Под общ. ред. И.В. Бармина
Технологические объекты наземной инфраструктуры
ракетно-космической техники
(Книга 1)

Москва 2005

Наш адрес: ruzhany@narod.ru

   

ГЛАВА 2
Стартовые комплексы ракетной техники. Инженерные основы их создания

И.В. Бармин, Н.М. Корнеев, Г.П. Бирюков, А. А. Богомолов

2.1. Этапы развития стартовых комплексов

Началом практического освоения и использования в нашей стране наземного (стартового) оборудования ракетной техники можно считать завершение разработки и изготовления в 1933 году простейшей пусковой установки и другого оборудования, предназначенного для обеспечения пуска экспериментальной жидкостной ракеты «Гирд-09» конструкции М.К. Тихонравова.

Это оборудование было использовано на небольшом испытательном полигоне в Подмосковье, возле поселка Нахабино, с которого в августе 1933 года под руководством С.II. Королева был осуществлен первый пуск этой ракеты.

Дальнейшее развитие и практическое применение ракетной техники, в том числе ее наземного оборудования, в нашей стране получило в конце 40-х годов прошлого столетия при создании боевого ракетного комплекса для ракеты Р-1. При разработке этого комплекса были использованы многие технические решения, принятые немецкими специалистами по передвижному наземному ракетному комплексу ФАУ-2, созданному в Германии и использованному в военных целях во время второй мировой войны.

Последующее интенсивное развитие этой техники (50-е – начало 60-х годов) было обеспечено созданием в нашей сгране, на основе использования последних достижений науки и техники и накопленного опыта проектирования ракетных комплексов, новых, полностью отечественных конструкций ракет и наземных объектов, отвечающих постоянно возрастающим к ним требованиям Заказчика.

Это привело к созданию большого числа наземных передвижных, наземных стационарных, шахтных и морских стартовых комплексов для различных по назначению ракет.

Созданные стартовые комплексы, начиная с комплекса ракеты Р-2, по сравнению с комплексом ракеты Р-1, имели более высокие тактико-технические характеристики и эффективность работы их оборудования и обеспечивали проведение технологических работ с ракетами, имеющими различные конструктивные решения и компоновки; увеличенные габариты и массу; двигатели, использующие различные высококипяшие (в том числе высокоагрессивные) или низкокипящие (криогенные) компоненты топлива, а также различные газы, заправляемые в их баки.

В общем виде стартовый комплекс (СК) космического ракетного комплекса, или стартовая позиция (СП) боевого ракетного комплекса, представляет собой совокупность технологического, технического оборудования и строительных сооружений, размещенных на выделенной для него, специально оборудованной и подготовленной территории земли. Такие СК и СП предназначены для выполнения принятых технологических и вспомогательных процессов по приему (на одной или нескольких пусковых установках) космической (или боевой) ракеты с технического комплекса или предприятий-изготовителей промышленности; подготовке к пуску и проведению пуска ракеты; осуществлению послеиусковых операций и приведению СК (или СП) в исходное состояние.

Первый этап создания наземного технологического оборудования ракетной техники в нашей стране в основном был завершен в конце 50-х годов прошлого столетия. Он характеризуется созданием пускового, подъемно-транспортного, заправочного и вспомогательного оборудования для наземных передвижных стартовых позиций боевых баллистических ракет Р-1, Р-2, Р-5М, Р-11, Р-12, Р-14 и Р-16. Для проведения на этих стартовых позициях технологических работ с ракетами потребовалось разработать многие новые по конструкции агрегаты и системы всех видов наземного оборудования.

Рис.2.1.1. Размещение наземного оборудования на стартовой площадке ракеты Р-14: 1 – пусковой стол; 2 – приборы прицеливания; 3 – заправщик горючего; 4 – транспортноустановочная тележка; 5 – стыковочная машина; 6 – бетонная площадка; 7 – автовышка; 8 – обмывочно-нейтрализационная машина; 9 – заправщик окислителя; 10 – установочный агрегат; 11 – подогреватель воздуха; 12 – люк; 13 – кольцевой канал; 14 – компрессорная станция; 15 – заправщик сжатого азота; 16 – заправщик сжатого воздуха

Следует отметить, что сложность создания и последующей эксплуатации этих СК во многом определялась принимаемыми решениями по обеспечению заданной эффективности технологических и вспомогательных работ, проводимых при подготовке к пуску и пуске ракет. При этом в основу разработки закладывались требования Заказчика и разработчиков ракет, в значительной степени влиявшие на структурное построение комплексов и функциональный состав их оборудования. Обеспечение этих требований было осуществлено созданием комплектов оборудования СК, состоящих из отдельных агрегатов, самостоятельно выполняющих конкретные функциональные технологические операции при подготовке ракет к пуску.

Рис.2.1.2. Установка ракеты Р-14 на пусковой стол: 1 – ракета; 2 – установочный агрегат; 3 – транспортно-установочная тележка; 4 – пусковой стол

На этом этапе, наряду с созданием новых агрегатов и систем, большое внимание было уделено разработке и освоению производства комплектующих элементов оборудования, таких как средства, обеспечивающие заданную точность заправки ракет компонентами топлива: быстроразъемные соединения газовых и электрических коммуникаций; гидравлические элементы, работающие при высоком давлении, используемые в подъемно-транспортном оборудовании и подвижных средствах обслуживания; различные конструкции емкостей, арматуры, заправочных шлангов, уплотнительных элементов, работающих в условиях воздействия на них криогенных или агрессивных компонентов топлива, и т.д., а также вопросам эксплуатации созданного оборудования, осуществляемой в полевых условиях в различные периоды года.

Созданное оборудование имело в своем составе много элементов, требующих при проведении технологических работ выполнения большого числа ручных операций. Достигнутое минимально потребное время развертывания оборудования на полевых СП и подготовки ракеты к пуску составляло несколько часов.

Дальнейшее развитие науки и техники, приведшее в 50-х годах к появлению ядерного оружия и ракет средней и межконтинентальной дальности, способных нести боевые ядерные заряды; увеличению точности доставки боевых зарядов к заданной цели, требовало значительного сокращения времени, необходимого для подготовки ракет к пуску на СП и уменьшения численного состава обслуживающего персонала.

Все это нашло отражение в повышенных требованиях Заказчика и привело к необходимости и целесообразности разработки и использования нового инженерного подхода по обеспечению заданных параметров эффективной работы СК.

Уже при создании первых комплектов технологического оборудования наземных передвижных СП требовалось определять последовательность проведения технологических и вспомогательных операций, рациональное размещение оборудования на стартовой площадке, способы обеспечения отдельных агрегатов и ракеты электроэнергией, газами и т. д.

Увеличение габаритов и массы ракет, обеспечение выполнения повышенных требований Заказчика, а также улучшение условий эксплуатации наземных комплексов привели к необходимости создания стационарных наземных и шахтных СП.

При переходе к созданию наземных стационарных СП выявилась целесообразность изменения подхода к их проектированию. При новом подходе необходимо было иметь не комплект отдельных технологических агрегатов, а многофункциональный комплекс технологического оборудования и строительных сооружений с техническими системами, взаимоувязанных между собой и с ракетой и обеспечивающих проведение всего объема принятых технологических и вспомогательных работ.

Первый практический опыт применения нового подхода при разработке оборудования был осуществлен на полигоне Байконур в середине 50-х годов при создании ГСКБ Спецмаш совместно с кооперацией смежных предприятий наземного стационарного СК для многоблочной двухступенчатой ракеты Р-7, способной доставлять на межконтинентальные расстояния как обычные, так и ядерные заряды. Эта ракета была разработана в ОКБ-1 под руководством главного конструктора С.П. Королева.

Рис.2.1.3. Фрагмент стартового комплекса ракеты Р-7 на площадке № 31 космодрома Байконур

Осуществленный при разработке взаимный учет требований к ракете и наземному оборудованию позволил создать СК, имеющий в своем составе уникальную стартовую систему (пусковое устройство), которая по своим конструкторским решениям до настоящего времени не имеет аналога в мировой ракетной технике; строительные сооружения, в том числе стартовое сооружение с односкатным газоотводящим лотком и командные пункты управления, а также оборудование, стационарно размещенное в строительных сооружениях, и подвижные транспортно-подъемные и заправочные агрегаты. На нем такие технологические операции, как заправка ракеты компонентами топлива и газами, предстартовая подготовка ракеты к пуску, автоматизированы, а часть технологических операций осуществляется вручную (рис. 2.1.3).

Позже, в начале 60-х годов, были построены и переданы в эксплуатацию еще пять СК, предназначенных для пуска ракет Р-7 – четыре на полигоне Плесецк и один на полигоне Байконур.

Рис.2.1.4. Фрагмент стационарной стартовой позиции ракеты Р-9А; 1 – хранилище для четырех ракет; 2 – стартовая площадка; 3 – стартовое сооружение; 4 – хранилище окислителя (жидкого кислорода); 5 – хранилище сжатых газов; 6 – командный пункт; 7 – укрытие для размещения спецаппаратуры; 8 – хранилище горючего (керосина); 9 – вторая стартовая площадка

Во второй половине 50-х годов ГСКБ Спецмаш с участием ОКБ-1 и смежных предприятий были начаты работы по созданию автоматизированной наземной СП для межконтинентальной ракеты Р-9А. Эта СП состояла из сооружений и оборудования двух пусковых установок, обеспечивающих по командам, выдаваемым из КГ1, выполнение в течение ~20 мин основных технологических процессов в автоматическом и дистанционном режимах, начиная с вывоза ракеты из пристартового хранилища и кончая ее пуском, без присутствия на поверхности СП обслуживающего персонала (рис. 2.1.4).

В США в это время также были проведены работы по созданию ракет, способных доставлять ядерные боеголовки на средние и межконтинентальные расстояния («Юпитер», «Тор», «Атлас-B», «Титан-1» и др.).

Рис.2.1.5. Планировка групповой шахтной стартовой позиции ракеты Р-14У: А – шахтная пусковая установка; Б – технологический блок стартовой позиции; В – ресиверная сжатых газов; 1-9 – передвижное технологическое оборудование позиционного района, предназначенное для постановки ракет в ШПУ на боевое дежурство

В связи с тем, что ранее построенные в нашей стране наземные ракетные комплексы не были рассчитаны на восприятие нагрузок, возникающих при ядерном взрыве, правительством СССР перед разработчиками ракетной техники была поставлена задача создания в короткие сроки ракетных комплексов, защищенных от воздействия ядерного взрыва.

Поэтому во второй половине 50-х годов одновременно с разработкой наземного стационарного СК для ракеты Р-9А в ГСКБ Спецмаш (КБОМ) с участием смежных предприятий были начаты проектно-конструкторские работы по созданию защищенных групповых шахтных СП «Двина», «Чусовая» и «Десна» соответственно для ракет Р-12У, Р-14У и Р-9А, а в ЦКБ-34 (КБСМ) – шахтной СП «Шексна» для ракеты Р-16У.

Рис.2.1.6. Шахтная пусковая установка ракеты Р-9А: 1 – ракета; 2 – защитное устройство (крыша); 3 – газоотводящий стакан; 4-9 – технологическое и техническое оборудование, размещаемое в стволе ШПУ; 10-13 – короба, предназначенные для крепления в них коммуникаций компонентов топлива, газов, вентиляции, кабелей и лифта

Рис.2.1.7. Шахтная пусковая установка ракеты УР-100: 1 – пусковой стол; 2 – контейнер с ракетой; 3 – защитное устройство (крыша); 4 – технологическое и техническое оборудование, размещенное в оголовке ШПУ

Такие СП были разработаны и техническая документация в начале 60-х годов была передана Заказчику для использования в их серийном строительстве и эксплуатации. Они состояли из трех или четырех шахтных пусковых установок (ШПУ) и технологического блока, соединенного с ними заправочными и электрическими коммуникациями, проложенными в проходных каналах (рис. 2.1.5 и 2.1.6). В технологическом блоке и в ШПУ было размещено технологическое и техническое оборудование, обеспечивающее по получении команды в пределах 20 мин подготовку ракет, находящихся в ШПУ к пуску и из них – пуск, в том числе и ракеты Р-9А, заправляемой низкокипящими (окислитель – жидкий кислород) компонентами топлива.

Разработка этих СП потребовала решения таких проблемных задач, как создание защищенных сооружений и защитных устройств (крыш ШПУ), воспринимающих все виды нагрузок, приходящих от ядерного взрыва заданной мощности; обеспечение безударного выхода ракеты из ствола ШПУ; защита ракеты, находящейся в стволе ШПУ, при пуске от газовых струй ее двигателей; обеспечение необходимых условий, требуемых для обслуживающего персонала, при выполнении им принятых объемов работ при эксплуатации ШПУ.

В 60-е годы в США были созданы первые модификации межконтинентальных ракет «Минитмен» и развернуто массовое строительство для них шахтных стартовых комплексов. Эти ракеты обеспечивали более высокую точность доставки боевых зарядов в заданные районы (до ±2,1 км) по сравнению с ракетами «Атлас» и «Титан-1», обеспечивающими точность до ±7,3 км. В связи с этим возможность поражения созданных в СССР ракетных комплексов, в том числе и групповых шахтных стартовых позиций, вероятным противником возросла. Поэтому потребовалось создание более совершенных боевых ракетных комплексов с защищенными СП, которые ни при каких условиях не позволяли бы вероятному противнику при ядерном нападении одной ракетой выводить из строя более одной пусковой установки.

В связи с этим в середине 60-х годов под руководством КБОМ была создана и передана Заказчику для серийного строительства и последующей эксплуатации защищенная СП, состоящая из десяти разнесенных относительно друг друга одиночных ШПУ и одного КП для боевой межконтинентальной ракеты УР-100 (рис. 2.1.7 и 2.1.8), а несколько позже  – и для ракеты УР-100К. Обе ракеты были разработаны ОКБ-52 под руководством генерального конструктора В.Н. Челомея.

Такие СП позволяли без присутствия обслуживающего персонала на ШПУ обеспечивать в течение 10 и более лет боевое дежурство полностью заправленных компонентами топлива ракет, размещенных в ШПУ, в транспортно-пусковых контейнерах. Пуск ракет из ШПУ осуществлялся по сигналам команд системы управления из КП в течение нескольких минут.

Технологическое оборудование этих СП состояло из стационарного оборудования, размещенного в ШПУ и КП, и передвижного оборудования, предназначенного для обеспечения постановки ракет на боевое дежурство в ШПУ и для проведения один раз в год регламентного обслуживания ракет и стационарного наземного оборудования.

В это же время под руководством ЦКБ-34 (КБСМ) была создана на аналогичных принципах защищенная шахтная стартовая позиция для более мощной межконтинентальной ракеты Р-36, разработанной ОКБ-586.

Рис.2.1.8. Средства заправки ракеты УР-100 горючим

В 60-х годах под руководством КБОМ с учетом последних инженерно-технических достижений в области науки и техники была создана наземная стационарная СП для разработанной ОКБ-52 мощной боевой ракеты УР-500, обеспечившая дистанционное и автоматизированное управление работой основного технологического оборудования.

В 70-е годы в США создали новые, более совершенные модификации боевых твердотопливных межконтинентальных ракет «Минитмен» и «M-X», способных доставлять боевые заряды к заданным целям с точностью до нескольких сотен метров, а позднее – с еще большей точностью. Это потребовало разработки в нашей стране высокозащищенных от ядерного нападения СП, которые и были созданы в 70-х годах в шахтных вариантах для ряда межконтинентальных ракет под руководством КБСМ и филиала № 2 ОКБ-52 (ныне ОКБ «Вымпел»).

Одновременно с созданием СП для жидкостных баллистических ракет в нашей стране большое внимание уделялось и разработке СП для твердотопливных баллистических ракет: РТ-1, РТ-2П, РТ-23, «Темп-2С», РТ-2ПМ2 и др., а также разработке пусковых установок, размещаемых на подводных лодках, для ракет морского базирования (Р-13, Р-21, Р-39, РСМ-25, РСМ-40 и других ракет).

Рис.2.1.9. Подвижной стартовый комплекс ракеты РТ-2ПМ2

После запуска в СССР ракетой Р-7 первого в мире искусственного спутника Земли и полета в космос первого человека на корабле «Восток» началась эра освоения космического пространства.

В начале 60-х годов на базе ракет Р-7 и Р-7А в ОКБ-1 был создан целый ряд модификаций космических РН среднего класса «Восток» и «Союз» – в трехступенчатом и «Молния» – в четырехступенчатом вариантах (рис. 2.1.10).

Созданные ГСКБ Спецмаш (КБОМ) совместно с прелприятиями-смежниками СП для ракеты Р-7 были доработаны под космические комплексы и переданы в эксплуатацию для обеспечения пуска различных модификаций РН Р-7А с КА различного назначения.

	Рис.2.1.10. РКН «Молния» на стартовой площадке космодрома Плесецк

Следует отметить, что при доработке боевых СП, а также при создании новых СП, предназначенных для пуска ракет космического назначения, в связи с утратой ими отдельных функций, присущих боевым комплексам (длительное боевое дежурство, обеспечение пуска ракет в любое заранее не заданное время года, суток и т.д.), привело к необходимости создания не стартовых позиций, а космических стартовых комплексов с реализацией в них характерных особенностей, требуемых при подготовке космических ракет к пуску, а также и при их эксплуатации.

В конце 60 – начале 70-х годов под руководством КБОМ были завершены работы по созданию СК для сверхмощной космической ракеты Н-1 (рис. 2.1.11) и доработке СП ракеты УР-500, для осуществления пуска с нее трехстуиенчатой космической ракеты-носителя УР-500К («Протон-К»), обеспечивающих запуски КА тяжелого класса, а также были введены в эксплуатацию первые шахтные космические стартовые комплексы «Маяк-2» и 8П763П для запуска разработанной ОКБ-586 двухступенчатой ракетой 63С1 космических аппаратов легкого класса.

Рис.2.1.11. Ракета Н-1 в вертикальном положении на СК

В это же время под руководством КБТМ были созданы наземные стационарные стартовые комплексы «Космос», «Циклон-2» и «Циклон-3» с дистанционным и автоматическим управлением основными технологическими процессами, обеспечивающие соответственно с помощью РН Р-14М, Р-68 и Р-69 вывод на орбиту КА легкого класса различного назначения.

В середине 80-х годов под руководством КБТМ был создан автоматизированный СК, обеспечивающий за короткое время, дистанционно из КП, выполнение подготовки к пуску и пуск нескольких ракет 11К77 («Зенит») с КА среднего класса (рис. 2.1.12).

Во второй половине 80-х годов под руководством КБОМ были завершены работы по созданию универсального комплекса «Стенд-старт» (УКСС), предназначенного на первом этапе для испытаний и отработки, а позже, после его доработки – для обеспечения пуска ракеты-носителя тяжелого класса «Энергия».

Рис.2.1.12. РКН «Зенит» на транспортно-установочном агрегате при транспортировании на стартовый комплекс

Одновременно с УКСС на базе СК ракеты Н-1 были завершены работы по созданию СК с дистанционным и автоматизированным управлением основными технологическими операциями, предназначенного для пусков РН «Энергия» с возвращаемым многоразовым орбитальным кораблем «Буран» (рис. 2.1.13), ставшего в мировой практике наиболее сложным технологическим объектом наземной космической инфраструктуры.

Позднее, после подписания США и СССР договора ОСВ-1 о взаимном сокращении ракетно-ядерного оружия, многие ранее созданные в СССР боевые СП были доработаны для обеспечения пуска ракет с КА.

Следует отметить, что в этот же период времени в США был создан ряд боевых и космических ракетных комплексов и в их составе – стартовые комплексы, предназначенные для обеспечения пусков ракет легкого, среднего и тяжелого классов.

Рис.2.1.13. Фрагмент стартового комплекса РКН «Энергия–Буран» перед установкой РКН на стартовую систему

На первом этапе эксплуатируемые в США СК по принципам построения мало чем отличались от комплексов, созданных в нашей стране, хотя и имели конструктивные отличия в построении их оборудования.

Однако, при переходе США к созданию первых шахтных СП появились принципиальные отличия. В 1962 году они начали эксплуатировать первые ШПУ СП, созданных для ракет «Атлас F» и «Титан I». Эти ШПУ значительно отличались по конструкторским решениям от созданных в СССР, в составе групповых шахтных СП. Американские ракеты находились в шахтных пусковых сооружениях заправленными горючим, а перед пуском они заправлялись окислителем жидким кислородом и затем лифтовым механизмом пускового сооружения поднимались на поверхность Земли (рис. 2.1.14), после чего производился их пуск в отличие от наших ракет, запускаемых непосредственно из ШПУ

Позднее на шахтном СК, созданном для ракеты «Титан-II», они обеспечили пуск этой ракеты непосредственно из шахты пускового сооружения, но отказавшись от криогенного окислителя.

Позже, созданные в США ШПУ повышенной защищенности отличались от созданных в СССР стартовых позиций с одиночными, разнесенными ПУ, по существу, только проектно-конструкторскими решениями строительных сооружений и оборудования, что было в основном связано с размещением в ШПУ твердотопливных ракет («Минитмен», «M-X» и др.), а также с различными принятыми степенями защищенности от ядерного взрыва при нападении вероятного противника. Как уже отмечалось, в СССР на этом этапе на боевом дежурстве большинство ракет находилось в ШПУ заправленными жидкими компонентами топлива.

При создании стационарных наземных СП, требуемых для осуществления космической программы, в США были разработаны заново или доработаны на полигонах отдельные, находящиеся в эксплуатации боевые стартовые позиции с целью обеспечения пуска с них ракет космического назначения, таких как «Скаут», «Пегас», «Таурус» – легкого класса: многоразовой транспортной космической системы (МТКС) «Спейс шаттл» – тяжелого класса, а также семейств ракет среднего и тяжелого класса: «Атлас», «Сатурн», «Титан», «Делта».

Рис.2.1.14. Подъем на поверхность из шахтного сооружения американской ракеты «Титан I» для ее пуска

При этом принятые в США принципы построения наземных стационарных стартовых позиций значительно отличались от тех, какие были приняты в СССР.

Для обеспечения пусков ракет легкого и среднего классов типа «Атлас», «Сатурн-I», «Титан-II» и др. в США за основу был принят смешанный способ их сборки, получивший распространение в период зарождения космической техники. Как отмечалось, такой способ требует длительного времени на сборку ракет на пусковых установках СП, особенно сложной в районах с тяжелыми климатическими условиями (частые дожди, низкие температуры и т.д.).

Примером такого решения может служить СК № 37, созданный в США для пуска ракет «Сатурн-1» и «Сатурн-1В» на Восточном испытательном полигоне (рис. 2.1.15). Этот СК имел в своем составе две стартовые площадки с пусковыми столами, удаленные друг от друга на 240 м и соединенные рельсовой колеей, предназначенной для отвода газоотражателя; один защищенный центр управления пуском ракет, расположенный на расстоянии 400 м от пусковых столов; общую передвигаемую по рельсовым путям башню обслуживания высотой 114 м с краном на ней грузоподъемностью 60 т; отдельные хранилища компонентов топлива и сжатых газов с компрессорными установками и ресиверами; резервуары воды с насосными станциями. Рядом с каждой пусковой площадкой находилось здание, имеющее три наземных и несколько подземных этажей, предназначенных для размещения технологического и технического оборудования. На каждом из этих зданий была установлена кабель-заправочная мачта высотой 82 м с коммуникациями компонентов топлива, электропитания, кабельной сети проверочной аппаратуры и т. д.

Цикл подготовки ракеты «Сатурн-1В» на одной пусковой площадке этого СК, включая ее сборку, испытания и подготовку к пуску, составлял 90 дней. В настоящее время этот СК модернизирован и обеспечивает пуски РКН «Делта-4».

	Рис.2.1.15. Планировка стартового комплекса № 37 ракеты «Сатурн I», размещенного на Восточном испытательном полигоне США: 1 – служебное здание; 2 – центр управления запуском; 3 – фотокамеры; 4 – хранилище окислителя (жидкого кислорода); 5 – проходной кабельный канал; 6 – трубопроводы системы заправки жидким кислородом; 7 – ресиверная сжатых газов; 8 – помещения для регуляторов и блоков клапанов подземных коммуникаций; 9 – пусковые столы; 10 – здания для оборудования и кабель-заправочные башни; 11 – вентиляционные колодцы; 12 – емкости для слива жидкого водорода; 13 – рельсы для отвода газоотражателя; 14 – рельсы для бани обслуживания; 15 – хранилище горючего; 16 – хранилище горючего (жидкого водорода); 17 – трубопроводы системы заправки жидким водородом; 18 – башня обслуживания

В основу разработки СК для ракет тяжелого и сверхтяжелого классов («Титан IIIC», «Титан IV», «Сатурн V», МТКС «Спейс шаттл») в США, как уже отмечалось, был положен способ сборки ракет, получивший название мобильный.

Длительность подготовки к пуску, например ракеты «Сатурн V» с КА «Аполлон», на СК № 39 Космического центра им. Кеннеди составляла две недели. В настоящее время СК № 39 модернизирован для обеспечения пусков МТКС «Спейс шаттл».

Такой способ сборки ракет среднего и тяжелого классов на технических позициях и проведение работ на СП в последующем был принят при создании космической техники многими зарубежными странами.

В СССР и России в основу работ, проводимых с ракетами легкого, среднего и тяжелого классов на технических и стартовых позициях, в большинстве случаев был положен способ сборки ракет, получивший название фиксированный.

В нашей стране по состоянию на начало XXI века в основном эксплуатируются наземные стационарные и шахтные СК, состоящие из одной или нескольких ПУ, на которых, в соответствии с космической программой России, с требуемой эффективностью выполняются необходимые объемы работ по подготовке к пуску и пускам РКН, обеспечивающих вывод на заданные орбиты КА легкого, среднего и тяжелого классов, в том числе различных КА на коммерческой основе.

2.2. Основные факторы, влияющие на построение стартовых комплексов

Практика создания в нашей стране СК подтверждает, что для осуществления необходимых работ по подготовке РКН легкого класса к пуску и ее пуска требуется разместить на каждом из них порядка 20 стационарных и передвижных технологических агрегатов и систем и несколько основных строительных сооружений, оборудованных техническими системами. Созданные СК для РКН тяжелого класса суммарно имеют более 100, в основном стационарных технологических и технических систем, агрегатов и в среднем порядка 2-х десятков основных строительных сооружений. Эти СК обеспечивают прием РКН, доставляемых с технических комплексов или из хранилищ, и в зависимости от назначения СК подготовка на них ракет к пуску осуществляется в течение времени от нескольких часов до нескольких дней.

Работы, выполняемые на СК, подразделяются на подготовительные, предназначенные для обеспечения приема РКН на СК, и технологические – для обеспечения подготовки РКН к пуску и ее пуска.

В процессе выполнения подготовительных работ осуществляются операции по заполнению емкостей заправочных систем компонентами топлива и ресиверов сжатыми газами, проверка и подготовка оборудования и строительных сооружений к выполнению с заданной надежностью и безопасностью принятого объема технологических работ с РКН.

В отдельных случаях, при необходимости, после проведения пуска РКН, проводятся ремонтно-восстановительные работы на стартовом сооружении и некоторых размещенных на нем агрегатах.

Примеры выполнения на СК принятых технологических операций при подготовке к пуску РКН, а также состав используемого при этом механического (стартового, подъемно-транспортного, средств обслуживания); гидравлического (заправочного и силового); газового (компрессорных станций, ресиверов); холодильного (жидкостного и воздушного); электронного (управленческого и контрольно-проверочного); специального электрического и другого оборудования; средств нейтрализации проливов компонентов топлива и их газов, а также строительных сооружений с размещенными в них техническими системами представлены в разделах 2.5 и 2.7 настоящей главы при описании технологического оборудования СК РКН тяжелого класса – УР-500К («Прогон-К») и РКН среднего класса – 11К77 («Зенит»), заправляемых: первая – токсичными высококипящими компонентами топлива (АТ+НДМГ), а вторая низкокипящими компонентами топлива (жидкий кислород+керосин РГ-1).

Последовательное развитие в нашей стране ракетной техники во многом было результатом обеспечения ее создателями постоянно возрастающих требований к ней Заказчика, что привело к необходимости учитывать при разработке новых СК усложнявшиеся физические процессы, протекающие в агрегатах и системах (в большей степени на космических комплексах ракет среднего и тяжелого классов); изменение уровней механизации и автоматизации проводимых работ по подготовке ракет к пуску и обеспечению их пуска; более жесткие требования к качеству потребляемой электроэнергии. При этом все больше внедрялись в технологию проводимых работ такие технологические процессы, как автоматическая или дистанционная пристыковка наземных коммуникаций к ракете и КА и их о тстыковка; различные способы защиты ракеты и наземного оборудования от воздействия газовых струй, вытекающих из сопел двигателей ракеты; способы передачи на ракету нагрузок, не превышающих заданные элементами наземного оборудования (тарированные опоры, уравновешивающие механизмы и т.д.); контроль загазованности и пожаробезопасного состояния помещений в строительных сооружениях и др.

При разработке СК, как уже отмечалось, требовалась увязка создаваемых агрегатов и систем в единый комплекс, выполняемая с возрастающим использованием отдельных положений системного подхода, на основе которого уточнялись алгоритмы функционирования оборудования СК в целом и составляющих его агрегатов и систем, а также размещение строительных сооружений. Поэтому для их разработки были приняты сложившиеся к середине 60-х годов прошлого столетия основные принципы построения наземных объектов ракетной техники, изложение которых дано в главе 1 настоящей книги.

По мере усложнения структуры создаваемых СК, различных по виду и разнообразных по принципам построения, для определения их структуры, функционального назначения оборудования все больше выявлялась необходимость проведения анализа многовариантных конструкторских проработок на этапе эскизного проектирования, позволяющего сделать выбор наиболее оптимального варианта.

На этом этапе разработки СК при учете насыщенности его технологическим и техническим оборудованием одновременно проводились многочисленные проработки основных функциональных и временных связей между отдельными агрегатами, системами и РН, позволяющие определить оптимальные способы их работы и принципиальные конструкторские решения. При этом принималось во внимание, что при старте ракета, ПУ и стартовое сооружение подвергаются ударно-волновым, акустическим, газодинамическим и тепловым нагрузкам, возникающим от энергии газовой струи двигательной установки (ДУ) РН.

Как известно, уровень ударно-волнового давления (УВД) зависит от мощности и скорости выхода ДУ ракеты на режим. В отдельных случаях уровень воздействия УВД на корпус ракеты может достигать 1,0 ати, а в газоходах оно достигает нескольких атмосфер. Это приводит к необходимости поиска разработчиками РН и наземного оборудования конкретных решений по снижению УВД за счет выбора оптимальной циклограммы запуска ДУ, введения защитных экранов, подачи воды в газовые струи ДУ и др.

На стадии выхода ДУ на режим главной стартовой тяги и образования газовых струй с высокой тепловой и кинетической энергией газоотражатели и газоходы стартового сооружения, а также элементы ПУ подвергаются тепловым и силовым нагрузкам. В отдельных случаях для обеспечения термостойкости поверхностей газоотражателя и элементов ПУ требуется применение теплозащиты или охлаждение водой.

При пуске РН в результате акустического излучения на сверхзвуковых участках газовых струй ДУ и в зонах взаимодействия струй с элементами ПУ и стартового сооружения возникают акустические нагрузки, воздействующие на ракету и наземное оборудование. На наземных СК они могут достигать 165-170 дБ, а в шахтных комплексах на резонансных частотах – до 185 дБ. Поэтому в ряде случаев также требуется создание специальных средств, обеспечивающих снижение этих нагрузок.

Характер образования газовых струй при запуске двигателей ракет, а также воспринимаемые при этом стартовым сооружением и ПУ ударно-волновые, газодинамические, тепловые и акустические нагрузки подробнее изложены в главе 3.

На практике параметры газодинамических процессов, возникающих на СК при пуске ракет, определяются расчетным путем. Полученные результаты проверяются на начальных этапах проектирования на маломасштабных моделях, а позже – на стендах, выполненных, например, в масштабе 1:10. В отдельных случаях проверку газодинамических параметров осуществляют на полномасштабных стендах. Примером могут служить созданные на космодроме Байконур УКСС, первоначально предназначенный для отработки газодинамических процессов, возникающих при пуске РН «Энергия», и экспериментальный наземный комплекс, предназначенный для проведения исследований газодинамических процессов и отработки пуска ракеты УР-100.

Такой подход к созданию и отработке СК требовал учета большого числа кинематических, динамических и других физических процессов, одновременно протекающих в различных агрегатах и системах при выполнении работ по подготовке ракеты к пуску и при ее пуске; создания расчетно-методических материалов и документации, основанных на физических закономерностях; более широкого применения математического аппарата и прикладных методов, используемых в отдельных разделах физики, химии, кибернетики и теории управления.

Это, в свою очередь, привело уже на стадии разработки эскизного проекта СК, к необходимости проведения проектных расчетов, подтверждающих восприятие:

• агрегатами заданных ветровых нагрузок, а также нагрузок, передаваемых ими на РКН при ее транспортировании, подъеме в вертикальное положение и при нахождении на пусковом устройстве;
• силовых и динамических нагрузок, возникающих в агрегатах или сооружениях при выполнении технологических операций по подготовке ракеты к пуску и ее пуску;
• газодинамических, тепловых и акустических нагрузок, возникающих при пуске ракеты и воспринимаемых стартовым сооружением и размещенным на нем оборудованием;
• нагрузок от возможного аварийного взрыва ракеты на наземных СК, воспринимаемых строительными сооружениями и стационарно размещенными на них агрегатами, и т.д.

Рис.2.2.1. Экспериментальный наземный стартовый комплекс для ракеты УР-100, созданный для отработки пуска ракеты

Одновременно с этим определялись ориентировочные потребности оборудования СК в различных видах связи, в силовой электроэнергии, воде, теплоносителях и других компонентах, поступающих на СК от внешних источников.

При этом на структуру построения СК, его состав и конструкторские решения технологического и технического оборудования существенное влияние оказывают многие определяющие факторы и предъявляемые требования, а именно:

• класс ракеты (легкий, средний, тяжелый);
• назначение СК (боевой, космический);
• количество ПУ на СК (одна или несколько);
• компоненты топлива, заправляемые в баки ракеты (высокипящие или низкокипящие);
• вид СК (наземный передвижной или стационарный, шахтный, морской, авиационный);
• способ и вид доставки ракеты на СК (в горизонтальном или вертикальном положениях; полностью собранная или в состоянии, когда требуется сборка на ПУ из ее составных элементов);
• количество пусков ракет в год со стартового комплекса;
• минимальное время, необходимое для подготовки ракеты к пуску; время между двумя пусками ракете одной ПУ; время, необходимое для проведения ремонтно-восстановительных работ и замены элементов разового действия;
• требования по степени автоматизации и контроля работы оборудования;
• наличие пристартового хранилища ракет и заданное время, необходимое для пуска хранимых в нем ракет;
• наличие или отсутствие аналога СК, а также то, будет он создаваться и эксплуатироваться в единичном или же в многократном исполнении;
• климатические условия эксплуатации СК;
• обеспеченность ресурсами (финансовыми, материальными, людскими).

Задача обоснования рациональных проектно-конструкторских решений СК при системном подходе формулируется как задача обеспечения минимальной стоимости и заданной эффективности, определяемой техническим заданием Заказчика КРК и исходными данными разработчика РН. При этом общую проектно-конструкторскую задачу создания СК можно разделить на четыре задачи различных иерархических уровней:

• обоснование рациональных требований, предъявляемых к СК и определяющих его эффективность;
• функционально-структурное проектирование СК как сложной системы;
• функционально-структурное проектирование тех агрегатов, систем и сооружений комплекса, которые рассматриваются как сложные системы;
• разработка агрегатов и систем СК на уровне микропроектирования.

Рациональные требования к СК обосновываются на уровне рассмотрения КРК как сложной системы с учетом стоящих перед ней задач и оптимальной увязки характеристик СК и РН.

В процессе взаимной увязки КРК и СК уточняются как рациональные параметры РН (например конструктивно-компоновочная и пневмогидравлическая схемы ракеты, допустимые нагрузки на РН на всех этапах работы с ней на СК и др.), гак и предъявляемые к СК технические требования, отвечающие упомянутым параметрам РН.

При решении задачи функционально-структурного проектирования СК, как уже отмечалось, обосновываются рациональные принципы построения данного комплекса, его состав, функциональные связи между компонентами (агрегатами и системами), а также рациональные технические требования к ним.

Эти две группы задач решаются на этапе эскизного проектирования СК соответствующим головным предприятием с участием головной организации по разработке РН и смежных предприятий, ответственных за отдельные агрегаты и системы СК. При этом специалисты головного предприятия по СК осуществляют увязку, с одной стороны, СК и РН, а с другой – отдельных агрегатов, систем и сооружений в единый технологический наземный комплекс; формируют на этой основе рациональные технические требования и технические задания на разработку агрегатов, систем и сооружений СК; обеспечивают техническое руководство работами по их проектированию, изготовлению и испытаниям, а также координацию указанных работ.

Задачи двух последних уровней иерархии решаются на этапах эскизного и рабочего проектирования агрегатов и систем СК предприятиями, ответственными за их разработку, в соответствии с ТЗ головного предприятия по созданию СК.

Рассматривая в общем виде задачу функционально-структурного проектирования СК, можно представить ее как декомпозицию проектно-исследовательских задач системного анализа, в которых рассматриваются основные технологические процессы, происходящие на СК (рис. 2.2.2).

Рис.2.2.2. Базовая система проектно-исследовательских задач функционально-структурного проектирования СК как сложной системы

Указанные задачи касаются исследований:

• динамических процессов при перевозке РН на СК транспортным агрегатом (ТА). В данном случае рассматривается динамическая система «РН – ТА – железнодорожный путь», анализируются схема опирания РН на ТА, нагрузки на ракету при транспортировке, допустимые ее скорости и другие факторы, а также обосновываются требования к ТА с учетом обеспечения прочности РН;
• процессов установки РН на ПУ. При этом исследуется система «РН – установщик – ПУ»; анализируются процессы передачи РН с установщика на Г1У, напряженно-деформированное состояние ракеты, установщика и пусковой установки, условия закрытия стыка в месте опирания РН на ПУ и т.д.; выбираются способ установки на нее ракеты, требования к установщику и ПУ с учетом необходимости обеспечения прочности РН;
• силового взаимодействия при передаче нагрузок с РН на ПУ и стартовое сооружение (СС). В указанной задаче рассматривается система «РН – ПУ – СС», исследуются возможные схемы передачи нагрузок и напряженно-деформированное состояние компонентов системы в целях обоснования силовых конструктивно-компоновочных схем ПУ и стартового сооружения с учетом необходимости обеспечения прочности и жесткости ПУ и СС, прочности РН, а также ее удержания на пусковой установке при всех видах нагружения;
• газодинамического, акустического и теплового воздействия на РН при пуске. При этом исследуется система «РН – ПУ – СС – средства защиты»; анализируются возможные газодинамические схемы, нагрузки на РН и элементы СК с целью выбора рациональной схемы отвода газов двигателей РН и требуемых способов защиты как РН с использованием средств СК, так и его элементов;
• динамических процессов при «слежении», расстыковке и отводе связей элементов СК с РН в начальный момент движения ракеты. В данном случае рассматриваются кинематика и динамика совместного движения РН и отводимых элементов СК с целью обеспечения их безударности и защиты отводимых устройств и механизмов от действия газовой струи;
• вариантов схем генерального плана СК с учетом необходимости обеспечения защиты его элементов от возможного аварийного взрыва РН на старте;
• вариантов схем заправки РН компонентами топлива и сжатыми газами для взаимной увязки ракеты и наземных заправочных систем, а также выбора рациональных вариантов их пневмогидравлических схем;
• вариантов схем обеспечения требуемого температурного режима РН и компонентов топлива;
• вариантов системы управления наземным оборудованием СК и т.д.

Инженерный синтез рационального варианта СК осуществляется на основе сочетания проектно-конструкторских и расчетно-исследовательских работ, а также техникоэкономического анализа (рис. 2.2.3).

Рис.2.2.3. Последовательность инженерного синтеза рационального облика СК на основе сочетания проектно-конструкторских, расчетно-исследовательских работ и технико-экономического анализа

Для создания боевых СК во внимание также принимаются заданная степень живучести, обеспечиваемая при нападении вероятного противника, и способ пуска ракеты с пускового устройства (реактивный или минометный).

Другой особенностью боевых СК, отличающей их от космических, учитываемой при их создании, является обеспечение пуска ракеты по получении команды в любое время суток и года при любых метеорологических условиях (снег, дождь, предельно-допустимые температуры и скорости ветра). Космические СК, как правило, имеют заданное конкретное время, четко определяющее (при допустимых метеоусловиях) начало проведения подготовки ракет к пуску.

При этом учитывают, что оборудование на боевых СК в процессе всего времени его эксплуатации используется, как правило, без проведения серьезных доработок.

На космических СК периодически осуществляются их доработки в целях обеспечения запуска с них многих различных по назначению КА, имеющих свои отличительные конструктивные и технологические решения. Для выполнения операций по подготовке к пуску каждого КА на СК создается свой комплект технологического оборудования и контрольно-проверочной аппаратуры (КПА). Поэтому для обеспечения запуска очередного КА на космических СК почти постоянно проводятся монтажные, регламентные и наладочные работы с соответствующими комплектами его наземного оборудования.

Сложившаяся практика разработки СК для ракет космического назначения среднего и тяжелого классов предусматривает создание его оборудования, в основном, в стационарном исполнении, размещаемого в строительных сооружениях. При создании СК для ракет легкого класса в различных соотношениях используются как стационарные, так и передвижные агрегаты.

СК в зависимости от количества размещенных на них стартовых сооружений с пусковыми установками (ПУ) могут быть одиночными или спаренными. В последнем случае наземные стационарные СК имеют две полностью автономные ПУ или две ПУ, имеющие часть общих для них строительных сооружений и технологического оборудования.

Целесообразность создания СК с несколькими ПУ диктуется, с одной стороны, необходимостью обеспечения пусков ракет с малым интервалом времени между пусками, а с другой – необходимостью выполнения в заданное время программы запусков КА даже в случае выхода из строя одной ПУ.

Учет в проводимых проектно-исследовательских работах указанных факторов и параметров анализируемых процессов работы оборудования способствовал созданию с меньшими затратами более эффективных КРК.

Иллюстрацией этого, в частности, может служить развитие СК и их оборудования, достигнутое благодаря использованию при их создании результатов научно-исследовательских работ и наиболее эффективных конструкторских разработок, обеспечивших:

• сокращение времени, необходимого для подготовки ракеты к пуску, с нескольких часов – на первых передвижных наземных комплексах до нескольких минут – на шахтных СП с одиночными пусковыми установками;
• создание СК, технологическое оборудование которых обеспечивает проведение в автоматическом режиме или дистанционно подготовку к пуску и пуск ракет без присутствия на ПУ обслуживающего персонала;
• создание различных видов стартовых (пусковых) систем, подъемно-транспортного, заправочного и другого оборудования, различного по конструкторским решениям. Это оборудование эффективно обеспечивает работы с ракетами, имеющими различные компоновки, габариты, компоненты топлива, заправляемые в баки, а при пуске – стартовые массы от нескольких десятков до нескольких тысяч тонн;
• сокращение потерь от испарения хранимого жидкого кислорода в емкостях криогенных заправочных систем с 5 % в сутки – на первых передвижных СК до 0,01 % – на стационарном СК ракеты Р-9А;
• создание наземных средств и технологий проведения работ, позволивших при тех же объемах баков РН заправлять в них большие массы компонентов топлива за счет значительного (ниже точки кипения) их переохлаждения, что способствовало таким РН выводить на заданные орбиты более тяжелые полезные грузы, а на отдельных СК заправлять системы КА криогенными продуктами (жидкие кислород и водород) особо высокой чистоты;
• увеличение гарантийных сроков работы оборудования по результатам проведения ряда эксплуатационно-исследовательских работ.

Такой подход к проектированию СК, при котором осуществляется взаимоувязанная работа многофункционального состава технологического оборудования и строительных сооружений с техническими системами, характерен для создания сложных инженерных систем. Поэтому, начиная с разработки первых стационарных СК для ракет Р-7 и Р-9А, СК в нашей стране создавались на основе использования последних достижений науки и техники и принципов, все более отвечающих требованиям функционирования сложных инженерных систем.

Следует отметить, что построенные в нашей стране СК ракетной техники, часть из которых находится в эксплуатации десятки лет, до настоящего времени отличаются большой надежностью и эффективностью проводимых на них работ. Одним из подтверждений этого является заинтересованность ряда иностранных фирм в использовании на коммерческой основе достижений нашей страны в ракетной технике.

Эксплуатация боевых СК, как правило, осуществляется войсковыми частями, а космических – иногда совместно военными и гражданскими специалистами, в некоторых случаях – только специалистами войсковых частей или только гражданскими специалистами.

2.3. Расчетно-теоретические работы,
выполняемые при разработке стартовых комплексов

Разработка проектно-конструкторской документации СК в целом, его афегатов и систем на всех этапах сопровождается проведением необходимых объемов инженерных расчетно-теоретических работ с использованием общепринятого и специально созданного методического и математического аппарата, а также результатов выполненных НИР по отдельным видам СК и его оборудованию.

На первых этапах разработки проектно-конструкторской документации в основном проводятся проектные расчеты по определяющим видам создаваемого оборудования, способствующие выбору из многих, различных по конструктивным решениям агрегатов и систем, наиболее оптимальных вариантов, рекомендуемых для разработки на последующих стадиях проектирования, на которых позже проводятся уточняющие расчеты по всем видам создаваемого оборудования в соответствии с принятыми конструкторскими решениями и структурным построением СК.

Принимая во внимание, что расчеты газодинамических нагрузок на стартовое сооружение и ПУ, возникающих при пуске ракеты, приведены в отдельной главе настоящей книги, а расчетно-методические материалы по основным видам технологического оборудования изложены в соответствующих главах инженерного пособия, в настоящем разделе главы изложены только методики расчетов ветровых нагрузок и нагрузок, возникающих в случае аварийного взрыва РКН, находящейся на ПУ СК, и воспринимаемых многими агрегатами и сооружениями СК.

2.3.1. Методика расчета ветровых нагрузок

Агрегаты, эксплуатируемые в открытых условиях, подвергаются воздействию ветровой нагрузки, которая в ряде случаев является определяющим фактором внешнего воздействия. Особенно это справедливо для высотных конструкций, имеющих большие габариты и относительно невысокую жесткость на изгиб.

Как известно, величина ветровой нагрузки зависит от геометрических, аэродинамических и жесткостных характеристик конструкции, а также от скорости ветра и температуры воздуха. Известно также, что особенностью ветровой нагрузки является то, что она имеет случайный характер и сопровождается изменчивостью осредненных характеристик как ветрового потока, так и его порывов. Эффект ветрового воздействия на конструкцию выражается в статическом нагружении и динамической реакции конструкции, при этом полная ветровая нагрузка определяется как сумма статической и динамической составляющих.

Под статической ветровой нагрузкой понимается аэродинамическое силовое воздействие на конструкцию, вызываемое осредненным ветровым потоком с двухминутным периодом осреднения. Под динамической нагрузкой понимается переменное во времени нагружение конструкции, обуславливаемое порывами ветрового потока с периодом меньше двух минут и инерционными силами от вынужденных колебаний, вызываемых этими порывами (пульсационная и инерционная нагрузки).

Динамическое нагружение конструкции в направлении скорости ветра условно разделяется на две составляющие: пульсационную и инерционную. Такое разделение вытекает из приближенного представления реакции узкополосной линейной динамической системы на широкополосное случайное воздействие пульсации ветрового потока.

Основными характеристиками ветрового потока, влияющими на нагружение конструкции, являются:

• принимаемая расчетная скорость ветра на базовой высоте 10 м от поверхности земли;
• профиль скорости ветра, т.е. изменение скорости ветра в зависимости от высоты от поверхности земли;
• спектральные характеристики ветрового потока, обычно представляемые в виде нормированной спектральной плотности скорости ветра, и изменения коэффициентов вариации скорости ветра в зависимости от высоты;
• когерентность поля скорости ветра.

Для конструкции систем и агрегатов наземного технологического оборудования ветровое воздействие разделяют на рабочее и предельное.

Под рабочим ветровым воздействием понимается такое, при котором допускается эксплуатация конструкции или выполнение отдельных операций технологического цикла. Под предельным ветровым воздействием понимается такое воздействие, при котором конструкции сохраняют свою прочность и обеспечивают другие предъявляемые к ним требования.

При рабочем ветровом воздействии задаются:

• расчетная максимальная величина средней скорости ветра на высоте 10 м от поверхности земли;
• минимальная температура, при которой допускается эксплуатация конструкции. При этом расчетный скоростной напор для рабочего ветрового воздействия находится по формуле:

где   V_р    – расчетная средняя скорость ветра для рабочего воздействия;

ρ      – плотность воздуха при минимальной температуре.

Задаваемым параметром предельного ветрового воздействия является предельная величина нормативного среднего скоростного напора ветра на высоте 10 м от поверхности земли. Его значения определяются по карте ветрового районирования согласно СНиП 2.01.07-85 («Нагрузки и воздействия»). При определении расчетного скоростного напора ветра дополнительно учитываются принимаемые периоды осреднения скоростного напора ветра по СНиП 2.01.07-85 («Нагрузки и воздействия») и ОСТ 92-9249-80 («Агрегаты специального назначения. Методика расчета ветровых нагрузок»), которые соответственно равны 10 и 2 мин.

Расчетный скоростной напор для предельного воздействия определяется по формуле

q_р = αq_нn,

где    α = 1,18 – коэффициент, учитывающий период осреднения нормативного скоростного напора;

n             – коэффициент перегрузки, принимаемый равным 1,0; 1,2; 1,3 в зависимости от срока эксплуатации конструкции.

Для определения ветровых нагрузок на конструкцию она, как правило, условно разбивается на ряд участков длиной не более 10 м каждый, а расчетная схема представляется в виде сосредоточенных сил и масс, приведенных к серединам соответствующих участков. При этом полная ветровая нагрузка в направлении ветрового потока на j-й элемент конструкции равна сумме статической, пульсационной и инерционной составляющих.

Статическая составляющая нагрузки определяется по зависимости

P_cj = q_рC_jk_jF_j,

где   C_j    – аэродинамический коэффициент для ]-го участка конструкции;

k_j     – коэффициент увеличения скоростного напора ветра по высоте;

F_j    – расчетная наветренная площадь.

Значения коэффициентов C_j для различного вида конструктивных элементов принимаются по справочным данным.

Коэффициент k_j определяется в зависимости от типа местности, при этом устанавливаются два типа местности:

• тип 1 – открытая местность (степь, лесостепь, пустыня, открытое побережье моря, озера, водохранилища, водная поверхность);
• тип 2 – местность с равномерно расположенными препятствиями высотой более 10 м (лесные массивы).

Пульсационная составляющая нагрузки определяет воздействие порывов ветра:

P_nj = t_βP_сjm_jA,

где    m_j – коэффициент вариации скоростного напора ветра на уровне j-го участка конструкции (устанавливается в зависимости от типа местности и высоты над поверхностью земли);

A – коэффициент масштаба конструкции (зависит от наибольшего габаритного размера конструкции в плоскости действия ветра), характеризующий неодновременность действия порывов ветра по длине конструкции;

t_β – квантиль нормального распределения, отвечающий заданной вероятности непревышения нагрузки по отношению к расчетному значению. Параметр зависит от величины принятой вероятности, времени действия нагрузки и величины принятой расчетной скорости ветра.

Инерционная нагрузка на элементы конструкции является следствием колебаний конструкции, вызываемых действием пульсаций давления скоростного напора ветра. Динамическая реакция конструкции на действие широкополосного случайного воздействия ветровой нагрузки выражается в возбуждении ее колебаний на частотах, соответствующих собственным частотам.

Возникающие в результате инерционные нагрузки имеют вид:

где   M_j – масса j-го участка конструкции;

h_ij – приведенное ускорение середины j-го участка при колебаниях по i-й форме;

B_i – спектральный коэффициент (зависит от отношения собственной частоты колебаний конструкции к расчетной скорости ветра);

n_i – коэффициент, учитывающий несинхронность порывов ветра;

γ – коэффициент затухания, учитывающий конструкционное, аэродинамическое и технологическое демпфирование.

Приведенное ускорение j-го элемента конструкции при колебаниях по i-й форме определяется по формуле

где    f_ij, f_ik – значения относительных ординат i-й формы колебаний конструкции в j-й и k-й точках соответственно;

P_сk – статическая нагрузка на k-й участок конструкции;

m_k – коэффициент вариации скоростног о напора для k-го участка конструкции;

M_k – масса k-го участка конструкции;

r – число участков конструкции.

Коэффициент затухания равен:

γ = γ_k + γ_r + γ_а,

где    γ_k – коэффициент конструкционного затухания;

γ_r – коэффициент технологического демпфирования (при отсутствии специальных демпфирующих устройств γ_r = 0);

γ_а – коэффициент аэродинамического затухания.

Величина γ_а определяется из зависимости

где    f_1к – относительная ордината 1-й формы колебаний конструкции в k-й точке;

f₀₁ – 1-я собственная частота колебаний.

Полная величина динамического нагружения в направлении скорости ветра с учетом случайного характера отдельных составляющих определяется равенством

Полная нагрузка определяется как сумма статической и динамической нагрузок:

P_j = P_сj + P_дj.

Для конструкций, имеющих форму цилиндра, дополнительно возникают нагрузки от инерционных сил при колебаниях конструкции в плоскости, перпендикулярной направлению ветрового потока. Такие колебания образуются вследствие срыва вихрей с поверхности обтекаемого тела и нарушения симметрии его обтекания.

Нагрузка на j-й элемент конструкции при колебаниях по i-й форме в плоскости, перпендикулярной направлению скорости ветра, определяется по формуле

где    h_ij^а – приведенное поперечное ускорение середины j-го участка при колебаниях по i-й форме.

Значения этого параметра определяются из зависимости

где    f_ij, f_ik – значения относительных ординат i-й формы колебаний конструкции в j-й и k-й точках соответственно;

E_ik – коэффициент поперечной аэродинамической нагрузки:

Значение этого коэффициента определяется в зависимости от безразмерного числа Струхаля

где    d_k – диаметр к-го участка;

k_k – коэффициент увеличения скоростного напора ветра по высоте;

f_0i – 1-я собственная частота колебаний конструкции, Гц;

V_р – расчетная скорость ветра (рабочая или предельная).

С учетом дополнительных допущений разработаны рекомендации по выполнению упрощенного расчета ветровой нагрузки. К числу таких допущений относятся:

• учет колебаний лишь по первой форме;
• вид зависимости для первой формы колебаний;
• равномерность распределения массы конструкции.

В этом случае полную величину нагрузки на j-й участок можно определить по формуле

где    H – пульсационный параметр, зависящий от высоты конструкции и типа местности.

Для расчета динамических процессов отвода подвижных конструкций используется модель движения тела под действием ветровой нагрузки и силы привода.

Полная ветровая нагрузка в этом случае

P_j = P_сj(1 + λtβm_j),

где    m_j – коэффициент вариации скоростного напора на уровне j-го элемента;

λ – коэффициент, учитывающий коррелированность ветровой нагрузки при ее осреднении за определенное время (зависит от времени отвода конструкции и скорости ветра).

В практике решения вопросов ветрового нагружения и разработки средств связи агрегатов обслуживания и подготовки РКН к пуску возникает необходимость определения отклонений и скоростей отклонений конструкций от действия ветровых нагрузок.

С рекомендациями по решению этих вопросов можно ознакомиться в имеющихся нормативных документах (ОСТ и СНиП) и методической литературе.

2.3.2. Методика расчета нагрузки от аварийного взрыва РН

Аварийный взрыв на СК при заправке и пуске РН или в хранилищах компонентов ракетного топлива, как правило, приводит к выходу из строя и повреждениям различных сооружений и агрегатов. Поэтому при проектировании и размещении сооружений и агрегатов относительно ПУ необходима оценка мощности возможного аварийного взрыва и факторов, определяющих его поражающее действие.

Взрывоопасность двухкомпонентных ракетных топлив возникает при использовании жидких окислителей и горючих, способных к сильному экзотермическому разложению или взрыву, а также при смешивании окислителя и горючего с воздухом в присутствии источника возгорания.

При заправке и пуске РН возможны следующие взрывоопасные аварийные ситуации:

• падение РН при старте;
• падение РН на стартовое сооружение с начального участка траектории;
• пролив топлива на стартовое сооружение из баков РН.

Возможны также взрывоопасные аварийные ситуации из-за проливов в хранилищах компонентов ракетного топлива.

Основной характеристикой взрыва является его мощность, которая оценивается тротиловым эквивалентом топлива РН (горючего и окислителя), задействованного во взрыве, по формуле

C = k · f · G_т, т,

где    k   – коэффициент, учитывающий нестехиометричность топлива;

f    – удельный тротиловый эквивалент топлива стехиометрического состава;

G_т – масса топлива (горючего и окислителя), участвующего во взрыве, т.

Масса топлива, участвующего во взрыве, зависит от характера аварийной ситуации и компоновки РН. Наиболее опасной аварийной ситуацией, которая может возникнуть в процессе пуска РН, является падение ракеты на стартовое сооружение на начальном участке подъема, когда разрушение конструкции и смешивание компонентов топлива происходят наиболее интенсивно. В этом случае принято считать, что в аварийном взрыве топливо первой ступени РН участвует полностью. Если первая ступень выполнена в виде пакета, состоящего из нескольких блоков с продольным его разделением в полете, то G_т считается по суммарной массе топлива всех блоков пакета.

Для более точной оценки G_т необходимо учитывать, что детонация может возникнуть не во всех блоках пакета одновременно, поскольку взрыв одного из них может разбросать часть топлива из остальных блоков. В этом случае во взрыве будет участвовать только та часть горючего, которая смешалась с окислителем к моменту взрыва, и мощность аварийного взрыва будет меньше. Для количественной оценки этого уменьшения нужен сложный анализ динамики разрушения ракеты. Обычно для оценки мощности возможного аварийного взрыва при падении РН на стартовое сооружение принимается рассмотренный выше наиболее опасный вариант (взрыв всего топлива первой ступени).

Параметр f (удельный тротиловый эквивалент топлива) представляет собой отношение теплотворной способности топлива (горючего и окислителя), Q_Т, к теплотворной способности тротила, Q_тнт:

f = Q_т/Q_тнт .

Компоненты топлива, используемые для заправки РН, перечислены ниже.

Таблица 2.3.1

Компоненты топлива, используемые для заправки РН

В случаях пролива топлива на стартовое сооружение из-за разрушения топливных баков РН (например баков со сжиженным водородом) или пролива в хранилищах компонентов ракетного топлива образуется взрывчатая газовоздушная смесь, причем в эту смесь переходит не все топливо, а некоторая его часть, принимаемая обычно равной ≈10 % от общей массы топлива в баке.

Мощность аварийного взрыва в этом случае также оценивается тротиловым эквивалентом по приведенной выше формуле для вычисления C, причем в качестве параметра f берется удельный тротиловый эквивалент образующейся газовоздушной смеси.

При исследовании взрыва и расчете его параметров различают три зоны в зависимости от расстояния R от центра взрыва:

• непосредственно зона взрыва – R < R₀, где R₀ – начальный радиус «облака» взрывчатой смеси;
• зона вблизи взрыва (ближняя) – от R = R₀ до расстояния, на котором максимальное избыточное давление ΔP_ф ≈ 10 ати;
• зона достаточно больших расстояний от центра взрыва , где ΔP_ф < 10 ати.

Начальные (стартовые) газодинамические параметры взрыва непосредственно в зоне взрыва и ближней зоне определяются только удельными энергетическими параметрами конкретной взрывчатой смеси и не зависят от общей энергии (тротилового эквивалента) заряда.

Параметры фронта детонации в «облаке» взрывчатой смеси определяются в результате численного решения следующих уравнений: химического равновесия, закона Дальтона, уравнения состояния, законов сохранения в ударном фронте, условия Чепмена – Жуге. В табл. 2.3.2 приведены основные параметры фронта детонации различных взрывчатых смесей стехиометрического состава при начальном давлении P_н=1 ата и различных начальных температурах.

Таблица 2.3.2

Основные параметры фронта детонации

Начальный размер «облака» взрывчатой газовой смеси определяется по величинам тротилового эквивалента, C, и давления за фронтом детонации, Для наземного взрыва его начальный радиус R₀ вычисляется по формуле

Эта формула получена путем интегрирования по объему полной (статической и кинетической) энергии продуктов сгорания за фронтом детонации и приравнивания ее к энергии тротилового эквивалента.

В таблице 2.3.2 приняты следующие обозначения:

T_н – начальная температура, K;

параметры фронта детонации:

P_j – давление, ага;

T_j – температура, K;

D_j  – скорость детонации, м/с;

U_j  – скорость потока, м/с;

a_j  – скорость звука, м/с;

ρ_j  – плотность, кг/м³;

γ_j  – отношение удельных теплоемкостей;

параметры воздушной ударной волны:

P_s – давление во фронте ударной волны, ата;

U_s – скорость, м/с.

Газодинамические параметры непосредственно в зоне взрыва определяются путем численного решения газодинамических уравнений (уравнений одномерного нестационарного движения газа) с граничными условиями параметрами фронта детонации (P_j, T_j, D_j и др.).

Рис.2.3.1. Давление и скорость потока непосредственно в зоне взрыва

На рис. 2.3.1 приведены графики изменения давления P и скорости потока U, отнесенных к параметрам детонации, P_j и U_j, непосредственно в зоне взрыва для смеси «газообразный водород + газообразный кислород» стехиометрического состава. Параметр по оси абсцисс – автомодельная переменная:

где    t – время.

Используя эти графики, можно определить изменение параметров продуктов сгорания во времени (для фиксированного расстояния R от центра взрыва) или в зависимости от R (для фиксированного момента времени t). Расчеты газодинамических параметров непосредственно в зоне взрыва для других взрывчатых смесей (конденсированный керосин + газообразный кислород, НДМГ + азотный тетраксид, природный газ + кислород) показывают, что профили изменения параметров P/P_j, U/U_j, в зависимости от ξ во всех случаях практически совпадают.

Детонационная волна, распространяющаяся во взрывчатой смеси, достигнув границы «облака», выходит из него в окружающий воздух в виде ударной волны. Основные параметры воздушной ударной волны для различных взрывчатых смесей стехиометрического состава приведены в табл. 2.3.2. Интенсивность (давление во фронте, скорость его распространения и т.д.) вышедшей из «облака» воздушной ударной волны со временем будет уменьшаться. Индивидуальные особенности изменения во времени и в пространстве интенсивности возникших ударных волн сохраняются до значений ΔPф≈10 ати (граница ближней зоны). Для меньших значений ΔPф закон изменения ΔPф(R) становится универсальным и зависит только от суммарной выделившейся энергии (тротилового эквивалента). Таким образом, использование понятия «тротиловый эквивалент» для описания характера затухания взрывной воздушной ударной волны уместно для ударных волн с ΔPф<10 ати.

Рис.2.3.2. Максимальное избыточное давление в ближней зоне возможного аварийного взрыва РН «Союз»

Газодинамические параметры в ближней зоне так же, как и непосредственно в зоне взрыва, определяются путем численного решения нестационарных газодинамических уравнений. На рис. 2.3.2 для примера приведен график ΔP_ф(R), рассчитанный для возможного аварийного взрыва РН «Союз» (мощность взрыва C=110 т, взрывчатая смесь «газообразный керосин + газообразный кислород» стехиометрического состава при начальном давлении P_н=1 ата и начальной температуре T_н=500 К).

Рассмотрим теперь зону достаточно больших расстояний от центра взрыва , ΔP_ф<10 ати). Взрыв происходит в результате быстрого выделения большого количества энергии в ограниченном пространстве, что приводит к значительному повышению температуры и давления. В дальнейшем происходит быстрое расширение газов, которое вызывает сильное сжатие воздуха, порождая воздушную ударную волну – основной фактор, определяющий поражающее действие взрыва. Ударная волна распространяется со сверхзвуковой скоростью в воздухе во все стороны от центра взрыва. Главными особенностями этой волны являются:

• очень резкое возрастание давления в ее фронте от атмосферного (P₀) до максимального значения (P₀+ΔP_ф);
• падение давления от (P₀+ΔP_ф) до P₀ в течение времени τ+ (фаза сжатия);
• дальнейшее падение давления от P₀ до минимального значения (P₀-P₀+ΔP_) с последующим возрастанием до P₀ (фаза разрежения продолжительностью τ_).

По мере продвижения ударной волны (рис. 2.3.3) давление во фронте и скорость фронта падают, продолжительность фазы сжатия возрастает. На достаточно большом расстоянии от центра взрыва ударная волна превращается в обычную акустическую волну, распространяющуюся со скоростью звука.

Рис.2.3.3. Изменение давления во времени в фиксированной на местности точке

Механическое действие ударной волны на сооружения и агрегаты в большинстве случаев зависит от давления в фазе сжатия, так как оно обычно значительно превышает давление в фазе разрежения. Однако некоторые конструкции рассчитывают на действие нагрузки не только в фазе сжатия, но и в фазе разрежения.

Таким образом, основными параметрами воздушной ударной волны в рассматриваемой зоне являются:

ΔP_ф – максимальное избыточное давление во фронте ударной волны;

τ₊ – время действия фазы сжатия;

ΔP_– максимальное давление разрежения;

τ_ – время действия фазы разрежения.

Параметры ударной волны в рассматриваемой зоне зависят не от вида взрывчатого вещества, а от мощности (тротилового эквивалента) взрыва – C. Они определяются по эмпирическим формулам. Так, при наземном взрыве

где    R_т – приведенное расстояние от центра взрыва, вычисляемое по формуле

где    R – расстояние от центра взрыва, м.

График зависимости ΔP_ф от параметра R_т приведен на рис. 2.3.4.

Рис.2.3.4. График зависимости давления ΔPф от приведенного расстояния Rт

2.4. Стартовый комплекс РКН УР-500К («Протон-К»)

2.4.1. Этапы создания и развития СК

В апреле 1962 года постановлениями Правительства СССР № 389-140 и 409-183 коллективу ГСКБ Спецмаш (КБОМ) было поручено создать в сжатые сроки стартовый и технический комплексы для мощной боевой межконтинентальной ракеты УР-500, разработку которой осуществляло ОКБ-52 под руководством генерального конструктора В.Н. Челомея.

Эта ракета, выполненная в блочном двухступенчатом варианте, имела тактикотехнические данные, значительно превышающие характеристики всех существующих в то время ракет-носителей как в СССР, так и за рубежом. Первая ступень РН состояла из центрального блока диаметром 4100 мм и шести боковых блоков диаметром 1600 мм, размещенных вокруг центрального блока. Каждый боковой блок имел в своем составе двигатель тягой 150 т. Вторая ступень представляла собой блок такого же диаметра, как и центральный блок первой ступени.

Ракета на СК должна была заправляться агрессивными высококипящими компонентами топлива, где окислителем был азотный тетраксид, а горючим – несимметричный диметилгидразин. Стартовая масса РН составляла около 500 т, а масса полезного груза, выводимого на опорную орбиту полета – 14 т.

Опоры РН располагались на днище центрального блока первой ступени значительно выше выступающих сопел камер двигателей. При этом для исключения соударения обтекателей, находящихся возле камер двигателей, с опорами ПУ, требовался отвод опор пускового устройства при пуске РН.

Разработке технической документации СП этой ракеты предшествовали большие поисковые проектно-конструкторские работы, выполненные с использованием последних достижений науки и техники и опыта коллектива КБ по созданию СК для других ракет. Они сопровождались расчетно-теоретическими работами и патентными исследованиями по основным видам оборудования.

На первом этапе работ по проектированию СК основное внимание было уделено поиску рациональной схемы взаимодействия ПУ, транспортно-установочного агрегата и средств обслуживания РН. При этом, учитывая агрессивность компонентов топлива, заправляемых в РН, все оборудование, обеспечивающее выполнение операций технологического процесса подготовки ракеты к пуску, начиная с установки ее на ПУ и кончая пуском, разрабатывалось исходя из условия обеспечения автоматизации этих операций или дистанционного управления ими из КП и сохранения экологической чистоты окружающего пространства. Уже первые проработки СК показали необходимость создания более 100 технологических и технических агрегатов и систем, а также нескольких десятков основных строительных сооружений.

Рис.2.4.1. Панорама стартового комплекса РКН УР-500К («Протон-К») – площадки 200 и 201 космодрома Байконур

Одной из задач, которая потребовала большого внимания, был поиск решения транспортирования собранной ракеты с технической позиции на стартовый комплекс и ее установки в вертикальное положение на опоры пускового устройства.

Принятая первоначально к разработке схема транспортно-установочного агрегата, по своему типу аналогичного агрегату для СК ракеты Р-7, привела к необходимости создания довольно громоздкой его конструкции и усиленного железнодорожного пути с широкой колеей, размещаемого между технической и стартовой позициями, что требовало проведения довольно сложных технологических операций при эксплуатации и, в случае реализации этого варианта, больших капиталовложений. Поэтому было предложено и принято решение, при котором технологические функции, выполняемые транспортно-установочным агрегатом, разделялись и обеспечивались двумя отдельными конструктивно взаимоувязанными агрегатами.

Проведенные проработки показали возможность создания железнодорожной транспортно-установочной тележки относительно небольших массы и габаритов, способной транспортировать собранную ракету на СК по железнодорожному пути с нормальной колеей (1524 мм), обеспечивая восприятие заданных ветровых нагрузок. Это, в свою очередь, позволило использовать для транспортирования собранной ракеты на транспортно-установочной тележке тепловоз, серийно изготовляемый промышленностью.

Проработки второго агрегата показали реальность создания стационарного установщика, размещаемого в стартовом сооружении и обеспечивающего прием транспортной тележки с ракетой, подъем их в вертикальное положение и «мягкую» передачу ракеты с требуемой точностью на опоры ПУ. При этом большое внимание было уделено созданию средств, обеспечивающих:

• доступ к местам обслуживания ракеты, находящейся на СК как в горизонтальном, так и в вертикальном положении;
• заправку баков обеих ступеней ракеты компонентами топлива и сжатыми газами;
• управление работой агрегатов и систем наземного оборудования,

а также, впервые в ракетной технике, вопросам защиты окружающей среды от воздействия агрессивных паров компонентов топлива.

Это, в свою очередь, потребовало проведения специалистами ГСКБ Спецмаш и ОКБ-52 совместных работ на системном уровне по определению оптимальных конструкторских решений стыковочных элементов гидравлических, газовых и электрических коммуникаций и мест их размещения на РН и наземном оборудовании. Выполненные конструкторские и расчетно-теоретические работы позволили принять однозначные решения по окончательной компоновке ПУ, стартового и других сооружений создаваемого объекта, а также всех агрегатов и систем, обеспечивающих непосредственные связи с ракетой.

На основании анализа результатов проведенных проектно-конструкторских проработок, расчетов и газодинамических продувок на маломасштабных моделях была определена возможность создания в стартовом сооружении газоходов глубиной всего 8,5 м. Принятая к дальнейшей разработке такая глубина газоходов мри значительно большей тяге двигателей РН УР-500 была в 5 раз меньше глубины газоотводящего лотка стартового сооружения экспериментальной СП ракеты Р-7.

Рис.2.4.2. Подготовка насосной станции средств заправки РН компонентами топлива к приему окислителя		Рис.2.4.3. Слив окислителя через приемные колонки из ж.-д. цистерн в стационарные емкости заправочных средств

Рис.2.4.4. Подготовка технологического оборудования стартового комплекса к приему РКН «Протон» (показана подготовка стартовой системы)

Этот газоход элементами конструкции стартового сооружения разделялся на шесть отдельных частей, обеспечивающих при пуске РН беспрепятственный отвод мощной газовой струи от каждого двигателя. При этом боковые поверхности фундаментов в нижней части сооружения образовывали шесть газоходов, а каждые три газохода, расположенные по разные стороны сооружения, на выходе объединялись в один общий газоход. Выполненные проработки показали возможность:

• создания отбрасываемых (убирающихся) опор пускового устройства, механически не связанных между собой и раздельно закрепленных непосредственно на фундаментах («быках») стартового сооружения;
• размещения на отбрасываемых опорах ПУ механизмов стыковки заправочных и дренажных коммуникаций обоих компонентов топлива;
• создания при такой конструкции газоходов стартового сооружения механизма, обеспечивающего стыковку к торцу РН десятков газовых и электрических коммуникаций. Этот механизм стыковки был расположен в отдельном помещении, находящемся в нижней центральной части стартового сооружения между опорами ПУ, и своими средствами обеспечивал защиту стыкуемых элементов от воздействия внешней среды.

Рис.2.4.5. Подготовка системы стартовых измерений к приему на стартовую систему РКН «Протон»

Одновременно были проработаны и найдены оптимальные конструкторские решения механических, гидравлических и пневматических механизмов и элементов опор ПУ, обеспечивающих «мягкий» прием РН, ее верти кал изацию и удержание, а также конструкторские решения механизмов стыковки наземных коммуникаций с РН и устройств, защищающих их от воздействия газовых струй двигателей при пуске РН, что обеспечивало многоразовое использование этих механизмов.

На этапе разработки эскизного проекта СП были определены структура ее построения, основные конструктивные особенности и алгоритмы работы оборудования, а также проведены анализ и проработки функциональных и временных связей между отдельными агрегатами, системами и РН и увязка технологического оборудования в единый комплекс. Все это после согласования с Заказчиком легло в основу дальнейших этапов разработки СП и исходных данных и требований, выдаваемых головному проектному предприятию для разработки генерального плана, основных строительных сооружений и технических систем.

Рис.2.4.6. Подготовка к штатной работе стационарного установщика

К последующей разработке эскизных проектов и рабочей конструкторской и эксплуатационной документации на отдельные агрегаты и системы, в соответствии с предложениями ГСКБ Спецмаш, решением Комиссии Президиума СМ СССР по военно-промышленным вопросам за № 1205 в декабре 1962 года были привлечены десятки проектно-конструкторских предприятий и заводов различного профиля, а также ряд научно-исследовательских институтов Академии наук СССР и отраслевых министерств, подчиненных почти 20 министерствам и ведомствам страны.

Основными предприятиями-соисполнителями были определены:

• Центральное конструкторское бюро тяжелого машиностроения (ЦКБТМ) совместно с НКМЗ и заводом ПТО им. С.М. Кирова – по установщику и ферме обслуживания;
• Специальное опытное конструкторское бюро (СОКБ – ныне КБ «Мотор») совместно с Калининским вагоностроительным заводом – по транспортно-установочной тележке;
• ВНИИхолодмаш совместно с Одесским заводом холодильного машиностроения и ПКБ-12 – по средствам термостатирования компонентов топлива;
• НИИхиммаш и СПКБ (ныне КБТХМ) совместно с ПКБ-12 (ныне ГПКИ ПМА) и орловским заводом «Текмаш» – по системе нейтрализации паров и проливов компонентов топлива;
• филиал № 2 ОКБ-52 (ныне ОКБ «Вымпел») совместно с Московским заводом «Прожектор» и ПКБ-12 – по электроснабжению объекта и средствам управления техническими системами;
• ЦПИ-31 (ныне 31 ГПИ СС) – по строительному комплексу;
• Ковровское конструкторское бюро арматуры (КБА) – по средствам стыковки наземных коммуникаций с ракетой;
• Уральский вагоностроительный завод (УВЗ) совместно с Сумским машиностроительным заводом – по станции газоснабжения;
• Ждановский завод тяжелого машиностроения и Харьковский завод транспортного оборудования – по участию в разработке и изготовлении оборудования систем заправки компонентами топлива и газами;
• Научно-производственное объединение «Химавтоматика» – по приборам и системам газового контроля.

Рис.2.4.7. Подача транспортно-установочной тележки н а стационарный установщик для проверки их совместной работы

После разработки и утверждения эскизных проектов технологических агрегатов и систем их разработчиками были выданы головному проектному предприятию (ЦПИ-31) уточненные исходные данные и требования по размещению технологического оборудования в помещениях сооружений и на генплане объекта, нагрузкам на их фундаменты, прокладке коммуникаций и их креплению, электроснабжению, вентиляции, температурно-влажностному режиму, связи и т.д.

Следует отметить, что создание первоначально этого комплекса в качестве боевого объекта нашло отражение в облике его построения – все основные сооружения с технологическим оборудованием, кроме стартового, были предложены к реализации, в основном, в арочных конструкциях, обвалованных грунтом, а подвижная башня обслуживания высотой более 60 м предназначалась только для использования на экспериментальном СК для отработки ракеты при летно-конструкторских испытаниях. Однако позднее, когда СК стал космическим, башня обслуживания наряду с другими агрегатами и системами стала одним из основных агрегатов по обеспечению технологических работ, проводимых на объекте.

	Рис.2.4.8. Транспортирование РКН «Протон» с технической на стартовую позицию

Принятое решение о разработке стартового сооружения с минимальной глубиной газоходов полностью себя оправдало, обеспечив строителям возможность создания компактного стартового сооружения для проведения пусков такой мощной ракеты.

В 1964 году, после завершения изготовления оборудования и его заводских испытаний, на космодроме Байконур (объект № 333) был начат монтаж технического и технологического оборудования в сооружениях объекта, проводимый при инженерном сопровождении специалистами КБОМ и смежных предприятий.

К середине 1965 года на одной из пусковых площадок и в сооружениях центральной части СК были закончены наладочные работы, успешно проведены автономные и комплексные испытания оборудования совместно с ракетой. Это позволило 16 июля 1965 года с созданного СК ракетой УР-500 впервые вывести на орбиту Земли тяжелую научно-космическую станцию «Протон-1».

В последующем, в соответствии с решениями Правительства от июля 1965 г. № 1532-205 и от октября 1965 г. № 1841-303, этот СК был модернизирован в целях обеспечения запуска с него на околоземную орбиту КА массой до 20 т трехступенчатой ракетой УР-500К («Протон-К») с разгонным блоком ДМ.

Рис.2.4.9. Подъем установщиком транспортно-установочной тележки с РКН «Протон» в вертикальное положение

При модернизации на СК были размещены дополнительные сооружения и оборудование для работы с новым компонентом топлива (жидкий кислород) и сжатым газообразным гелием и обеспечена заправка ими РБ ДМ; построены дополнительные ресиверные высокого давления для гелия и других газов, новый холодильный центр для работы с космическими кораблями; найдено и осуществлено техническое решение, позволяющее с помощью специальных захватов, смонтированных на башне обслуживания, обеспечить жесткое соединение РКН и верхнего строения башни обслуживания при проведении работ по подготовке РКН к пуску. Это решение позволило исключить их взаимные перемещения, имевшие место при восприятии ветровых нагрузок, что в последующем значительно упростило конструкторские решения механизмов стыковки наземных коммуникаций, размещенных на башне обслуживания, с РБ и КА и т.д.

Рис.2.4.10. РКН «Протон» на пусковой системе стартового сооружения в процессе подготовки ее к совместной работе с наземным технологическим оборудованием

Рис.2.4.11. Подвод башни обслуживания к РКН «Протон»

Все это потребовало проведения большого числа конструкторских проработок для того, чтобы найти оптимальные технические решения в условиях уже построенного СК.

Первый пуск РН УР-500К («Протон») с разгонным блоком ДМ с доработанного СК был осуществлен 10 марта 1967 года. На орбиту Земли был выведен КА «Космос-146».

В 1978 году на космодроме Байконур для обеспечения пусков РН УР-500К с КА тяжелого класса различного назначения был создан и введен в эксплуатацию второй СК (объект № 548).

Выполненные работы обеспечили создание и эксплуатацию на космодроме Байконур двух СК, состоящих каждый из двух стартовых площадок, пусковые установки которых удалены друг от друга на расстояние 600 м. На этих площадках размещены строительные сооружения, включая пристартовый командный пункт, с оборудованием в них, предназначенным для подготовки к пуску РКН.

В сооружениях, находящихся между стартовыми площадками, размещено оборудование, обеспечивающее выполнение отдельных технологических работ на обеих ПУ, а на расстоянии 1000-1500 м от стартовых сооружений были расположены выносные командные пункты, созданные для обеспечения предпусковых работ, проводимых на СК, и пуска РКН. Расстояния между стартовыми и другими сооружениями на этих объектах были выбраны с учетом обеспечения их защиты от газовых струй двигателей ракеты и возможного аварийного взрыва РН.

Строительные сооружения СК, проходные и непроходные каналы, предназначенные для соединения их со стартовым сооружением и командными пунктами, оснащены, в зависимости от функционального назначения, техническими системами вентиляции, кондиционирования, освещения, связи, водоснабжения, канализации, пожарной сигнализации, противопожарной защиты и т.д.

Рис.2.4.12. Технологическое оборудование, размещенное на стартовой площадке в процессе подготовки РКН «Протон» к пуску

Размещение строительных сооружений на площадках 200 и 201 космодрома Байконур показано на плане СП ракеты УР-500К («Протон-К») – на рис. 2.4.13, а их основные размеры и характеристики приведены в табл. 2.4.1; планировка помещений стартового сооружения показана на рис. 2.4.14 и 2.4.14а.

На созданных СК отсутствуют кабельные и кабель-заправочные мачты. Их роль выполняют механизмы ПУ и башни обслуживания, обеспечивающие пристыковку к РКН заправочных, дренажных, электро- и пневмокоммуникаций, а также коммуникаций средств термостатирования.

Все основные операции в процессе подготовки РКН к пуску, в том числе пристыковка коммуникаций, заправка компонентами топлива, газоснабжение, термостатирование, газовый контроль и слив компонентов топлива в случае несостоявшегося пуска, на СК проводятся в автоматическом режиме или дистанционно без присутствия на нем людей.

Отстыковка коммуникаций при пуске РКН осуществляется в автоматическом режиме ходом РН при ее подъеме. После отстыковки все коммуникации с механизмами, а также откидные опоры ПУ, на которые опиралась ракета, убираются в специальные ниши с целью защиты их от воздействия газовых струй двигателей ракеты.

Рис.2.4.13. Планировка стартовой позиции РКН «Протон» – площадки 200 и 201 космодрома Байконур

Рис.2.4.14. Планировка стартового сооружения СК РКН «Протон» (верхний этаж)

Рис.2.4.14а. Планировка стартового сооружения СК РКН «Протон» (нижний этаж)

Рис.2.4.14б. Планировка стартового сооружения СК РКН «Протон» (продольный разрез)

Рис.2.4.14б. Планировка стартового сооружения СК РКН «Протон» (поперечный разрез)

Таблица 2.4.

Основные строительные сооружения стартового комплекса РН «Протон»

№ соору- жения по ген- плану	Наименование и схема сооружения (размер в метрах)	Площадь, зани- маемая техноло- гическим обору- дованием (м2)	Характе-ристика соору- жения	Технические системы. Оборудование
1,2	Стартовое сооружение	2100	Защитное, котлованного типа из сборно-монолитных железо-бетонных конструкций с жаростойкой защитой газоходов	Электроснабжение. Вентиляция и кондиционирование. Водопровод и канализация. Проводная связь. Противопожарная защита. Освещение
112	Сооружение системы заправки РБ жидким кислородом		Площадка с навесом	Электроснабжение. Проводная связь. Противопожарная защита. Освещение
6	Хранилище горючего	970	Защитное наземное из сборных арочных железо-бетонных конструкций	Электроснабжение. Вентиляция и кондиционирование. Водопровод и канализация. Проводная связь. Противопожарная защита. Освещение
7	Хранилище окислителя	1350	Защитное наземное из сборных арочных железо-бетонных конструкций	Электроснабжение. Вентиляция и кондиционирование. Водопровод и канализация. Проводная связь. Противопожарная защита. Освещение
59	Сооружение сливной емкости горючего и сбора проливов горючего (2 шт.)	770	Защитное наземное из сборных арочных железо-бетонных конструкций	Электроснабжение. Вентиляция и кондиционирование. Водопровод и канализация. Проводная связь. Противопожарная защита. Освещение. Электротехническое оборудование (ДЭЗ)
35	Холодильный центр систем термостатирования	1200	Защитное наземное из сборных арочных железо-бетонных конструкций	Электроснабжение. Вентиляция и кондиционирование. Водопровод и канализация. Проводная связь. Противопожарная защита. Освещение
29	Сооружение системы нейтрализации промстоков компонентов топлива	1100	Наземное одноэтажное из сборных железо-бетонных конструкций с жаростойкой защитой газоходов	Электроснабжение. Вентиляция. Водопровод и канализация. Проводная связь. Противопожарная защита. Освещение
67, 68	Сооружение сливной емкости горючего и проливов горючего (2 шт.)	25, 40	Заглубленное из монолитных железо-бетонных конструкций с жаростойкой защитой газоходов	Электроснабжение. Вентиляция. Водопровод и канализация. Проводная связь. Противопожарная защита. Освещение
69, 70	Сооружение сливной емкости окислителя и проливов окислителя (2 шт.)	25, 40	Заглубленное из монолитных железо-бетонных конструкций с жаростойкой защитой газоходов	Электроснабжение. Вентиляция. Водопровод. Противопожарная защита. Освещение
25, 26	Сооружение молниезащиты	110	Металлическая мачтовая конструкция	Электроснабжение
194	Сооружение системы нейтрализации паров горючего	160	Наземное одноэтажное	Электроснабжение. Вентиляция. Проводная связь. Противопожарная защита. Освещение
197	Сооружение системы нейтрализации паров окислителя	160	Наземное одноэтажное	Электроснабжение. Вентиляция. Проводная связь. Противопожарная защита. Освещение
30	Обмывочный пункт		Наземное одноэтажное	Электроснабжение. Вентиляция. Водопровод и канализация. Проводная связь. Противопожарная защита. Освещение
21	Сооружение насосной станции	400	Защитное наземное из сборных арочных железо-бетонных конструкций	Электроснабжение. Вентиляция. Водопровод и канализация. Проводная связь. Противопожарная защита. Освещение
22	Резервуары запаса воды		Железо-бетонные резервуары V = 500 м3	Водопровод
31	Хранилище запасных частей и инструмента (4 шт.)		Наземное одноэтажное	Электроснабжение. Противопожарная защита. Освещение
132	Административное здание		Наземное трехпролетное трехэтажное	Электроснабжение. Вентиляция и кондиционирование. Водопровод и канализация. Проводная связь. Прошвопожарная защита. Освещение
	Площадка стоянки башни обслуживания в ее исходном положении		Четыре фундамента из монолитного железобетона. Высота заглубления определяется рельефом местности
1 (Пл. 201)	Сооружение насосной станции	3000	Защитное герметичное из сборно-монолитных железо-бетонных конструкций	Электроснабжение. Вентиляция и кондиционирование. Водопровод и канализация. Проводная связь. Противопожарная защита. Освещение. Система создания повышенного давления воздуха
15 (Пл. 201)	Станция газоснабжения	330	Наземное одноэтажное промышленного типа	Электроснабжение. Вентиляция и кондиционирование. Водопровод и канализация. Проводная связь. Противопожарная защита. Освещение

Динамика движения опор и механизмов ПУ увязана с динамикой подъема РКН, что исключило возможность их соударения. В случае необходимости слива компонентов топлива из баков РН и РБ при несостоявшемся пуске не требуется повторной пристыковки к ним наземных коммуникаций.

Для защиты днища РН от воздействия высокого ударно-волнового давления, возникающего в газоходах во время запуска двигателей, в составе стартового устройства предусмотрен специальный экран.

Безопасность обслуживающего персонала при выполнении работ обеспечивается тем, что управление всеми операциями по заправке РН и РБ компонентами топлива и другими работами проводится дистанционно из пристартового и выносного командных пунктов, удаленных от стартового сооружения и имеющих необходимую степень защищенности.

Контроль безопасности проведения работ на СК обеспечивается непрерывно функционирующими системами газового анализа и контроля, своевременно предупреждающими о возникновении повышенной концентрации паров компонентов топлива или газов, а также о снижении процентного содержания кислорода в воздухе помещений. В потенциально пожароопасных помещениях предусмотрены автоматические системы пожаротушения.

Для предотвращения возможных аварийных ситуаций при заправке РН компонентами топлива предусмотрены технические средства, обеспечивающие высокую экологическую совместимость СК с окружающей средой. Процесс заправки осуществляется по замкнутому циклу. Образующиеся пары окислителя и горючего отводятся по трубопроводам к специальной системе термического разложения паров, позволяющей довести их концентрацию перед выбросом в атмосферу до уровней, безопасных для окружающей среды.

Рис.2.4.15. Пуск РКН УР-500К («Протон-К») со стартового комплекса

Время, необходимое для проведения на СК всех операций по подготовке к пуску РН с КА составляет 3-4 суток, а минимальный интервал между пусками с одной пусковой установки, включая время заполнения емкостей заправочных систем компонентами топлива, ресиверов газами и т.д. – не более 18 суток при односменной работе.

В работах по созданию технологического оборудования СК нашли отражение многие оригинальные технические решения, выполненные на уровне изобретений. Комитетом по делам открытий и изобретений при СМ СССР только на имя ГСКБ Спецмаш (КБОМ) и его сотрудников было выдано более 200 авторских свидетельств на изобретения, 63 из которых были использованы при создании агрегатов и систем, предназначенных для работы с РКН на стартовом и техническом комплексах.

2.5. Технологическое оборудование стартового комплекса РКН УР-500К («Протон-К»)

Технологическое оборудование созданных СК для РКН «Протон-К» (во многом и для РКН «Протон-М») при осуществлении принятого технологического процесса обеспечивает проведение следующих основных операций:

• транспортирование РКН с технической позиции на СК;
• установку РКН на ПУ, ее вертикализацию и прицеливание;
• подстыковку к РН и РБ заправочных и дренажных коммуникаций систем заправки компонентами топлива, а также гидравлических, газовых и электрических разъемов;
• обслуживание РКН, находящейся в горизонтальном и вертикальном положениях;
• подвод средств обслуживания к РКН;
• связь РКН с подъемно-транспортным, стартовым, наземным электросиловым, радиотехническим, проверочно-пусковым и заправочным оборудованием;
• прием, хранение и подготовку компонентов топлива к заправке и заправку ими РН и РБ;
• поддержание температурно-влажностных режимов и напора газов, подаваемых в бортовые отсеки РН, РБ и под обтекатель КА;
• подачу к местам потребления сжатых газов с требуемыми параметрами;
• дистанционное управление и контроль операций при установке РКН на ПУ, автоматизированное управление и дистанционный контроль операций заправки РН и РБ компонентами топлива и газами;
• автоматическое (при подъеме ракеты) отсоединение заправочных, дренажных, газовых и электрических коммуникаций от РН;
• нейтрализацию паров и возможных проливов компонентов топлива при подготовке РКН к пуску и ее пуске;
• проверку электрических систем РН, РБ и КА;
• набор (проверку) готовности к пуску системами управления РН, РБ и КА;
• пуск РКН.

Рис.2.5.1. РКН «Протон» с РБ ДМ и космическим аппаратом

При необходимости технологическое оборудование СК может обеспечивать слив компонентов топлива из баков РН и РБ, снятие РКН с ПУ и транспортирование ее с СК на техническую позицию.

РКН УР-500М («Протон-М») с РБ ДМ и КА показана на рис. 2.5.1.

Технологическое оборудование СК по своему функциональному назначению разделяется на несколько групп (видов) и состоит из:

• транспортно-установочного и пускового оборудования;
• средств обслуживания РН, РБ и КА;
• заправочного оборудования;
• систем автоматизированного управления технологическими процессами, выполняемыми наземным оборудованием;
• средств термостатирования;
• средств нейтрализации паров и компонентов топлива;
• систем измерений, газового контроля и противопожарной технологической защиты;
• системы наземного электроснабжения спецтоками;
• наземного контрольно-проверочного оборудования РН;
• наземного контрольно-проверочного оборудования РБ;
• наземного контрольно-проверочного оборудования КА.

Назначение, состав, характеристики и размещение оборудования на объекте в кратком изложении приведены ниже.

2.5.1. Транспортно-установочное
и пусковое оборудование

Транспортно-установочное и пусковое оборудование обеспечивает выполнение следующих операций:

• транспортирование полностью собранной ракеты в горизонтальном положении на СК;
• установку ракеты на ПУ в вертикальное положение;
• вертикализацию ракеты;
• подстыковку к ракете заправочных и дренажных соединений, электрических, гидравлических и газовых разъемов;
• проведение вспомогательных работ с ракетой на СК;
• подготовку к пуску и пуск ракеты.

В состав оборудования (рис. 2.5.2) входят следующие основные агрегаты: транспортно-установочная тележка, поз. 2; подъемно-установочное устройство, поз. 3; пусковое устройство, поз. 1. Транспортно-установочная тележка (рис. 2.4.7 и 2.5.3) предназначена для: погрузки и закрепления на ней ракеты; транспортирования ракеты с технического комплекса на СК; подъема ракеты в вертикальное положение с помощью подъемно-установочного устройства и установки ее на опоры ПУ; снятия ракеты с ПУ, в случае необходимости, и транспортирования ее на технический комплекс. В состав основного оборудования транспортно-установочной тележки входят: рама с опорами для закрепления на них ракеты; ходовые тележки железнодорожного типа.
Рис.2.5.2. Транспортно-установочное оборудование

Рис.2.5.3. Размещение РКН «Протон» на транспортно-установочной тележке: 1 – грузовой механизм; 2, 5 – ходовая тележка; 3 – рама; 4 – кронштейн; 6 – тарированная опора; 8 – средняя тарированная опора; 9 – боковая опора; 10 – балка с катками; 11 – задняя опора

Краткая техническая характеристика тележки

	Тип	– передвижная, на ж.-д. ход
	Максимальная нагрузка (с ракетой) от колеса на рельс:
	вертикальная, кН	– 310
	горизонтальная поперечная, кН	– 165
	Ширина колеи железнодорожного пути, мм	– 1520.

Для подачи электропитания на транспортно-установочную тележку и передачи команд по управлению ее механизмами на стартовом и техническом комплексах предусмотрены специальные колонки питания.

Транспортно-установочная тележка хранится на техническом комплексе, на специально оборудованной площадке.

Подъемно-установочное устройство – стационарный установщик (рис. 2.4.6, 2.4.9 и 2.5.4) предназначено для:

• подъема транспортно-установочной тележки с ракетой в вертикальное положение и установки ракеты на опоры пускового устройства с заданной точностью;
• съема, в случае необходимости, ракеты с пускового устройства и опускания ее в горизонтальное положение.

Подъемно-установочное устройство состоит из:

• рамы для шарнирного крепления на ней стрелы и гидродомкрата подъема;
• стрелы с механизмами перемещения ракеты, находящейся в вертикальном положении, в горизонтальном и вертикальном направлениях;
• гидродомкрата подъема стрелы;
• гидросистемы для управления подъемом и опусканием стрелы;
• крыши для защиты подъемно-установочного устройства от воздействия газовойструи при пуске ракеты.

Рис.2.5.4. подъемно-установочное устройство (стационарный установщик): 1 – крыша; 2 – нижняя каретка; 3 – стрела; 4 – гидродомкрат подъема стрелы; 5, 13 – траверса; 6 – гидродомкрат верхней каретки; 7 – верхняя каретка; 8, 9 – гидроцилиндр нижней каретки; 10 – гидроцилиндр крыши; 11 – закладной кронштейн; 12 – рама; 14 – закладная рама; 15 – указатель угла подъема; 16 – рама каретки

Краткая техническая характеристика устройства

Подъемно-установочное устройство размещается в стартовом сооружении и заглублено относительно его поверхности.

Пусковое устройство – стартовая система (рис. 2.4.4 и 2.5.5) предназначено для:

• установки на него ракеты;
• подготовки к пуску и пуска ракеты;
• съема ракеты в случае необходимости.

Рис.2.5.5. Пусковое устройство (стартовая система)

Пусковое устройство состоит из:

• откидных опор, предназначенных для безударного приема ракеты, ее вертикализации и удержания при подготовке к пуску;
• механизмов пристыковки (отстыковки) к ракете (от ракеты) заправочных, дренажных, гидравлических, пневматических и электрических коммуникаций;
• средств защиты оборудования ПУ от воздействия газовой струи при пуске ракеты;
• площадок обслуживания хвостовой части ракеты.

Краткая техническая характеристика ПУ

ПУ размещено в центральной части стартового сооружения и заглублено относительно его поверхности.

2.5.2. Средства обслуживания ракеты-носителя, разгонных блоков, космических аппаратов и космических головных частей

Для обеспечения доступа обслуживающего персонала, доставки приборов, приспособлений и подвода коммуникаций к различным зонам РН, РБ и КА в горизонтальном и вертикальном положениях в составе оборудования СК предусмотрены:

• агрегат обслуживания КГЧ в горизонтальном положении;
• площадки обслуживания ПУ;
• башня обслуживания.

Агрегат обслуживания космической головной части в горизонтальном положении (рис. 2.5.6) предназначен для обслуживания КГЧ, находящейся в составе ракеты в горизонтальном положении на транспортно-установочной тележке на СК.

Агрегат обслуживания КГЧ состоит из следующих основных частей:

• тележки на колесном ходу;
• фермы;
• площадки обслуживания, регулируемой по высоте;
• крана;
• комплекта средств обслуживания.

Башня обслуживания (рис. 2.4.11) предназначена для:

• обеспечения доступа к местам обслуживания ракеты, установленной в вертикальное положение на ПУ;
• размещения оборудования технологических систем, обеспечивающих подготовку ракеты к пуску.

Рис.2.5.6. Агрегат обслуживания космической головной части в горизонтальном положении: 1 – площадка; 2 – переходник; 3 – агрегат обслуживания КГЧ в горизонтальном положении

В состав башни обслуживания входят:

• платформа для размещения металлоконструкций верхнего строения, кабины управления и помещений с оборудованием технологических систем;
• металлоконструкция верхнего строения башни с площадками обслуживания для размещения на них средств обслуживания и оборудования технологических систем;
• механизм передвижения;
• противоугонные захваты, предназначенные для удержания башни от действия ветровой нагрузки при скорости ветра до 30 м/с;
• ветровой захват для уменьшения взаимных колебаний башни и ракеты;
• гидропневмосистема раздвижных площадок обслуживания;
• грузоподъемное оборудование;
• лифты для доставки обслуживающего персонала и грузов на площадки обслуживания;
• электрооборудование, обеспечивающее электропитание механизмов башни и технологических потребителей;
• аппаратура, обеспечивающая управление механизмом передвижения, гидропневмосистемой, ветровым и противоугонными захватами, кранами и лифтами.

Башня оснащена специальными механизмами пристыковки и отвода электро-, пневмо- и гидрокоммуникаций «земля-башня» и «башня-борт». Пристыковка коммуникаций технологических систем «земля-башня» – ручная, механизированная, отстыковка – ходом башни. Стыковка коммуникаций технологических систем «башня-борт» – ручная, отстыковка – автоматическая, дистанционная.

Краткая техническая характеристика башни обслуживания

Электроснабжение башни осуществляется по токоподводу. По токоподводу также проходят кабели средств управления и сигнализации от пульта дистанционного управления башни, расположенного в выносном командном пункте.

В рабочем положении башня обслуживания размещается на стартовом сооружении у ракеты; в нерабочем (исходном) – на расстоянии около 300 м от центра стартового сооружения. При прогнозировании скорости ветра свыше 30 м/с башня отводится в исходное положение и удерживается от опрокидывания и разрушения специальными устройствами – противоугонными захватами.

2.5.3. Заправочное оборудование

Заправочное оборудование обеспечивает:

• подготовку компонентов ракетного топлива и сжатых газов к заправке;
• заправку РН и РБ;
• слив компонентов топлива из баков РН и жидкого кислорода из бака РБ мри несостоявшемся пуске;
• повторную заправку РН и РБ в случае необходимости.

Заправочное оборудование позволяет обеспечить как последовательную, так и параллельную заправку баков РН компонентами топлива.

В состав заправочного оборудования входят:

• система заправки РН окислителем;
• система заправки РН горючим;
• система слива остатков топлива из ДУ РН;
• система обеспечения сжатыми газами;
• станция газоснабжения;
• система заправки РБ жидким кислородом.

Управление системами заправки осуществляется автоматизированной системой управления технологическими процессами наземного оборудования.

Система заправки ракеты-носителя окислителем (рис. 2.4.2,2.4.3 и 2.5.7) предназначена для приема, хранения и подготовки окислителя (азотного тетраксида) к заправке и заправки им баков РН.

При необходимости, в случае отмены пуска, система обеспечивает прием окислителя из баков РН в основные емкости хранилища.

Рис.2.5.7. Размещение основного оборудования средств заправки РН окислителем: 1 – основные емкости окислителя; 2 – насосная станция; 3, 7 – вентиляционная; 4 – гелиевая и воздушная ресиверная; 5 – гелиевая компрессорная станция; 6 – система газовой нейтрализации коммуникаций окислителя; 7 – щитовая; 8 – трансформаторная

В состав оборудования системы входят:

• основные цилиндрические емкости, расположенные горизонтально, предназначенные для хранения окислителя;
• сливные цилиндрические емкости, расположенные горизонтально ниже основных емкостей, предназначенные для приема остатков окислителя из коммуникаций системы и РН после ее заправки;
• насосные агрегаты;
• блок клапанов и фильтров;
• комплект коммуникаций с арматурой и металлорукавами;
• комплект контрольно-измерительных приборов.

Краткая техническая характеристика системы заправки РН окислителем

Объем окислителя, хранящийся в основных емкостях, обеспечивает заправку РН, слив, в случае необходимости, и повторную заправку.

Основное оборудование системы размещается в хранилище окислителя и в стартовом сооружении.

Система заправки ракеты-носителя горючим (рис. 2.5.8) предназначена для приема, хранения и подготовки горючего (несимметричного диметилгидразина) к заправке и заправки им баков РН.

Рис.2.5.8. Размещение основного оборудования системы заправки РН горючим и ресиверной сжатых газов: 1 – насоная станция; 2 – основные емкости горючего; 3 – ресиверная сжатых газов; 4 – хранилище ЗИП; 5 – электрощитовая; 6 – трансформаторная; 7 – вентиляционная

При необходимости, в случае отмены пуска, система обеспечивает прием горючего из баков РН в основные емкости хранилища.

В состав оборудования системы входят:

• основные цилиндрические емкости, расположенные горизонтально, предназначенные для хранения горючего;
• сливные цилиндрические емкости, расположенные горизонтально, ниже основных емкостей, предназначенные для приема остатков горючего из коммуникаций системы и РН после ее заправки;
• насосные агрегаты;
• блок клапанов и фильтров;
• комплект коммуникаций с арматурой и металлорукавами;
• комплект контрольно-измерительных приборов.

Краткая техническая характеристика системы заправки РН горючим

Объем горючего, хранящийся в основных емкостях, обеспечивает заправку РН, слив, в случае необходимости, и повторную заправку.

Основное оборудование системы размещается в хранилище горючего и в стартовом сооружении.

Система слива остатков топлива из двигательных установок ракеты-носителя предназначена для слива, в случае необходимости, остатков компонентов топлива из надмембранных полостей двигателей первой, второй и третьей ступеней РН.

Слив остатков компонентов топлива из надмембранных полостей двигателей в емкости системы сбора и нейтрализации проливов компонентов топлива производится наддувом баков РН.

В состав оборудования системы входят металлорукава, сливные стояки, комплект трубопроводов с арматурой и приборами.

Оборудование системы размещается на башне обслуживания и в стартовом сооружении.

Система обеспечения сжатыми газами предназначена для приема и хранения сжатых газов (воздух, азот, гелий) и выдачи их потребителям (РН, РБ и технологическому оборудованию СК).

В состав оборудования системы входят:

• баллоны для хранения сжатых газов;
• пневмощиты с запорной арматурой и арматурой для редуцирования сжатых газов до требуемого давления и выдачи их потребителям;
• комплект трубопроводов;
• приборы для анализа чистоты и качества сжатых газов.

Краткая техническая характеристика системы

Основное оборудование системы размещается в хранилищах горючего и окислителя (рис. 2.5.7, 2.5.8), в стартовом сооружении и на башне обслуживания.

Станция газоснабжения предназначена для:

• приема жидкого азота и газообразного гелия;
• получения газообразного азота, воздуха и гелия высокого давления;
• заполнения газообразным азотом, воздухом и гелием высокого давления баллонов систем обеспечения СК сжатыми газами;
• подачи воздуха в систему обеспечения температурного режима двигательных и приборных отсеков РН.

Рис.2.5.9. Оборудование гелиевой компрессорной станции

Оборудование станции обеспечивает прием жидкого азота от передвижных средств для заполнения емкости станции газоснабжения и прием газообразного гелия из передвижных средств для закачки его в баллоны системы обеспечения сжатыми газами.

В состав оборудования станции входят:

• воздушные компрессорные установки высокого давления;
• блоки осушки воздуха;
• емкость для жидкого азота;
• азотные газификационные установки;
• гелиевые компрессорные установки;
• пневмощиты выдачи азота, воздуха и гелия;
• комплект трубопроводов;
• приборы для анализа качества выдаваемых азота, воздуха и гелия.

Краткая техническая характеристика станции

	Тип	– стационарная
	Рабочая среда	– азот, воздух, гелий
	Давление на выходе из системы, МПа	– 40
	Производительность, кг/ч:
	по воздуху	– 2000
	по азоту	– 500
	по гелию	– 20
	Управление	– местное, ручное.

Основное оборудование системы размещается в сооружении станции газоснабжения.

Система заправки разгонного блока жидким кислородом предназначена для:

• приема жидкого кислорода и азота из передвижных средств;
• хранения жидкого кислорода и азота;
• термостатирования жидкого кислорода;
• заправки бака РБ жидким охлажденным кислородом.

В состав оборудования системы входят:

• емкость для жидкого кислорода;
• емкости для жидкого азота;
• насосные агрегаты;
• блоки клапанов;
• пневмощиты;
• металлорукава и трубопроводы с арматурой.

Краткая техническая характеристика системы

Количество жидкого кислорода и азота, хранящихся в емкостях, обеспечивает заправку РБ, слив (в случае необходимости) и повторную заправку

Основное оборудование системы размещается на перроне и на башне обслуживания.

2.5.4. Автоматизированная система управления технологическими процессами наземного оборудования

Автоматизированная система управления технологическими процессами предназначена для управления агрегатами и системами СК, участвующими в подготовке к пуску и пуске ракеты.

В состав оборудования автоматизированной системы входят:

• пульты дистанционного управления (рабочие места операторов);
• устройства обработки информации управления и отображения;
• многоканальные измерительные преобразователи;
• коммутационная аппаратура;
• контрольно-проверочная аппаратура.

Рис.2.5.10. Пульты и стойки системы автоматического и дистанционного управления заправкой РН компонентами топлива

Автоматизированная система обеспечивает создание надежного единого комплекса автоматического и дистанционного управления и регулирования с возможностью, при необходимости, ручного вмешательства в осуществляемые процессы. Она позволяет осуществить единовременное, параллельное и автономное управление несколькими технологическими процессами в реальном масштабе времени, контроль выполнения этих операций, а также обмен информацией между системой управления и технологическими системами СК по заданным алгоритмам функционирования систем.

Пульты дистанционного управления размещены в пристартовом и выносном КП.

Оборудование системы питается переменным током напряжением 380/220 В, частотой 50 Гц и постоянным током напряжением 28,5 В.

2.5.5. Средства термостатирования

Для термостатирования компонентов ракетного топлива, элементов РН, РБ и КА используются активные системы термостатирования:

• система термостатирования компонентов топлива РН;
• воздушно-жидкостная система обеспечения температурного режима.

Система термостатирования компонентов топлива ракеты-носителя предназначена для раздельного или одновременного термостатирования компонентов топлива (горючего и окислителя) в емкостях систем заправки при подготовке к заправке РН.

В состав основного оборудования системы входят:

• холодильные машины;
• насосные агрегаты;
• бак для теплоносителя;
• теплообменники;
• комплект трубопроводов с арматурой.

Краткая техническая характеристика системы

Основное оборудование системы размещается в холодильном центре и в хранилищах окислителя и горючего.

Рис.2.5.11. Размещение оборудования средств термостатирования в холодильном центре

Воздушно-жидкостная система обеспечения температурного режима предназначена для подачи охлажденного воздуха под головной обтекатель и охлаждающей жидкости к теплообменникам КА и приборного отсека РН.

В состав оборудования системы входят:

• холодильные машины;
• насосные агрегаты;
• воздухоохладители;
• вентиляторы;
• фильтры для очистки воздуха, подаваемого под головной обтекатель;
• механизмы отвода коммуникаций;
• комплект трубопроводов с арматурой;
• комплект воздуховодов с арматурой;
• теплообменные агрегаты;
• щиты приборов;
• блоки контроля и регулировки параметров хладоносителя;
• блок приема хладоносителя;
• емкости для хладоносителя.

Краткая техническая характеристика системы

Оборудование системы размещается в сооружении холодильного центра, в стартовом сооружении и на башне обслуживания.

2.5.6. Средства нейтрализации паров
и проливов компонентов топлива

Рис.2.5.12. Пульты дистанционного управления работой оборудования системы нейтрализации паров компонентов топлива

Средства нейтрализации предназначены для исключения вредного воздействия паров и случайных проливов топлива на обслуживающий персонал и окружающую среду при проведении работ, связанных с заправкой РН компонентами топлива и всеми технологическими и подготовительными операциями на системах заправки.

На СК предусмотрены две системы нейтрализации: система нейтрализации паров компонентов топлива и система сбора и нейтрализации проливов компонентов топлива.

Система нейтрализации паров компонентов топлива предназначена для нейтрализации токсичных паров компонентов топлива до нетоксичных концентраций при проведении всех работ с РН и всех работ на заправочных системах (заправка емкостей хранилищ, подготовка компонентов топлива, регламентные работы и т.д.).

Система состоит из двух автономных групп оборудования:

• – оборудования нейтрализации паров окислителя;
• – оборудования нейтрализации паров горючего.

В состав каждой группы оборудования входят:

• камеры сжигания с электродвигателями и вентиляторами;
• цилиндрическая емкость для хранения углеводородного топлива (керосина);
• пневмо- и гидрощиты;
• запорно-предохранительная арматура, измерительная и датчиковая аппаратура.

Краткая техническая характеристика каждой группы оборудования системы

Система обеспечивает одновременную нейтрализацию парогазовых смесей компонентов топлива при их дренаже. Оборудование системы размещается в сооружениях системы нейтрализации паров компонентов топлива.

Система сбора и нейтрализации проливов компонентов топлива предназначена для сбора случайных проливов окислителя и горючего на всех участках СК, где они возможны, в том числе и при проливе из РН, а также для перекачки проливов на станцию нейтрализации и последующей их нейтрализации.

Проливы в аварийных случаях возможны на стартовом сооружении при заправке РН и сливе топлива из ее баков, в хранилищах компонентов топлива и на сливно-наливных фронтах около хранилищ.

В местах возможных аварийных проливов компонентов топлива на специально оборудованных площадках устанавливаются трапы с гидрозатворами, соединенными с приемными емкостями системы.

В приемные емкости самотеком собираются чистые и разбавленные водой проливы компонентов топлива, которые затем перекачиваются насосами (или выдавливаются) в емкости на станцию нейтрализации. На станции нейтрализации предусмотрено раздельное оборудование для подготовки и нейтрализации проливов компонентов топлива в специальных печах до нетоксичных концентраций.

В состав системы входят комплекты оборудования для:

• сбора и выдачи проливов компонентов топлива (цилиндрические емкости, насосные агрегаты, трапы, гидро- и пневмощиты);
• нейтрализации проливов компонентов топлива (цилиндрические емкости, гидро- и пневмощиты, печи для нейтрализации проливов компонентов топлива);
• приема, хранения и выдачи керосина (цилиндрическая емкость, заправочная колонка, гидро- и пневмощиты), а также запорно-предохранительная арматура и датчиковая аппаратура.

Краткая техническая характеристика системы

Система обеспечивает нейтрализацию проливов компонентов топлива до нетоксичных концентраций. Оборудование системы размещается в стартовом сооружении, на сливно-наливных фронтах, у хранилищ и в хранилищах компонентов топлива, в сооружениях сливных емкостей заправочных систем и системы сбора и нейтрализации проливов компонентов топлива, на станции нейтрализации проливов компонентов топлива.

2.5.7. Система измерений

Система измерений предназначена для сбора, преобразования, автоматической обработки, регистрации информации о работе агрегатов, систем и стартового сооружения комплекса, а также для измерения и регистрации некоторых параметров наземного контрольно-проверочного оборудования РКН во время проведения технологических операций по подготовке к пуску и пуска ракеты.

В состав системы входит аппаратура сбора, преобразования и обработки информации, а также аппаратура регистрации, отображения и управления.

Система обеспечивает сбор и обработку информации от датчиков по следующим параметрам: давление, температура, угловое перемещение, вибрация, нагрузка и др. Преобразованная информация о параметрах и состоянии контролируемых агрегатов и систем выводится на экраны видеоконтрольных устройств и записывается средствами графической регистрации в виде графиков или таблиц.

Электропитание системы осуществляется переменным током напряжением 220В и частотой 50 Гц.

Аппаратура системы измерений размещается в стартовом сооружении и в КП.

2.5.8. Система газового контроля

Система газового контроля предназначена для контроля воздушной среды в помещениях, где расположено технологическое оборудование и возможны утечки паров компонентов топлива, азота, гелия и кислорода, а также для выдачи электрических, световых и звуковых сигналов о состоянии воздушной среды в указанных помещениях для предупреждения обслуживающего персонала об опасности.

В состав системы газового контроля входят:

• датчиковая аппаратура;
• блоки вторичной аппаратуры (управления, сигнализации, питания), объединенные в стойки;
• дистанционный пульт информации (пульт контроля);
• световые и звуковые сигнальные устройства;
• коммутирующая аппаратура и кабели.

Краткая техническая характеристика системы

	Тип системы	– стационарная
	Контролируемые пороговые значения объемной доли кислорода, %:
	менее	– 19
	более	– 23
	Контролируемые пороговые значения содержания паров компонентов топлива:
	окислителя (АТ), мг/л	– 0,002-0,04
	горючего (НДМГ), мг/л	– 0,0001-0,01
	Управление работой системы	– автоматическое.

Электропитание аппаратуры системы осуществляется переменным током напряжением 220 В и частотой 50 Гц. Аппаратура системы газового контроля размещается в сооружениях систем заправки РН и РБ компонентами топлива и в КП.

2.5.9. Система противопожарной технологической защиты

Система предназначена для защиты РКН, находящейся на ПУ, и технологического оборудования системы заправки горючим от случайных возгораний. Она обеспечивает тушение пожара, возникшего на стартовом сооружении, а также тушение пожара в хранилище системы заправки горючим.

В состав оборудования системы входят:

• водяной резервуар;
• насосная станция;
• коллекторы с оросителями в хранилище горючего;
• кольцевой коллектор на стартовом сооружении;
• лафетные стволы на стартовом сооружении;
• гидросистема управления лафетными стволами;
• комплект коммуникаций с арматурой и контрольно-измерительными приборами.

Краткая техническая характеристика системы

Оборудование системы размещается в сооружении насосной станции, в стартовом сооружении и в помещениях хранилища горючего.

2.5.10. Система наземного электроснабжения спецтоками

Система предназначена для обеспечения постоянным током технологических систем СК, а также комплектов контрольно-проверочного оборудования РН и РБ.

В состав системы входят преобразователи постоянного тока и блоки автоматики и управления.

Краткая техническая характеристика системы

Рис.2.5.13. Стойки оборудования системы электроснабжения спецтоками

Оборудование системы электроснабжения спецтоками дублированное, обеспечивает бесперебойное снабжение потребителей постоянным током и размещается в стартовом сооружении, в выносном КП и других сооружениях СК, где имеются потребители постоянного тока.

2.5.11. Наземное контрольно-проверочное оборудование
ракеты-носителя

Наземное контрольно-проверочное оборудование РН предназначено для ее подготовки к пуску.

В состав этого оборудования входят:

• комплект блоков электропневморазъемов и комплекты кабелей и пневмокоммуникаций;
• имитатор торца РН;
• эквивалент борта РН;
• наземный проверочно-пусковой комплекс системы управления РН;
• контрольно-проверочная аппаратура системы телеметрического контроля;
• система контроля уровней и ее наземная кабельная сеть;
• контрольно-проверочная аппаратура системы электрооборудования;
• система прокачки рулевых машин;
• система дежурного стартового наддува;
• система управления наземными технологическими системами РН.

Комплект блоков электропневморазъемов и комплекты кабелей и пневмокоммуникаций предназначены для соединения наземных электропневмокоммуникаций с ответными электропневмокоммуникациями РН.

В состав комплекта входят:

• блоки электропневморазъемов с направляющими штырями, установленные на механизме стыковки ПУ;
• ответные блоки с ловителями штырей, установленные на торце хвостовой части РН.

Комплекты кабелей и пневматических коммуникаций с элементами их крепления размещаются на механизме стыковки ПУ.

Стыковка блоков электропневморазъемов производится дистанционно при помощи механизма стыковки разъемов ПУ.

Имитатор торца ракеты-носителя предназначен для проверки работоспособности и контроля готовности систем СК перед установкой ракеты на ПУ.

В состав имитатора торца входят:

• корпус хвостового отсека РН;
• имитатор пневмогидравлической системы РН;
• имитатор бортовой части системы термостатирования приборного отсека РН;
• имитатор рулевых машин РН;
• транзитная кабельная сеть;
• электрооборудование.

Краткая техническая характеристика имитатора торца РН

Имитатор торца при работе устанавливается на опоры ПУ и к нему подстыковываются коммуникации наземных систем (гидравлические, пневматические и электрические).

Эквивалент борта ракеты-носителя предназначен для проведения комплексных проверок систем СК перед установкой ракеты на ПУ и состоит из:

• аппаратурной части, представляющей собой эквиваленты отдельных бортовых систем, имитирующих информацию, которой обмениваются наземные системы СК с бортовыми системами РН;
• источников постоянного тока напряжением 28,5 В;
• комплекта кабелей и ЗИПа.

Эквивалент борта РН выполнен в передвижном варианте, работает совместно с имитатором торца РН и размещается при проверках на стартовом сооружении.

Электропитание эквивалента осуществляется переменным током напряжением 380/220 В и частотой 50 Гц.

Наземный проверочно-пусковой комплекс системы управления ракеты-носителя предназначен для подготовки РН к пуску и пуска, а также для проведения автономных и комплексных испытаний системы управления РН на СК.

В состав этого комплекса входят:

• пульт оператора;
• цифровая вычислительная аппаратура;
• аппаратура релейной автоматики;
• коммутационное оборудование;
• источники постоянного тока;
• регламентная аппаратура.

Электропитание его оборудования осуществляется переменным током напряжением 380/220 В и частотой 50 Гц. Оборудование контрольно-проверочного комплекса размещается в стартовом сооружении и в выносном КП.

Контрольно-проверочная аппаратура системы телеметрического контроля предназначена для проверок устанавливаемой на борту РН системы телеметрического контроля, которая осуществляет прием телеметрической информации по высокочастотному каналу связи и видеотрактам с бортовой системы и обмен сообщениями между бортовой станцией и наземным оборудованием.

В состав контрольно-проверочной аппаратуры входят:

• приемно-передающие устройства;
• персональные электронно-вычислительные машины;
• видеомагнитофоны;
• приемно-излучающие блоки;
• ячейки кабельного ввода.

Электропитание аппаратуры осуществляется переменным током напряжением 220 В и частотой 50 Гц. Оборудование контрольно-проверочной аппаратуры размещается в стартовом сооружении и в выносном КП.

Система контроля уровней и ее наземная кабельная сеть предназначены для обеспечения контроля уровней компонентов топлива в баках РН и выдачи информации в систему управления заправкой.

В состав наземной части системы входят:

• аппаратура усилителей-преобразователей, получающая информацию от датчиков уровня, размещаемых на борту РН;
• аппаратура кодирования;
• пульт управления.

В наземную кабельную сеть системы входят соединительные платы, шкафы и кабели.

Электропитание аппаратуры системы осуществляется переменным током напряжением 220 В и частотой 50 Гц и постоянным током напряжением 28,5 В. Оборудование системы размещается в стартовом сооружении и в выносном КП.

Контрольно-проверочная аппаратура системы электрооборудования предназначена для контроля работы электрооборудования, обеспечивающего температурный режим в герметичном приборном отсеке РН.

В состав контрольно-проверочной аппаратуры входят блок обогрева и пульт обогрева.

Электропитание контрольно-проверочной аппаратуры осуществляется переменным током напряжением 220 В и частотой 50 Гц. Аппаратура размещается в стартовом сооружении и в выносном КП.

Система прокачки рулевых машин предназначена для питания рабочей жидкостью рулевых машин первой ступени РН при ее пуске, а также при проверках РН в процессе работы с ней на ПУ.

В состав системы входят:

• насосная станция, обеспечивающая подачу рабочей жидкости;
• гидравлические трубопроводы, предназначенные для подачи рабочей жидкости от насосной станции к блоку гидропневморазъемов РН и отвода от него отработанной жидкости;
• электрическое оборудование.

Краткая техническая характеристика системы

Основное оборудование системы размещается в стартовом сооружении.

Система дежурного и стартового наддува предназначена для наддува баков РН при выполнении технологических операций по заправке (сливу) баков компонентами топлива, а также для автоматического поддержания избыточного давления в баках при установке и нахождении ракеты на пусковом устройстве.

В состав системы входят:

• оборудование ресиверной;
• пневмощиты;
• комплект трубопроводов;
• пульт проверок;
• контрольно-измерительные приборы.

Краткая техническая характеристика системы

Основное оборудование системы размещается в стартовом сооружении.

Система управления наземными технологическими системами ракеты-носителя (рис. 2.5.14) предназначена для автоматизированного управления технологическими операциями:

• питания рабочей жидкостью рулевых машин;
• обеспечения температурного режима РН;
• проверки герметичности пневморазъемов;
• дежурного и стартового наддува баков РН.

	Рис.2.5.14. Пульт и стойки системы управления наземными технологическими системами РН

В состав оборудования системы управления входят:

• устройство логической обработки информации управления и отображения;
• рабочее место оператора;
• устройство регистрации;
• многоканальные измерительные преобразователи;
• исполнительные пункты;
• соединительные ящики;
• комплект кабелей. Электропитание системы осуществляется переменным током напряжением 380/220 В и частотой 50 Гц.

Оборудование системы размещается в выносном КП и в стартовом сооружении.

2.5.12. Наземное контрольно-проверочное
оборудование разгонного блока

Наземное контрольно-проверочное оборудование РБ состоит из:

• наземного комплекса автоматизированной системы управления РБ;
• пульта оператора;
• комплекта вычислительной аппаратуры;
• коммутационного оборудования.

Электропитание системы осуществляется постоянным током напряжением 28,5 В и переменным током напряжением 380/220 В и частотой 50 Гц.

Оборудование системы размещается в выносном КП и в стартовом сооружении.

Автоматизированная система контроля и управления подготовкой разгонного блока предназначена для:

• централизованного контроля параметров управления заправкой РБ окислителем;
• обеспечения связи со смежными системами;
• контроля уровней заправки.

	Рис.2.5.15. Пульты и стойки системы управления заправкой разгонного блока жидким кислородом

В состав оборудования системы входят:

• рабочее место оператора;
• устройство подключения к объекту;
• печатающее устройство;
• кроссовые средства;
• средства измерения уровня заправки;
• средства связи для обмена информацией между аппаратурой системы;
• средства гарантированного электропитания;
• комплект проверочной аппаратуры.

Электропитание системы осуществляется переменным током напряжением 220 В и частотой 50 Гц. Оборудование системы размещается в выносном КП и в стартовом сооружении.

2.5.13. Наземное контрольно-проверочное
оборудование космических аппаратов

Наземное контрольно-проверочное оборудование КА предназначено для обеспечения подготовки их к пуску. Состав и требования к контрольно-проверочному и другому наземному оборудованию КА определяются разработчиками КА.

Каждый КА имеет свои комплекты контрольно-проверочного и наземного оборудования, монтируемые на СК перед вывозом на него РКН.

Контрольно-проверочное оборудование размещается в стартовом сооружении и в ВКП, а наземное оборудование – в стартовом сооружении и на башне обслуживания.

Следует отметить, что созданию основных агрегатов и систем СК РКН «Прогонку особенно агрегатов и систем, обеспечивающих процессы заправки компонентами топлива и пуск РКН, уделено значительное внимание. Они созданы исходя из необходимости осуществления управления их работой в дистанционном или автоматическом режимах и с учетом максимальной безопасности обслуживающего персонала при проведении технологических операций.

Помимо общих обязательных норм и правил поведения обслуживающего персонала при проведении работ по подготовке РКН к пуску для каждого вида работ существуют свои специальные правила техники безопасности и средства индивидуальной защиты (спецкостюмы, противогазы и т.д.). К проведению работ допускаются только лица, имеющие необходимую квалификацию и изучившие соответствующую систему или агрегат и пути эвакуации из соответствующих сооружений при возникновении в них экстремальных ситуаций.

Перед началом заправки ракеты компонентами топлива с СК проводится эвакуация обслуживающего персонала, не задействованного в работах по заправке и пуску ракеты, на безопасное расстояние в заранее отведенную зону.

Заправка РН и РБ компонентами топлива, наддув их баков сжатыми газами осуществляются из пристартового КП. Проверка бортовых систем, предстартовые операции, набор готовности и пуск ракеты проводятся обслуживающим персоналом из выносного КП. Командные пункты расположены на безопасном расстоянии и имеют достаточную степень защищенности от взрывной волны и токсичных газов, возникающих при аварийной ситуации, обеспечивая, в случае необходимости, имеющимися средствами работу обслуживающего персонала в режиме полной изоляции в течение нескольких часов.

Созданные в нашей стране ракеты УР-500К и УР-500М и СК обеспечивают по настоящее время выполнение ракетно-космических программ России по запуску на заданные орбиты КА тяжелого класса.

С этих СК на начало 2003 года осуществлено около 300 успешных пусков РКН УР-500К («Протон-К») с КА различного назначения, в том числе запусков долговременных орбитальных станций «Салют», «Мир»; отдельных технологических блоков международной орбитальной станции; КА для исследования дальнего космоса. Луны, Марса, Венеры; спутников связи, телевидения и других аппаратов.

Более чем 30-летняя эксплуатация СК подтвердила эффективность, надежность, безопасность и долговременность их работы, правильность принятых конструкторских решений, а их создание на том этапе стало значительным вкладом в развитие и совершенствование отечественных наземных объектов ракетной техники.

2.6. Стартовый комплекс РКН 11К77 («Зенит»)

Космический ракетный комплекс «Зенит» был создан в соответствии с постановлением ЦК КПСС и Совета министров СССР от 16 марта 1976 г. № 183-70. Цель его разработки – дальнейшее совершенствование космических средств, повышение эффективности решения важнейших оборонных, народнохозяйственных и научных задач, надежности и оперативности подготовки и пуска РН с КА среднего класса различного назначения.

Этим постановлением было определено головное предприятие по созданию РН среднего класса 11К77 («Зенит») и космического ракетного комплекса в целом – ГКБ «Южное» (главный конструктор В.Ф. Уткин) и головные предприятия по основным составляющим РН, а также по наземным объектам ракетно-космического комплекса, в том числе головное предприятие по стартовому и техническому комплексам – КБТМ.

РН в ГКБ «Южное» была создана в двухступенчатом варианте, имеющей диаметр корпуса I и II ступеней 3900 мм и длину 57000 мм, тяга ее двигателей на Земле – 740 тс. Эта ракета предназначалась для вывода КА массой не менее 10 т на полярную круговую орбиту высотой 200 км. РН на СК перед пуском заправлялась компонентами топлива (окислитель – жидкий кислород, горючее – керосин РГ-1) и имела стартовую массу 450 т (рис. 2.6.1).

Стационарный наземный СК для этой ракеты был разработан КБТМ с участием кооперации смежных предприятий в автоматизированном варианте в составе двух пусковых установок, предназначенных для проведения шести последовательных пусков РКН без пополнения запаса ракет, компонентов топлива, сжатых газов и с интервалом между пусками не более 3,5 часов.

2.6.1. Конструктивные особенности
стартового комплекса РКН «Зенит»

Рис.2.6.1. РКН 11К77 («Зенит»)

Разработка СК осуществлялась в соответствии с ТТЗ Заказчика и исходными данными (требованиями) разработчика РН. Он создавался исходя из условий обеспечения подготовки к пуску и пуска РН «Зенит» с КА различного назначения и осуществления на нем, при выполнении принятых технологических операций, автоматического дистанционного управления работой его оборудования.

Для реализации этих требований в КБТМ был выработан ряд следующих принципиальных положений по построению СК и разработке его оборудования:

• все ручные операции, необходимые при подготовке РН, выполняются только на ТК;
• выполняемые на СК технологические процессы должны быть автоматизированы, доступ обслуживающего персонала к РН исключен;
• на СК реализуется принцип непосредственной автоматической стыковки (без промежуточных элементов) соответствующих элементов РН и наземных систем (трубопроводы, электрические разъемы, опоры);
• наземные технологические системы должны обладать малой инерционностью, т.е. не требовать значительного времени для выхода на рабочий режим, и выполнять операции за минимальное время;
• технологический процесс подготовки РКН реализуется дистанционно управляемыми наземными технологическими системами, работающими по единой циклограмме с централизованным контролем;
• при пуске РКН электрические связи между ее бортом и наземными системами сохраняются до момента схода ракеты с пускового стола;
• послепусковые проверки наземных систем, в том числе кабельных связей, автоматизируются;
• исключаются послепусковые ремонтно-восстановительные работы с пусковым оборудованием;
• исключается использование узлов и деталей разового действия;
• исключаются необратимые процессы в наземном оборудовании, которые могут вызывать необходимость доступа обслуживающего персонала к РН, находящейся в заправленном состоянии.

При разработке структурного построения и генерального плана СК принят принцип разделения технологического оборудования на два независимых полукомплекта – на две пусковые линии со своими стартовыми площадками. Едиными для двух стартовых площадок выполнены сооружения, в которых размещаются энергоблок и системы производства сжатых газов, термостатирования, сбора и нейтрализации промстоков. Сооружения связаны между собой проходными и непроходными каналами, в которых проложены соответствующие коммуникации (рис. 2.6.2).

Рис.2.6.2. Схема генерального плана СК «Зенит»

ЭКСПЛИКАЦИЯ (Рис.2.6.2.)

Такое построение СК позволяло проводить подготовку одновременно двух РКН и поочередно их пуски, а также регламентные и ремонтные работы на одной ПУ без прекращения эксплуатации второй.

По результатам анализа выполненных в КБТМ поисковых проектно-конструкторских и расчетно-теоретических работ были приняты следующие технические решения по СК:

• пусковые установки из соображений безопасности разнести на расстояние 400 м, а также на необходимые расстояния разнести пристартовые хранилища РН, горючего, окислителя и сжатых газов;
• управление подготовкой к пуску и пусками РКН проводить из единого КП.

При этом были приняты также следующие решения, влияющие на построение СК.

Рис.2.6.3. РКН «Зенит» на транспортно-установочном агрегате в составе поезда: 1 – РКН; 2 – транспортно-установочный агрегат; 3 – платформа прикрытия; 4 – электроаккумуляторный тягач

Рис.2.6.4. Размещение стартового подъемно-транспортного и стыковочного оборудования на стартовом сооружении: 1 – РКН «Зенит»; 2 – транспортно-установочный агрегат; 3 – платформа прикрытия; 4 – электроаккумуляторный тягач; 5 – пусковой стол; 6 – газоход; 7 – кабель-мачта

В центре каждой стартовой площадки располагается заглубленное в землю ст артовое сооружение, состоящее из 3-этажного блока помещений «чистой» зоны, где размещена аппаратура, 6-этажного блока помещений «грязной» зоны и односкатного отражателя газовых струй двигателей РН глубиной 22 м.

В помещениях рамы ПУ и «грязной» зоны стартового сооружения размещены отводные опоры с системой удержания РН, агрегаты автоматической стыковки коммуникаций окислителя и холодного гелия, коммуникаций горючего и термостатирования хвостового отсека первой ступени ракеты, а также другое технологическое оборудование. В проеме ПУ под отводными опорами РН смонтированы патрубки водяной системы охлаждения.

На нулевой отметке стартового сооружения по его оси проложен железнодорожный путь нормальной колеи, предназначенный для подачи РКН на транспортно-установочном агрегате (ТУА) к пусковому столу. Кроме того на площадке проложен специальный рельсовый путь для передвижения башни обслуживания.

Рис.2.6.5. Панорама СК РКН «Зенит» на космодроме Байконур

Рядом с пусковым столом по оси стартового сооружения смонтирована поворотная кабель-мачта (КМ), на конце которой имеется блок электропневмокоммуникаций (автостык), предназначенный для соединения с коммуникациями платы РН. Соединение обеспечивается передвижной кареткой с помощью гидропривода. В районе другого конца КМ, на нулевой отметке стартового сооружения, смонтированы блок обеспечения функциональных проверок, механизм стыковки наземного блока электроразъемов и механизм стыковки труборазъсмов, к которым подведены соответствующие коммуникации наземных технологических систем. Эти блоки стыкуются с ответными автостыками ТУА, а блок обеспечения функциональных проверок может стыковаться с автостыком КМ и наземным блоком электроразъемов.

На стартовой площадке также расположены агрегат автоматической стыковки наземных коммуникаций башни обслуживания, наземная часть системы срочной эвакуации обслуживающего персонала с башни и лафетные стволы водопенной системы пожаротушения.

В помещениях «чистой» зоны стартового сооружения и в КП размещены наземные средства контрольно-проверочного оборудования РН, предназначенные для контроля состояния бортовой аппаратуры и оборудования РКН при подготовке к пуску и пуске.

Технологический цикл подготовки РКН на СК полностью автоматизирован, что стало возможным в результате тесного творческого сотрудничества его разработчиков и разработчиков РН, которые, несмотря на определенные трудности, пошли на принятие многих предложений разработчиков наземного оборудования во имя интересов ракетного комплекса в целом.

В целях обеспечения безопасности СК укомплектован рядом специальных систем газового контроля, нейтрализации, интенсивной вентиляции, пожаротушения, индивидуальными (противогазы, специальные костюмы) и коллективными средствами защиты, а КП оборудован системами жизнеобеспечения и рассчитан на восприятие внешних нагрузок до 10 кгс/см² во фронте ударной волны.

При этом СК создавался из условия обеспечения:

• поддержания в готовности к пуску РКН, находящейся на ПУ, в течение 7 суток, в том числе в течение 12 ч после заправки ее компонентами топлива, при обеспечении электрических связей с бортом РКН и подачи сжатых газов до ее схода с ПУ;
• подготовки к пуску и пуска РН с КА в любое время суток, при любой погоде, в условиях температуры окружающего воздуха от -40 до +50 °С и скорости ветра у земли до 20 м/с;
• пусков РКН со второй ПУ при нахождении первой ПУ на техническом обслуживании;
• гарантийного срока работы технологического оборудования не менее 10 лет при обеспечении экологической чистоты и безопасности выполнения работ обслуживающим персоналом.

СК был построен и начал эксплуатироваться на площадке 45 космодрома Байконур, в трех километрах от ТК. В его составе около 20 основных строительных сооружений, в которых размещены технологические и технические системы и агрегаты.

Технологический процесс подготовки к пуску и пуска РКН на СК выглядит следующим образом.

Работы начинаются с подготовки СК к приему ракеты. На этом этапе включаются системы электроснабжения, пульты дистанционного управления технологическими системами и обслуживающие системы; проводятся необходимые подготовительные операции и функциональные проверки технологического оборудования.

Перед приемом РКН контролируется исходное состояние технологического оборудования и аппаратуры, включаются все виды связи и система телеметрических измерений, водопенная система пожаротушения переводится в дежурный режим.

Рис.2.6.6. РКН «Зенит» на ТУА перед установкой на пусковой стол

По готовности систем дистанционного управления к работе в соответствии с циклограммой начинается захолаживание коммуникаций окислителя и через некоторое время – коммуникаций горючего. Выдается команда «Подать ТУА с РКН к ПУ». Из пристартового хранилища поезд в составе ТУА с уложенной на него РКН, буферных платформ и электротягача в течение 5 минут подходит к ПУ.

В это время блок обеспечения функциональных проверок отстыковывается от КМ и от механизма стыковки наземного блока электроразъемов.

По получении разрешения на стыковку электротягач подает ТУА на замок каретки блока механизмов автоматической стыковки электрокоммуникаций, которая с помощью своего гидропривода, перемещая поезд к пусковому столу, обеспечивает стыковку разъемов автостыка КМ с разъемами платы РН, расположенной между первой и второй ее ступенями. Одновременно происходит стыковка смонтированных на ТУА блока электрических разъемов и блока труборазъемов (воздух, воздушное и жидкостное термостатирование) с ответными наземными блоками комплекта механизма стыковки.

Рис.2.6.7. РКН «Зенит» на стартовом сооружении

Начинается термостатирование отсеков РН (кроме хвостового отсека первой ступени). Выдвигаются домкраты ТУА для совмещения осей поворота стрелы ТУА и КМ. Силовые гидроцилиндры ТУА поднимают в вертикальное положение стрелу ТУА с уложенной РКН и КМ. Выдвигаются откидные опоры пускового стола, на которые гидропривод нижних опор ТУА опускает РКН. Из ниш ПУ выдвигаются устройства автоматической стыковки заправочных коммуникаций, которые стыкуются с горловинами горючего и окислителя первой и второй ступеней РН. Проводится дистанционный контроль герметичности стыков. Одновременно с разъемом окислителя стыкуется разъем холодного гелия, а с разъемом горючего – разъем термостатирования хвостового отсека первой ступени. На борт РН подается азот и теплый гелий. Включается система контроля уровней заправки компонентами топлива в баках РН. Баки и пневмогидравлическая система РН подготавливаются к заправке компонентами ракетного топлива.

Подача азота и теплого гелия, готовность системы контроля уровней заправки и пневмогидравлической системы, завершение захолаживания коммуникаций КРТ являются условиями, при которых начинается заправка баков РН сначала окислителем, а затем горючим.

Заправка окислителем (жидким кислородом) начинается малым расходом. Одновременно окислитель подается в теплообменник для захолаживания гелия. Основная часть окислителя подается большим расходом. При достижении окислителем уровня выше верхнего среза шар-баллонов холодного гелия, размещенных в баках первой и второй ступеней РН, начинается подача холодного гелия. Заправка окислителем завершается малым расходом, после чего система заправки работает в режиме подпитки.

Заправка горючим также начинается малым расходом, продолжается большим и завершается снова малым расходом. По окончании заправки остатки горючего сливаются из коммуникаций и проводится их продувка.

Параллельно с процессом заправки осуществляются ввод полетного задания в бортовой цифровой вычислительный комплекс РН и включение системы телеизмерений. Фиксаторы откидных опор ПУ запирают РН на пусковом столе.

За 12 минут до пуска прекращается термостатирование за исключением термостатирования хвостового отсека первой ступени РН, и воздух дренируется из коммуникаций. Производится контрольное прицеливание. Разводятся захваты ТУА, его стрела опускается, а блоки разъемов отстыковываются от ответных наземных коммуникаций комплекта стыковки. ТУА отводится от пусковой установки на безопасное расстояние, а опоры ПУ взводятся.

За 5 минут до старта прекращается подпитка окислителем и его остатки сливаются из коммуникаций, прекращаются термостатирование хвостового отсека первой ступени РН и подача холодного гелия, производится его дренаж из коммуникаций, отстыковываются автостыки комплекта стыковочных устройств от заправочных горловин горючего и окислителя ракеты.

По сигналу готовности к пуску РН переводится на бортовое питание, выдается команда «Пуск». За 15 секунд до сигнала «Контакт подъема» включается система охлаждения газоотражателя ПУ, вода через патрубки подается под срез сопел ДУ РН.

При включении двигателя первой ступени РН и наборе им промежуточной тяги происходит расфиксация системы удержания. РН сходит с опор пускового стола и своим ходом разрывает электрические связи между платой ракеты и КМ; формируется сигнал «Контакт подъема», по которому прекращается подача на борт азота и теплого гелия. Опоры пускового стола отводятся в ниши и закрываются бронещитами, КМ отводится от ракеты и укладывается в горизонтальное положение.

Все эти операции проводятся в автоматическом режиме по единой циклограмме при централизованном контроле операторами расчета, находящимися в КП.

СК включает в свой состав 39 агрегатов, систем и специальных средств, наименования и разработчики которых приведены в табл. 2.6.1.

Таблица 2.6.1

Состав наземного технологического оборудования СК РКН «Зенит»

КБТМ, являясь головным конструкторским предприятием и идеологом СК, разработало проекты 7 агрегатов. По техническим заданиям КБТМ смежными КБ разработаны проекты 32 агрегатов и систем, в том числе по ряду оборудования – с участием КБТМ.

2.7. Технологическое оборудование СК РКН «Зенит»

Высокие требования по готовности, скорострельности, уровню автоматизации, многоразовому использованию по назначению, удобству эксплуатации и безопасности проводимых работ, предъявленные к СК «Зенит» в ТТЗ Заказчика, предопределили технические решения его технологического оборудования. При этом на выбор конструктивных решений основных агрегатов существенное влияние оказали следующие обстоятельства, связанные с конструкцией РН и эксплуатацией СК:

• необходимость проведения заключительного предполетного диагностирования РКН, находящейся на пусковом столе с работающей двигательной установкой РН, до достижения промежуточного режима тяги, равной стартовой массе РКН, потребовала создания в конструкции пускового стола системы ее удержания;
• сосредоточение связей РН с наземным оборудованием на двух уровнях: в хвостовом отсеке первой ступени (коммуникации заправки окислителем, горючим и холодным гелием и термостатирования) и в межступенной зоне ракеты (электрические и пневматические коммуникации) обеспечило возможность создания конструкций а1регатов, осуществляющих автоматическую стыковку гидравлических, газовых и электрических коммуникаций, подачу сжатых газов на борт и электрическую связь с бортом РКН до момента ее пуска; автоматическую расстыковку электропневморазъемов ходом стартующей ракеты;
• изменение нагрузки и геометрических параметров корпуса носителя за счет его охлаждения в процессе заправки баков жидким кислородом нашло отражение в конструкции КМ;
• необходимость уменьшения ветровой нагрузки на вертикально установленную ракету до уровня ниже критической потребовала создания рамы пускового стола, в проем которой можно опустить ракету на опоры на 4 м ниже уровня нулевой отметки стартовой площадки;
• требования по многоразовости использования по назначению пускового стола без проведения ремонтно-восстановительных работ и по гарантированному ограничению газодинамического воздействия обратных газовых потоков на ракету определили необходимость создания системы водяного охлаждения газохода пускового стола.

Состав наземного технологического оборудования СК приведен в разделе 2.6.1.

По функциональному назначению это оборудование разделяется на:

• стартовое, подъемно-транспортное и стыковочное оборудование;
• системы заправки компонентами топлива;
• системы обеспечения сжатыми газами;
• системы термостатирования;
• оборудование пожаротушения;
• системы контроля содержания кислорода в помещениях;
• автоматизированные системы управления и контроля;
• проверочно-пусковое оборудование РКН.

В настоящем разделе приведены основные данные по наземному технологическому оборудованию СК, его размещению, по конструктивным решениям и работе его основных составных частей.

2.7.1. Стартовое, подъемно-транспортное
и стыковочное оборудование

В состав этого оборудования входят:

• пусковой стол;
• кабель-мачта;
• комплект устройств стыковки электрокоммуникаций и коммуникаций термостатирования;
• комплект автоматических устройств коммуникаций заправки и термостатирования;
• система охлаждения газоотражателя;
• транспортно-установочный агрегат.

Пусковой стол представляет собой стационарный агрегат с рамой, оснащенный откидными опорами для РКН и односкатным газоотражателем, углубленным на 22 м относительно нулевой отметки стартовой площадки.

ПС предназначен для:

• приема РКН с ТУА;
• опускания РКН на опорные пяты с центровкой ее по вертикальной оси пускового стола;
• удержания РКН в вертикальном положении с работающей на промежуточном режиме тяги двигательной установкой;
• автоматического отвода откидных опор от стартующей РКН;
• отвода газовой струи двигательной установки от стартующего носителя с обеспечением расчетных нагрузок на РН в части давления, величин тепловых потоков, акустического воздействия;
• подвода охлаждающей воды в газовую струю ДУ РН через патрубки пускового стола.

В состав агрегата входят рама, откидные опоры, гидропневмосистема, электрооборудование, газоотражатель, комплект закладных деталей, патрубки для подачи воды.

Рис. 2.7.1. Схема размещения пускового стола: 1 – рама; 2 – крышка опоры; 3 – откидная опора; 4 – газоход; 5 – патрубок водяного охлаждения

Рама – основная несущая металлоконструкция агрегата, воспринимающая нагрузки от его составных частей. По центру рамы выполнена проточная горловина, переходящая в канал газоотражателя. Скаты газоотражателя выложены стальными плитами толщиной 40 мм, установленными в направляющих.

В раме установлены механизмы комплекта автоматических стыковочных устройств коммуникаций заправки и термостатирования, обеспечивающие стыковку заправочных устройств систем заправки с горловинами изделия. Для защиты этих устройств от воздействия газового потока при работе ДУ РН на раме агрегата установлены два защитных устройства, каждое из которых представляет собой две створки, открывающиеся и закрывающиеся с помощью пневмоцилиндров.

Вокруг горловины расположены четыре опоры, закрепленные на нижней части рамы. Каждая опора представляет собой блочную силовую конструкцию с подвижным (поворачивающимся на 45°) рычагом, выдвигающимся из рамы в горловину. В опоре установлены механизмы и устройства гидропневмосистемы и электрооборудования, обеспечивающие подвод (выдвижение) рычага опоры и его отвод после схода РКН, а также фиксацию РКН на опоре.

Рычаг опоры выдвигается с помощью домкрата, а убирается автоматически, после снятия нагрузки, под действием противовеса.

Кабель-мачта предназначена для осуществления стыковки и обеспечения связи РКН со стационарными электрическими и пневматическими коммуникациями соответствующих систем до старта РКН и для автоматической отстыковки их при старте.

Технические данные кабель-мачты

	Время стыковки блока разъемов с платой РН, мин, не более	– 2
	Угол поворота стрелы из исходного положения в рабочее	– 90° 30'
	Количество электроразрывных соединителей, шт.	– 9
	Количество пневморазъемов, шт.	– 4
	Возможные осевые перемещения блока разъемов относительно стрелы кабель-мачты, м	– 0,8
	Отстыковка блока разъемов от платы РКН	– ходом РКН
	Высота подъема РКН до начала отвода кабель-мачты, мм	– 335
	Угол отведения стрелы (в свободном падении)	– 15°
	Время отведения стрелы на угол 15°, с	– 3,5
	Габариты:
	высота от оси вращения, мм	– 26 270
	ширина, мм	– 2800

КМ выполнена в виде шарнирно соединенных между собой трубчатой стрелы и коробчатого основания, закрепленного на раме пускового стола. Внутри стрелы проложены транзитные кабели для электрических связей РН и КА с наземной аппаратурой и трубопроводы для подачи на борт ракеты азота и теплого гелия.

Рис.2.7.2. Кабель-мачта: 1 – кронштейн; 2 – стрела; 3, 7 – демпферы; 4 – блок разъемов; 5 – опора; 6 – нога; 8 – противовес; 9 – балка; 10 – амортизатор

На конце стрелы расположен блок разъемов, предназначенный для автоматической стыковки и расстыковки электроиневморазъемов кабель-мачты с бортовой платой РН. Блок стыкуется с платой при наезде ТУА на стрелу КМ, находящуюся в горизонтальном положении. При этом обеспечивается необходимая центровка. Подъем стрелы КМ и стрелы ТУА с уложенной на ней ракетой производится одновременно гидроцилиндрами ТУА.

В процессе стоянки РКН на пусковом столе блок разъемов КМ, который выполнен в виде подвижной панели, подвешенной на четырех пружинных штангах, образующих пространственный параллелограмм, отслеживает перемещения РКН с бортовой платой, в том числе и значительную осадку ракеты при заправке компонентами топлива, вызванную механическими нагрузками и температурными деформациями. В то же время конструкция блока КМ ограничивает его перемещения при расстыковке с платой ходом ракеты при пуске. Конструкция пневморазъемов позволяет проводить их безопасную расстыковку при давлении газа в магистралях 220 кгс/см².

Перевод стрелы КМ из вертикального положения в горизонтальное во время пуска РКН осуществляется под действием противовесов. При этом кинетическая энергия гасится гидравлическим демпфером.

Комплект устройств стыковки электрокоммуникаций и коммуникаций термостатирования предназначен для автоматической стыковки (расстыковки) коммуникаций термостатирования, проходящих по ТУА, со стационарными коммуникациями соответствующих систем и агрегатов и для соединения наземной аппаратуры РН и аппаратуры управления технологическим оборудованием с эквивалентами и имитаторами бортовых систем РКН.

Комплект включает в себя отдельные устройства, имеющие самостоятельное эксплуатационное назначение и смонтированные на нулевой отметке стартового сооружения, а также непосредственно на ТУА.

Справа (по направлению к пусковому столу) от железнодорожной колеи смонтирован механизм стыковки блока труборазъемов термостатирования, слева – механизм стыковки блока электроразъемов и блока обеспечения функциональных проверок, по оси железнодорожной колеи в нише платформы-каретка с гидроцилиндром и механическим замком.

На ТУА закреплены ответные блок труборазъемов термостатирования и блок электроразъемов.

Блок обеспечения функциональных проверок представляет собой основание, на котором установлена поворотная стрела с поворотной панелью. При выдвижении штока гидроцилиндра стрела поворачивается на 90°. Ось стрелы занимает перпендикулярное положение по отношению к оси железнодорожного пути, панель стрелы поворачивается на 90° относительно стрелы и происходит стыковка панели этого блока с блоком разъемов КМ. При этом электрические цепи этих блоков соединяются с контрольной аппаратурой.

Комплект автоматических стыковочных устройств коммуникаций заправки и термостатирования. Отличительной чертой СК «Зенит», как уже отмечалось выше, является высокий уровень автоматизации технологических операций, связанных с подготовкой и осуществлением старта РКН. В полной мере это относится и к операциям заправки РН компонентами топлива, сжатыми газами и термостатирования. Для обеспечения выполнения операций заправки РН в автоматическом режиме на СК «Зенит» применяется комплект автоматических стыковочных устройств коммуникаций заправки и термостатирования, который включает в себя два стыковочных устройства СУ-1 и СУ-2, смонтированных в помещениях пускового стола; два комплекта защитных козырьков, установленных над СУ-1 и СУ-2, и пневматическую систему контроля и управления.

Комплект предназначен для автоматической стыковки заправочных коммуникаций и коммуникаций термостатирования с соответствующими горловинами РН, удержания их в состыкованном положении в процессе заправки РН и для автоматической отстыковки после заправки с выдачей сигналов о конечных положениях узлов.

Технические данные комплекта

	Масса СУ-1, кг	– 1775
	Масса СУ-2, кг	– 1550
	Ход кареток СУ-1 и СУ-2, мм, не менее	– 1800
	Время стыковки (отстыковки), мин, не более	– 2
	Время стыковки с проверкой герметичности стыков «патрубок – горловина», мин, не более	– 5
	Максимальное время нахождения СУ в состыкованном положении с компонентами топлива в патрубках О и Г, час	– 13
	Усилие стягивания фланцев патрубков СУ и горловин РКН, кг, не менее	– 17000
	Допустимые смещения горловин РКН от номинального положения:
	в горизонтальном направлении, мм, не более	– 41,5
	в вертикальном направлении, угл. мин, не более	– ±30
	Время подвода защитного козырька, с	– 35±10

Рис.2.7.3. Автоматическое стыковочное устройство СУ-1

СУ-1 предназначено для автоматической стыковки и отстыковки заправочных коммуникаций окислителя и «холодного» гелия и состоит из подвижной каретки, патрубка заправки окислителем, патрубка заправки «холодным» гелием и комплекта подвесок. Патрубки снабжены механизмами запирания с пневмоприводами, обеспечивающими герметичное уплотнение стыков.

СУ-2 предназначено для автоматической стыковки и отстыковки заправочных коммуникаций горючего и коммуникаций термостатирования.

Рис.2.7.4. Автоматическое стыковочное устройство горючего и термостатирования СУ-2: 1 – патрубок заправки горючим; 2 – патрубок термостатирования; 3 – рама; 4 – подвижная каретка; 5 – комплект подвесок

Конструкция СУ-2 отличается от конструкции СУ-1 исполнением патрубков и их подвесок.

Пневматическая система контроля и управления обеспечивает контроль и управление стыковочными устройствами СУ-1 и СУ-2, защитными козырьками и защитными устройствами пускового стола, контроль герметичности стыков «патрубок – горловина» РН и выдачу сигналов о положении узлов комплекта и защитных устройств. С целью обеспечения взрывопожаробезопасности логическая часть этой системы выполнена на элементах пневмоавтоматики.

Принцип действия механизмов стыковки стыковочных устройств заключается в подводе патрубков к горловинам РКН, центрировании их относительно горловин, захвате и стягивании фланцев горловин и патрубков.

Система охлаждения газоотражателя предназначена для защиты газоотражателя и покрытия газохода от воздействия высокотемпературного газового потока, а также для охлаждения этого потока и защиты хвостовой части РКН от вторичного ударно-волнового и акустического воздействия.

Технические данные системы

Основное оборудование системы размещено в четырех помещениях стартового сооружения, расположенных симметрично относительно оси газоотражателя пускового стола.

В каждом помещении расположены две емкости для воды объемом 20 м³ с запорно-предохранительной арматурой и контрольно-измерительной аппаратурой; водовод, проложенный от емкостей к пусковому столу; щит и пульт из состава электрооборудования. На пусковом столе установлены насадки, через которые вода подастся от водоводов на охлаждение газоотражателя.

Рис.2.7.5. Насадки системы охлаждения на пусковом столе

К каждой емкости подведены соответствующие трубопроводы, связанные через коллекторы с магистралями подачи сжатого воздуха от системы обеспечения сжатыми газами, и дренажные трубопроводы. Сливной и дренажные трубопроводы выведены в атмосферу за пределы сооружения.

Работа системы основана на вытеснении воды из емкостей при помощи сжатого воздуха. Вытесняемая вода подводится по водоводам к насадкам пускового стола и подается в газовые потоки двигателей РН.

Система срабатывает в соответствии с единой технологией подготовки к пуску и проведения пуска РКН при подаче в заданное время сжатого воздуха от системы обеспечения сжатыми газами. Сжатый воздух по напорным магистралям поступает к емкостям, разрывает мембраны мембранных узлов и попадает в полости емкостей. Давление в полостях возрастает, и начинается процесс вытеснения воды. При достижении давления сжатого воздуха в полостях емкостей 1,0-1,2 МПа система выходит на рабочий режим.

Транспортно-установочный агрегат предназначен для выполнения следующих операций:

• закрепления РКН на опорном устройстве установщика;
• транспортирования РКН по железнодорожным путям от МИКа до пускового стола;
• подъема РКН и КМ в вертикальное положение;
• установки и удержания РКН на пусковом столе;
• снятия РКН с пускового стола в случае несостоявшегося пуска и транспортирования ее к МИКу.

Технические данные агрегата

При перемещении установщика с РКН к пусковому столу и обратно его конструкция допускает прохождение КМ вдоль продольной оси установщика для проведения стыковки (отстыковки) разъемов КМ с бортовой платой РН.

	Рис.2.7.6. Подъем РКН «Зенит» в вертикальное положение с помощью транспортно-установочного агрегата

На установщике размещаются средства обслуживания РН и другие технологические системы, не входящие в его состав.

Установщик представляет собой несамоходное подъемное устройство на железнодорожном ходу, оснащенное гидроприводом, пневмосистемой, электрооборудованием и другими механизмами и устройствами, обеспечивающими его работу.

Основной несущей конструкцией установщика является рама, опирающаяся на две 4-осные железнодорожные тележки. В передней части рамы установлены гидроопоры, на которых вывешивается установщик. На верхних поясах продольных балок установлены кронштейны, на них шарнирно закреплена стрела. Подъем стрелы в вертикальное положение производится четырьмя гидроцилиндрами, верхние проушины которых закреплены на стреле, а нижние – на раме.

На раме смонтированы также:

• программный механизм и ограничители, предназначенные для отслеживания положения стрелы при се подъеме (опускании), выдачи информации о положении стрелы и выдачи управляющих сигналов в систему управления;
• подхваты, которые в процессе движения установщика к пусковому столу заходят в пазы направляющих площадок, смонтированных на нулевой отметке стартового сооружения по обеим сторонам от ж.-д. путей, и обеспечивают устойчивость установщика при вертикально поднятой стреле.

Стрела совместно с размещенным на ней опорным устройством предназначена для подъема РКН в вертикальное положение и установки ее на опоры пускового стола.

Опорное устройство предназначено для укладки и закрепления РКН при хранении, транспортировании и установке (снятии) ее на опоры пускового стола.

В состав гидропривода установщика входят насосные установки, гидроблоки, гидроцилиндры, гидроопоры, дроссели, соединительные трубопроводы и арматура.

В состав пневмосистемы установщика входят газовые баллоны, блок пневмоаппаратуры, соединительные трубопроводы и арматура.

2.7.2. Системы заправки РН компонентами топлива

В состав систем заправки РН компонентами топлива входят система заправки окислителем и система заправки горючим.

Система заправки окислителем предназначена для приема жидкого кислорода из железнодорожных заправщиков, хранения жидкого кислорода, заправки им баков окислителя РН и, при необходимости, слива жидкого кислорода из РН с проведением повторной заправки.

Конструктивно система состоит из следующих групп оборудования:

• хранилища;
• двух насосных (для ПУ1 и ПУ2);
• двух блоков выдачи – ПУ1 и ПУ2;
• средств пневмоуправления;
• средств контроля параметров;
• средств вакуумирования.

Хранилище включает в себя два сферических резервуара РСК-1400/0,4 объемом по 1400 м³ с экранновакуумной изоляцией; оборудование обвязки, наддува и дренажа хранилища; оборудование эжектирования жидкого кислорода и оборудование газоразливочной эстакады.

Оборудование насосной предназначено для выдачи жидкого кислорода с требуемыми расходом и давлением в один из двух блоков выдачи ПУ1 или ПУ2 и включает в себя основные и подпиточные насосы, сливные резервуары и оборудование обвязки.

Оборудование блоков выдачи кислорода ПУ1 и ПУ2 предназначено для распределения потоков жидкого кислорода с требуемыми расходами между ступенями РН, выдачи жидкого кислорода в систему охлаждения гелия и включает в себя блоки концевых клапанов, фильтры и оборудование дренажа.

Оборудование контроля параметров обеспечивает оперативный контроль технологических параметров системы (давления, температуры, расхода и уровня жидкого кислорода) в процессе проведения всех операций системы.

Система заправки горючим создавалась с учетом следующих основных требований:

• обеспечение заправки шести РН на двух ПУ без пополнения запасов горючего из посторонних средств;
• обеспечение газосодержания в горючем на выходе из системы, соответствующего равновесному давлению, не более 0,45 кгс/см².

Выполнение этих требований оказало влияние на конструктивное исполнение системы.

В системе установлены шесть цистерн объемом 180 м³ каждая, предназначенных для заправки одной РН.

Исходя из требований обеспечения температуры нафтила на выходе из системы до минус 25°С, оборудование системы теплоизолировано, а перед началом заправки РН производится захолаживание заправочной магистрали путем прокачки нафтила насосом по кольцу.

Рис-2.7.7. Схема размещения оборудования системы заправки жидким кислородом: 1 – газоразливочная эстакада; 2 – резервуар сферический РСК-1400/0,4 (2 шт.); 3 – испаритель для наддува (8 шт.); 4 – щиты контроля; 5 – испаритель прямотрубный; 6 – резервуар дренажный (6 шт.); 7 – электронасос центробежный ЦН-157М (4 шт.); 8 – электро-насосный агрегат центробежный ЦН-267А (4 шт.); 9 – магистральный трубопровод (2 шт.); 10 – блок клапанов регулирования и распределения

Для обеспечения газосодержания на выходе из системы, соответствующего равновесному давлению не более 0,45 кгс/см², применен насосный метод заправки.

Технические данные

	Рабочая среда	– нафтил обезвоженный ТУ 38.001244-81
	Тонкость фильтрации нафтила, мкм	– 20
	Расходы при заправке бака I ступени РН, л/мин:
	большой расход	– 1994,4-2096,3
	малый расход	– 297,7-298,9
	Расходы при заправке бака II ступени РН, л/мин:
	большой расход	– 507,6-519,8
	малый расход	– 151,9-159,7
	Температура нафтила на выходе из системы при заправке РН, °С	– минус 24 – минус 18
	Максимальное давление в магистрали заправки с учетом возможных гидроударов, не более, МПа	– 1,5
	Общее время подготовки системы к заправке и заправки баков I и II ступеней РН, не более, мин	– 77.

Система состоит из двух независимых комплектов, работающих на ПУ1 или ПУ2, соединенных между собой разделительными коммуникациями.

В состав оборудования каждого комплекта входят хранилища, насосная станция, станция выдачи, коммуникации приема, оборудование системы измерений, средств автоматики и пневмоуправления.

Оборудование каждого комплекта размещено в помещениях хранилища, насосной станции, стартового сооружения; в проходном канале, а также на приемной эстакаде.

В помещении насосной станции смонтированы два основных и два вспомогательных насоса, блок фильтров, два теплообменника и сливной бак, соединенные между собой трубопроводами с установленной на них арматурой и приборами.

Станция выдачи находится в стартовом сооружении и состоит из блока фильтров с тонкостью фильтрации 20 мкм, блока отсечных клапанов, напорных магистралей для заправки РН и сливного бака.

2.7.3. Системы обеспечения сжатыми газами

Сжатый газ наряду с электроэнергией является основным источником энергии для работы технологических систем и агрегатов комплекса «Зенит».

К функциям, выполняемым сжатыми газами при работе оборудования комплекса, можно отнести:

• обеспечение технологических процессов при продувке коммуникаций, наддуве емкостей и заправке ракеты компонентами топлива;
• механическаую работу, например в пневмоприводах механизмов, в том числе при управлении клапанами;
• перенос тепла и холода;
• заполнение аккумуляторов давления энергоносителей на борту ракет и в агрегатах наземного оборудования;
• опрессовку емкостей и коммуникаций;
• получение, передачу и обработку информации, в том числе осуществление функций управления (например в пневмосистемах управления агрегатами стыковки коммуникаций).

Рис.2.7.8. Схема размещения оборудования системы заправки горючим: 1 – фильтр; 2 – блок клапанов; 3, 4 – сливные баки; 5 – фильтр; 6 – насос ЦН-114; 7 – насос ЦН-90; 8 – цистерна; 9 – теплообменник системы термостатирования

На СК РКН «Зенит» потребителями сжатых газов являются РН, стартовые агрегаты и технологическое оборудование (системы заправки, термостатирования, сбора промстоков).

В состав технологического оборудования, предназначенного для обеспечения систем – потребителей сжатых газов требуемых параметров, входит группа систем сжатых газов (ССГ).

ССГ СК «Зенит» работают по традиционному циклу, который включает в себя:

• получение сжатых газов;
• накопление и хранение запасов сжатых газов в баллонах с максимальным давлением, которое может быть обеспечено техническими возможностями компрессорных установок (в современных ССГ – до 40 МПа);
• преобразование параметров газов, выдаваемых из баллонов: снижение давления, регулирование температуры, дополнительная очистка и т.п.;
• распределение газовых потоков в соответствии с технологией работ на СК.

Производство и потребление сжатых газов на СК разделено промежуточным этапом хранения газов в ресиверах-накопителях. Предварительное создание запасов газов позволяет увязать низкую производительность существующих компрессорных установок высокого давления с интенсивным и неравномерным отбором газов при выполнении операций предстартовой подготовки и пуска ракет. Для РН «Зенит» средние расходы газов во время отработки циклограммы подготовки к пускам ракет превышают производительность одной компрессорной установки по азоту в 10 раз, по воздуху в 23 раза, по гелию в 650 раз, поэтому газоснабжение операций циклограммы возможно только из баллонов.

Основными системами, которые обеспечивают СК «Зенит» сжатыми газами, являются система производства газов и система газоснабжения РН и наземного оборудования.

Частные задачи газоснабжения СК решаются системой охлаждения гелия, системой нагрева азота и комплектом средств воздухоснабжения.

Система газоснабжения РН и технологического оборудования СК (СГС) предназначена для хранения запасов сжатых газов (азот, воздух и гелий), регулирования их параметров и выдачи газов с требуемыми давлением и расходом потребителям РН «Зенит» и технологического оборудования СК при подготовке к пуску, пуске и отмене пуска РН и при техническом обслуживании СК.

Функция газораспределения обеспечивается с участием смежных ССГ – комплекта средств воздухоснабжен ия и систем нагрева азота и охлаждения гелия.

СК оснащен двумя системами газоснабжения – по одной на каждую ПУ, с возможностью обмена запасами газов между системами в случае проведения пусков с одной ПУ.

Система газоснабжения работает во взаимодействии с системой производства сжатых газов и со всеми технологическими системами и стартовыми афегатами, непосредственно участвующими в пуске РН.

Представление о системах-потрсбитслях сжатых газов и роли системы газоснабжения в технологическом обеспечении пуска дает табл. 2.6.2. Первое место по объему потребления газов принадлежит РН «Зенит» (~ 62% объема газов, хранящегося в баллонах). На борт РН поступает более 99% гелия, расходуемого на пуск, и 67-90% азота (в зависимости от объема и продолжительности работ на СК). Сжатый воздух используется для работы технологического оборудования СК.

Таблица 2.6.2

Перечень операций, выполняемых с подачей газов
от системы газоснабжения

Оборудование системы, размещенное в 9 основных сооружениях СК, имеет в своем составе 1266 баллонов емкостью 500 л каждый, десятки километров трубопроводов, свыше 3000 единиц пневмоарматуры, в том числе более 1700 элементов автоматики и дистанционного управления. Пневмоарматура и приборы контроля скомпонованы в стойки и блоки, являющиеся составными частями групп оборудования. Система содержит 72 стойки, свыше 100 блоков и колонок. Все стойки и 30 блоков имеют дистанционное управление.

Допускаемое давление в баллонах в процессе хранения находится в пределах 37,5-40,5 МПа. При этом в баллонах содержится не менее 9 т гелия, 105 т азота и 51 т воздуха.

Система обеспечивает потребителей 3 видами сжатых газов с 23 номинальными значениями рабочего давления в диапазоне от 0,05 до 23 МПа. Максимальный расход газов на отдельные операции достигает 2 кг/с по гелию, 3 кг/с по азоту и 70 кг/с по воздуху.

В соответствии с задачами СК запас газов каждой из двух СГС был рассчитан на обеспечение трех пусков РН со штатной продолжительностью пуска и выдачи газов в количестве, составляющем половину потребности в ней для режимов заправленной стоянки и отмены пуска одной РН. Для обеспечения слива компонентов топлива и длительной стоянки РН в заправленном состоянии, а также в случае проведения более трех пусков РН с одного стола предусматривалось объединение запасов двух систем газоснабжения.

Расчетный цикл работы системы обеспечивают 360 баллонов с гелием, 630 баллонов с азотом и 276 баллонов со сжатым воздухом. Конфигурация арочных сооружений СК позволила разместить в них баллоны емкостью 500 л вместо традиционных 400-литровых, сократив на 25% площадь ресиверной.

Баллоны распределены по 11 группам ресиверов, которые различаются видом хранимого газа, местом установки, назначением (видом подсистемы – потребителя газа) и степенью использования запаса. Так, на подсистему СГС2 работают гелиевый и азотный ресиверы и 3 воздушных ресивера (один с минимально допустимым давлением в конце выдачи воздуха 23 МПа и два с конечным давлением 10 МПа), баллоны одного из них находятся в ресиверной, другого – в стартовом сооружении. Принятое распределение баллонов обеспечивает независимое газоснабжение подсистем и повышает уровень использования запасов газа.

В составе стоек и блоков СГС, участвующих в пуске РН, имеется около 1100 элементов пневмоарматуры с приводами ручного управления – вентилей и электропневмоклапанов. Традиционный визуальный метод проверки правильности исходного положения ручных органов управления субъективен, трудоемок и недостаточно надежен, особенно при большом количестве мест контроля. Система газоснабжения свободна от этого недостатка благодаря мониторингу исходного положения элементов ручного управления на базе устройств струйной пневмоавтоматики. Мониторинг состояния ручных приводов арматуры обеспечивается средствами контроля исходного положения, работа которых основана на получении пневматических сигналов от датчиков положения рукояток каждого контролируемого вентиля и электропневмоклапана, логического суммирования дискретных сигналов, преобразования суммарного пневматического сигнала в электрический и выдачи его в систему управления.

Система охлаждения гелия обеспечивает подачу охлажденного гелия на заполнение баллонов РН, погруженных в баки жидкого кислорода первой и второй ступеней и является одной из наиболее ответственных заправочных операций с повышенными требованиями к безопасности работ. Специфическое оборудование, используемое для охлаждения гелия высокого давления (22,5 МПа) до криогенной температуры, выделено в отдельную систему.

Основу этой системы составляют кожухотрубные теплообменники (4 шт.), работающие по схеме противотока теплоносителей. Гелий при температуре 5-30°С поступает из системы газоснабжения в трубные пучки теплообменников и охлаждается кипящим кислородом, циркулирующим в межтрубном пространстве. Кислород поступает из системы заправки окислителем. Охлажденный гелий подается в агрегат стыковки СУ-1 и далее на борт РН, а пары кислорода сбрасываются в атмосферу через дренажный трубопровод системы. Все теплообменники работают одновременно.

Кроме основной функции – охлаждение гелия – система обеспечивает:

• очистку холодного гелия от посторонних примесей;
• независимую подачу кислорода к каждому теплообменнику;
• непрерывный контроль температуры теплоносителей на выходе теплообменников;
• ограничение расхода теплоносителей;
• отвод холодного гелия, дренируемого из заправочных магистралей и баллонов РН при сливе, в стойку дренажа системы газоснабжения.

В состав системы кроме теплообменников входят клапаны подачи кислорода, криогенные фильтры, электрические щиты управления и комплект трубопроводов. Все оборудование компактно размещено в одном помещении стартового сооружения.

Управление работой системы осуществляется в автоматическом режиме по довольно сложному алгоритму, увязывающему процесс подачи и охлаждения гелия с состоянием РН, системы газоснабжения и системы заправки окислителем. Давление и температура холодного гелия, поступающего в РН, непрерывно контролируются аналоговыми датчиками, установленными на входе СУ-1.

Опыт эксплуатации системы охлаждения гелия показывает, что по работоспособности и надежности она не уступает другим технологическим системам СК.

В новых разработках оборудование для охлаждения гелия обычно включается в состав системы заправки окислителем, что позволяет упорядочить разработку конструкторской документации и обеспечить единый подход к конструкции криогенных систем.

Система нагрева азота предназначена для подогрева части азота, подаваемого на борт РН в период предстартовой подготовки и при сливе компонентов топлива, с автоматическим поддержанием температуры азота в заданных пределах.

Азот, подлежащий подогреву, отбирается из системы газоснабжения стартового сооружения, его давление поддерживается редукторами системы газоснабжения, а расход ограничивается элементами пневмогидросистемы РН. В состав системы подогрева азота входят электродный нагреватель, контрольно-измерительные приборы и трубопроводы от места стыковки с системой газоснабжения РН и СК до кабель-мачты. Часть трубопровода подогретого азота, проложенного до пневморазъема РН по КМ, входит в состав последней.

Принцип действия системы основан на том, что азот, поступающий в нее из системы газоснабжения, разделяется на два потока, один из которых не меняет температуры, а второй проходит через нагреватель, где его температура становится заведомо выше необходимой. После нагревателя оба потока смешиваются в пропорциях, определяемых проходными сечениями дросселя в линии нагрева и вентиля в линии подачи «холодного» азота, которые обеспечивают получение заданной температуры в выходном коллекторе.

Температура азота на выходе нагревателя при расходе 0,17-0,65 кг/с поддерживается постоянной, независимо от интенсивности отбора газа.

Комплект воздухоснабжения предназначен для обеспечения сжатым воздухом операций предстартовой подготовки КА, термостатирование которых на СК осуществляется с помощью жидкого теплоносителя (типа антифриза), подаваемого через специальную бортовую плату РКН. Воздух необходим для работы механизмов отстыковки и отвода бортовой платы и оборудования жидкостной системы термостатирования, размещаемых на ТУА. Комплект состоит из одной стационарной подсистемы стартового сооружения и подсистемы ТУА. В состав подсистемы входят пневмоблок с аппаратурой и трубопроводы.

Пневмоблок стартового сооружения обеспечивает:

• прием воздуха от СГС РН и СК и выдачу его без изменения давления на ТУА через агрегат автоматической стыковки коммуникаций по двум основным и одному резервному направлениям;
• дренаж воздуха из магистралей ТУА перед опусканием стрелы.

Основные направления подачи воздуха – к гидроблокам ТУА (на продувку их внутренних полостей) и к распределительному пневмоблоку на стреле установщика (для обеспечения основных операций комплекта воздухоснабжения).

Продувка гидроблоков производится для предотвращения диффузии паров кислорода от заправленной РН внутрь блоков с работающим электрооборудованием.

Дренаж воздуха из магистралей ТУА (кроме части трубопроводов за обратным клапаном) проводится, чтобы перемещение металлических рукавов-компенсаторов и расстыковка труборазъемов происходили при отсутствии избыточного давления в коммуникациях. Остаток воздуха в трубопроводах за обратным клапаном, не дренируемый принудительно, используется для поддержания клапанов жидкостной системы термостатирования в исходном (закрытом) положении до опускания стрелы ТУА.

2.7.4. Системы термостатирования

На СК «Зенит» вопросы обеспечения требуемых температурно-влажностных режимов отсеков РН, блока полезного груза и компонентов топлива решаются двумя системами – системой воздушного термостатирования и жидкостной системой обеспечения теплового режима.

Система воздушного темостатирования предназначена для термостатирования отсеков РН «Зенит» и блока полезного груза путем непрерывной подачи в них воздуха с заданными параметрами в течение всего периода подготовки РН на СК к пуску, а также для обеспечения термостатирования ракетного горючего в емкостях хранения.

При термостатировании РН система обеспечивает подачу воздуха с постоянным расходом в приборный отсек (ПО), межбаковый отсек (МБО-1), хвостовой отсек второй ступени (ХО-2), хвостовой отсек первой ступени (ХО-1) и в блок полезного груза (БПГ).

Параметры воздуха для работы системы по графику предстартовой подготовки приведены в табл. 2.6.3.

Таблица 2.6.3

Параметры воздуха для работы системы воздушного термостатирования
по графику предстартовой подготовки

В качестве источника холода в системе используются воздушные расширительные машины на базе турбодетандеров. Применение их обусловлено следующими факторами:

• воздух как хладагент экологически безопасен, в то время как большинство хладагентов парокомпрессионных холодильных машин (хладоны, аммиак) экологически опасны, а некоторые и токсичны;
• воздух как хладагент дешев и может быть взят непосредственно из атмосферы;
• в воздушных расширительных холодильных машинах воздух применяется и как хладагент и как хладоноситель, при этом использовать его можно в широком диапазоне температур, охватывающем практически все температуры используемого холода;
• в воздушных расширительных холодильных машинах возможно осуществление как замкнутого, так и разомкнутого холодильного цикла;
• воздушные расширительные холодильные машины обладают высокой температурной динамикой, малым временем выхода на режим и широким диапазоном регулирования температуры и расхода;
• в холодильных циклах с воздушными расширительными машинами легко обеспечивается конденсационная осушка воздуха и решается проблема создания достаточно высокого напора на выходе.

Тепловые возможности системы используются следующим образом:

• задачи термостатирования горючего (ТСОТР) решаются в диапазоне температур подготавливаемого воздуха от -60 до +30°С;
• задачи воздушного термостатирования (ВСОТР) отсеков РН решаются в диапазоне температур от +10 до +70°С;
• диапазон температур от -25 до -8°С использован для охлаждения антифриза в жидкостной системе (ЖСОТР), предназначенной для термостатирования КА на старте.

Переход на использование в системах термостатирования газорасширительных машин типа турбодетандера позволил создать системы термостатирования, обладающие высокими динамическими качествами: время выхода на режим составляет 26 минут, темп захолаживания горючего составляет 3-4°С в час, что сокращает время подготовки комплекса к работе.

Конструктивно система состоит из 5-ти однотипных модулей термостатирования, в каждый из которых входит центробежный турбокомпрессорный агрегат, блок подготовки воздуха, состоящий из группы тепломассообменных аппаратов и турбодетандерного агрегата; двух узлов распределения воздуха, размещенных в стартовых сооружениях № 1 и 2; двух узлов термостатирования жидкости, размещенных в сооружениях системы заправки; магистральных трубопроводов и двух комплектов оборудования на транспортно-установочных агрегатах.

Оборудование отделения компрессии, в состав которого входят турбокомпрессорные агрегаты, размещается в сооружении № 10, оборудование блока подготовки воздуха и турбодетандерный агрегат – в сооружении № 10а.

Каждый модуль термостатирования обеспечивает подачу воздуха к РН через узел распределения воздуха с объемным расходом 15 000 нм³/ч, давлением 0,025 МПа и температурой от +10 до +70°С.

Термостатирование одной РН на ПУ1 или ПУ2 обеспечивается работой двух модулей, при одновременной подготовке РН на двух ПУ работают четыре модуля на два узла распределения воздуха в сооружениях № 1 и 2, пятый модуль находится в резерве.

Для подачи в бортовые теплообменники КА или КГЧ охлаждающей жидкости (антифриза) на СК «Зенит», как уже отмечалось, применяется жидкостная система обеспечения теплового режима. Система включает в себя емкости для охлаждающей жидкости, насосы для ее подачи к объекту термостатирования, фильтры, электронагреватели охлаждающей жидкости и трубопроводы с арматурой. Охлаждение антифриза производится в воздушно-жидкостном теплообменнике воздухом, поступающим от блока подготовки воздуха воздушной системы термостатирования. Электронагреватели обеспечивают нагрев теплоносителя до заданной рабочей температуры.

2.7.5. Оборудование пожаротушения

Для обеспечения пожарной безопасности на СК применяются различные типы систем пожаротушения. В них в качестве огнетушащих составов используются распыленная вода, компактные струи воды, низко- и высокократная воздушно-механическая пена, хладоны.

При разработке систем пожаротушения для СК «Зенит» максимально использованы опыт работ по аналогичным системам и широкий набор отработанного оборудования и комплектующих изделий.

В процессе проектирования СК с участием Инспекции противопожарной обороны МО определены сооружения и зоны, подлежащие защите специальными средствами пожаротушения и выбраны виды этих средств, сведенных в комплект (систему) технологических средств противопожарной защиты на СК. Комплект включает в себя 16 функционально не связанных между собой автономных установок пожаротушения и душирующие установки. Две из 16-ти автономных установок относятся к типу систем водопенного пожаротушения, а остальные – к типу систем газового пожаротушения. Все эти установки предназначены для защиты от пожара сооружений СК (№ 1-5, 5а, 6, 7, 9, 10а, 15, 15а, 43, 59). Душирующие установки обеспечивают защиту личного состава водой при возможном загорании или в случае попадания на одежду воспламеняющихся компонентов и жидкого кислорода.

На каждой ПУ (сооружение № 1 или № 2) в составе установки водопенного пожаротушения, предназначенной для смыва компонентов топлива с нулевой отметки и тушения на ней возможных очагов пожаров, предусмотрено 4 комбинированных лафетных ствола с дистанционным управлением. Ствол обеспечивает подачу водяной струи с расходом 60 л/с на расстояние до 60 м и воздушно-механической пены с расходом 50 л/с пенного раствора на расстояние 50-60 м. Необходимые расход и напор воды или раствора пенообразователя создаются насосной станцией, входящей в состав установки.

В комплекте имеется 14 установок газового пожаротушения. Тушение пожара с применением этих установок основано на подавлении активных центров горения галоидными радикалами хладона 114В2 (тетрафтордибромэтана) при достижении концентрации хладона 2,5-2,9% (объемных) в защищаемых помещениях или приблизительно 250 г на 1 м³ объема. В принципиальном плане все установки имеют одинаковое устройство: хладон хранится в одних баллонах; воздух, которым этот хладон выдавливается к распылителям, – в других. Между ними и на распределительном коллекторе-трубопроводе имеются запорно-пусковые клапаны, при открытии которых (в автоматическом или ручном режиме включения установки) хладон поступает к распылителям того или иного защищаемого помещения.

2.7.6. Система контроля содержания кислорода в помещениях

Система контроля содержания кислорода предназначена для непрерывного автоматического измерения объемной доли кислорода в воздушной среде помещений и информирования обслуживающего персонала об отклонении объемной доли кислорода от установленной нормы (21%) из-за утечек кислорода, азота, гелия из технологического оборудования СК.

Система осуществляет непрерывный автоматический контроль содержания кислорода в воздухе контролируемых помещений и обеспечивает автоматическую сигнализацию об отклонении объемной доли кислорода в воздухе (в местах забора) контролируемых помещений ниже 19% или выше 23%, а также выдачу сигналов на включение аварийной вентиляции.

Система состоит из газоанализаторов, стоек контроля и сигнализации с установленными в них блоками, устройств световой и звуковой сигнализации, воздухозаборных и сбросных линий и кабельных линий связи.

Действие системы основано на последовательном заборе контролируемого воздуха в точках контроля с последующим анализом воздуха в газоанализаторах. Объемная доля кислорода в анализируемом воздухе преобразуется в газоанализаторах в выходные дискретные сигналы «норма» или «не норма» по каждой точке контроля и отображается на стойке сигнализации. Система обеспечивает автоматическую проверку исправности преобразователей, средств сигнализации и других составных частей.

2.7.7. Автоматизированные системы управления и контроля

Достигнутый на СК РКН «Зенит» уровень автоматизации технологических процессов, связанных с подготовкой ракеты к пуску, во многом определил его высокие технические и эксплуатационные характеристики.

Системы управления и контроля наземного технологического оборудования СК согласно современной терминологии объединены понятием «комплекс автоматизированных систем управления».

К моменту начала работ над КРК «Зенит» сложилось довольно четкое представление о составе и структуре комплекса автоматизированных систем управления, которые выбираются исходя из принципов разделения его на составные части согласно реализуемым функциям в сочетании с централизацией всего процесса управления на СК. В его состав входят системы управления наземным технологическим оборудованием, система телевизионного наблюдения, система наземного электроснабжения специальными токами, система измерений параметров технологического оборудования.

С точки зрения организации управления на СК центральное место в составе комплекса АСУ занимают автоматизированные системы управления технологическим оборудованием. Остальные входящие в него системы в той или иной мере интегрированы в общий процесс управления и контроля и выполняют свои специфические функции в этом процессе.

Его составные части обеспечивают на СК при участии персонала в реальном масштабе времени автоматизированное управление процессом подготовки и пуска РКН в соответствии с принятой технологией и в рамках заданной временной циклограммы.

Задачами автоматизации являются:

• проведение полного объема предстартовой подготовки, обеспечивающей старт РКН в заданное время;
• строгое выполнение графика предстартовых работ, позволяющее минимизировать материальные, энергетические и финансовые затраты;
• обеспечение безопасности обслуживающего персонала как при штатном режиме, так и при отмене пуска;
• повышение надежности всего комплекса наземного технологического оборудования за счет автоматизации основных и регламентных работ, своевременное обнаружение и устранение неисправностей, включение в работу резервных исполнительных механизмов, применение датчиков предельных значений и систем автоматического регулирования, реализация других технических и организационных мероприятий.

К моменту активного развертывания работ по комплексу «Зенит» сформировалось понимание задач, решаемых системами управления наземным технологическим оборудованием, вытекающих из оценки особенностей СК, рассматриваемого в качестве объекта управления. При этом разработчиками систем управления решались не только специфические задачи, связанные с их созданием. Требовался более широкий взгляд на проблему с целью определения места систем управления в общей структуре СК при решении задач его эксплуатации, обеспечения необходимых режимов функционирования, поддержания общей готовности и надежности. При разработке таких сложных и крупных объектов, как СК, приходится не только решать вопросы структурного построения, связанные с созданием составных частей СК, но и заниматься проблемами их взаимодействия, взаимного влияния, интеграции в общий технологический процесс, а также решать широкий круг задач из области системотехники и использования основных принципов системного подхода.

В настоящее время мировой промышленностью освоены и выпускаются микропроцессоры широкой номенклатуры, предназначенные для решения разнообразных задач обработки информации, включая и задачи управления. Но в середине 70-х годов их номенклатура была ограничена, да и потребительские характеристики по надежности и другим параметрам не соответствовали техническим требованиям, предъявляемым к таким ответственным изделиям, какими являются системы управления СК. Не были сняты с повестки дня проблемы выбора операционной системы и языков программирования.

Поэтому, исходя из имеющихся возможностей, было принято решение остановиться на проверенных жизнью, хотя и морально устаревающих концепциях построения систем управления, использующих релейную элементную базу.

Вместе с тем необходимо подчеркнуть, что в составных частях комплекса АСУ на СК «Зенит» достигнут существенный прогресс:

• в системах управления применен ряд новых технических решений, направленных на повышение их технического уровня. Так, система автоматизированного управления сжатыми газами построена на базе типовых взаимозаменяемых блочно-модульных конструкций, скомпонованных в стойки управления. При этом основой блоков являются электронные логические модули, предназначенные для реализации типовых функциональных задач;
• уровень автоматизации комплекса наземного технологического оборудования, основных операций и процесса подготовки РКН к пуску составляет 97%;
• создана штатная система измерения параметров наземного технолог ического оборудования, предназначенная для сбора и дальнейшей обработки информации о тепловом и газодинамическом воздействии работающих двигателей РН на стартовое оборудование, а также для регистрации моментов срабатывания наиболее ответственных элементов в технологических системах и в системах дистанционного управления с привязкой к единому времени;
• существенно расширены функции системы телевизионного наблюдения СК за счет увеличения количества наблюдаемых объектов, улучшения четкости изображения и других качественных характеристик аппаратуры системы;
• разработан комплект единой кабельной сети, проложенной от стартового сооружения до КП и предназначенной для обеспечения электрическими связями составных частей проверочной аппаратуры различных КА, при этом обеспечивается механизированный процесс переадресации электрических связей в зависимости от типа КА;
• с целью обеспечения надежным электропитанием наиболее ответственных потребителей электрической энергии в систему электроснабжения СК включены агрегаты гарантированного питания, представляющие собой дизель-электрические станции с механическим накопителем энергии.

2.7.8. Проверочно-пусковое оборудование РКН

Проверочно-пусковое оборудование РКН на СК используется для обеспечения работ по подготовке и проверке систем ракеты «Зенит» при ее подготовке к пуску, а также для выдачи управляющих команд по всему СК в целом. Проверочно-пусковое оборудование РКН на СК включает в себя системы контроля заправки и контроля температуры, наземный проверочно-пусковой комплекс СУ РН, систему автоматизированного дистанционного управления пневмогидравлической системы РН, пульт командира и систему прицеливания.

Система контроля заправки предназначена для преобразования, отображения и документирования информации от бортовых датчиков, а также для формирования команд на автоматическое управление заправкой топливных баков РН и отмену пуска РКН при отклонении контролируемых параметров от допустимых значений.

Система контроля температуры предназначена для измерения, индикации и документирования значений температуры в узлах и отсеках РКН, а также для выдачи сигналов «Не норма параметров СКТ» в наземный проверочно-пусковой комплекс для реализации циклограммы аварийного прекращения пуска мри проведении работ по подготовке и проведению пуска РКН.

Система контроля температур осуществляет:

• автоматический опрос датчиков температуры;
• адресный опрос датчиков температуры;
• преобразование сигналов, полученных от датчиков температуры в сигнал, приемлемый для отработки в программно-вычислительных средствах;
• обработку измерительной информации;
• выдачу сигналов «Не норма параметров СКТ» в наземный проверочно-пусковой комплекс;
• визуальное представление измеренных значений температуры в цифровой форме;
• документирование измеренных значений температуры.

Наземный проверочно-пусковой комплекс системы управления РН предназначен для проведения испытаний и предстартовой подготовки системы управления РН и выполняет следующие задачи:

• осуществление предстартовой подготовки СУ РН в автоматическом режиме;
• проведение испытаний и автоматического анализа при испытаниях и штатной работе с переходом на выполнение циклограмм для предотвращения аварийных ситуаций, а также выполнение мер по локализации неисправности при отклонении контролируемых параметров за пределы допуска;
• выбор и ввод в бортовую аппаратуру РКН заданного полетного задания из массива базовых полетных заданий;
• ввод в бортовую аппаратуру информации по уставочным данным, характеризующим индивидуальные параметры РКН;
• проведение полного объема испытаний бортовой аппаратуры по уплотненным цепям связи между системой управления РКН и наземным проверочно-пусковым комплексом с автоматическим анализом результатов испытаний на любом из рабочих мест одним и тем же составом аппаратуры наземного комплекса;
• представление информации обслуживающему персоналу в виде индикационных сообщений на мониторах рабочего места оператора, а также распечаток результатов проведенных работ;
• обеспечение ручного вмешательства оператора для прекращения проведения заданного режима в целях предотвращения аварии;
• обеспечение обмена электрическими сигналами и командами с наземной аппаратурой смежных систем.

Система автоматизированного дистанционного управления элементами пневмогидравлической системы РН предназначена для управления элементами пневмогидравлической системы РКН при стыковке (расстыковке) заправочных коммуникаций, заправке (сливе) компонентами топлива и сжатыми газами, а также для контроля за состоянием ее элементов и узлов при нахождении РКН на СК.

Обмен сигналами и командами с системами управления заправкой компонентами топлива, агрегатами ПУ, газоснабжением и релейным коммутатором, входящим в состав проверочно-пускового комплекса, осуществляется «сухими» контактами.

Пульт командира предназначен для выдачи необходимого набора команд, обеспечивающего руководителю работ функцию управления процессами предстартовой подготовки и пуска и информацию о ходе предстартовой подготовки, пуска и полета РКН «Зенит».

Основными функциями пульта командира является выдача управляющих сигналов, обеспечивающих:

• ввод кода режима работ, определяющего возможность функционирования комплекса в одном из следующих режимов: СТОЯНКА СУХАЯ, РАБОТА СУХАЯ, ПУСК, ОТМЕНА ПУСКА, КОМПЛЕКС ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПРОВЕРОК;
• запуск и контроль выполнения циклограммы предстартовой подготовки и пуска в заданном режиме работы комплекса;
• останов процесса предстартовой подготовки с последующим возобновлением операций с момента прерывания;
• останов процесса предстартовой подготовки с переводом комплекса в безопасное состояние и переходом в режим ОТМЕНА ПУСКА (реализация команды ОТБОЙ);
• обмен сигналами с проверочно-пусковым комплексом и системами автоматического дистанционного управления наземным технологическим оборудованием и смежными системами, входящими в состав стартового оборудования.

Система прицеливания предназначена для прицеливания РН в заданную плоскость полета. Система построена на принципе использовании оптических приборов наведения, расположенных на боковой поверхности РН и на нулевой отметке стартового сооружения.

Оригинальность конструктивного исполнения агрегатов и систем СК, особенности их функционального назначения привели к необходимости тщательной экспериментальной проверки эффективности и надежности выполнения этим оборудованием технологических операций и проведения исследований возникающих при этом процессов взаимодействия наземного оборудования с РН и влияния на него фактора пуска. Для этого были использованы стендовые базы ряда предприятий Минобщемаша и других отраслей промышленности, а также вновь созданные стенды.

Создание СК осуществлялось в несколько этапов:

• в 1976 году, как уже отмечалось, вышло постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР о создании космического комплекса К11К77;
• в 1979 году была завершена разработка основной части конструкторской документации на технологическое оборудование СК. Заводы приступили к изготовлению оборудования;
• в 1980-1981 годах развернуто интенсивное строительство на стартовых площадках строительных сооружений, поставка оборудования и его монтаж в построенных сооружениях;
• в 1983 году завершен первый этап комплексных испытаний с заправочным макетом РН;
• в начале 1985 года завершены комплексные испытания первой очереди СК. В апреле 1985 года проведен первый пуск РКН «Зенит» с левой стартовой площадки СК;
• в 1988 году решением Правительства СССР СК РКН «Зенит» в составе космического комплекса К11К77 принят на вооружение Советской Армии.

По состоянию на середину 2004 года с СК проведено 35 пусков РН «Зенит» с КА различного назначения.

Этот СК, созданный усилиями многих тысяч инженеров, ученых, рабочих, строителей и испытателей, явился важным этапом дальнейшего развития наземных технологических объектов ракетной техники в нашей стране и был оптимален по своему назначению, техническим характеристикам, уровню автоматизации, безопасности выполнения работ и количественному составу обслуживающего персонала.

Эксплуатация СК на космодроме Байконур подтвердила правильность заложенных технических характеристик и конструктивных решений его оборудования.

2.8. Технологическое оборудование ракетно-космического комплекса «Морской старт»

Дальнейшим развитием созданного наземного СК РКН «Зенит» стало участие КБТМ и РКК «Энергия» в работах по созданию комплекса «Морской старт».

Использованные и испытанные в КРК «Зенит» технологии и технические решения в максимальной степени соответствуют принятым подходам к созданию СК морского базирования. Обеспечение пуска РКН с «качающегося» основания, каким является морское судно; отдаленность от населенных территорий; изменчивость климатических условий и экономические требования поставили перед разработчиками задачи по оптимальной автоматизации процесса предстартовой подготовки, сокращению его длительности, ужесточению вопросов безопасности обслуживающего персонала и надежности функционирования оборудования.

Идея создания СК морского базирования не нова. На различных этапах развития ракетной техники специалистами КБОМ, КБСМ и КБТМ совместно с разработчиками ракет прорабатывались многие варианты размещения на морских кораблях ракет и стартового оборудования. Одним из примеров могут служить совместные работы, проведенные ГРЦ КБМ и КБОМ, по размещению на морских кораблях пускового оборудования, предназначенного для обеспечения пуска космической ракеты легкого класса «Рикша». Много лет эксплуатировался итальянский СК РН легкого класса, смонтированный на стационарной морской платформе.

В середине 60-х годов КБТМ в инициативном порядке был разработан проект СК, базирующегося на морских грузовых однокорпусных судах, для запусков РН «Циклон». Результаты проработок показали, что технология автоматизированной подготовки ракет к пуску, компактная ПУ РН «Циклон», системы и агрегаты наземного оборудования позволяли удачно решить эту задачу. В то же время работа над проектом выявила массу нерешенных вопросов, многие из которых были весьма далеки от традиционных для космической техники.

В 70-х годах, с началом работ по КРК «Зенит», возродился интерес к проекту космического старта морского базирования. В 1981 г. КБТМ в кооперации со многими НИИ и КБ, специализированными организациями АН СССР в рамках проведения НИР «Плавучесть» завершило разработку большого проекта по морскому базированию КРК «Зенит». В нем были исследованы возможность и целесообразность создания плавучего космического ракетного комплекса для запуска РН с КА с акватории мирового океана и даны рекомендации по ряду важных вопросов создания такого комплекса – от международно-правового обоснования размещения и функционирования плавучего комплекса до многочисленных вопросов технического и технологического характера, надежности, безопасности, живучести, эксплуатации и т.п.

Приобретенный в результате вышеперечисленных работ опыт нашел применение в работе над проектом «Морской старт», который уже в течении 5 лет выполняет задачи запусков КА различного назначения ракетой «Зенит-3SL» из экваториальной зоны Тихого океана.

Космический ракетный комплекс морского базирования представляет собой уникальную по сложности техническую систему. Этот КРК является результатом реализации международного проекта. В комплексе «Морской старт» выделено четыре составные части:

• морской сегмент – сборочно-командное судно (СКС) и стартовая платформа (СП) с необходимыми судовыми системами, обеспечивающими безопасность мореплавания, а также поддержку функционирования технологического оборудования, систем подготовки и пуска РКН «Зенит-ЗSL». Ответственная за создание – компания «Кварнер» (Норвегия);
• ракетный сегмент – РН «Зенит-ЗSL» (модернизированная для условий эксплуатации в составе КРК «Морской старт») с разгонным блоком ДМ-SL, комплексы технологического оборудования и систем для подготовки и пуска РКН на СП и СКС. Ракета-носитель создана в кооперации ГКБ «Южное», ПО «Южмашзавод» (Украина) – первая и вторая ступени, РКК «Энергия» (Россия) – блок ДМ-SL, компания «Боинг» (США) – головной обтекатель. Технологическое оборудование и системы подготовки к пуску и пуска созданы КБТМ и РКК «Энергия» (Россия);
• базовый порт – территория в порте Лонг-Бич, оборудованная соответствующим образом и приспособленная для подготовки судов, РН и блоков полезного груза (космического аппарата в сборе с головным обтекателем) к выходу в район запуска. Ответственная за создание – компания «Боинг» (США);
• континентальный сегмент – совокупность оборудования и средств для доставки составных частей РН и компонентов топлива в порт отгрузки для погрузки и размещения их на транспортировочном судне и обеспечения контроля за безопасностью транспортировки (Россия, Украина, США).

Сборочно-командное судно «Sea Launch Commander» представляет собой обычное однокорпусное судно длиной 198,25 м, шириной 30,5 м и водоизмещением 34 000 т. Оно представляет собой плавучий МИК по сборке и испытаниям ракет и одновременно центр управления полетами.

Стартовая платформа «Одиссей» – самоходная полу погружная платформа длиной 131,15 м, шириной 67 м, водоизмещением 31 000 т (на плаву) или 46 000 т (в полупогруженном состоянии).

На сборочно-командном судне имеется монтажно-испытательный зал, в котором размещено монтажно-стыковочное оборудование для сборки РКН. Помещение и оборудование несущественно отличаются от помещений и оборудования обычных монтажно-стыковочных корпусов для РН. В нем производятся испытания и стыковка первой и второй ступеней и окончательная сборка и проверка РКН. Разгонный блок ДМ и блок полезного груза готовятся автономно в отдельных помещениях на этой же палубе СКС, после чего подаются в зал сборки РКН. Сборка и окончательные проверки РКН проводятся на транспортере. Под палубой монтажно-испытательного зала размещены система производства сжатых газов, состоящая из двух воздушных и двух гелиевых компрессорных установок, и система обеспечения сжатыми газами РКН и других технологических потребителей, в составе которой имеются ресиверная для хранения воздуха, азота и гелия под давлением 40 МПа и стойки регулирования давления и расхода сжатых газов.

Рис.2.8.1. Один из рабочих моментов взаимодействия сборочно-командного судна со стартовой платформой «Одиссей»

Комплекс технологического оборудования и систем подготовки и пуска РКН размещается на основных технологических палубах стартовой платформы.

На верхней палубе размещены пусковой стол с устройствами стыковки заправочных коммуникаций, КМ, комплект стыковки коммуникаций термостатирования и блок обеспечения функциональных проверок. Это оборудование практически не отличается от оборудования, созданного на Байконуре. В ангаре помещается транспортер-установщик, в отличие от байконуровского он не буксируемый, а самоходный. На верхней палубе размещены также емкости-хранилища жидкого кислорода и дренажная мачта паров кислорода. Для защиты оборудования хранилища жидкого кислорода от растекающейся газовой струи из двигателя РН на верхней палубе установлена отбойная стенка.

На средней палубе по левому борту размещено оборудование системы обеспечения азотом, вновь созданное для «Морского старта».

Основная масса оборудования размещена на нижней палубе – это системы: заправки керосином и жидким кислородом, производства сжатых газов и обеспечения сжатыми газами, термостатирования РКН и блока полезного груза, а также система контроля содержания кислорода. В кормовых несущих колоннах установлено основное оборудование системы водяного охлаждения газоотражателя пускового стола. Это оборудование, сохраняя многие элементы оборудования, созданного для космодрома Байконур, спроектировано заново под условия размещения на стартовой платформе.

Технология подготовки и пуска РКН «Зенит-3SL» состоит в следующем.

В базовом порту производится погрузка на СКС составных частей РКН «Зенит-3SL» и блока полезного груза. На борт СКС и СП принимаются компоненты ракетного топлива, азот (газообразный – на СКС, жидкий – на СП), гелий и другие необходимые расходные материалы. На борту СП и СКС осуществляются заполнение баллонов сжатыми газами высокого давления и подготовка компонентов ракетного топлива. На борту СКС выполняются автономные проверки и подготовка первой и второй ступеней РН, блока ДМ и блока полезного груза, а затем сборка РКН на специальном транспортном агрегате. Подготовленную РКН транспортер перемещает на откидную аппарель СКС, ориентированного определенным образом относительно стартовой платформы.

Рис.2.8.2. Вывоз из ангара РКН «3енит-331_» на транспортере-установщике

Отсюда РКН с помощью мостовых кранов СП, комплекта траверс и специальных направляющих устройств перемещается в ангар СП и укладывается на транспортер-установщик. Затем выполняются работы по так называемому «сухому вывозу» РКН: установка РКН на пусковой стол, проведение электрических испытаний РН, РБ и КА с последующим возвращением установщика с РКН в ангар стартовой платформы. Заключительной операцией подготовки к переходу в район запуска является крепление технологического оборудования «по-походному» во избежание повреждений РКН и оборудования в случае попадания в штормовые условия. Расчетная продолжительность перехода в район запуска 10-12 суток.

Подготовку к запуску на месте старта можно разделить на две фазы. На первой из них СКС и СП стоят «борт к борту». Стартовая платформа для подготовки к пуску и пуска РКН притапливается на глубину 14 м относительно походного положения, приобретая большую остойчивость для обеспечения меньшей качки. В процессе подготовки к пуску и пуска специальная система динамического балансирования автоматически отслеживает все перемещения масс (транспортер-установщик, компоненты топлива) и поддерживает минимально допустимый крен-дифферент СП. Транспортировщик доставляет РКН к пусковому столу и устанавливает ее в вертикальное положение. При этом к РКН автоматически пристыковываются все электрические, пневматические, заправочные коммуникации и коммуникации термостатирования от «наземных» систем обеспечения подготовки, контроля и пуска. После установки РКН на пусковой стол в автоматическом режиме проверяются системы РКН (система автономного управления при подготовке и полете, пневмогидравлическая система, система управления двигателями, система телеметрических измерений и др.) на их готовность к выполнению полета.

Рис.2.8.3. Установка РКН «Зенит-3SL» на пусковой стол

По завершении первой фазы подготовки весь обслуживающий персонал и судовая команда переходят с СП на СКС, суда расходятся на расстояние 5-8 км и занимают необходимое положение относительно направления полета РКН и друг друга с учетом направления ветра, волны и морского течения.

Судовые системы СКС и СП обеспечивают автоматическое поддержание требуемого исходного положения судов, крена и дифферента СП не более допустимого для пуска РКН. Системы технологического оборудования СП, управляемые дистанционно в автоматическом режиме по радиоканалам от комплекса автоматизированных систем управления, размещенного на СКС, обеспечивают заправку РКН керосином и жидким кислородом, подачу на борт ракеты сжатых азота и гелия, термостатирование отсеков РКН и блока полезного груза.

По окончании заправки РКН компонентами топлива транспортер-установщик эвакуируется в ангар-хранилище, закрываются защитные ворота ангара, от РКН отстыковываются заправочные коммуникации и убираются в защищенное помещение в пусковом столе. Формируется информационный сигнал «Наземное технологическое оборудование готово к пуску». РКН остается связанной с наземными системами пуска только коммуникациями КМ, а с ПС – системой принудительного удержания.

При нажатии в заданное для пуска оперативное время кнопки «Пуск» происходит набор готовности бортовых систем РКН к полету, в определенный момент включаются сначала система водяного охлаждения газоотражателя ПС, затем двигательная установка первой ступени. Некоторое время, необходимое для тестирования двигателя, РКН принудительно фиксируется на ПС, затем система удержания автоматически расфиксируется и ракета начинает движение по строго заданному закону, обеспечивающему безударный выход с ПС и минимальное воздействие газовой струи двигателя на конструкции СП и размещенное на открытой верхней палубе технологическое оборудование.

С началом движения РКН опоры ПС убираются в защищенные от газовой струи ниши, от РКН отстыковывается и отводится в горизонтальное положение КМ. Эти операции осуществляются за счет устройств, действующих под влиянием силы гравитации, т.е. безотказно, что позволяет уберечь от воздействия газовой струи стартовое оборудование и исключить необходимость его послепуского ремонта.

После старта РКН СКС и СП вновь сближаются, судовая команда и обслуживающий персонал возвращаются на СП, технологическое оборудование и суда приводятся в исходное положение для морского перехода, СКС и СП возвращаются в базовый порт.

При создании комплекса технологического оборудования и систем подготовки к пуску и пуска РКН на стартовой платформе для КРК «Морской старт» в максимальной степени использовался опыт создания стартового и технологического оборудования для СК «Зенит» на космодроме Байконур. Однако для модификации оборудования, его адаптации к установке и функционированию на плавучих средствах потребовалось:

• «вписать» технологические системы и агрегаты в новые геометрические объемы помещений, существенно меньшие, чем на СК «Зенит» на Байконуре;
• доработать системы и агрегаты, созданные для работы в условиях умеренного климата, с тем чтобы они надежно функционировали и хранились в условиях морского тропического климата;
• обеспечить надежное функционирование агрегатов и систем и допустимое нагружение от них на РКН при допустимой для пуска РКН качке судна;
• обеспечить соответствие прочностных и других конструктивных характеристик оборудования требованиям международных правил безопасности мореходства;
• обеспечить прочность и сохранность оборудования в экстремальных условиях, которые могут возникнуть при переходах из базового порта в район пуска и обратно.

В результате проведенных работ по созданию комплекса «Морской старт» большинство систем и агрегатов технологического оборудования и систем подготовки к пуску и пуска РКН на стартовой платформе были коренным образом доработаны или разработаны вновь.

Литература

1. Советская космонавтика. М.: Машиностроение, 1981.
2. Военно-космические силы. М.: ЦИГТК, 1992.
3. Вольский А.П. Космодром. М.: ВИМО, 1977.
4. На земле и в космосе. Под редакцией И.В. Бармина. М.: Д.С. «Полиграфикс РПК», 2001.
5. Корнеев Н.М., Неустроев В.Н. Генеральный конструктор В.П. Бармин. М.: 1999.
6. Кожухов В.С., Соловьев В.Н. Комплексы наземного оборудования ракетной техники. М.: АСКОНТ, 1988.
7. Козлов В.В. Основы проектирования ракетно-космических комплексов. М.: Издательство ВИКУ им. Можайского, 1999.
8. Горлин С.М. Экспериментальная аэромеханика. М.: 1970.
9. Попов Н.Н., Расторгуев Б.С. Вопросы расчета и конструирования специальных сооружений. М.: Стройиздат, 1980.
10. Евсеев И.М. Опережая время. М.: ООО «Биоинформсервис», 1999.
11. Бирюков Г.П., Кобелев В.Н. Основы построения ракетно-космических комплексов. М.: Издательско-типографский центр МАТИ им. К.Э. Циолковского, 2000.
12. Бирюков Г.П., Кукушкин Ю.Ф., Торпачсв А.В. Основы обеспечения надежности и безопасности стартовых комплексов. М.: МАИ, 2002.
13. Бармин И.В., Неустроев В.Н. Некоторые задачи системного проектирования и обработки стартового комплекса ракеты-носителя «Союз». Журнал «Полет», № 3, 2001.
14. Бармин И.В., Неустроев В.Н. К истории создания стартовых комплексов ракет-носителей «Восток» («Союз»), «Протон», «Энергия». Научно-техническая проблематика разработок. Журнал «Космонавтика и ракетостроение», № 6, 1996.

Сведения об авторах главы

		БАРМИН Игорь Владимирович – основные сведения изложены в конце первой главы.
		КОРНЕЕВ Николай Михайлович – основные сведения изложены в конце первой главы.
		БИРЮКОВ Геннадий Павлович – генеральный конструктор Конструкторского бюро транспортного машиностроения (КБТМ), Заслуженный машиностроитель РФ, доктор технических наук и философии, профессор, действительный член Российской академии космонавтики им. К.Э. Циолковского и Международной академии информатизации, член-корреспондент Международной академии астронавтики, член Американского института аэронавтики и астронавтики, член жюри Мировой технологической сети по категории «Космос». Награжден орденами «За заслуги перед Отечеством» IV степени, Трудового Красного Знамени, «Знак Почета» и медалями..
		БОГОМОЛОВ Алексей Александрович – заместитель генерального конструктора КБТМ, кандидат технических наук, доцент, лауреат премии Правительства РФ. Авторы признательны сотрудникам КБОМ Веселову М.В. и Никифорову С.Б., представившим для включения в главу материалы используемых в работах КБ методик расчетов ветровых нагрузок и нагрузок, приходящих от аварийного взрыва РН, а также выражают благодарность за участие в подготовке материалов главы к печати сотрудникам КБОМ Булатовой С.Д., Петровой В.Г., Неустроеву В.Н., Горячеву А.В., Гарбарчик Е.Ю., Леоновой Т.Т., Зеловой В.Е. и сотрудникам КБТМ Майорову В.А., Мишину Ю.М., Шилову Л.А. и Шарапову В.С..

Авторы признательны сотрудникам КБОМ Веселову М.В. и Никифорову С.Б., представившим для включения в главу материалы используемых в работах КБ методик расчетов ветровых нагрузок и нагрузок, приходящих от аварийного взрыва РН, а также выражают благодарность за участие в подготовке материалов главы к печати сотрудникам КБОМ Булатовой С.Д., Петровой В.Г., Неустроеву В.Н., Горячеву А.В., Гарбарчик Е.Ю., Леоновой Т.Т., Зеловой В.Е. и сотрудникам КБТМ Майорову В.А., Мишину Ю.М., Шилову Л.А. и Шарапову В.С.