Им. академика М.Ф. Решетнева»
(СибГАУ)
Институт космической техники
Кафедра летательных аппаратов
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине «Основы устройства летательных аппаратов»
Тема: «Исследование тактико-технических характеристик и устройства
ракеты-носителя «Космос-3М»
Выполнил: студент гр. А-91______________________
подпись (ФИО)
Проверил: преподаватель ______________________
подпись (ФИО)
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………3
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ……………………………………………………………..6
1.1. Компоновочная схема ракеты-носителя «Космос-3М»…………..7
1.2. Краткая история создания….……………………………………….8
1.3. Тактико-технические характеристики……………………………..11
1.4. Краткое техническое описание конструкции……………………...12
1.5. Двигатели и их характеристики…………………………………….15
1.6. Подготовка и запуск………………………………………………..20
СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ……………………………………………………….22
2.1. Редукторы давления их устройство и принцип работы………….23
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………..25
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………………………………….26
ВВЕДЕНИЕ
Задачи освоения космического пространства явились мощным стимулом в развитии мировой науки и техники. Запуск в СССР (России) в октябре 1957 г первого ИСЗ положил начало практической космонавтики, а ракета Р-7, созданная в ОКБ-1 под руководством С.П. Королева, вошла в историю как первая ракета-носитель (РН), осуществившая вывод полезного груза на околоземную орбиту. Таким образом, мировой приоритет страны в открытии эры космонавтики был обеспечен благодаря успешному решению сложнейших научно-технических и производственных задач по созданию указанной ракеты-носителя, которая и по сегодняшний день, спустя почти полвека с начала запусков ИСЗ, является одной из базовых в ряду отечественных РН.
Многообразие задач, решаемых современной космонавтикой, определили необходимость создания космических аппаратов (КА) различного назначения и освоения различных типов орбит, от низких околоземных до межпланетных. Особое место занимает пилотируемая космонавтика, начавшаяся с исторического полета Ю.А. Гагарина в апреле 1961 г. РН «Восток», созданная на базе Р-7, обеспечившая успешный полет первого в мире космонавта, также вошла в историю мировых научно-технических достижений.
Сегодня масштабы космической деятельности человечества огромны. Космические технологии используют более 110 стран, а около 40 из них являются владельцами КА различного назначения. Однако количество стран, в которых разрабатываются и производятся собственные средства выведения КА, довольно ограничено, что является свидетельством сложности тех проблем, которые приходится решать при создании надежных РН. В 1960-70-е годы абсолютная монополия в этой области принадлежала двум странам – СССР и США. В течение 1980-90-х годов к ним присоединились ряд стран Западной Европы, объединенных в настоящее время вокруг Европейского космического агентства (ЕКА) с лидирующей ролью в нем Франции, а также Китай, Япония, Индия и др.
Если в период становления космонавтики работы в области ракетно-космической техники носили преимущественно закрытый характер, то начиная с 1990-х годов особенностью развития космической деятельности явилось формирование мирового рынка космических товаров и услуг. К настоящему времени сложилась определенная классификация сегментов этого рынка, в котором одним из важнейших являются «космические транспортные системы и средства доставки в космос полезных нагрузок». Неблагоприятные социально-экономические условия в России в 1990-х годах привели к значительному снижению потенциала ракетно-космической отрасли, что в период активного формирования мирового космического рынка значительно усугубило положение страны на этом направлении рынка высоких технологий. И только в сфере запусков КА отечественная ракетно-космическая отрасль остается конкурентоспособной. Мировой рынок пусковых услуг примерно поровну делится между Россией, США и ЕКА. Это является свидетельством высокого уровня разработок и производственной базы, созданной в стране в 60-80-х годах в области создания РН различного класса.
Одной из особенностей эксплуатируемых в настоящее время средств выведения является большая кооперация разработчиков и изготовителей ракетно-космической техники (РКТ), часть из которых находится в странах СНГ. В создании и эксплуатации практически всех, отраженных в настоящем пособии РН, задействована в той или иной мере кооперация предприятий, расположенных в России, на Украине, в Белоруссии. Все эти РН мы называем отечественными. С октября 1957 по настоящее время осуществлено около 2900 пусков отечественных РН, из которых полностью успешными явились около 2700 (150 – аварийных, 50 – частично успешных). С их помощью на орбиты в ближний и дальний космос выведено более 3 300 КА, в том числе около 150 иностранных. Для подготовки и пуска РН использовались 4 космодрома: «Плесецк» (с 1966 г. осуществлено более 1 500 пусков и выведено на орбиты 1920 КА), «Байконур» (с 1957 г. соответственно 1 200 пусков и 1 230 КА), «Капустин Яр» (с 1961 г. 140 пусков и 85 КА, в настоящее время не используется), «Свободный» (с 1997 г. 4 пуска и 4 КА).
Существующая отечественная система средств выведения КА включает ракетно-космические комплексы (РКК) с ракетами-носителями, относящимся по принятой у нас классификации к легкому, среднему и тяжелому классам.
К РН легкого класса относятся «Космос-3М», «Циклон-2», «Циклон-3» со стартовой массой до 200 т и массой полезной нагрузки до 3,6 т на низкой околоземной орбите (до 400 км). К данному классу относятся также твердотопливные четырехступенчатые РН «Старт-1», созданные на базе МБР РС-12М со стартовой массой 47 кг, способные выводить на низкие орбиты КА массой до 630 кг.
К среднему классу относятся РН типа «Союз», «Молния», «Зенит» со стартовой массой от 310 до 460 т, способные выводить полезные нагрузки на низкие орбиты от 7 до 13 т. РН «Молния» предназначена для выведения КА до 2 т только на высокоэллиптические орбиты с высотой апогея 40 000 км и перигея до 600 км.
Самыми мощными отечественными РН являются РН тяжелого класса типа «Протон», со стартовой массой около 700 т, обеспечивающие выведение КА массой до 20,4 т на низкие орбиты, а с применением разгонных блоков (РБ) типа ДМ – массой до 2,6 т на геостационарную орбиту.
Современные концепции дальнейшего развития средств выведения КА учитывают наряду с экономическими факторами ряд других обстоятельств, связанных как с разрушением прежней кооперации предприятий и отходом в зарубежную территорию крупнейшего космодрома Байконур, так и необходимостью обеспечения конкурентоспособности отечественных РН на мировом космическом рынке. Важнейшей задачей в настоящее время становится обеспечение независимого доступа России в космос и выполнение программ развертывания и поддержания отечественной орбитальной группировки КА (в течение 90-х годов ее численность уменьшилась почти в два раза и в настоящее время составляет около 100 КА). Гарантируемый доступ в космос заключается в возможности запуска КА (в первую очередь военного назначения) с космодромов, расположенных на территории России, ракетами-носителями, производимыми на российских предприятиях.
Среди мероприятий настоящего времени по совершенствованию отечественных средств выведения можно выделить:
– модернизация базовых, конкурентоспособных на мировом космическом рынке РН «Союз» и «Протон» с целью продления их жизненного цикла, восстановление ресурса пусковых наземных комплексов, сохранение и развитие производства усовершенствованных типов РН («Союз-2», «Протон-М»). В этих целях совершенствуется конструкция их двигательных установок, создается новая система управления на современной элементной базе с «гибким» программным обеспечением для бортовых вычислительных комплексов и др.;
– освоение для выведения полезных нагрузок на низкие околоземные орбиты конверсионных МБР различного типа с заменой снимаемых с производства РН легкого класса «Космос» и «Циклон»;
– формирование научно-технического и технологического задела по ключевым элементам РН нового поколения;
– проведение опытно-конструкторских работ по созданию универсальных космических ракетных комплексов легкого, среднего и тяжелого классов (проект «Ангара») с многократным использованием ступени-ускорителя (типа «Байкал»);
– проработка и поэтапная реализация перспективных проектов использования для выведения полезных нагрузок авиационно-космических систем (проекты МАКС, «Воздушный старт»).
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Компоновочная схема РН «Космос-3М»
Рис. 1.1. Компоновка РН «Космос-3М» [1]:
1 - головной обтекатель;
2 - космический аппарат;
3 - бак горючего (НДМГ) 2-й ступени;
4 - бак горючего для ЖРД стабилизации;
5 - бак окислителя ЖРД стабилизации;
6 - бак окислителя (АК-27И) 2-й ступени;
7 - ЖРД стабилизации;
8 - маршевый ЖРД 2-й ступени;
9 - бак окислителя (АК-27И) 1-й ступени;
10 - приборы приборного отсека;
11 - РДТТ для разделения ступеней;
12 - бак горючего (НДМГ) 1-й ступени;
13 - ЖРД 1-й ступени;
14 - стабилизаторы 1-й ступени;
15 - графитовые газовые рули