СПОСОБ ПРЕДСТАРТОВОЙ ПОДГОТОВКИ И ПУСКА МНОГОБЛОЧНЫХ РАКЕТ КОСМИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ, СОСТАВЛЕННЫХ ИЗ УНИВЕРСАЛЬНЫХ РАКЕТНЫХ МОДУЛЕЙ, И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF PRELAUNCH PREPARATION AND LAUNCHING OF MULTIBANK SPACE ROCKETS MADE UP OF UNIVERSAL ROCKET MODULES, AND DEVICE TO THIS EFFECT

Изобретения относятся к ракетно-космической технике, а именно к способам и средствам предстартовой подготовки и пуска ракет космического назначения (РКН), составленных из универсальных ракетных модулей (УРМ).
Известны способы подготовки к пуску, состав и конструкция стартовых комплексов (СК) РКН с использованием мобильных агрегатов обслуживания (МАО), кабель-заправочных башен (КЗБ) и заправочно-дренажных мачт (ЗДМ).
Например, СК ракетно-космической системы (РКС) "Энергия - Буран" состоит из пусковой установки (ПУ), МАО, отводящихся от РКС перед пуском по дуге окружности, и стационарной ЗДМ.
СК РКН "Протон" включает ПУ и мобильный поступательно перемещающийся по подкрановым путям П-образный МАО, отводящийся от РКН за 40 минут до ее старта.
Заключительные операции по пуску РКН на этих СК выполняются механизмами, расположенными в пусковом столе (ПС) (РКН "Протон") и на ЗДМ (РКС "Энергия - Буран").
Использование для этих целей ПС неприемлемо для РКН, составленных из универсальных ракетных модулей (УРМ), т.к. заключительные операции по пуску РКН для них осуществляются и в момент отрыва РКН от ПС. Например, в РКН "Ангара" связь 2-х (3-х) ступеней, разгонного блока и космической головной части с коммуникациями комплекса наземного оборудования осуществляется и в момент начала ее подъема. Включение же в состав СК ЗДМ (РКС "Энергия - Буран") увеличивает стоимость СК и эксплуатационные затраты на его содержание.
В настоящее время, для сокращения числа агрегатов в составе СК, используются стационарные КЗБ, которые совмещают в себе функции агрегата обслуживания и заправочно-дренажной мачты (Технологические объекты наземной инфраструктуры ракетно-космической техники. Кн.1. Под редакцией И.В.Бармина, М., 2006 г.).
Известен способ подготовки к пуску и пуска РКН, составленных из УРМ с использованием в составе СК КЗБ. Способ подготовки и пуска многоблочной РКН согласно изобретению (RU №2291089, 10.01.2007, B64G 5/00) заключается в том, что после установки ракеты на ПС, к ней подводится смонтированная на КЗБ мачта с механизмами устройства удержания ракеты (УУР) и отвода бортовых разъемных соединений (БРС) с коммуникациями, и стыкуется на ракете. Далее проводятся технологические операции по заправке, обеспечению связей «земля-борт». После завершения технологических операций по обслуживанию ракеты работы проводятся в обратном порядке, а в начальный момент подъема ракеты отстыковываются и отводятся механизмы БРС с коммуникациями и УУР, и мачта возвращается в исходное положение. Устройство для осуществления данного способа содержит П-образную ферменную конструкцию с двумя параллельными башнями и расположенную между ними мачту с механизмами УУР и отвода БРС с коммуникациями, установленную на шатунах шарнирно-сочлененных стрел, смонтированных на башнях КЗБ. Мачта установлена с возможностью возвратно-поступательных перемещений относительно ракеты посредством обособленных гидроприводов с прямолинейными лемнискатными направляющими механизмами. Данный способ и устройство обеспечивают подготовку к пуску и пуск РКН, составленных из УРМ. Однако при этом ветровое удержание РКП и ее обслуживание приходится производить с площадок, установленных на длинных стрелах, смонтированных на КЗБ, перекрывающих расстояние между ПС и КЗБ, необходимое по условиям безударного подъема ракеты и безопасного газодинамического воздействия на нее струй двигательных установок первой ступени ракеты. По своему функциональному назначению, технической сущности и достигаемому техническому результату изобретение по патенту RU №2291089 является наиболее близким и выбрано в качестве прототипа к заявляемым способу и устройству.
Задачей предлагаемой группы изобретений является создание способа подготовки и пуска многоблочной РКП и устройства обслуживания (УО) для его осуществления, обеспечивающих технический результат, заключающийся в повышении надежности работы технологического оборудования, сокращении затрат на строительство стартовых комплексов, обеспечение гибкости схемных решений обслуживания РКП.
Оптимальная конструкция устройства обслуживания многоблочных РКН, составленных из УРМ для реализации способа, должна отвечать следующим требованиям:
- производить удержание, обслуживание и заправку РКН, находясь в непосредственной близости от ракеты, стоящей на ПУ;
- отводиться от ПУ с ракетой на расстояние, обеспечивающее безударный подъем и сохранность агрегата от газодинамического воздействия струй двигателей первой ступени ракеты, после заправки ракеты со снятием ветрового удержания и сохранением работоспособности коммуникаций, связывающих 2 (3) ступени ракеты, разгонный блок и космическую головную часть с наземным оборудованием;
- производить пуск ракеты с отводом коммуникаций в начальный момент ее подъема.
Требуемый технический результат достигается тем, что после установки РКП на ПС к ней подводят расположенную на УО стойку с механизмами УУР и отвода БРС с коммуникациями и стыкуют на ракете. Далее проводят технологические операции по заправке, обслуживанию ракеты, а после их завершения производят ее пуск с одновременным отводом стойки с механизмами УУР и отвода БРС с коммуникациями. Согласно изобретению после стыковки стойки с ракетой блокируют устройство удержания ракеты, чем обеспечивается надежное удержание РКН в заданном положении, а после завершения операции заправки и обслуживания, блокировку снимают. Затем, не разрывая связей коммуникаций «земля-борт», посредством платформы с ходовыми тележками, отводят устройство обслуживания на безопасное расстояние, а перед пуском отсоединяют механизмы УУР от ракеты. Устройство обслуживания для осуществления способа включает П-образную ферменную конструкцию с двумя параллельными башнями и расположенную между ними стойку с механизмами устройства удержания ракеты и отвода бортовых разъемных соединений с коммуникациями, установленную на шатунах шарнирно-сочлененных стрел, смонтированных на башнях. Согласно изобретению башни размещены на платформе с ходовыми тележками, а устройство удержания ракеты выполнено в виде клещевого захвата с возможностью наложения его плеч на II (III) ступень РКН, при этом башни оснащены рычагами, выполненными с возможностью блокировки плеч клещевого захвата.
Авторам предлагаемых изобретений неизвестны аналогичные технические решения, в связи с чем, по мнению авторов, заявляемая совокупность признаков соответствует критерию изобретения "изобретательский уровень" и критерию "новизна".
Устройство, осуществляющее предлагаемый способ, поясняется чертежами.
На фиг.1а, 1Б показаны позиции устройства при обслуживании (1а) и перед пуском РКН (1б).
На фиг.2 - вид А на стойку механизмов отвода БРС и клещевого захвата.
На фиг.3 - вид Б на стойку механизмов отвода БРС и клещевого захвата.
Устройство для предстартовой подготовки и пуска РКН, составленных из УРМ, состоит из П-образной ферменной конструкции 1 (фиг.1) с двумя параллельными башнями 2 (фиг.2) с горизонтальными площадками обслуживания 3 (фиг.1) и рычагами 4 (фиг.2), установленными на платформе 5 (фиг.1) с ходовыми тележками 6 (фиг.1), и расположенной между башнями стойки 7 (фиг.1) с механизмами отвода 8 (фиг.1, 3) коммуникаций 9 (фиг.1), закрепленной на шатунах 10 (фиг.1, 3) шарнирно-сочлененных стрел 11 (фиг.1) с гидропневмоприводами 12 (фиг.1), на которой закреплено УУР в виде клещевого захвата 13 (фиг.1, 3) с гидроприводами 14 (фиг.2) с возможностью наложения его плеч 15 (фиг.2) на II (III) ступень ракеты космического назначения, составленной из УРМ 16 (фиг.1), стоящей на ПС 17 (фиг.1).
Реализацию предложенного способа и устройства рассмотрим на примере предстартовой подготовки и пуска ракеты космического назначения, установленной на ПС.
После установки РКН 16 (фиг.1) на ПС 17 (фиг.1), гидроприводы 14 (фиг.2) плеч 15 (фиг.2) раскрытого клещевого захвата 13 (фиг.1, 3), установленного на стойке 7 (фиг.1), закрепленной на шатунах 10 (фиг.1, 3) шарнирно-сочлененных стрел 11 (фиг.1) устройства, производят установку плеч 15 (фиг.1) клещевого захвата 13 (фиг.1) на II (III) ступень РКН 16 (фиг.1), после чего рычаги 4 (фиг.2) башен 2 (фиг.2) устройства накладываются на плечи 15 (фиг.2) клещевого захвата 13 (фиг.1, 3), производя ветровое удержание "сухой" РКН 16 (фиг.1) за башни 2 (фиг.2). Далее осуществляют стыковку коммуникаций, заправку и обслуживание. После их завершения рычаги 4 (фиг.2) башен 2 (фиг.2) снимают с плеч 15 (фиг.2) клещевого захвата 13 (фиг.1, 3), а устройство отводят от РКН 16 (фиг.1) посредством ходовых тележек 6 (фиг.1) на безопасное расстояние.
Во время перемещения клещевой захват 13 (фиг.1, 3) продолжает удерживать РКН 16 (фиг.1), а изменение расстояния между РКН 16 (фиг.1) и устройством, компенсируется увеличением вылета шарнирно-сочлененных стрел 11 (фиг.1), происходящее под воздействием гидропневмоприводов 12 (фиг.1), при этом работоспособность коммуникаций 9 (фиг.1) сохраняется. Перемещение устройства и пропорционально-синхронное ему изменение вылета шарнирно-сочлененных стрел 11 (фиг.1) заканчивается при достижении максимального вылета шарнирно-сочлененных стрел 11 (фиг.1). Перед пуском гидроприводы 14 (фиг.2) клещевого захвата 13 (фиг.1, 3) отводят плечи 15 (фиг.2) от РКН 16 (фиг.1). Производится пуск. В начальный период подъема РКП 16 (фиг.1) механизмы отвода 8 (фиг.2, 3) отделяют платы и коммуникации к стойке 7 (фиг.1), которая в свою очередь вместе с установленными на ней клещевым захватом 13 (фиг.1, 3) и механизмами отвода 8 (фиг.2, 3) коммуникаций 9 (фиг.1) отводится шарнирно-сочлененными стрелами 11 (фиг.1) посредством гидропневмоприводов 12 (фиг.1).
Реализация способа предстартовой подготовки и пуска РКН, скомпонованных из УРМ, осуществляемого посредством мобильного устройства обслуживания с полным циклом операций предстартовой подготовки и пуска ракеты, оборудованного площадками обслуживания, размещенными непосредственно на башнях устройства и имеющего один легкий механизм, предназначенный только для отвода наземных коммуникаций в начальный период подъема ракеты, вместо стационарной кабель-заправочной башни (РКС "Энергия - Буран"), отстоящей от оси пусковой установки на 13-15 м, имеющей от 4 до 6 стрел с площадками обслуживания с массой более 100 т каждая, с плечом центра тяжести 5-6 м, позволит уменьшить массу башен агрегата и улучшить условия труда обслуживающего персонала, работающего на большой высоте.
Таким образом, совокупность неразрывно связанных между собой существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, позволяет получить существенный технический результат. Использование предлагаемых способа и устройства для подготовки и пуска многоблочной РКН, позволит отказаться от кабель-заправочных башен с установленными на длинных и тяжелых стрелах площадками и устройствами удержания, а также от заправочно-дренажных мачт, что сократит затраты на строительство стартовых комплексов, кроме того, повысит надежность работы технологического оборудования, обеспечит гибкость схемных решений обслуживания РКН. Изобретения могут быть использованы на стартовом комплексе космодрома «Байконур», а также рассмотрены в качестве варианта при проектировании космодрома «Восточный».