- •Глава 1. Основные процессы при старте ракет-носителей
- •1.1. Источники энергии и виды газодинамических процессов при старте
- •Соотношение стартовой массы и времени теплового воздействия
- •1.2. Схемы развития газодинамических процессов при различных условиях старта
- •1.3. Выбор газодинамической схемы старта
- •1.3.1. Пуск ракет с пусковых столов
- •1.3.2. Газоотводные сооружения
- •1.3.3. Стартовые сооружения
- •1.4. Сравнение сооружений по характерным размерам
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"
