Система расстыковки «Союза». Лаборатория космической мысли

1. Система расстыковки «Союза»

ЛА Б ОР А ТОРИ Я К ОСМ И ЧЕ СК ОЙ М Ы СЛИ
Система расстыковки
«Союза»

2. Основные характеристики

Союз 2.1а:
■
Максимальная длина — 46,3 м
■
Стартовая масса — 311,7 т
■
Масса РН (без головной части) — 303,2 т
■
Масса конструкции РН (без головной части) — 24,4 т
■
Масса компонентов топлива — 278,8 т
■
Масса выводимой полезной нагрузки:
■
на низкую околоземную орбиту (Н = 200 км) — 7480 кг,
■
на солнечно-синхронную орбиту (Н = 820 км) — 4350 кг,
■
на геопереходную орбиту (4 V = 1500 м/с) — 2780 кг,
■
на геостационарную орбиту (Н = 36000 км) — 1300 кг

3. Союз-ФГ

Союз-ФГ
Стартовая масса, т
~313
Количество ступеней
3
Компоненты топлива:
- первой ступени;
- второй ступени;
- третьей ступени.
кислород-керосин
кислород-керосин
кислород-керосин
Маршевые двигатели:
- первой ступени;
- второй ступени;
- третьей ступени.
4 х РД-107А
РД- 108А
РД-0110
Используемые разгонные блоки
Космодром
Масса полезного груза, т.
- с пилотируемым кораблем типа
«Союз»;
- с грузовым кораблем типа «Прогресс».
При запусках транспортных
пилотируемых и грузовых кораблей
разгонный блок не используется
БАЙКОНУР
7,2
7,4

4. Процесс отделения боковых блоков

■
Исходными данными для построения математической модели отделения ББ является конструкция и циклограмма работы системы
отделения, в состав которой входят следующие элементы, обеспечивающие безударное отделение ББ :
■
1. Верхний узел связи каждого ББ с центральным блоком (ЦБ), представляющий собой шаровую опору, передающую усилие на ЦБ от ББ.
При отделении (после разрыва нижних силовых связей) ББ разворачивается на верхнем узле связи. На начальном этапе его движения
верхний узел связи препятствует также вращению ББ вокруг собственной продольной оси.
■
2. Датчик начала отрыва шарнира. На шаровой опоре каждого ББ для повышения надежности расположено по три датчика, каждый из
которых фиксирует перемещение шаровой опоры на величину 5мм. При перемещении опоры более, чем на 5 мм, в систему управления
и систему измерения подается соответствующий сигнал. Датчик вводит обратную связь в систему управления процессом отделения ББ.
■
3. Реактивное сопло бака окислителя, расположенное в верхней части бака окислителя ББ, при открытии которого происходит
стравливание газа наддува бака, что приводит к возникновению реактивной силы Ff,, которая отводит носовую часть ББ от ЦБ.
■
4. Реактивное сопло бака горючего, расположенное в верхней части бака горючего ББ и предназначенное для создания дополнительной
реактивной тяги F. за счет истечения газов наддува бака горючего.
■
5. Нижние силовые связи ББ с ЦБ, предназначенные для соединения ББ и ЦБ в "пакет" и разделения "пакета". Замок нижних силовых
связей по команде от системы управления позволяет разорвать эту связь для отделения отработавших блоков.

5.

6.

■
При достижении РН заданной скорости (1600... 1900 м/с), определяемой
программой управления, от системы управления подается команда на
снижение тяги Р основного двигателя ББ до 75% от номинального значения,
также . переводятся в нейтральное положение и выключаются рулевые
камеры двигательной установки каждого ББ.
■
Через время AtKP после команды на снижение тяги в момент времени /
(команда на разрыв связи) подается команда на замки нижних силовых
связей, которые освобождают хвостовую часть ББ. Из-за наличия
эксцентриситета тяги Р основного двигателя ББ относительно верхнего узла
связи создается момент, разворачивающий ББ. Через некоторое время Д
подается команда на отключение основного двигателя, в результате чего
прекращается подача окислителя в камеру сгорания двигательной установки
ББ. По мере закрытия клапана подачи топлива и выгорания остатков топлива
происходит снижение тяги. В некоторый момент времени тяга падает до такого
уровня, при котором ББ начинает отставать от ЦБ, носовая часть ББ выходит
из верхнего узла связи скользит по поверхности ЦБ до срабатывания датчика
начала отрыва шарнира. При срабатывании датчика система управления
подает команду на открытие реактивного сопла бака окислителя и сила Ffi
создает момент, разворачивающий ББ и отводящий его носовую часть от ЦБ.
■
Циклограмма работы системы отделения ББ Отделение ББ происходит при
скоростях 1600...1900 мі с и высотах 45...50 км, на которых воздействие
набегающего потока воздуха все еще остается существенным. Величина
скоростного напора, в зависимости от характера траектории выведения и
времени запуска РН, может меняться от 500 Н/м2 до 5000 Н/м2. Именно эта
величина главным образом влияет на безударность отделения ББ.

7. Происшествие с Союзом-ФГ

11 октября 2018 года произошла нештатная ситуация при запуске
Союза-ФГ с транспортным пилотируемым кораблем (ТПК) «Союз МС-10».
31 октября 2018 года окончилась работа
Госкомиссии по
определению причин нештатной ситуации, произошедшей 11 октября 2018
года.
Из заключения аварийной комиссии следует: «Пуск завершился
аварией РН из-за нештатного отделения одного из боковых блоков (блок «Д»),
ударившего носовой частью центральный блок (блок «А») в районе бака
горючего, что привело к его разгерметизации и, как следствие, к потере
стабилизации ракеты космического назначения».
Причина нештатного разделения – неоткрытие крышки сопла увода
бака окислителя блока «Д» из-за деформации штока датчика контакта
разделения (изгиб на 6˚45‘), допущенной при сборке «пакета» на космодроме
Байконур. Причина аварии РН носит эксплуатационный характер и
распространяется на задел собранных в «пакет» РН типа «Союз».

8.

9.

10.

11.

12. Спасибо за внимание!

СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ!