Сравнение отечественных РН легкого класса Циклон-3, Рокот , Космос-3М

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Омский государственный технический университет»

Кафедра «Авиа- и ракетостроение»

 

 

 

 

 

Реферат

по дисциплине: «Введение в ракетно-космическую технику»

за первый семестр 2014/2015 уч. г.

на тему: «Сравнение отечественных РН легкого класса

Циклон-3, Рокот», Космос-3М»

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент группы РНС-312

  Самамбетов А.Н.

 Дата: _________ Подпись_________

 Проверила: ст.преподаватель

Прусова О.Л.

 Дата: _________ Подпись_________

 

 

 

 

 

 

 

 

Омск – 2014

Содержание

 

Введение ………………………………………………………………………………………………3

1. Рокот…………………………………………………………………………………………………4

2. Циклон-3……………………………………………………………..................................................7

3. Космос-ЗМ………………………………………………………………………………………….10

4. Состояние этих ракет на данный момент……………………………………………………...…13

Заключение……………………………………………………………………………………………14

Список источников…………………………………………………………………………………...15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

     Все отечественные РН обладают высоким массовым совершенством, показателем которого служит относительная масса полезного груза, выводимого на базовую круговую орбиту с высотой 200 километров. По этому показателю они превосходят в своем большинстве соответствующие зарубежные аналоги. Это достигнуто в основном за счет высокой экономичности применяемых ракетных двигателей и лучшего конструктивного совершенства корпуса и большинства бортовых систем. Поэтому, даже при худших массовых и габаритных параметрах отечественных систем управления и телеметрии по сравнению с их зарубежными аналогами, наши РН в целом имеют лучшее массовое совершенство.

    Все отечественные РН обладают высоким уровнем унификации, поскольку их совершенствование (особенно в рамках одного КБ) происходит, как правило, путем модернизации лучшего и наиболее отработанного предыдущего варианта. В новых разработках и при модернизациях широко используются также удачные конструктивные решения, элементная база и двигательные установки, зарекомендовавшие себя на других РН данного КБ или данной отрасли и на стратегических ракетах.

    Все отечественные РН традиционно оснащаются самыми совершенными и экономичными на момент их создания ракетными двигателями, в разработке которых (особенно жидкостных) наша страна является признанным мировым лидером. В последующем, по мере развития конкретных РН, как правило, проводится и соответствующая модернизация их двигателей с целью улучшения характеристик, совершенствования технологии изготовления и эксплуатации, а также повышения надежности.

    Подавляющее большинство отечественных РН являются жидкостными и используют на своих ступенях более экономичные и легкие жидкостные ракетные двигатели (ЖРД). Применение на них более дорогих, тяжелых и имеющих сильное отрицательное воздействие на окружающую среду ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ) ограничено выполнением вспомогательных функций - торможения ступеней, аварийного спасения и т.д.

     В последние годы, опираясь на успехи в создании высокоэффективных, экологически чистых твердых видов топлива и технологию облегченных композитных корпусов, наша страна приступила к широкому использованию в космических целях и крупных РДТТ.

     В данном реферате представлены описания и конструкции 3 отечественных РН легкого класса: «Рокот», «Космос-3М», «Циклон-3».

    Целью и задачей  этого реферата является дать  подробное описание этих ракет, дать заключения их характеристик  и конструкций, сравнить эти ракеты  и дать заключительное пояснение  о них.

 

1. Рокот

        Ракета  Рокот была создана Государственным Космическим научно-производственным центром имени М.В. Хруничева на базе снимаемых с вооружения двухступенчатых баллистических ракет РС-18 «Стилет» (по международной классификации SS-19) и предназначена для выведения космических аппаратов массой до 2 т. на низкие околоземные орбиты.

       Стартовая  масса ракеты-носителя «Рокот»  составляет 107 тонн, длина - 28,5 метра, максимальный  диаметр - 2,5 метра. РН позволяет выводить  до 1950 килограммов полезной нагрузки (при использовании РБ «Бриз-КМ») на круговую орбиту высотой 200 км наклонением 63°.

        Ракета-носитель легкого класса «Рокот» создана в соответствии с Распоряжением Правительства РФ на базе снимаемых с вооружения двухступенчатых баллистических ракет РС-18 и предназначена для выведения космических аппаратов массой до 2 т на низкие околоземные орбиты. «Рокот» состоит из 3-х ступеней. Ракета-носитель легкого класса «Рокот» состоит из 3-х ступеней. Первые две ступени представляют собой блок ускорителей стратегической ракеты РС-18 (СС-19). В качестве третьей ступени используется новый разгонный блок «Бриз-КМ». Для носителя разработан головной обтекатель, который позволяет размещать под ним один или несколько космических аппаратов.

       Старт РН осуществляется из шахтного пускового контейнера. Кроме того, предусмотрен вариант старта РН из пускового контейнера, находящегося на наземном стартовом столе. Кроме этого, на космодроме Плесецк ведутся работы по обеспечению пусков РН «Рокот» с наземной пусковой установки.

        РН «Рокот» - трехступенчатая ракета (рис. 1.). Первая и вторая ступени - ракетный блок МБР УР-100Н. В качестве третьей ступени используется разгонный блок «Бриз». Длина ракеты 27.7 м, диаметр - 2.5 м. Стартовая масса (без полезного груза) - 107 т. РН способна выводить полезный груз массой 1950 кг на орбиту высотой 200 км или 1250 кг на орбиту высотой 1500 км.

       

 

Рис. 1. Рокот

 

       Двигательная  установка первой ступени состоит  из четырех маршевых жидкостных  ракетных двигателей (ЖРД) РД-0233/0234 конструкции Косберга. Двигатели имеют турбонасосную систему подачи топлива с дожиганием генераторного газа. Общая тяга двигательной установки первой ступени составляет 1880 кН. Верхнее днище бака окислителя первой ступени имеет сложную форму и состоит из конической части, направленной внутрь бака, и сферической центральной части, имеющей выпуклость наружу. В образовавшемся таким образом пространстве размещается сопло маршевого ЖРД второй ступени. Разделение первой и второй ступени происходит за счет рулевых двигателей второй ступени, которые запускаются до подачи команды на выключение ЖРД первой ступени. Торможение первой ступени осуществляется пороховыми двигателями, установленными на хвостовом отсеке.

      Двигательная  установка второй ступени конструкции Косберга включает в себя маршевый ЖРД РД-0235 и четырехкамерный рулевой двигатель РД-0236. Маршевый двигатель имеет схему подачи топлива с дожиганием, а рулевой - без дожигания генераторного газа. Общая тяга двигательной установки второй ступени составляет 255 кН. Отделение третьей ступени от второй происходит при неработающем ЖРД третьей ступени за счет тяги тормозных двигателей второй ступени.

       Третья  ступень - разгонный блок (РБ) «Бриз» (рис. 3) - обеспечивает до 25 включений маршевого ЖРД и имеет рабочий запас топлива до 5150 кг. Топливный отсек цилиндрический с совмещенным днищем при переднем размещении бака окислителя. Верхнее днище бака окислителя сферическое, а нижнее имеет сложную форму и образует полусферическую нишу. Заправка РБ «Бриз» компонентами топлива производится в заводских условиях.

    Типовая циклограмма полета РН «Рокот» приведена на рис. 2.

Рис. 2. Типовая циклограмма полета РН "Рокот"

     Технический  комплекс РН «Рокот» создан путём реконструирования ряда сооружений, технологического оборудования и транспортных средств комплексов РН «Циклон-3» и «Космос-3М». Стартовый комплекс РН «Рокот» в максимальной степени использует сооружения и оборудование стартового комплекса РН «Космос-3М».

     В технологии подготовки носителя к пуску максимально учтены особенности иностранных КА. Так, сборка космической головной части в составе головного обтекателя, полезного груза (КА) и разгонного блока «Бриз-КМ» осуществляется в специальных «чистых» помещениях технического комплекса в вертикальном положении.

     Стыковка  космической головной части и  блока ускорителей осуществляется, непосредственно на стартовом  комплексе (пусковой установке). Предусмотрено  поддержание требуемого для КА  температурно-влажностного режима на всех этапах подготовки к пуску.

     Первые три  испытательных запуска РН «Рокот»  были произведены в начале 1990-х  годов из шахтной пусковой  установки на космодроме «Байконур». Дальнейшие (с мая 2000г.) коммерческие  запуски РН «Рокот»» производятся  с космодрома «Плесецк». Всего, начиная с 2000 г., осуществлено 15 пусков «Рокота»:

-10 пусков в интересах  иностранных заказчиков

-5 пусков в рамках  Федеральной космической программы  РФ

 

 

2. Циклон-3

     Разработка РН легкого класса «Циклон-3» (11К68) начиналась под руководством М.К. Янгеля в конце шестидесятых годов в КБ «Южное» (г. Днепропетровск) на базе двухступенчатой межконтинентальной баллистической ракеты Р-36.

      Ракета-носитель  «Циклон-3» выполнена по классической схеме «тандем», все ее ступени соединены последовательно. Третья ступень выполнена в ампульном варианте, обеспечивающем ее длительное хранение в заправленном состоянии. Для уменьшения внешних габаритов ступени, ее двигательная установка размещена внутри тороидального топливного отсека.

    Третья ступень  стыкуется со второй ступенью  с помощью специального переходного  отсека, на который устанавливается  головной обтекатель, защищающий  третью ступень и космический  аппарат от воздействия набегающего  воздушного потока. Все двигатели  ракеты-носителя работают на самовоспламеняющихся компонентах ракетного топлива: окислитель - азотный тетраоксид; горючее - несимметричный диметилгидразин. Двигательные установки первой и второй ступеней состоят из маршевого и рулевого двигателей. Конструкция двигателя третьей ступени в зависимости от выбранной схемы полета обеспечивает либо однократное, либо двукратное его включение.

     Траектория  полета первых двух ступеней  ракеты космического назначения «Циклон-3» не зависит от конечной орбиты спутника и выбирается исходя из расположения районов, выделенных для падения отделяющихся частей ракеты- носителя. На требуемую орбиту космический аппарат выводится с помощью третьей ступени. В ее конструкции при проектировании были заложены широкие возможности по реализации энергетически оптимальных траекторий выведения космических аппаратов на заданные орбиты, как круговые, так и эллиптические. С этой целью предусмотрены возможности по управлению временем, продолжительностью и количеством включений двигателя. Ракета-носитель «Циклон-3» предназначена для проведения запусков автоматических космических аппаратов научного, прикладного, коммерческого и военного назначения на круговые и эллиптические орбиты в диапазоне высот от 150 до 10000 км с наклонениями плоскости орбиты 73,6o и 82,5o. С ее помощью на приполярные орбиты выводятся космические аппараты для исследования природных ресурсов Земли, погодообразующих явлений, энергетической активности Солнца, а также картографические спутники и космические аппараты в интересах обеспечения национальной безопасности и обороны России. Стартовая масса ракеты-носителя составляет 186 - 190 тонн, длина - 39,3 метра. Масса полезного груза, выводимого на приполярную круговую орбиту высотой 200 км, составляет 3,6 тонны, высотой 1000 км - 2,5 тонны.

     Первый пуск  ракеты космического назначения «Циклон-3» на космодроме «Плесецк» состоялся 24 июня 1977 года («Космос-921»). По состоянию на 1 января 1999 года было проведено 117 пусков, из них 111 полностью успешных. Частота успешных пусков составила 94,87%. Выведено на орбиты спутников Земли 224 космических аппаратов, из них 6 субспутников.

   С 13 июля 1992 года пуски РКН «Циклон-3» проводятся с учетом реализации мер по защите окружающей среды от проливов ракетного топлива, которое остается в отработавших первых ступенях. Количество топливо, остающееся в баках ступени, уменьшено до 52%.

Основные характеристики

  Состоит из трех ступеней, соединенных последовательно (схема «тандем»). Космический аппарат и третья ступень закрыты головным обтекателем.

Тип носителя жидкостная трехступенчатая ракета

Компоненты топлива: 

-окислитель азотный  тетраоксид (АТ)

-горючее несимметричный  диметилгидразин (НДМГ)

Система управления: автономная, инерциальная.

Условия пуска: 

-температура воздуха от -40oС до +50o

-скорость ветра у земли не более 20 м/с

Длина, м 39.3