Системы подводного старта: как попасть из-под воды на орбиту? Окончание

в 12:12, , рубрики: Военно-морской флот, ГРЦ «КБ им. академика В.П. Макеева», двигатели, космонавтика, Научно-популярное, подводный старт, ракетоносители, транспорт будущего, физика, Читальный зал

image

Продолжение первой части:

Системы подводного старта: как попасть из-под воды на орбиту?

Краткое предисловие-пояснение ко второй части (кому не интересно под спойлером может не читать)

1. Учёл критику и пожелания читателей: цвет убрал, отформатировал и причесал, как смог. Строго не судите: как умею, так и выходит. Учусь и этот процесс будет (для меня) долог. Потерпите и не пинайте.

2. По поводу картинок, схемок и фоток плохого качества. Это всё, что есть. Многое «кануло в лету», а тогда не было IPhone (да и мобил вообще не было) и цифровых камер. ПК были экзотикой, интернет был фантастикой. Зато была потрясающая секретность, что ограничивало формирование архива. Да, что там мудрить: сканеров не было путёвых. «Отсинить» и «отъэрить» так назывался процесс сканирования.

Подробнее: Сканеры в СССР- как всё начиналось

Срок хранения документации истёк (НАСА вон вообще фото лунной программы утеряло, хорошо хоть у нас кое-чего осталось)- всё уничтожено, потеряно.

3. По замечанию @pnetmon — я дал ответ.
— считаю его «критику» просто придиркой и пояснил почему.
— вообще любая МБР начиная с Р-7 (Королёвская семёрка) может вывести спутник на орбиту. Что она и сделала: и спутник и космонавта, и летает до сих пор.

Вопрос лишь в широте пуска и массе ПН.

CubeSat, указанные в статье ракетные системы, выведут и на облётную траекторию Луны. Р-36М2 / РС-20В Воевода — SS-18 mod.5-6 SATAN действительно может доставить заряд к Марсу (дело лишь в разгонном блоке и системе управления/наведения).

Пример: NRO-55 Launch Atlas V в 2015
The 15 satellites in total will be deployed into a 1,000 x 1,200 km. (621 x 745) mile orbit, inclined 63.4 degrees to the equator.

Остальные два NRO спутника весили 4 тн.

Из 15 мелочи 9 NRO и 4 NASA =Cube Sat (по 1 -4 кг);
AeroCube-5C AeroCube-7 для отслеживания лазерных систем (связи и вообще);
SNaP-3 вроде бы для обеспечения связи в трудных местах;
PropCube — снимает импульсы в ионосфере;
Sinod-D разработка SRI (инфракрасный спектр);
и т.д.

Вот такая платформочка, а на ней куча всякой мелочи по 3-4 кг каждый:

image

— а как, по мнению pnetmon, СЛЕДОВАЛО бы назвать статью?
Системы подводного старта: как попасть из-под воды за линию Кармана?
Варианты оконцовки: «в промежуток между мезосферой и термосферой», «в космос» и т.д.)?
Если у кого есть идеи-я с удовольствием воспользуюсь.
«На орбиту» мне показалось приемлемо.The End.

Морская ракетно-космическая система «Прибой»

Для более полного охвата рынка низкоорбитальных аппаратов была проведена проработка новых схем ракет-носителей. Одной из них стала ракета-носитель, создаваемая по проекту «Прибой».
Ракета «Прибой» использует технологии ранее разработанных БРПЛ: на первой ступени — двигатель ракеты РСМ-52, вторая и третья ступени используют двигательные установки ракеты РСМ-54 (Р-29РМУ2 «Синева» (код СНВ РСМ-54, по классификации НАТО — SS-N-23 Skiff)), четвертая маршевая ступень и пятая доводочная создаются также на основе технологии ракеты РСМ-54.

image

Видеоклип, посвященный лучшей в мире (по энергомассовым характеристикам) баллистической ракете РСМ-54 «Синева». Основной носитель: подводные лодки проекта 667 БДРМ.

Видео пуска ракеты БРПЛ «Синева» / Missile launch R-29RMU «Sineva»

Энергетические возможности ракеты «Прибой» удовлетворяют верхнему диапазону низкоорбитальных полезных нагрузок. По предварительным оценкам, при старте из районов экватора она выводит полезную нагрузку, масса которой (в кг) в зависимости от высоты орбиты приведена в таблице.

image

Указанные возможности ракеты-носителя «Прибой» делают перспективной ее разработку.
В 1993 году в работах по «Прибою» появился новый импульс, который, во-первых, ускорил ход работ и, во-вторых, дополнил рассматриваемые ранее варианты старта с наземного стенда и подвижного плавсредства. Таким импульсом стало предложение американской компании «Инвесторы в морские пуски, Инк» (президент — адмирал Томас Х. Мурер) о разработке в весьма сжатые сроки коммерческой ракеты-носителя, стартующей непосредственно с водной морской поверхности, для вывода в космос аппаратов массой до 2000 — 2500 кг. Водная поверхность является универсальной стартовой площадкой, которая со многих точек зрения обеспечивает наилучшие параметры стартовых систем. Однако практическая реализация такого способа старта связана с серьезными техническими трудностями.

В основу совместного российско-американского коммерческого проекта была положена ракета-носитель «Прибой», в связи с чем и проект сохранил название «Прибой» («Surf»). Была достигнута договоренность о разработке в течение трех месяцев концептуального инженерного проекта по ракете и системе в целом. Перед КБ встала задача решения в сжатые сроки сложных технических проблем по ракете-носителю, по ее транспортировке к месту старта, сборке ракеты и ее пуску с водной поверхности. Поскольку ракету невозможно эксплуатировать в наземных условиях в собранном виде, было предложено загружать ее по частям на корабль и уже на корабле производить окончательную сборку и проверку всех систем, т. е. корабль надо было превратить в сборочный цех. В результате предварительных исследований были выбраны два типа кораблей: десантный корабль типа «Иван Рогов» или контейнеровоз типа «Севморпуть» (рис. 2, 3).

image

Эти корабли с необходимыми доработками способны будут принять на борт комплектующие части нескольких ракет, аппаратуру комплекса и необходимое технологическое и сборочное оборудование ракет.

image

Для реализации предложенной технологии пришлось разработать уникальный агрегат — транспортно-пусковую платформу, которая имеет специальные устройства для погрузки отдельных частей ракеты и последующей их сборки. Каждое из устройств, кроме элементов крепления и амортизации, имеет три степени свободы, что необходимо для центровки отдельных частей ракеты друг относительно друга при сборке в единые конструкции.

Общее представление о транспортно-пусковой платформе дает рис. 4. Собранная на этой платформе ракета может транспортироваться кораблем практически в любую точку Мирового океана.

image

При исследованиях было рассмотрено большое количество вариантов обеспечения необходимой положительной плавучести ракеты: от наддуваемых эластичных шар-баллонов до специальных раздвижных катамаранных устройств. В итоге нашлось достаточно простое решение: поскольку полезную нагрузку в любом случае необходимо было защищать обтекателем, он частично решил и эту проблему (свободный воздушный объем под обтекателем). С другой стороны, обеспечивая запуск двигателя ракеты в воде, КБ пришло к необходимости установки в хвостовой части ракеты специального поддона, который в совокупности с передним защитным обтекателем, гарантировал необходимую положительную плавучесть ракеты.

Необходимо было выбрать оптимальный способ эвакуации подготовленной ракеты с корабля на водную поверхность. Из многих вариантов для дальнейшего анализа и выбора оставили два.

Первый способ — для корабля «Севморпуть» (рис. 5). Собранная ракета на транспортно-пусковой платформе подавалась на кантователь, установленный в кормовой части корабля, платформа на кантователе раскреплялась. Кантователь переводил платформу из горизонтального положения в вертикальное и затем опускал платформу специальным лифтом до уровня естественного положения ракеты «Прибой» на воде. В дальнейшем производилось отделение ракеты от платформы для свободного плавания по водной поверхности.

Второй способ — использование шлюзовой камеры корабля типа «Иван Рогов». Шлюзовая камера, в которой располагается транспорта-пусковая платформа с собранной и подготовленной ракетой, затапливается морской водой. При достижении определенного уровня затопления шлюзовой камеры ракета отделяется от платформы (всплывает), после чего производится ее эвакуация с корабля на свободную морскую поверхность при помощи плавякоря.

image

Второй способ был выбран в качестве основного.

image

Российский и зарубежный опыт разработки ракетных комплексов с подводным стартом показывает, что запуск энергетического средства ракеты при старте осуществляется в некоторый воздушный объем (или полость). Этот объём организовывался ранее (при предстартовой подготовке) или создавался непосредственно при старте, т. е. при запуске отдельных элементов двигательной установки. Это обстоятельство привело к необходимости установки на кормовую часть ракеты специального поддона (рис. 6), о котором уже говорилось выше. Для нормального горизонтального плавания ракеты и последующего перевода ее из горизонтального положения в вертикальное достаточен объём поддона 8 — 15 м³.

image

Для обеспечения запуска двигателя пришлось серьезно усложнить поддон. В итоге на ракете «Прибой» он выполняет несколько функций:

— совместно с передним обтекателем обеспечивает горизонтальное плавание ракеты на свободной водной поверхности,
— путем заполнения балластной цистерны обеспечивает перевод ракеты из горизонтального положения в вертикальное,
— за счет задействования газогенератора после отделения определенных частей поддона организовывает необходимый газовый объем, в который запускается основной двигатель ракеты.

Решения по стартовой системе и организации старта ракеты «Прибой» с воды иллюстрируются рис. 7, 8.

Значительное число проблемных вопросов было решено собственно по ракете-носителю «Прибой». Проблемы эти обусловлены как особенностями компоновочной схемы ракеты, так и оригинальностью схемы ее прохождения и, главное, старта. Достаточно ограничиться перечнем этих вопросов:

— разработка системы наддува ступеней ракеты и межступенчатого (1 и 2) отсека, обеспечивающей безопасность ракеты, работоспособность двигателей второй и третьей ступеней и прочность конструкции;
— обеспечение герметичности бортовой кабельной сети;
— создание герметичного головного обтекателя и системы отделения его, обеспечивающих требуемые акустические нагрузки на полезную нагрузку;
— решение вопросов обеспечения работоспособности бортовой системы управления ракеты при проведении операций, ранее отсутствовавших в логике функционирования (эвакуация ракеты из шлюзовой камеры корабля, приведение ракеты в вертикальное положение), выполняемых в автономном плавании и составляющих по времени до 10 минут;
— разработка системы дистанционного пуска ракеты.

В ходе разработки концептуального инженерного проекта удалось решить главные технические проблемы и показать возможность создания коммерческой морской ракетно-космической системы с принципиально новыми схемами элементов ракеты-носителя, пусковой системы и организации старта.

image

В дальнейшем программу создания РН «Прибой» пришлось закрыть из-за отсутствия финансирования.

image

По той же причине прекращено переоборудование под космические зада­чи НСК на полигоне Нёнокса, где ранее испытывались новые модификации БРПЛ.

Примечание: по ОКР «Прибой» был разработан и оформлен патент Российской Федерации RU2543436 «Псевдо имитатор стартового комплекса».

Псевдоимитатор стартового комплекса, далее именуемый комплекс, относится к ракетной технике, а именно к военным ракетным стартовым комплексам морского базирования. Комплекс автономный, скрытный, подвижный и подводный, обеспечивает старт баллистическим или крылатым ракетам, способным нести ядерный заряд или поражающие элементы для подавления систем противоракетной обороны (ПРО). Комплекс может служить маяком для ориентации подводных лодок и имитировать подводную лодку.

К недостаткам прототипа («Прибой») относится то, что корабль «Иван Рогов» является военным надводным десантным кораблем, и возможность нахождения на его борту баллистических ракет предполагает, что за его местоположением ведется наблюдение, и, следовательно, этот корабль будет атакован в первую очередь. Эвакуация ракеты и подготовка ее к старту занимает длительное время, при этом ракета будет сравнительно близко к кораблю и, скорей всего, при атаке на корабль станет невозможным старт ракеты.

Сущность изобретения состоит в том, что конструкция комплекса состоит из водонепроницаемого модуля с размещенным в нем транспортно-пусковым контейнером с ракетой. Модуль перемещается грузовым, рыболовецким или любым другим, в т.ч. подводной лодкой, далее именуемым кораблем-транспортом, в подводном и надводном положениях, на палубе или внутри корпуса корабля-транспорта. В требуемый момент времени модуль отделяется от корабля-транспорта и становится автономным. При этом создается имитация подводной лодки, все остальное: стартовый комплекс, пуск ракеты, ракета с головной частью — реальные. Головная часть может нести не только ядерный заряд, особенностью изобретения является способность нести поражающие элементы для уничтожения элементов ПРО потенциального противника для защиты других боеголовок, например, несущих ядерный заряд и выпущенных другими стартовыми комплексами

image

На фиг.5 — сухогруз или любое другое, преимущественно невоенное, судно 20 транспортирует модули 21 разными способами: на палубе, буксирует за крепежные узлы 22 на корпусе судна или за трос 23.

image

На фиг.12 — модуль с раскрытым (надутым) имитатором подводной лодки 27, развернутыми антеннами 28, открытым люком 2. Комплекс в предстартовом положении.

Боеприпасы имитатора:

center
center

На фиг.16 — схема, где комплексы с имитаторами подводных лодок 27 обеспечивают защиту боеголовки 32 с ракеты, запущенной подводной лодкой в подводном положении из точки 33, координаты которой определены по координатам имитаторов 27. Боеголовка 32 летит к цели 34. Комплексы запускают ракеты так, чтобы головные части ракет подлетали и барражировали на парашюте 29, планере 30 и воздушном шаре 31 над соответствующими участками 35, 36, 37 зоны действия ПРО в момент пролета над этими участками боеголовки 32 для защиты ее и противодействия ПРО.

Воистину:

У русских, вот хоть запчасти от «Мерседеса» дай –
как начнут собирать, всё равно выходит автомат Калашникова или танк.

/Бородатый советский анекдот.

image

Надо заметить, что в СССР аналогичная программа была начата в августе 1964 года — ракетный корабль, проектировавшийся на базе судна ледового плавания проекта 550 «Агуэма», получил рабочее название «Скорпион» (проект 909).

image

На его борту должны были находиться восемь ПУ ракет Р-29, а внешний вид отличался только наличием дополнительных антенн. Согласно проведенным расчетам, патрулируя арктические воды Советского Союза, такое судно могло поразить своими ракетами объекты практически на всей территории США.

image

Кроме того, ЦКБ-17, уже в инициативном порядке, спроектировало еще и ракетовоз, замаскированный под гидрографическое судно (проект 1111, «четыре кола»). Первые в серии суда этих проектов в ценах 1964 года обошлись бы госбюджету соответственно в 18,9 и 15,5 миллиона рублей.

Забавно, но и «миролюбивые» американцы уже в 1963 г. предлагали странам НАТО создать целую флотилию таких «судов с сюрпризом» на базе транспортов типа «Маринер».

image

Морская ракетно-космическая система «Рикша»

С расчетом на долговременную перспективу ГРЦ «КБ им. академика В.П. Макеева» совместно с НПО «Энергомаш», КБ общего машиностроения, НПО автоматики и приборостроения и ГП «Красноярский машиностроительный завод» приступил к разработке ракетно-космического комплекса «Рикша», предназначенного для запуска космических аппаратов малого класса — это третье направление нашей космической деятельности.

image

Анализ перспективного рынка космических услуг показывает, что в зарубежных и российских космических программах преобладают малые космические аппараты, предназначенные для низкоорбитальных систем связи, зондирования Земли, исследования околоземного космического пространства, реализации космических технологий. Рост интереса к малым космическим аппаратам в значительной степени объясняется такими их преимуществами, как низкая стоимость, оперативность создания и развертывания, возможность быстрой реакции на новейшие научно-технические достижения и потребности рынка.

Для того, чтобы наиболее полно быть востребованной на рынке средств выведения (10 — 15 пусков в год), ракета-носитель должна обеспечить выведение спутников связи (передача речевых сообщений) массой около 800 кг на орбиты высотой до 800 км, спутников наблюдения массой 350 — 500 кг на орбиты высотой 500 — 800 км, возвращаемых спутников массой около 1000 кг на орбиты высотой 350 км.

image
image

Космические аппараты малого класса в силу разнообразия решаемых задач требуют выведения на орбиты от экваториальных до солнечно-синхронных. Охватить такой широкий спектр наклонений орбит стационарными комплексами с территории России проблематично. Задачу может решить транспортабельный комплекс на базе ракеты-носителя легкого класса. Кроме того, необходимо отметить возросшие в последнее время требования к экологической безопасности ракетно-космической техники, стоимости ее создания и эксплуатации. С этой точки зрения весьма перспективным является использование для ракет-носителей в качестве горючего сжиженного природного газа в паре с жидким кислородом в качестве окислителя, что позволяет:

— обеспечить минимальную экологическую нагрузку на окружающую среду при падениях отработанных ступеней и при аварийных ситуациях;
— добиться высоких энергетических и габаритно-массовых характеристик ракеты;
— использовать сжиженные природные газы других стран — потенциальных потребителей, что повысит рыночную привлекательность коммерческой ракеты-носителя.

Комплекс «Рикша» разрабатывается как средство выведения на околоземные орбиты и суборбитальные траектории космических аппаратов легкого класса различного назначения из любых заранее оговоренных районов суши и моря.

Основной замысел разработки комплекса «Рикша» — максимальное удовлетворение потребностей заказчиков пусков. Исходя из этого, комплекс строится в транспортабельном исполнении, что позволяет реализовывать широкий диапазон наклонений орбит при оптимальных энергетических затратах на выведение полезных нагрузок и использовать территорию стран-заказчиков (по их желанию) для проведения пусков. Для комплекса «Рикша» предусматриваются два варианта пусковых систем с унифицированными подсистемами (рис. 2):
image

— стационарный быстровозводимый стартовый комплекс с максимальной заводской готовностью систем и с использованием инфраструктуры существующих полигонов России (Свободный, Плесецк) и полигонов зарубежных стран;
— морской комплекс с использованием дооборудованных больших рыбоперерабатывающих траулеров проекта 1288.

Ракета-носитель имеет в своем составе две маршевые ступени. В зависимости от решаемых задач она может оснащаться апогейной двигательной установкой. На маршевых ступенях используются модификации одного и того же ЖРД. На первой ступени собран пакет из шести двигателей, на второй ступени установлен один двигатель. Топливные баки первой и второй ступеней — цельносварные вафельной конструкции из алюминиево-магниевого сплава. Разделительные днища однослойные. Изготовление таких конструкций освоено Красноярским машиностроительным заводом. Бортовая аппаратура системы управления размещается в герметичном приборном отсеке с возможностью его замены на стартовой позиции. Система управления ракеты — инерциальная с коррекцией по внешним ориентирам (системы «Навстар» и «Глонасс»). Полезная нагрузка находится под обтекателем, конструкция которого обеспечивает ее пылевлагозащиту и имеет люки для подвода пневмо- и гидромагистралей к системам полезной нагрузки и осуществления электрических связей с наземной аппаратурой. Объем зоны полезной нагрузки 9 м³.

image

В конструкцию ракеты, длина которой 24,5 м, диаметр 2,4 м, стартовая масса 64 т, внедрен ряд оригинальных технических решений (отсутствие межбаковых и межступенчатых отсеков, размещение двигателей в баках горючего), которые оправдали себя в баллистических ракетах подводных лодок нескольких поколений и позволяют: снизить пассивную массу ракеты и тем самым повысить ее энерговооруженность; упростить процесс захолаживания двигателей перед запуском; улучшить жесткостные параметры ракеты как объекта стабилизации; использовать существующие транспортные средства для перевозки ракеты-носителя; сократить габариты ракеты и транспортных средств.

На рис. 3 показаны энергетические возможности ракеты-носителя.

image

Ракета-носитель «Рикша-1» может выводить как зарубежные космические аппараты, так и значительную часть современных и перспективных аппаратов российкого производства. При создании ракеты-носителя «Рикша-1» закладываются модернизационные возможности. Так, оснащение ракеты двумя боковыми ускорителями на основе баков первой ступени обеспечивает выведение на околоземную орбиту полезной нагрузки массой до 4 тонн.

image

Послесловие:
Очень жаль (с инженерной и экономической точек зрения), что эти ракетно-космические системы не были реализованы в полном объёме.

На это были три причины:

1. Экологическая составляющая:
«Сага о ракетных топливах-обратная сторона медали»
Могу предположить, что « Беллона»и «Гринпис» просто бы взвыли от такой перспективы. Всё-же «мокрый старт» БРПЛ это достаточно не экологично.

2. Развал СССР и снижение потребности в выводе на орбиту большого числа военных и гражданских спутников.

3. Некоторые спутники и комплектующие могут быть запущены исключительно с территории производителя/заказчика пусков.

— Закон условий экспорта высоких технологий от 1979 году;
— Товары военного назначения, контролируемые Списком вооружений США (US Munitions List)
— Товары двойного назначения, перечень которых определен Списком торгового контроля США (Commercial Control List).

А готовят РН к старту, как известно, исключительно специалисты завода-изготовителя.
«Дать в руки» спецов одного из самых грозных предприятий ВПК СССР высокие технолологии-на это решится не каждый.

4.Большая конкуренция со стороны российских и украинских производителей ракетной техники.
image

Всё выше поясняет, почему «ГРЦ Макеева» празднует не только дни: рождения современного отечественного ракетостроения, машиностроителя, ракетных войск и артиллерии, моряка-подводника и день химика, но и вполне заслуженно 12 апреля миасские ракетостроители считают своим профессиональным праздником.

center
image

С чем их сердечно и поздравляю.

image

Первоисточники и цитаты:

[1]Рок-н-ролл под Кремлем. Книга 4. Еще один шпион / Корецкий Д.А.
[2]Внешняя политика СССР во второй половине 1980-х гг. / Волошина В. Ю., Быкова А. Г. Советский период российской истории (1917—1993 гг.)
* Я ничего нового не написали не исследовал, лишь собрал воедино и добавил фотографии и видео. В основном всё позаимствовано у:
ГРЦ «КБ им. академика В.П. Макеева» И.И. Величко, Н.А. Обухов, Г.Г. Сытый, А.П. Шальнев «МОРСКАЯ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА»
Пресс-служба ГРЦ «КБ им. академика В.П. Макеева»
«Ракеты-носители на базе баллистических ракет подводных лодок» © Иван Тихий 2002 год

*Перековеркивать технические термины и хороший текст-нет смысла

Автор: AntoBro

Источник

Поделиться

* - обязательные к заполнению поля