла мати на борту КА більший запас палива, тому доцільним було створення системи з орбітальним угрупуванням, що складається з бойових космічних апаратів, одна частина з яких оснащено лазерною, а інша – ракетною зброєю. При цьому перший тип КА мав застосовуватися по низькоорбітальних об'єктах, а другий - по об'єктах, які розташовані на середньовисотних та геостаціонарних орбітах.

Для поразки балістичних ракет, що стартують, та їх головних блоків на пасивній ділянці польоту в НВО "Енергія" для комплексу "Каскад" було розроблено проект ракети-перехоплювача космічного базування. У практиці НВО "Енергія" це була найменша, але найенергозброєніша ракета. Досить сказати, що при стартовій масі, що вимірюється всього десятками кілограмів, ракета-перехоплювач мала запас характеристичної швидкості, порівнянної з характеристичною швидкістю ракет, що виводять сучасні корисні навантаження на орбіту ШСЗ. Високі характеристики досягалися за рахунок застосування технічних рішень, що ґрунтуються на останніх досягненнях вітчизняної науки і техніки в галузі мініатюризації приладобудування. Авторською розробкою НВО "Енергія" стала унікальна рухова установка, що використовує нетрадиційні некріогенні палива та надміцні композиційні матеріали. На початку 90-х років, у зв'язку зі зміною військово-політичної обстановки, роботи з бойових космічних комплексів у НВО "Енергія" було припинено. До робіт з бойових космічних комплексів залучалися всі тематичні підрозділи Головного конструкторського бюро та широка кооперація спеціалізованих організацій-розробників військово-промислового комплексу країни, а також провідні дослідницькі організації Міністерства оборони та Академії наук.

Головною фірмою з лазерного комплексу для "Скіфа" було НВО "Астрофізика" - провідна радянська фірма з лазерів. Після передачі зачепила "Скіфу" з НВО "Енергія" в КБ "Салют" на початку 1980-х років новим колективом був розроблений проект важкої бойової лазерної станції космічного базування "Скіф". 18 серпня 1983 р. Генеральний секретар ЦК КПРС Юрій Володимирович Андропов зробив заяву у тому, що СРСР односторонньому порядку припиняє випробування комплексу протикосмічної оборони. Однак із оголошенням у США програми стратегічної оборонної ініціативи (СОІ) роботи над "Скіфом" були продовжені, і 15 травня 1987 року динамічний макет лазерної станції "Скіф-ДМ" масою близько 80 тонн був випробуваний у космосі при першому випробувальному запуску РН "Енергія" .

Дивись також спогади Головного конструктора РН "Енергія" Б.І.Губанова: "Полюс"

Для ураження особливо важливих наземних цілей розроблялася космічна станція, основу якої становила станція серії 17К ДОС та на якій мали базуватися автономні модулі з бойовими блоками балістичного або плануючого типу. За спеціальною командою модулі відокремлювалися від станції, за допомогою маневрування вони мали займати необхідне становище у космічному просторі з наступним відділенням блоків по команді на бойове застосування. Конструкція та основні системи автономних модулів були запозичені з орбітального корабля "Буран". Як варіант бойового блоку розглядався апарат на базі експериментальної моделі ОК "Буран" (апарати сімейства "БОР").

Військове цільове навантаження для ОК "Буран" розроблялося на підставі спеціальної секретної постанови ЦК КПРС та Ради Міністрів СРСР "Про дослідження можливості створення зброї для ведення бойових дій у космосі та з космосу" (1976 р.)

Бойова космічна станція з ударними блоками на базі ОК "Буран"

1 – базовий блок; 2 – центр управління бойовими блоками; 3 - багаторазовий транспортний корабель "Зоря"; 4 – модулі бойової станції з прицільними комплексами; 5 - бойові модулі (на базі фюзеляжу ОК "Буран")

Бойовий модуль (див. мал. нижче) йде на мету

Бойовий ударний модуль космічного базування:

1 - стикувальний вузол;

2 – носова частина фюзеляжу (НЧФ);

3 – перехідний відсік;

5 - носовий блок двигунів керування;

6 – середня частина фюзеляжу (СЧФ);

7 - хвостова частина фюзеляжу (ХЧФ);

8 - стулки відсіку корисного вантажу з панелями радіаційного теплообмінника

Найімовірніше (зі зрозумілих причин ми змушені використовувати це словосполучення - "найвірогідніше"), бойові блоки, які по суті планували ядерні бомби, повинні були компактно розміщуватися у відсіку корисного вантажу бойового ударного модуля зі складеними консолями крила в трьох... чотирьох послідовно встановлених револьверних катапультних пускових установок. На малюнку зліва показано поперечний переріз відсіку корисного вантажу із встановленими бойовими блоками на одному з револьверних пускових пристроїв.

Габарити відсіку корисного вантажу "Бурана" дозволяють розмістити на кожній катапультній установці, що обертається, до п'яти бойових блоків, як це зображено на малюнку. З урахуванням можливого бічного маневру кожного бойового блоку при спуску в атмосфері не менше плюс/мінус 1100...1500 км один ударний модуль міг би в короткий час своїми двадцятьма бойовими блоками маневрувати стерти все живе з обличчя Землі в смузі шириною до 3000 км.

Ось як описує застосування бойової космічної станціїС.Александров у своїй статті "Меч, що став щитом" ("Техніка-молоді", №4/98):

"...Той самий базовий модуль, як і орбітальної станції " Світ " , ті ж бічні (вже не секрет, що у " Спектрі " , наприклад, передбачалися випробування оптичної системи виявлення ракетних пусків... А стабілізована платформа з теле- і фотокамерами на "Кристалі" - чим не приціл?), але замість астрофізичного "Кванта" - модуль з комплексом бойового управління.Під "кулькою" перехідного відсіку - ще один перехідник, на якому висять чотири модулі (на основі "бурановського" фюзеляжу) з бойовими блоками Це, так би мовити, "вихідне становище" По тривозі вони відокремлюються і розходяться на робочі орбіти, що вибираються з наступного міркування: щоб кожен блок вийшов на свою мету в той момент, коли над нею пролітатиме центр управління.

Фюзеляж "Бурана" використовується в цьому проекті за принципом "не пропадати ж добру": великі запаси палива в об'єднаній руховій установці і дуже хороша система управління дозволяють активно маневрувати на орбіті, при цьому корисний вантаж - бойові блоки - знаходяться в контейнері, приховані від цікавих очей, а також несприятливих факторів космічного польоту.

Що суттєво в контексті стратегічного стримування - ця система зброї завдасть прицільного, "хірургічного" удару навіть у тому випадку, якщо буде знищено все інше. Як атомні підводні човни, вона здатна перечекати перший залп!

Розбіжність ударних модулів та випуск бойових блоків

При створенні "Бурана" також передбачалося, що бойові блоки, що маневрують, могли розміщуватися не тільки на ударних модулях, але і на самих орбітальних кораблях, розташовуючись на револьверних пускових установках усередині вантажного відсіку. Не виключено, що у разі потреби (наприклад, скасування наказу на бойове застосування) міг бути використаний бортовий маніпулятор корабля для повернення ударних модулів у вантажний відсік на револьверні пускові установки для їх обслуговування та повторного використання, як це зображено на малюнку внизу.

Існують уривчасті відомості та про інші військові аспекти застосування орбітальних кораблів. Зокрема, в рамках "асиметричної відповіді "американській програмі" зіркових воєн(СОІ - Стратегічної оборонної ініціативи) розглядалися питання мінування за допомогою "Бурану" навколоземного космічного простору зі створенням непереборної завіси для космічного сегмента СОІ. повністю " очищених " від космічних апаратів весь навколоземний космос до висот 3000 км. Звичайно, після цього навколоземний космос ставав повністю недоступний протягом декількох місяців, але ці заходи передбачалося використовувати тільки під час (або безпосередньо перед) повномасштабного військового конфлікту між СРСР і США А як відомо, "ліс рубають - тріски летять"...

ФЕДЕРАЛЬНА АГЕНЦІЯ З ОСВІТИ

МОСКОВСЬКИЙ АВІАЦІЙНИЙ ІНСТИТУТ

(Державний технічний університет)

філія «Схід»

Кафедра Б-11

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

на тему: «Ракетно-космічні комплекси»

Філії «Схід» МАІ

Протокол №___________

Від «___»_________2013 р.

Байконур 2013 р.

Анотація

Методичні вказівки призначені для допомоги студентам спеціальності 070300 у виконанні лабораторної роботи з курсу Літальні апарати ».

Лабораторна робота заснована на вивченні структури космодрому та його частини – РКК. Діяльність визначено склад ракетно-космічних комплексів, їх структура, дано основні поняття, формують образ РКК.

Лабораторна робота дозволяє вивчити як структуру РКК, і їх склад і функціональне призначення.

Анотація

Основні позначення 4

Вступ 5

Мета лабораторної роботи 6

1 Ракетно-космічний комплекс: призначення, структура,

класифікація, позиційний район РКК 7

2 Технічна позиція РКК 11

3 Стартова позиція РКК 15

4 Характеристика навантажень, що діють

На систему установників, що піднімається 25

4.1 Види навантажень 25

4.2 Вантажний момент 26

4.3 Практична частина 30

5 Звітність з лабораторної роботи 31

Контрольні питання 32

Література 33

Основні позначення

КА – космічний апарат

КРТ – компонент ракетного палива

РКК – ракетно-космічний комплекс

РН - ракета-носій

РБ – розгінний блок

СП – стартова позиція

ТП – технічна позиція

Вступ

Приступаючи до виконання лабораторної роботи студент повинен уважно вивчити теорію, викладену в лекційному матеріалі.

Рисунок 4 - Схема стартової позиції РКК

Перед встановленням РН на ПУ вежа обслуговування залізничною колією спеціальної колії підводиться до пускового пристрою. Поліспастна система вежі обслуговування забезпечує переведення РКН із горизонтального положення у вертикальне. РКН встановлюється опорними кронштейнами на ПУ. Навколо РКН розгортаються майданчики обслуговування. До РН стикуються наповнювальні з'єднання системи заправки РН КРТ, електророз'єми НППЕО та трубопроводи системи газопостачання.

Перед запуском РКН вежа обслуговування відводиться від ПУ. Стартова споруда з пусковою спорудою для РН «Союз» є багатоповерховою залізобетонною спорудою, верхня частина якої знаходиться на рівні стартового майданчика, з широким прорізом у центрі, який переходить в односхилий газохід. На верхній частині стартової споруди розташоване ПУ. На рухомій круговій частині шарнірно закріплені чотири опорні ферми, що відкидаються. Після переведення установником РКН з горизонтального положення вертикальне, ферми ПУ підводяться до силового вузла ракети-носія. Верхні частини ферм замикаються в силове кільце і сила тяжкості РКН передається через силове кільце на ПУ . Зпочатком підйому РН при пуску навантаження на силове кільце знімається і опорні ферми під дією противаг розкриваються, даючи прохід РН.

На поворотній частині ПУ встановлені дві ферми обслуговування з напівкільцевими майданчиками обслуговування, які зімкнувшись навколо ракети, утворюють системи кільцевих майданчиків обслуговування як РН, так і КА. Для доставки приладів, інструменту, особового складу розрахунку пуску та екіпажу пілотованих КА ферми оснащені вантажними та пасажирськими ліфтами. Перед пуском ферми відводяться від ПУ та опускаються у горизонтальне положення.

На тій же поворотній частині розташовані кабель-щогли, призначені для підведення до РН електророз'ємів НППЕО, газових та дренажних комунікацій.

Поєднання головних площин симетрії як РН «Космос», і «Союз» з площиною стрільби при прицілюванні, т. е. розворот РКН по ази - муту пуску, виробляється обертанням поворотної частини ПУ.

Перед пуском РН «Союз» кабель-щогли автоматично відстиковуються і відкидаються під дією противаг.

Особливості СК РКК "Протон" в порівнянні з СК РКК "Союз":

1) РКН транспортується з ТК на СК за допомогою залізничної платфор-

1 - механізм підйому стріли ТУА; 2 – майданчики обслуговування; 3 - стріла транспортно-установочного агрегату (ТУА)

Малюнок 5 - ТО "Космос" на ПУ

ми, установка РКН на ПУ здійснюється за допомогою стаціонарного) установника, стріла якого з гідросистемою змонтована у стартовій споруді;

2) РН встановлюється (а не підвішується) на гідроопори ПУ і фіксується в нижній частині спеціальними механічними захопленнями, що утримують РКН до моменту пуску;

3) система управління РН забезпечує її розворот по азимуту пуску на вертикальній ділянці руху, отже на ПУ відсутній механізм повороту;

4) на ПУ відсутні кабель-щогли: вони замінені механізмом стикування, що представляє набір електро-, пневмоплат. Механізм стикування при ус-

1 – ліфт; 2 – кабель-щогла; 3 – платформа; 4 – механізм пересування; 5 – гнучкий трубопровід; 6 – вежа обслуговування

танівці ракети з'єднується з платами у відповідь у хвостовій частині РН, забезпечуючи контакт понад п'ять тисяч електричних і пневматичних комунікацій;

5) заправка токсичними КРТ здійснюється за замкненим циклом, що виключає вихід або викид парів КРТ у приміщення ПУ та в атмосферу. Пари окислювача хімічно нейтралізуються, а пального – спалюються.

РКК «Зеніт» може проводити пуски без безпосередньої участі людини, тобто він створений відповідно до концепції «безлюдного старту» (рисунки 6 та 7). Транспортування РКН з ТК на СК, встановлення РКН на ПУ, стикування гідро-, пневмо- та електрокомунікацій проводиться в автоматичному режимі. За рівнем автоматизації та безпеки РКК «Зеніт» не має аналогів у світі.

Отримати повний текст

Пуск РН «Старт» виготовляється з самохідної пускової установки (рисунок 9), змонтованої на базі багатовісного колісного шасі.

Конструкція ПУ і РН забезпечують тривалий вміст готовності в горизонтальному положенні. При подачі команди на пуск транспортно-пусковий контейнер з РКН за 40-50 з допомогою силового гідроциліндра переводиться з горизонтального положення вертикальне, потім пороховий акумулятор тиску (ПАД), розміщений в днищі ТПК, забезпечує «мінометний старт», тобто ПАД викидає РКН зі швидкістю 70-80 км/год із ТПК-На висоті 25-30 м від поверхні Землі запускається маршовий двигаступни. Запуск маршового двигуна на висоті практично повністю виключає вплив високотемпературного струменя газів двигуна на ПУ, що суттєво знижує витрати на проведення післяпускових ремонтних відновлювальних робіт.

Малюнок 7 - Встановлення РН «Зеніт» на ПУ:

1 - гідроопори ТУА; 2 – стріла ТУА; 3 - кабель-щогла; 4 - гідроциліндри підйому стріли ТУА; 5 - патрубки системи охолодження

Так як тягоозброєність ракет космічного призначення лежить в межах 1,4-1,8, то вони повільно йдуть з ПУ, отже, високотемпературний струмінь газів ДК тривалий час впливає на ПУ. З метою зниження теплових, акустичних та механічних навантажень на газохід та елементи конструкції ПУ у зоні полум'я створюється водяна завіса На СК РКК

«Протон» та «Зеніт» передбачено захист механізмів стикування броньованими стулками.

1 – бортова плата РН; 2 – блок стикування кабель-щогли; 3 – кабель-щогла; 4 – стикувальні пристрої комунікацій заправки КРТ, гелію та термостатування хвостового відсіку РН; 5 - противага КМ

Технологічний блок призначений для розміщення перевірочно-пускового обладнання, системи дистанційного керування заправкою РНкомпонентами ракетних палив та стислими газами, а також для розміщення лівого розрахунку пристартового КП.

Стаціонарні сховища КРТ - споруди, в яких розміщуються ємності для зберігання КРТ, системи подачі та термостатування КРТ, системи пожежогасіння та інше обладнання.

Ракета космічного призначення, 90-95% від стартової маси якої складають пожежо-, вибухонебезпечні КРТ, є на СП об'єкт підвищеної небезпеки. В освіті вибуху можуть брати участь до 20-25% від усієї маси КРТ, решта КРТ вибуховою хвилею розкидається на

значні відстані та утворює зону пожежі. Отже, вибух РН стартової масою 100 т еквівалентний за потужністю вибуху ~ 20 т ТНТ, а РН стартовою масою 700 т - ~ 70 т ТНТ.

При проведенні пусків РКН у позиційному районі РКК встановлюється 3-4 зони безпеки, і залежно від характеру та ступеня ризику у кожній зоні забезпечується суворий режимдопуску до робіт та проводяться відповідні заходи щодо забезпечення безпеки.

Характеристики зон безпеки при пуску РН надважкого класу «Енергія»:

1) зона радіусом 2 км із рівнем шуму до 13 5 дБ; евакуація персоналу за 2 години до пуску;

2) зона радіусом 5 км із рівнем шуму менше 120 дБ; евакуація за 8 годин до запуску;

3) зона радіусом 85 км; евакуація за 4 години до запуску;

4) зона радіусом 15 км; евакуація за 4 години до запуску.

Адміністративно-господарська зона РКК призначена для розміщення та культурно-побутового обслуговування особового складу частини запуску, а також для розміщення технічних засобів, призначених для забезпечення будівель та споруд технічної позиції електроенергією, теплом та водою (рис. 10).

4 Характеристика навантажень, що діють на систему установників, що піднімається

4.1 Види навантажень

З усіх операцій, що виконуються при встановленні ракети на пусковий стіл, найбільш трудомісткою і тривалою є переведення ракети з горизонтального положення у вертикальне, при цьому на механізм підйому стріли (рисунок 1) з боку системи, що піднімається (ПС), під якою розумітимемо стрілу з ракетою або стрілу з транспортно-настановним візком з ракетою, діє момент опору, що створюється

Пожежне

Попереджувальне огородження

Під'їзна дорога

Рисунок 10 – Схема адміністративно-господарської зони РКК (стосовно в/ч)

ваговими, інерційними та вітровими навантаженнями. Рівняння моментів при обертальному русі піднімається під дією механізму підйому має вигляд

Отримати повний текст

Або

MM = MG + MB + M у + MT , (1)

де MM - момент, що розвивається механізмом підйому щодо осі повороту стріли; .

Pg - зусилля гідродомкрату;

a - плече гідродомкрата;

I - масовий момент інерції системи, що піднімається щодо осі повороту стріли;

Кутове прискорення системи, що піднімається;

font-size:14.0pt; line-height:150%>> R;

ј - лінійне прискорення центру ваги системи;

R - радіус обертання центру важкості;

MG, M B, M в, MT - моменти щодо осі повороту стріли відповідно від сил ваги, сил інерції системи, що піднімається, від вітрового навантаження, що діє на систему і від сил тертя в шарнірах механізму підйому.

Для розрахунку основних параметрів механізму підйому стріли необхідно мати значення всіх моментів функції кута підйому стріли, тобто.

М G = f 1 (φ), MB = f 2 (φ), Мв = f 3 (φ), М T = f 4 (φ).

Розглянемо послідовно методики визначення зазначених залежностей.

font-size:14.0pt;line-height:150%;color:black"> 4.2 Вантажний момент

Момент від сил ваги або вантажний момент у функції кута підйому визначається з виразів

МG = GRco s (

або MG = GXц ( co s (3) М G= f 1 () представляєсобою косинусоїду, отже, вона можебути побудована графічно без розрахунку її за точками. Схема графічного визначенняМ G та побудови кривої М G= f 1 ( ТАК B. Від вертикалі Про D відкладається кут і далі кут АОВ, що дорівнює куту підйому стріли 900.

Дуга АВділиться на кілька рівних частин (зазвичай на 6 або 9), і через точки поділу проводяться горизонтальні чи ні. На осі у прийнятому масштабі від качала координат відкладаються відповідні точки розподілу дуги АВзначеннякута font-size:15.0pt;line-height:150%; color:black;letter-spacing:-.15pt"> Перетинвідповідних горизонтів

Малюнок 3 - Розрахункова схема визначення вантажного моменту

нтальних і вертикальних ліній дають точки, через які проходить криваМG= f 1 ( ).

Малюнок 4 – Графічна побудова кривої вантажного моменту

МG змінює свій знак і з моменту, що перешкоджає підйому системи, перетворюється на момент, що сприяє її подальшому руху. Під дією цього моменту система прагне перекинутися у бік підйому, і для виключення цього до системи, що піднімається, повинен прикладатися момент опору, що врівноважує вантажний момент, що забезпечує головне доведення системи до вертикального положення.

5 Звітність з лабораторної роботи

Для захисту лабораторної роботи студент має подати звіт, виконаний згідно з ЕСКД. Обсяг звіту має бути близько 10 аркушів формату А4, графічно він може бути виконаний від руки або на принтері.

У звіті мають бути подані:

Титульна сторінка;

Вступ;

- зміст (розрахункова частина практичних занять);

Висновок;

- список літератури.

Контрольні питання

1 У чому полягає призначення РКК?

2 Що входить у структура РКК?

3 Яка класифікація РКК?

4 Що є позиційний район РКК?

5 Що таке технічна позиція РКК і яка її структура?

6 Що таке структура монтажно-випробувального корпусу?

7 Що являє собою стартова позиція РКК та який її склад?

8 Що являє собою стартовий комплекс і який його склад?

Список використаних джерел

1 Космодром / За заг. ред. . - М.: Воєніздат, 1977. -

312 с.: іл.

Катків виміру рівня. - М: Машинобудування, 1977.

3 Уманський -носії. Космодроми. За ред.

М., Вид-во Рестарт +, 2001. - 216 с.: Іл.

4 Експлуатація ракетно-космічних комплексів: Базовий курс лекцій

/ За заг. ред. . - СПб.: ВІКУ ім. ,

2001. - 496 с.: Іл.

5 Карпін автоматизації для вимірювання та дозування

Маси. - М: Машинобудування, 1971.

6 , та ін. Вимірювання маси, обсягу та

Щільності. - М: Вид. стандартів, 1972.