Буран

в связке с РН (с момента включения II ступени), разделение ОК и РН,

довыведение ОК на рабочую орбиту (двумя импульсами), стабилизацию и

ориентацию ОК, орбитальное маневрирование, сближение и стыковку с другими

КА, торможение, сход с орбиты и управление спуском.

В нештатных ситуациях, т.е. при авариях на активном участке, двигатели ОДУ

используются в первую очередь для ускоренной выработки топлива перед

отделением от РН (скорость до 70 кг/с) с целью восстановления необходимой

центровки ОК (топливо может вырабатываться и после отделения от РН).

В случае экстренного отделения предусматривается срабатывание специальных

пороховых двигателей ОДУ.

Кроме чисто динамических задач ОДУ как бортовая система обеспечивает

тепловое саморегулирование, самоконтроль и аппаратурное самообеспечение,

огневые проверки, связь ОК с наземными системами, а также интеграцию с

системой электропитания по хранению и подаче жидкого кислорода.

|Функционирование ОДУ в штатной (а) и в |[pic] |

|нештатных (б) ситуациях: | |

|1- стабилизация связки ОК-РН; 2- | |

|разделение ОК и РН; 3- довыведкние на | |

|опорную орбиту; 4- динамические | |

|операции реактивной системы управления | |

|(РСУ) - ориентация, стабилизация, | |

|стыковка и т.п.); 5- орбитальное | |

|маневрирование; 6- сход с орбиты; 7- | |

|управление спуском; 8- экстренное | |

|отделение ОК от РН в нештатной | |

|ситуации, а также резервная возможность| |

|включения ОДУ на активном участке (для | |

|использования свободного объема баков);| |

|9- выработка топлива при аварийном | |

|возвращении; 10- аварийное разделение | |

|ОК и РН и управление спуском | |

Впервые в мировой практике для двигательной установки КА используется

криогенный окислитель - жидкий кислород и горючее - некриогенный

синтетический углеводород синтин с повышенной эффективностью. Применение

этого экологически чистого топлива повысило удельный импульс двигателей, но

потребовало внедрения на ОК элементов криогенной техники, поскольку

кислород хранится и заправляется в жидком состоянии (температура кипения

-183 С). Особенностью является и то, что в управляющие двигатели кислород

подается в газообразном состоянии в отличии от двигателей ориентации,

работающих на жидком кислороде.

В состав ОДУ входят:

. два двигателя орбитального маневрирования с тягой по 90 кН, пустотным

удельным импульсом тяги 362с и с числом включений до 5000 за полет;

. 38 управляющих двигателей с тягой по 4 кН, удельным импульсом тяги

275...295с (в зависимости от назначения) и числом включений до 2000 за

полет;

. восемь двигателей точной ориентации с тягой по 200Н, удельным

импульсом 265с и с числом включений до 5000 за полет;

. четыре твердотопливных двигателя экстренного отделения с тягой по 28

кН и суммарным импульсом тяги по 35 кН с.

Двигатели ОДУ на ОК размещаются с учетом решаемых ими задач. Так, двигатели

управления, расположенные в носовой и хвостовой частях фюзеляжа,

обеспечивают координатные перемещения ОК по всем осям и управление его

положением в простанстве.

Работу жидкостных ракетных двигателей и подачу в них топлива обеспечивают:

. топливные баки (основные, вспомогательные и дополнительные) со

средствами наддува, заправки, термостатирования, забора жидкости в

невесомости и т.п.;

. средства подачи компонентов топлива к двигателям управления, включая

средства газификации жидкого кислорода;

. средства поддержания температурного режима окислителя и горючего, а

также элементов конструкции;

. топливная и газовая арматура и трубопроводы;

. приборы, датчики и кабели систем управления и бортовых измерений.

Основные проектные решения были найдены на базе следующих принципиальных

положений:

. размещение всего запаса жидкого кислорода для маршевых и управляющих

двигателей и его хранение в едином теплоизолированном баке при низком

давлении (использование глубоко охлажденного до -210 С кислорода и

активных средств его перемешивания позволило избежать потерь на

испарение в полете в течение 15...20 сут без применения холодильной

машины);

. питание двигателей управления газифицированным кислородом, получаемым

в специальном газогенераторе (газификаторе) при сжиганиии в кислороде

небольшой доли горючего;

. забор жидких топливных компонентов в условиях, близких к невесомости,

с помощью специальных заборных устройств на базе мелкоячеистых

(капиллярных) сетчатых блоков, расположенных в нижних частях баков;

. применение в двигателях управления электрического зажигания,

охлаждения газообразным кислородом и избыточного содержания кислорода

в камере для исключения образования сажи;

. увеличение мощности маршевого двигателя (тяга 90 кН), что позволяет

использовать его для ускоренной выработки топлива в нештатных

ситуациях, а в перспективе - для повышения общей эффективности

многоразовой космической системы за счет включения на активном

участке;

. поддержание теплового режима ОДУ в нормальном диапазоне собственными

средствами (практически автономно от системы обеспечения теплового

режима) за счет циркуляции горючего в теплообменном контуре,

включающим основной бак;

. совмещение профилактической послеполетной очистки внутренних полостей

ОДУ с огневыми контрольными испытаниями на технологическом горючем

(бензине), проводимыми при межполетном обслуживании;

. интеграция ОДУ со смежными системами, в частности с системой

электропитания, по средствам подачи и хранения жидкого кислорода;

. использование при длительных (до 30 сут) полетах микрокриогенной

холодильной машины с минимальным электропотреблением;

. включение в состав ОДУ устройств связи со стартовым комплексом, а

также элементов смежных систем и конструкций.

Маршевый двигатель

|Маршевый двигатель, или двигатель орбитального |[pic] |

|маневрирования (ДОМ), используется при довыведении, | |

|коррекции орбиты, межорбитальных преходах и торможении | |

|при сходе с орбиты. | |

|Маршевый двигатель представляет собой ЖРД многократного | |

|включения с насосной системой подачи компонентов | |

|топлива, выполненной по схеме с дожиганием | |

|генераторовного газа, нормально функционирующий в | |

|условиях вакуума и невесомости. | |

|Высокие энергетические параметры двигателя (удельный | |

|импульс 362с) обеспечиваются исключением потерь на | |

|привод турбины (схема с дозажиганием), большим | |

|геометрическим дорасширением реактивного сопла | |

|(отношение площадей =192), минимальными потерями в | |

|камере сгорания и реактивном сопле, рациональной | |

|системой охлаждения и сокращением выбросов. В качестве | |

|пускового горючего для воспламенения топлива в | |

|газогенераторе и камере используется металлоорганическое| |

|соединение. | |

|Для двигателя характерны умеренная напряженность | |

|внутрикамерного процесса (давление в камере 7,85 МПа), | |

|использование форсуночной головки, имеющей | |

|концентрические кольцевые смесительные элементы для | |

|получения равномерного потока в камере, высотного | |

|соплового насадка радиационного охлаждения из ниобиевого| |

|сплава, изготовляемого методом раскатки (без сварки), | |

|центростремительной турбины, работающей на генераторном | |

|газе при умеренной (около 460 С) температуре. | |

|Крепление камеры в кардановом подвесе обеспечивает ее | |

|качание в двух плоскостях на 6 от номинального | |

|положения. | |

| |Маршевый двигатель:|

| | |

| |1- радиационно |

| |охлаждаемая часть |

| |сопла; 2- |

| |регенеративно |

| |охлаждаемая часть |

| |сопла; 3- |

| |турбонасосный |

| |агрегат; 4- |

| |газоотвод; 5- |

| |камера сгорания; 6-|

| |рама с карданным |

| |подвесом; 7- привод|

| |рулевой машины; 8- |

| |газогенератор; 9- |

| |зашитный экран; 10-|

| |дренадные патрубки |

Двигатели управления

|Управляющий двигатель (УД) представляет собой |[pic] |

|однокамерный газожидкостный импульсный ЖРД высокого | |

|быстродействия на газифицированном кислороде и | |

|углеводородном горючем - синтине и работает в | |

|импульсных и стационарных режимах с длительностью | |

|включения от 0,06 до 1200 с как в орбитальном полете,| |

|так и при спуске в атмосфере до высоты 10 км, что | |

|позволяет использовать его как дублера маршевого | |

|двигателя и двигателей ориентации. | |

|Для воспламенения компонентов топлива используется | |

|электрическая система зажигания индуктивного типа. | |

|Камера сгорания и часть сопла охлаждаются | |

|регенеративно и через завесу окислительным газом, | |

|выходная часть сопла - радиационно, клапаны и свеча -| |

|прокачкой основного горючего в замкнутом контуре | |

|терморегулирования ОДУ. | |

|Для двигателей продольного перемещения, дублирующих | |

|маршевые двигатели в случае их отказа, | |

|предусматривается установка удлиненного насадка со | |

|степенью расширения =50 и соответствующим приростом | |

|удельного импульса. | |

|Быстродействие УД характеризуется временем набора 90%| |

|тяги, равным 0,06с, такой же минимальной | |

|продолжительностью включения и частотой включения до | |

|8Гц. | |

|Минимальный удельный импульс двигателя в импульсных | |

|режимах 180с. | |

|Гарантированный ресурс двигателя составляет 26000 | |

|включений и более 3 ч работы (с дальнейшим | |

|увеличением по мере набора статистики). | |

|Двигатель ориентации по принципиальной схеме и | |

|составу в основном аналогичен УД. | |

|Для исключения образования сажи предусматривается | |

|повышенное соотношение компонентов топлива в | |

|двигателе (3,5....4),т.е. избыток кислорода. | |

|Основным режимом работы ДО является выдача минимльных| |

|импульсов от 0,06 до 0,12с, т.е. удельных импульсов | |

|тяги от 227 до 237с соответственно. | |

| |Управляющий двигатель:|

| | |

| |1- сопло; 2- клапан |

| |окислителя; 3- клапан |

| |горючего; 4- агрегат |

| |зажигания; 5- |

| |сигнализатор давления;|

| |6- камера сгорания; 7-|

| |блок таплового |

| |уплотнения |

|[pic] |К основным блокам ОДУ (слева) относятся|

| |базовый (3), два хвостовых (БДУ-Н, |

| |БДУ-Л) (2) и носовой блоки (1), а также|

| |соединяющие их пневмогидравлические |

| |магистрали. |

Манипулятор ОК "Буран"

Манипулятор для космического корабля "Буран" (СБМ) был разработан в

Государственном научном центре - Центральном научно-исследовательском и

опытно-конструкторском институте робототехники и технической кибернетики

(ГНЦ ЦНИИ РТК РФ) (Санкт-Петербург). На "Буране" в штатных полетах

предполагалось использовать до двух одинаковых манипулятора.

Бурановский манипулятор имеет сходную с RMS (манипулятор Space Shuttle)

кинематическую схему. Он состоит из шести вращательных степеней подвижности

и имеет одну транспортную степень (для начальной установки в грузовом

отсеке корабля). Звенья манипулятора изготовлены из углепластика.

Работа с манипулятором возможна в автоматическом и ручном режимах

управления.

Технические характеристики:

[pic]

Число степеней свободы: 6 вращательных

Грузоподъемность: 30 т

Рабочая зона: сфера радиусом 15.5 м

Масимальная скорость:

. 30 см/сек (без груза)

. 10 см/сек (с грузом)

Точность позиционирования: 3 см

[pic]

В результате математического и натурного моделирования манипулятора

выявлены следующие особенности его движения:

. Движение пустого схвата сопровождается колебаниями с амплитудой 7-10

см и частотой 0.5-1 Гц.

. При работе с грузом около 1 т амплитуда колебаний схвата за счет

суммарной упругости (основная упругость сосредоточена в шарнирах и в

схвате в месте крепления груза) составила 50 см.

. Остановка груза весом 1.5 т и 6 т сопровождается колебательным

переходным процессом со временем затухания порядка 2 и 4 минут

соответственно.

1. "Буран", под ред.члена-корр.РАН Ю.П.Семенова,

М.:Машиностроение, 1995, 448 стр.;

2. Журнал "Новости Космонавтики", М.:Видеокосмос, 1994-1998гг. (в

частности, 11/152 1997, материалы о "Скиф-ДМ");

3. "Космонавтика", энциклопедия, М.:Советская энциклопедия, 1985,

528 стр.

4. "Авиация", энциклопедия под ред.Г.Л.Свищева, М.:Большая

Российская Энциклопедия, 1994, 736 стр.

5. "Авиационно-космические системы", сборник статей под ред.

Г.Е.Лозино-Лозинского и А.Г.Братухина, М.:Изд-во МАИ, 1997, 416

стр.

6. "Техническая информация" ОНТИ ЦАГИ, 1421 ( 15, август 1981г.)

7. "Ракетно-космическая корпорация ЭНЕРГИЯ имени С.П.Королева",

Менонсовполиграф, 1996, 670 стр.

Оглавление

Введение……………………………………………………………………….… 1

. Внешняя конфигурация

. Внутренняя компоновка, конструкция

. Двигательная установка и бортовое оборудование

. Геометрические и весовые характеристики

. Выведение на орбиту

. Возвращение с орбиты

История создания ОК “БУРАН”……………………………………………3

Многоразовая космическая система "Энергия - Буран" Орбитальный корабль

"Буран"……………………………………………………………………………8

Компоновка ОК "Буран"……………………………………………………..28

Пояснения………………………………………………………………………30

Объединенная Двигательная Установка (ОДУ)

Маршевый двигатель

Двигатели управления

Манипулятор ОК "Буран"………………………………………………………33

Список литературы………………………………………………………………………….35

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7