Технологические процессы подготовки к пуску РКН

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

(государственный технический университет)

филиал «Восход»

 

 

Кафедра Б-11 Сарапулов В. Н.

 

 

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению практических занятий по дисциплине«Комплексные наземные испытания»

 

на тему: «Технологические процессы подготовки РКН к пуску»

 

Одобрено Ред. Советом

филиала «Восход» МАИ

протокол №___________

от «___»_________2005 г.

 

 

Байконур 2005 г.

 

Аннотация

 

Методические указания предназначены для помощи студентам специальности 130900 в выполнении практических занятий по дисциплине «Комплексные наземные испытания».

Практические занятия основаны на закреплении знаний, полученных при изучении лекционного материала, посвященного изучению испытаний ракетно-космической техники. Во время проведения практических занятий закрепляются знания при изучении технологических операций подготовки РКН к пуску.

 

 

Содержание

Аннотация

Содержание

Основные обозначения 4

Введение 5

Цель практических занятий 6

1 Технологические процессы подготовки к пуску РКН 7

1.1 Технологический процесс подготовки и пуска РКН на РКК

наземного базирования 7

2 Практическая часть 25

3 Отчетность по практическим занятиям 27

Контрольные вопросы 28

Литература 29

 

 

Основные обозначения

 

АИ – автономные испытания

КА – космический аппарат

ПГС – пневмогидравлическая система

РКН – ракета космического назначения

РКК – ракетно-космический комплекс

РН – ракета-носитель

СК – стартовый комплекс

ТК – технический комплекс

ТО – технологическое оборудование

ШПУ – шахтная пусковая установка

 

 

Введение

 

Приступая к выполнению практических занятий, студент должен внимательно изучить теорию, изложенную в лекционном материале.

При выполнении практических занятий первоначально надо разобраться в строгой последовательности выполнения технологических операций подготовки РКН к пуску.

Студент должен уметь разбираться в функциональном назначении каждой технологической операции, в аппаратурном наполнении технологических операций, в преимуществах и недостатках технической реализации испытаний.

Практические занятия должны помочь студентам специальности 130900 лучше усвоить теоретический курс, читаемый по дисциплине «Комплексные наземные испытания».

 

 

Целью практического занятия является закрепление знаний, полученных при изучении лекционного материала, посвященного изучению испытаний ракетно-космической техники.

Задачи практического занятия:

- закрепить знания лекционного материала по проведению последовательности технологических операций подготовки РКН к пуску;

- закрепить знания лекционного материала по выполнению каждой технологической операции подготовки РКН к пуску.

 

 

Технологические процессы подготовки к пуску РКН

1.1 Технологический процесс подготовки и пуска РКН на РКК

наземного базирования

 

Последовательность организационных и технических операций, выполняемых на территории РКК вначале с элементами, а затем и с РКН в целом, называется технологическим процессом ее подготовки к пуску. На существующих РКК технологические процессы подготовки каждой РН и каждого РКК существенно различны. Однако, несмотря на индивидуальность этих процессов, можно сформировать обобщенную последовательность операций, содержащую обязательные этапы процесса подготовки РКН для большинства существующих и создаваемых в ближайшей перспективе комплексов.

Классификация технологических операций по признаку их физической реализуемости позволит не только уменьшить общее число рассматриваемых процессов, но и получить базис, на основе которого можно оценить степень достижения целевого эффекта РКК. Такая классификация дает возможность представить объем и последовательность работ, необходимых для подготовки и проведения пуска и позволяет получить исходную информацию для структурно-функционального синтеза и анализа ТО РКК.

Существующие комплексы боевых ракет, базирующихся в шахтах, обладают относительно высокой степенью защищенности. Ракеты этих комплексов могут выводить малые КА на круговые околоземные орбиты. Однако в ТО этих комплексов существуют такие специфические элементы, как системы амортизации, транспортно-пусковые контейнеры, защитные крышки и ряд других, отсутствующих в наземных комплексах РКК (рисунок 1).

 

Рисунок 1 – ШПУ

 

Отвлекаясь от особенностей реализации технологического процесса на ТК, можно выделить следующую обобщенную последовательность этапов подготовки РКН на РКК наземного базирования.

1 Транспортировка, которая включает укладку и закрепление элементов РКН на транспорте, доставку транспорта с РКН и ее комплектующих в позиционный район ТК (рисунки 1.1, 1.2, 1.3) при обеспечении соответствующих условий температурно-влажностного режима и ограничений по перегрузкам в процессе доставки. Этот этап содержит, в основном, процессы движения, торможения, остановки специального транспорта, в качестве которого могут использоваться дооборудованные общепромышленные железнодорожные, автодорожные, морскиеи воздушные транспортные средства.

 

 

Рисунок 1.1.1 – Транспортировка РКН на платформах

 

Рисунок 1.1.2 – Транспортировка РКН в специальных вагонах

 

Рисунок 1.1.3 – Транспортировка РКН в специальных вагонах

 

Рисунок 1.2.1 – автомобильная транспортировка КК на ТК

 

Рисунок 1.2.2 – автомобильная транспортировка КК на ТК

 

Рисунок 1.2.3 – водная транспортировка элементов РКН на речных баржах

 

Рисунок 1.3.1 – Транспортировка баков РКН, КК самолетами

Рисунок 1.3.2 – Транспортировка баков РКН, КК самолетами

 

2 Разгрузка транспорта содержит операции частичного демонтажа оборудования транспортного средства, подведение к перевозимому грузу средств обслуживания, демонтаж технологической (транспортной) оснастки; подведение к ступени ракеты (космическому аппарату) средств перегрузки; закрепление грузозахватных устройств на элементе РКН, его подъем и перемещение на одно из рабочих мест монтажно-испытательного корпуса (рисунок 2).

 

 

 

3 Демонтаж технологического оборудования на борту и подготовка его к автономным испытаниям. Эта операция состоит из фиксации элемента РКН на стендах, стапелях или же на монтажно-стыковочных тележках, размещения около испытуемого объекта вспомогательного оборудования для доступа к рабочим зонам, снятия технологической оснастки, проверки целостности и комплектности узлов и агрегатов, подстыковки коммуникаций от комплекса ТО ТК, а также проверки исходного состояния силовой конструкции и бортовых систем (рисунок 3).

 

Рисунок 3 - Демонтаж технологического оборудования на борту и подготовка его к АИ

4 Автономные испытания бортовых систем РКН наземными системами ТО ТК. В число этих операций входят: пневмогидравлические испытания на герметичность и прочность, электрические испытания систем управления на всех режимах работы, испытания командных гироскопических приборов, проверка телеметрической аппаратуры борта и ряд других проверок. Результаты проверок документируются и хранятся.

Для КА объем и сложность этого этапа, как правило, выше. Он включает демонтаж силовой конструкции, монтаж бортового оборудования, взвешивание, определение и коррекцию (при необходимости) координат центра масс, моментов инерции, юстировочные работы с внешними приборами, раскрытие солнечных батарей, имитацию солнечного излучения со снятием вольтамперных характеристик солнечных батарей; проверки двигательных установок систем ориентации; вакуумные проверки в барокамерах и т.п. Эти операции заканчиваются отстыковкой всех наземных коммуникаций и монтажом комплектующих узлов, доставленных на ТК отдельно от КА (рисунок 4).

 

 

 

Рисунок 4.1 - Автономные испытания бортовых систем РКН наземными системами ТО ТК: пневмогидравлические испытания на герметичность и прочность

 

Рисунок 4.2 - Автономные испытания бортовых систем РКН наземными системами ТО ТК: электрические испытания систем управления на всех режимах работы

 

5 Стыковка ступеней РКН выполняется после перегрузки ступеней с мест автономных проверок с помощью монтажно-стыковочных тележек и стапелей. Процессы стыковки завершаются генеральными испытаниями систем РН. Далее на борт устанавливаются средства разделения ступеней. стыковкой с РН перегружается на кантователь и после перевода в требуемое положение, аппарат стыкуется с РН. Процесс завершаетнатягиванием головного обтекателя (рисунок 6).

Рисунок 5.1 – Стыковочные операции на РКН: автономные проверки с помощью монтажно-стыковочных тележек и стапелей;

 

Рисунок 5.2– Стыковочные операции на РКН: генеральные испытания систем РН

 

 

 

Рисунок 5.3 – Стыковочные операции на РКН: установка на борт РН средств разделения ступеней

 

 

 

Рисунок 5.4– Стыковочные операции на РКН: стыковка головной части РН

 

 

6 Укладка РКН на специальный транспорт предназначена для ее доставки к месту старта. Эта операция состоит из подготовки с транспорта, ложементы которого переводятся в положение для принятия РКН, затем ее перегружают с рабочего места сборки или хранения на транспортно-установочный агрегат и закрепляют на нем. На борт РКН устанавливают системы, обеспечивающие воздушно-влажностный режим в топливных баках, подключают систему заземления, а к головному обтекателю подстыковывают систему термостатирования КА, расположенную на транспортной платформе, входящей в состав транспорта. Кроме этого, в состав эшелона транспортирования должны входить платформы прикрытия, обеспечивающие сглаживание тяговых усилий от тягача и позволяющие вынести за габариты РКН место автотягача (рисунок 7).

 

7 Транспортировка РКН на СК помимо собственно перевозочного транспорта, включает операции его остановки перед СК. При этом выполняются операции отстыковки тягача, подстыковки к специальной плате систем СК и его плавную доводку к месту, где РКН может быть переведена в вертикальное положение. При этом, часть систем ТО СК, стыкуемых транспортом, предназначена для транзитного подключения наземных и коммуникаций РКН (рисунок 8).

 

 

Рисунок 8 - Транспортировка РН на СК

8 Установка РКН в вертикальное положение содержит операции установления опор транспортно-установочного агрегата, его блокировки, перевод стрелы в вертикальное положение с предварительным положением наклона РКН, компенсацию возникающего около вертикального положения опрокидывающего момента от веса РКН (рисунок 9).

 

Рисунок 9 - Установка РКН в вертикальное положение

 

9 Вывешивание РКН, находящейся на опорах транспортно-установочного агрегата выполняется системами этого агрегата, перед ориентацией опор стартовой системы, что обеспечивает подготовку передачи веса РКН с транспорта на стартовую систему (рисунок 10).

 

 

 

10 Установка РКН на пусковой стол включает операции: передачу веса РКН с опор транспортно-установочного агрегата и опор РКН, синхронный перевод тарелей и опор в «нулевую» передачу веса РКН с установщика на пусковой стол, что обеспечивает равномерную нагрузку мест крепления РКН на установщике. В дальнейшем проводится фиксация РКН путем введения механических связей, обеспечивающих защиту от ветро­вого воздействия, крепление и удержание ракеты перед пуском, отвод ложементов транспортно-установочного агрегата от РКН, перевод стрелы установщика в гори­зонтальное положение и его отведение от пускового стола (рисунок 11).

 

Рисунок 11 - Установка РКН на пусковой стол

 

11 Стыковка бортовых коммуникаций РКН с наземными системами СК продолжается после придания РКН строго определенного пространственного положения. Для этого РКН вертикализируют и при необходимости разворачи­вают в базовую плоскость. Точность этих передвижений очень высока и по­этому в состав оборудования пускового стола входят специальные системы передвижения опор, контроля и поддержания их положения.

Вертикализация РКН обеспечивает равномерное распределение веса РКН между опорами и позволяет выполнить азимутальное наведение с задан­ной точностью. Контроль вертикализации и азимутального наведения осуще­ствляется наземными системами прицеливания, работающими совместно с командными приборами РКН. В дальнейшем к борту РКН подводятся средст­ва обслуживания (кабель – мачты, башни и фермы обслуживания), через коммуникации которых осуществляется связь РКН со стационарными назем­ными системами. Стыковка этих коммуникаций выполняется от средств об­служивания. При этом проводится контроль проводимости соединений, их герметичность и способность безударно отстыковаться перед или в момент пуска (рисунок 12).

Рисунок 12 - Стыковка бортовых коммуникаций РКН с наземными системами СК

 

12 Предпусковые операции состоят из окончательного монтажа РКН, термостатирования КА, продувки и захолаживанйя магистралей заправки, проверки систем управления РКН, ввода полетного задания, заправки ее все­ми КРТ с выполнением операций дренажа ее топливных баков, контроля бор­товых систем телеметрии и снятия ветрового крепления. После этого от РКН отстыковывается часть наземных коммуникаций (рисунок 13).

 

Рисунок 13 - Предпусковые операции

13 Набор готовности к пуску начинается с отведения на безопасное рас­стояние части Средств Обслуживания, при этом на борт подаются команды, переводящие некоторые из систем РКН в необратимое предпусковое положе­ние (прорываются разделительные мембраны в ПГС двигательной установке РН, бортовые источники тока - ампулизированные батареи, переводятся в ра­бочее состояние, раскручиваются и выводятся на рабочий режим гироскопи­ческие приборы и т.п.). Пусковое оборудование также переводится в готов­ность к пуску. Включаются системы охлаждения, пожаротушения, обеспечивающие безопасность пуска. Кабель-мачты переводятся в полную готовность к отстрелу коммуникаций и отведения от трассы полета.

Пусковое оборудование также переводится в готов­ность к пуску.

14 Подача команды на пуск РКН осуществляется через коммуникации из командного пункта. После выхода двигателей первой ступени РКН на режим номинальной тяги, она освобождается от узлов и систем удержания, расположенных на опорах пускового стола, отстыковываются все оставшиеся пристыкованными к борту коммуникации. Опоры пускового стола и стрелы кабель-мачт отходят на безопасное расстояние от трассы полета РКН и ракета покидает СК.

После покидания РКН места старта на нем, как правило, вьполняется большой объем послепусковых ремонтно-восстановительных работ, после которых старт готовятся к новому циклу подготовки и пуска.

Объем и последовательность перечисленных операций имеет индивидуальные особенности на каждом комплексе. Однако, сверка перечня операций

показывает, что они могут быть описаны операциями из структуры РКН и ТО РКК сопровождающимися перемещением РКН и ее элементов, а кроме того, операциям обмена между РКН и комплексами материальными, энергетическими и информационными потоками.

Обоснование оптимальной технологии подготовки РКН, ееконструк-тивной реализации представляет собой сложную системотехническую задачу, решение которой возможно на основе комплексного системотехнического подхода к обоснованию облика РКК. Процесс создания новых комплексов, по мнению отечественных специалистов, не должен идти по пути модернизации одного созданного агрегата или элемента комплекса в целом, а должен

начинаться с разработки концепции создания комплекса и оптимизации технологического процесса подготовки и пуска. Таким образом, необходима постановка и решение задач синтеза технологии подготовки и пуска РКН, которая включает:

1) определение необходимого количества технологических процессов;

2) назначение рациональной последовательности выполнения всех технологических операций;

3) Обоснование содержания технологических операций (технологиче-

ских функций), с указанием параметрического пространства для каждой из них с определением контролируемых параметров.

 

2 Практическая часть

 

1) В технологической операции «Транспортировка» показать на схеме процессы движения, торможения, остановки специального транспорта.

2) В технологической операции «Разгрузка транспорта» показать на схеме операции частичного демонтажа оборудования транспортного средства и подведение к перевозимому грузу средств обслуживания.

3) В технологической операции «Демонтаж технологического оборудования на борту и подготовка его к АИ» показать на схеме фиксацию элементов РКН на стендах, стапелях или монтажно-стыковочных тележках и подстыковку коммуникаций от комплекса ТО ТК.

4) В технологической операции «АИ бортовых систем РКН» показать на схеме пневмогидравлические испытания на герметичность и прочность; электрические испытания систем управления на всех режимах работы.

5) В технологической операции «Стыковка ступеней РКН» показать на схеме автономные проверки с помощью монтажно-стыковочных тележек и стапелей; генеральные испытания систем РН; установку на борт РН средств разделения ступеней; стыковку головной части РН.

6) В технологической операции «Укладка РН на специальный транспорт» показать на схеме установку ложементов, перегрузку с рабочего места сборки или хранения на транспортно-установочный агрегат.

7) В технологической операции «Транспортировка РКН на СК» показать на схеме перевозку РКН на СК транспортом и остановку перед СК.

8) В технологической операции «Установка РКН в вертикальное положение» показать на схеме перевод стрелы транспортно-установочного агрегата с РКН из горизонтального в вертикальное положение.

9) В технологической операции «Вывешивание РКН» показать на схеме ориентацию опор стартовой системы при подготовке передачи веса РКН с транспорта на стартовую систему.

10) В технологической операции «Установка РКН на пусковой стол» показать на схеме передачу веса РКН с транспорта на стартовую систему.

11) В технологической операции «Стыковка бортовых коммуникаций РКН с наземными системами СК» показать на схеме придание РКН строго определенного пространственного положения на СК.

Выполнение пунктов практического задания выполнить согласно таблицы 1:

 

Таблица 1

Варианты
Пункты задания	1,2,3	2,3,4	3,4,5	4,5,6	5,6,7	6,7,8	7,8,9	8,9,10	9,10,11

 

Варианты
Пункты задания	10,11,1	11,1,2	1,3,5	2,4,6	3,5,7	4,6,8	5,7,9	6,8,10	7,8,11

 

Примечание: практическое задание выполняется в отчете на формате А4.

 

 

3 Отчетность по практическим занятиям

 

Для защиты практического занятия студент должен представить отчет, выполненный согласно ГОСТ. Объем отчета должен быть около 10 листов формата А4, графически он может быть выполнен от руки или на принтере. В отчете должны быть представлены:

- титульный лист;

- введение;

- содержание (графическая часть - по заданию преподавателя);

- заключение;

- список литературы.

 

Контрольные вопросы

 

1 Что включает в себя технологическая операция подготовки РКН к пуску «Транспортировка»? Виды транспортировки элементов ракетно-космической техники.

2 Что включает в себя технологическая операция подготовки РКН к пуску «Разгрузка транспорта»?

3 Что включает в себя технологическая операция подготовки РКН к пуску «Демонтаж технологического оборудования на борту»?

4 Что включает в себя технологическая операция подготовки РКН к пуску «Автономные испытания бортовых систем РКН»?

5 Что включает в себя технологическая операция подготовки РКН к пуску «Стыковка ступеней РКН»?

6 Что включает в себя технологическая операция подготовки РКН к пуску «Укладка РКН на специальный транспорт»?

7 Что включает в себя технологическая операция подготовки РКН к пуску «Транспортировка РКН на СК»?

8 Что включает в себя технологическая операция подготовки РКН к пуску «Установка РКН в вертикальное положение»?

9 Что включает в себя технологическая операция подготовки РКН к пуску «Вывешивание РКН»?

10 Что включает в себя технологическая операция подготовки РКН к пуску «Установка РКН на пусковой стол»?

11 Что включает в себя технологическая операция подготовки РКН к пуску «Стыковка бортовых коммуникаций РКН с наземными системами»?

12 Что включает в себя технологическая операция подготовки РКН к пуску «Предпусковые операции»?

13 Что включает в себя технологическая операция подготовки РКН к пуску «Набор готовности к пуску»?

14 Что включает в себя операция «Подача команды на пуск РКН»?

Литература

1 Космодром / Под об ред. А.П. Вольского. – М.: Воениздат, 1977.

2 Маликов А. Г., Комиссарик С.Ф., Коротков А.М. Наземное оборудование ракет. – М.: Воениздат, 1971.

3 Караштин В.М., Катков А.Г., Родченко В.В. Основы проектирования систем наземного обеспечения. – М.: Изд-во МАИ, 1998. – 312 с.: ил.

4 Гончар А.Г., Ковалев А.П., Поляков А.П. Ракетно-космический ком-

плекс как объект эксплуатации. Учебное пособие. – СПб.: ВИККИ

им. А.Ф. Можайского, 1977. – 98с.: ил.

5 Гузенко В.П., Ковалев А.П., Поляков А.П., Прохорович В.Е. Спра-

вочник по эксплуатации космических средств: Под ред. проф. А.П.

Полякова. – СПб.: ВИКУ им. А.Ф. Можайского, 2001. – 480 с.: ил.

6 Уманский С.П. Ракеты-носители. Космодромы. Под ред. Ю.Н. Коп-

тева. М., Изд-во Рестарт+, 2001. – 216 с.: ил.