Техника

Техника

наука

Космонавтика

оглавление

НАЗЕМНАЯ ИНФРАСТРУКТУРА

КОСМОДРОМЫ РОССИИ

Сравнительная оценка вариантов стартовых комплексов

Стартовый комплекс - это составная часть космического комплекса, предназначенная для проведения предстартовой подготовки средств выведения и космических объектов и осуществления их пуска. Стартовые комплексы различаются по следующим признакам:

  • класс ракеты-носителя: легкий; средний; тяжелый; сверхтяжелый;
  • способ сборки и транспортировки: горизонтальная; вертикальная;
  • метод подготовки ракеты космического назначения: фиксированный; мобильный; смешанный;
  • место дислокации: материковый (наземный, заглубленный и подземный); водный (на корабле, барже, подводной лодке, платформе); воздушный (с применением различных летательных аппаратов);
  • возможность перемещения в пространстве: мобильный (подвижный); стационарный;
  • число пусковых установок;
  • степень универсальности: специализированный (для пусков определенной ракеты космического назначения); универсальный (для пусков различных ракет космического назначения).

Выбор варианта стартового комплекса определяется целевыми задачами, возлагаемыми на космический комплекс, и принимаемыми техническими решениями при его создании. Основополагающее значение для определения облика стартового комплекса имеют технические характеристики пускаемой с него ракеты космического назначения. К основным таким характеристикам относятся:

  • масса стартующей ракеты космического назначения;
  • выбранные для РКН компоненты ракетных топлив;
  • условия транспортировки РКН;
  • требования по условиям пуска РКН;
  • технология работ по подготовке к пуску и пуска РКН;
  • оперативные характеристики нахождения РКН в определенных состояниях готовности к пуску;
  • способ пуска;
  • требования по безопасности.

Классификация СК по классам РН приведена на рис.

Классификация СК по классам РН
Классификация СК по классам РН

В настоящее время известны два основных метода подготовки РН к пуску. Это фиксированный и мобильный методы. Сущность этих методов состоит в следующем. При мобильном методе подготовки ракета-носитель собирается и проходит необходимый объем испытаний в МИКе технического комплекса и транспортируется с космической головной частью на СК, где осуществляются ее дальнейшая подготовка и пуск. Этот метод подготовки предполагает наличие двух территориально разделенных комплексов для проведения операций по подготовке носителя к пуску: технического и стартового. ТК и СК связаны между собой транспортными коммуникациями, обеспечивающими доставку собранного в МИКе ТК носителя на ПУ СК. Мобильный метод подготовки РН к пуску позволяет получить относительно высокие значения таких характеристик КРК, как производительность и темп пусков. При этом методе подготовки сборка и испытания РН проводятся в залах МИКа в условиях, исключающих неблагоприятное воздействие окружающей среды на обслуживающий персонал и элементы конструкции РН,что повышает удобство проведения работ, качество их выполнения и делает их слабозависимыми от метеорологических условий. Однако с увеличением размеров и массы РН возникает необходимость строительства МИКа больших размеров, а также специальных транспортных коммуникаций между ТК и СК для транспортировки собранных РКП.

Транспортирование РКН большой массы связано со значительными материальными затратами на создание как транспортных коммуникаций, так и средств транспортировки. Одним из основных факторов, определяющих облик ТК при мобильном методе подготовки РН к пуску, является способ сборки РН и ее транспортировки с КГЧ с ТК на СК. Известно два способа сборки и транспортировки РН с КГЧ с ТК на СК: горизонтальный и вертикальный. Выбор того или иного способа сборки оказывает влияние на состав и конструктивное исполнение технологического оборудования ТК и СК, временные характеристики подготовки РН и затраты на создание КРК. В зарубежной практике наряду с горизонтальным способом сборки и транспортировки РН с КГЧ с ТК на СК широкое распространение получил вертикальный способ. В отечественной практике до настоящего времени используется исключительно горизонтальный способ сборки и транспортировки РН с КГЧ с ТК на СК.

При фиксированном методе подготовки РН в МИКе ТК проходят необходимую подготовку только ее отдельные блоки. Сборка и испытания РН осуществляются на ПУ СК. Возможен также вариант, когда и работы по проверке отдельных блоков проводятся на СК. В этом случае необходимость в ТК практически отпадает. Преимуществами этого метода являются существенное сокращение размеров и стоимости МИКа, затрат на создание транспортных коммуникаций между ТК и СК и исключение необходимости специальных транспортных средств для транспортировки собранной РН с КГЧ с ТК на СК.

К недостаткам фиксированного метода следует отнести низкую производительность и малый темп пусков с одной ПУ, а также усложнение оборудования СК за счет появления дополнительных агрегатов, необходимых для проведения сборки РН. Кроме того, необходимость исключения неблагоприятного воздействия окружающей среды значительно усложняет соответствующие агрегаты СК. В отечественной практике до настоящего времени используется исключительно мобильный метод подготовки РН. Вместе с тем анализ имеющейся информации по зарубежным КРК,а также исследования, проведенные в нашей стране показывают, что с увеличением стартовой массы РКН мобильный метод подготовки, а также горизонтальный способ сборки и транспортировки РКН с ТК на СК перестают быть однозначно рациональными.

Основными транспортными средствами для мобильных стартовых комплексов могут быть грунтовые, железнодорожные и воздушные транспортные средства. При создании и применении мобильных стартовых комплексов ракеты космического назначения могут транспортироваться как полностью подготовленные к пуску, так и в состоянии, требующем проведения предпусковых работ, например, дозаправки ракеты-носителя.

Особенностями ракеты космического назначения как объекта транспортировки являются ее большая масса (особенно для ракет-носителей с РДТТ) и значительные габариты,ограниченная способность корпуса ракеты-носителя воспринимать внешние (статические и ударные) нагрузки и изгибающие моменты, наличие на ее борту чувствительной к толчкам аппаратуры. Жидкостные ракеты желательно транспортировать в незаправленном состоянии, при этом в состав мобильного стартового комплекса необходимо включать средства заправки и перевозки компонентов топлива. Транспортировка ракет на дальние расстояния по существующей сети шоссейных дорог связана с ограничениями транспортируемого объекта по массе и габаритам (обычно масса не должна превышать 45 т, а поперечные размеры 4 м).

При транспортировке ракет-носителей по железной дороге используются обычные и специальные железнодорожные вагоны, контейнеры, платформы, тележки, транспортно-установочные агрегаты и т.п. При такой транспортировке ракет-носителей, особенно на дальние расстояния, возможен выход ракеты-носителя из строя в результате длительного воздействия на нее толчков, уд аров и вибрации. Для защиты РН от этих воздействий применяют аморти-заторы различных конструкций, а в механизмы автосцепок вагонов встраивают специальные амортизирующие устройства.

В последние годы прорабатываются вопросы создания и использования для транспортировки ракет-носителей альтернативных средств транспортировки. В качестве средств воздушной транспортировки РН или пусковых контейнеров с ракетой космического назначения могут использоваться транспортные самолеты. При использовании аэростатических средств в качестве воздушных стартовых комплексов основной проблемой является обеспече-ние разделения многотонной ракеты космического назначения с аэростатическим средством.

Транспортировка ракет-носителей по воде осуществляется на баржах и судах. Основное достоинство транспортировки по воде - наименьшие ограничения по габаритам и массе транспортируемых РН. Ограничивающий фактор - недостаточная грузоподъемность подъемно-перегрузочного оборудования портов. По воде транспортируют ступени ракет-носителей массой до 450 т, диаметром корпуса более 10 м и длиной свыше 50 м. Выгрузку ступеней производят методом перекатывания с помощью тягача или лебедок с электроприводами.

Для обеспечения авиационной транспортировки стартовых комплексов и ракет космического назначения необходимы:

  • самолеты-транспортировщики;
  • самолеты-лидеры;
  • самолеты сопровождения;
  • самолеты-заправщики;
  • средства наземного обслуживания на аэродромах отправки и приема грузов (наземные подъемно-перегрузочные устройства и транспортировочные агрегаты);
  • средства управления воздушным движением.

Для РН тяжелого и сверхтяжелого классов перспективным направлением является применение вертикальной сборки, включая сборку на стартовом комплексе. На отечественных космодромах стартовые комплексы создавались для проведения пусков РН одного типа. Число стартовых комплексов и их разнотипность потребовали значительного отчуждения земель под полигоны и большой численности личного состава, обслуживающего СК, инженерные коммуникации и другие объекты полигонов. Однако при определенных программах и темпах пусков РКН различных классов рациональным может стать создание универсальных стартовых комплексов.

Создание универсальных высокопроизводительных стартовых комплексов для пусков РКН различных классов и типов позволяет осуществлять быструю адаптацию к новому поколению средств выведения. Универсальный стартовый комплекс по сравнению с системой специализированных СК обладает следующими преимуществами:

  • более низкие затраты на создание и эксплуатацию;
  • упрощается общая инфраструктура космодрома;
  • меньшая общая численность боевых расчетов и обслуживающе-го персонала;
  • более высокая интенсивность пусков;
  • высокие возможности по оперативной модернизации стартового комплекса.

Вместе с тем универсальный стартовый комплекс имеет и ряд недостатков:

  • общая производительность и темп пусков ниже, чем у системы специализированных стартовых комплексов;
  • требуется больше времени для подготовки к проведению последующего пуска РКН другого типа за счет переналадки оборудования стартового комплекса;
  • более высокие требования к его надежности и возможности модернизации.

При выборе места расположения СК на континентальной части Земли учитываются ограничения, определяемые условиями безопасности СК и РН. Для строительства СК выбирают наименее пригодные для хозяйственного использования участки в малонаселенных областях страны. При этом трассы полета РКН и районы падения не должны находиться в густонаселенных районах страны, районах с промышленными и другими значимыми объектами. К таким ограничениям более адаптивны воздушные и водные СК.

Накоплен опыт создания различных вариантов морских (океанских) СК. Пуски со стационарной морской платформы Сан-Марко, расположенной у берегов Кении, проводились еще в 1967-1988 гг. В настоящее время в качестве морского стартового комплекса применяется плавучий космодром Sea Launch (CK на океанской платформе "Одиссей"). Основное преимущество проекта - возможность запускать геостационарные спутники из экваториальных вод. В состав комплекса входят стартовая платформа "Одиссей" и сборочно-командное судно (СКС).

Сборка ракеты космического назначения осуществляется на борту СКС в калифорнийской гавани Лонг-Бич. После чего РКН "Зенит" перегружается на "Одиссей", и оба судна отправляются к тихоокеанским Каймановым островам. Перед установкой ракеты на стартовый стол обслуживающая команда покидает платформу и СКС эвакуирует персонал на расстояние около 5 км, откуда операторы управляют процессом подготовки ракеты, ее заправки и пуском - все это в автоматическом режиме.

Среди морских СК и подвижный подводный стартовый комплекс (Берлинский технический университет и ГРЦ им. академи-ка В.П. Макеева). 7 июля 1988 г. с борта атомной подводной лодки К-407 "Новомосковск", находящейся в погруженном состоянии, осуществлен пуск РН "Штиль-1" с двумя спутниками Tubsat-Nn Tubsat-Nl массами 8,5 и 3 кг. В момент пуска подводная лодка находилась в акватории Баренцева моря с координатами 69,5° с.ш. и 43,2° в.д. Для обеспечения запуска КА привлекались наземные средства командно-измерительного комплекса.

Морские стартовые комплексы, смонтированные на кораблях, баржах или плавучих платформах, имеют порты приписки. Стартовые комплексы морского (океанского) базирования не обеспечивают высокой годовой производительности ввиду того, что затраты времени на возвращение в порт приписки для пополнения запаса ракет космического назначения могут быть весьма продолжительными, а число мест хранения запаса ракет-носителей, как видно из существующих проектов, весьма ограниченно. Допустимые сроки хранения запасов ракет-носителей и космических аппаратов в морских условиях могут оказаться значительно ниже, чем в условиях сухопутного хранения, так как их можно с большой степенью обоснованности отождествлять с условиями транспортировки, а, как известно, допуск на продолжительность транспортировки значительно ниже, чем на сроки хранения.

Возможная классификация водных стартовых комплексов приведена на рис.

Классификация водных стартовых комплексов
Классификация водных стартовых комплексов

Воздушные СК могут осуществлять пуски РН практически из любой точки воздушного океана как над сушей, так и над морской (океанской) поверхностью, что позволяет выбирать точку старта, обеспечивающую максимальную энергетику по выведению космических аппаратов и оптимальную с точки зрения ограничений по трассам полета и полям падения отработавших ступеней РН.

Воздушные стартовые комплексы должны иметь сеть аэродромов базирования, запасных и вспомогательных аэродромов для межполетного обслуживания и хранения запасов расходных элементов, РН,КА и топлива для базирования самолетов-лидеров, самолетов сопровождения, слежения и управления. Схема классификации воздушных СК по способу размещения РН приведена на рис.

Классификация воздушных СК по способу размещения РКН
Классификация воздушных СК по способу размещения РКН




Авиация и космонавтика, вооружения, hi-tech, открытия, концепции и изобретения...

Наука, техника, изобретения © 2009-