1.3.3. Стартовые сооружения

Для тяжелых и сверхтяжелых носителей были созданы стартовые сооружения, газодинамическая схема которых сочетала основные схемные решения для пусковых столов и заглубленных сооружений. Это применение центрального многогранного отражателя, направляющего газы двигательной установки в несколько газоходов, схемы представлены на рис.1.8.

Выбор количества газоходов является важным для определения габаритных размеров и прежде всего глубины стартового сооружения. Эти размеры весьма значительны, в особенности для тяжелых носителей, и, как отмечалось, достигают .

Применение центрально установленных газоотражателей и нескольких газоходов позволяет существенно уменьшить глубину сооружения. Наибольшую глубину должны иметь стартовые сооружения при одногазоходной схеме, а наименьшую – при трехгазоходной.

При определении условий отвода газовых струй, как показали эксперименты, основную роль в определении размеров газоотражателя играют размеры сопел двигательной установки и геометрические характеристики их компоновки. Газодинамические параметры при этом определяют уровень нагрузок на отражатель в соответствии с комплексом , где .

Рис.1.7. Схемы систем газовой защиты

Рис.1.8. Газодинамические схемы стартовых сооружений для тяжелых и сверхтяжелых носителей

Так, если соотнести высоту газоотражателя с максимальным диаметром окружности, по которой разнесены сопла, то эти относительные размеры будут одинаковы для отражателей ракет с разной тягой, но будут различны для отражателей различных схем. Наибольшую относительную глубину будут иметь одногазоходные сооружения, а наименьшую – трехгазоходные.

Более полно учитывать свойства компоновки двигательной установки носителя может геометрическая характеристика, включающая как разнесение сопел по днищу, так и суммарную площадь сопел. В качестве такой характеристики был выбран характерный размер как среднегеометрический между максимальным диаметром окружности, охватывающей струи (сопла), и диаметром окружности, эквивалентной по площади сумме площадей всех сопел двигательной установки. Для односкатного газоотражателя такой размер будет

,

где – число сопел; ; .

При применении центрального газоотражателя с несколькими газоходами () значение должно быть уменьшено в два раза, а значение диаметра в раз в соответствии с делением потока по газоходам и делением максимального диаметра на две части.

Тогда

; при .

Помимо условий по газодинамике выбор количества газоходов проходит с учетом целого ряда факторов: условий строительства (например, предельной глубины), условий размещения подъездных путей и различного технологического оборудования.

Каждая выбранная к разработке газодинамическая схема экспериментально обосновывается и проходит отработку по всем ее элементам.

Газодинамические схемы стартовых сооружений для ракеты-носителя "Энергия" (11П825 и универсальный комплекс "стенд-старт") приведены на рис.1.8. Следует отметить, что в процессе переоборудования сооружения 11П852 в сооружение 11П825 были расширены проемы на входе в газоходы, убрано тюбинговое кольцо и поставлены дополнительные газоотражатели. Принципиальным решением было введение стартовой пусковой установки высотой для размещения на ней ракеты-носителя со своим переходным блоком (блок "Я"). Такая же установка была введена и на универсальном комплексе "стенд-старт".

На рис.1.8 показана профилировка лотка универсального комплекса "стенд-старт", обеспечивающая полный отвод газовых струй не только при старте, но и при отклонении сопел на предельные и программные углы в испытаниях блоков и связок.

Для верхнего участка лотка значение угла профиля выбрано из условия полного обеспечения отражения струй двигательной установки блоков А, отклоненных на угол примерно . Компоновка ракеты-носителя "Энергия" несимметрична и имеет бóльшее расстояние между боковыми блоками по плоскости , чем по плоскости . Поэтому ориентация оси газохода по плоскости требует большей высоты газохода. Именно такая ориентация была выбрана в качестве исходной для того, чтобы обеспечить в перспективе возможность пуска носителей бóльшей тяги с бóльшим числом блоков.

В газодинамическую схему универсального комплекса "стенд-старт" входит система ввода воды в струи двигательной установки с помощью патрубков с относительным расходом

.

В газодинамическую схему 11П825 входит система трехъярусного ввода воды в струи двигательной установки с помощью жиклеров, направленных на струи. Ярусы включаются по программе, связанной с циклограммой запуска и работы двигательной установки. Однако газодинамические схемы универсального комплекса "стенд-старт" и 11П825 должны обеспечивать надежный старт ракеты-носителя и без работы этих систем ввода воды, создающих щадящие режимы при старте и повышающие надежность.

В газодинамическую схему пускового устройства для ракеты-носителя "Зенит" введена система охлаждения струй водой, обеспечивающая многоразовость пусков в высоком темпе. Разработка системы водного охлаждения для пусковой установки ракеты космического назначения "Зенит" потребовала многоэтапной отработки для обеспечения надежности системы (см. приложение 3). Принципиальные решения, полученные в ходе этой отработки, положены в основу разработки системы водного охлаждения для плавучей стартовой платформы для запусков ракеты космического назначения "Зенит-3SL"