|
|
|
|
|
|
|
Испытания газодинамики старта |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Создание надежных стартовых комплексов ракет-носителей всегда обеспечивалось экспериментальной отработкой газодинамики старта. Сложное для расчетов и математического моделирования взаимодействие струй двигательной установки большой мощности со стартовой площадкой и расположенными на ней агрегатами приводит к опасным для ракеты-носителя процессам: газодинамическому отражению струй с большой кинетической и тепловой энергией, возникновению ударно-волновой и акустической энергии, превышающей по интенсивности воздействия нагрузок на ракету-носитель в полете. Поэтому весьма велика опасность возникновения аварийных ситуаций при старте, которые имеют существенно более тяжелые последствия, чем аварии ракеты-носителя на траектории, и материальные потери при авариях на старте на порядок больше. Поэтому так важны экспериментальные исследования на крупномасштабных (М1:5) моделях для обоснования принятых технических решений и подтверждения расчетных газодинамических, акустических и тепловых нагрузок, исследования взаимодействия сверхзвуковых струй с элементами стартового сооружения и разработки системы охлаждения.
Целью и основным содержанием крупномасштабных испытаний является следующее:
- Подтверждение и уточнение результатов лабораторных испытаний по отработке газодинамических схем пускового устройства и параметрам процессов, выданным для начальных этапов проектирования.
- Получение уточненных исходных данных по силовым, ударно-волновым, акустическим и тепловым нагрузкам для отработки прочности создаваемых натурных агрегатов на специальных испытательных стендах.
- Получение данных по параметрам процессов при различных траекторных ситуациях, предельных и нештатных режимах работы агрегатов ракеты. Получение данных по различным параметрам, действующим на ракету и пусковое устройство при переходных режимах работы двигательной установки.
- Отработка средств и способов снижения различных видов нагрузок на ракету-носитель и пусковое устройство.
Газодинамические стенды моделирования стартовых процессов ФКП «НИЦ РКП», расположенные на производственной площадке Реммаш - это крупномасштабные стендовые комплексы со сложной системой электротехнического оборудования, подземными галереи с кабельными каналами, бункером управления, заполненным различной аппаратурой аналогово-цифровой регистрации и обработки сигналов.
В конце 80-х годов наряду с проведением испытаний на крупномасштабных моделях
(М1:5 – 1:10) принимается решение о создании стенда, обеспечивающего
исследование процессов газодинамики старта на среднемасштабных (М1:30) моделях
изделий и ПУ. И уже в 1988 году проводятся первые отладочные испытания стенда
ГУС МВС, на котором в период конца 80-х и до середины 90-х годов была проведена
большая серия испытаний по отработке систем охлаждения ПУ изделия "Зенит".
|
Стенд обеспечивает исследования газодинамических, ударно-волновых, тепловых, акустических и др. процессов, возникающих при старте ракет-носителей.
Отработка газодинамики старта РН на моделях среднего масштаба, проведение испытаний в ходе крупномасштабных модельных исследований.
Используется для исследований на фрагментарных и среднемасштабных моделях процессов газодинамики старта.
Изделия, проходящие отработку: составная часть ОКР по созданию РН “Ангара”, РН «Зенит», среднемасштабные модели (М 1:30); НИР ”Крейт” др.
Тип стенда |
|
стационарный |
Положение изделия при испытаниях |
|
вертикальное |
Масштаб моделирования |
|
1: 20 - 1: 30 |
Тяга модели |
т |
0,5 - 1 |
Масса модели |
т |
0,1 - 0,5 |
Длина активного участка траектории движения |
мм |
до 2000 |
Пределы задаваемых ускорений |
м/с2 |
20 – 80 |
Допустимая величина отклонения ускорения от заданного |
% |
±20 |
Допустимые ускорения при торможении модели не более |
м/с2 |
100 |
Возможность ведения модели по траектории параллельного
сноса в одном направлении с постоянным поперечным
ускорением в пределах
|
м/с2 |
2 – 8 |
Регулировка стенда относительно горизонта |
° |
±1 |
Габаритные размеры стенда: |
|
|
- высота |
мм |
6100 |
- размеры в плане |
мм |
6100 х 4500 |
Привод стенда |
|
гидравлический |
Максимальное рабочее давление |
МПа (кгс/см2) |
10± 0,5 (100 ± 5) |
Ход штока |
мм |
2000 ± 5 |
Управление стенда |
|
дистанционное |
В середине 60-х годов, предприятие активно включилось в новый вид испытательной деятельности, связанной с задачами отработки газодинамики старта тяжелых РН, с исследованием газодинамических, акустических, тепловых ударно-волновых процессов, возникающих при старте ракеты. Начато строительство новых стендов.
В 1981 г. на стенде СВОД-М, а затем на стенде УТТС были проведены
первые эксперименты по отработке газодинамики старта изделия «Зенит» на крупномасштабных моделях (М1:5), а с 1983 г. параллельно начата отработка газодинамики старта изделия "Энергия-Буран" и "Энергия- М" на моделях стартовых сооружений масштаба М1:10, при этом впервые модельные испытания были использованы для отработки конструктивных решений по системам охлаждения старта, как на изделии «Зенит», так и на изделии "Энергия-Буран", что впоследствии было реализовано на натурных стартах. Был получен большой материал по нагрузкам, возникающим на кормовой части изделия и ПУ, на основе которых учеными, конструкторами были даны оценки безопасного и гарантированного старта ракет.
|
Стенд СВОД-М обеспечивает отработку газодинамики старта ракет-носителей (РН) на моделях крупного (М1:5-1:10) масштаба с тягой до 50т. Эксперименты проводятся с целью определения в натурной последовательности и при взаимном влиянии всего комплекса процессов (квазистационар ных газодинамических, ударноволновых, тепловых, акустических), действующих на РН и стартовое сооружение при запуске двигательной установки, сходе РН и подъеме на высоту 50-80 м. Изделия прошедшие отработку: РН
«Н-1», РН«Зенит», МКС"Энергия-Буран", РН "Энергия-М".
Положение изделия при испытании
|
|
вертикальное |
Масса модели РН |
кг |
до 1500 |
Высота участка свободного полета |
м |
5 |
Скорость модели РН |
м/с |
до 10 |
Величина сноса |
м |
0,4 |
Максимальная тяга:
|
|
|
- силовая часть |
т |
50 |
- строительная часть |
т |
50 |
Геометрические параметры огневого бокса: |
|
|
- длина |
м |
14 |
- ширина |
м |
12 |
- глубина |
м |
7 |
Твердое ракетное топливо |
кг |
до 250 в эксперименте |
Электропитание |
кВт |
50 |
Вода |
л/с |
350 |
В техническом проекте КРК «Ангара» и в эскизном проекте на вновь создаваемый стартовый комплекс КРК «РУСЬ-М» предусмотрены экспериментальные исследования на крупномасштабных (М1:5) моделях для обоснования принятых технических решений и подтверждения расчетных газодинамических, акустических и тепловых нагрузок, исследования взаимодействия сверхзвуковых струй с элементами стартового сооружения и разработки системы охлаждения.
Для проведения подобных исследований был выбран универсальный твердотопливный стенд (УТТС) в ФКП «НИЦ РКП», который ранее хорошо зарекомендовал себя в экспериментальной отработке создаваемых комплексов «Энергия-Буран» и КРК «Зенит». На этом стенде в масштабе М1:5 с помощью твердотопливного газогенератора моделируются газодинамические и тепловые процессы реального стартового комплекса.
При этом решаются следующие задачи:
- Получение уровней ударно-волновых, квазистационарных газодинамических, акустических и тепловых нагрузок на РКН и ПУ при моделировании работы системы водяного охлаждения (СВО).
- Подтверждение прогноза полного отвода газов двигательной установки от РКН при работе СВО.
- Уточнение влияния элементов конечных размеров ПУ различных конфигураций на газодинамические нагрузки на РКН при заданных траекториях движения.
- Исследования спектральных и суммарных уровней пульсаций давления при выходе ДУ на установившийся режим работы.
- Исследование акустического воздействия на установившемся режиме.
- Сопровождение летных испытаний и отработка нештатных ситуаций при старте РН.
На основе анализа экспериментальных данных (до 500 параметров), полученных при решении перечисленных выше задач на полносистемных крупномасштабных моделях РКН и ПУ, подтверждаются и уточняются прогнозируемые уровни газодинамических нагрузок в период старта РКН в натурных условиях.
|
Стенд УТТС обеспечивает отработку газодинамики старта ракет-носителей (РН) на моделях крупного (М1:5 - 1:10) масштаба с тягой до 50т. Эксперименты проводятся с целью определения в натурной последовательности и при взаимном влиянии всего комплекса процессов (квазистационарных, газодинамических, ударно-волновых, тепловых, акустических), действующих на РН и стартовое сооружение при запуске двигательной установки, сходе РН и подъеме на высоту до 120 м.
Изделия прошедшие отработку:
РН "Зенит", МКС "Энергия-Буран», РН «Ангара» и др.
Крупномасштабные исследования газодинамики старта РКН «Ангара» выполняются в «НИЦ РКП» с 2004 г. на фрагментных и полносистемных моделях РКН и ПУ в М1:5 с рабочим телом газогенератора – твердым топливом. Время эксперимента – от 2 до 5 секунд. Количество измеряемых в экспериментах параметров – 450.
Для видеорегистрации процессов применяются три синхронизированные скоростные видеокамеры на 1000 кадр/сек
Положение изделия при испытании |
|
вертикальное |
Масса модели РН |
кг |
до 10000 |
Высота участка свободного полета |
м |
12 |
Скорость модели РН |
м/с |
до 20 |
Величина сноса |
м |
0,4 |
Скорость сноса |
м/с |
1 |
Максимальная тяга: |
|
|
- силовая часть |
т |
50 |
- строительная часть |
т |
50 |
Геометрические параметры огневого бокса: |
|
|
- длина |
м |
14 |
- ширина |
м |
12 |
- глубина |
м |
7 |
Твердое ракетное топливо |
кг |
до 250 в эксперименте |
Характеристики стендовых рамп сжатых газов: |
|
|
Электропитание |
кВт |
220 |
Вода |
л/с |
150 |
|
Основные функции новой управляющей системы:
формирование последовательности "быстрых" команд (БК);
контроль выполнения БК с применением имитаторов пиропотронов и отображением информации на видеотерминале;
автоматический кантроль целостности цепей подрыва ПП;
замер омического сопротивления цеgей подрыва ПП и отображение величин сопротивлений;
автоматическое включение БК;
формирование последовательности "медленных" команд (МК) управления;
реализация логических функций по МК и сигналам исполнения МК;
автоматическое и ручное включение МК управления технологическими системами стенда;
контроль выхода МК и отображение их исполнения на видеотерминале;
внутренний аппаратный и тестовый контроль;
документирование выхода и исполнения команд и величины омического сопротивления цепей подрыва ПП;
Остановка работы комплекта управляющей аппаратуры в случае неисполнения наиболее ответственных команд.
Программное обеспечение (ПО) испытаний состоит из программ разработки НПП «Мера» для СИ и СУ, работающих под WindowsNT.
Ядром ПО является программа Recorder, которая для расширения своей функциональности позволяет подключение дополнительных библиотек (плагинов).
Последующая обработка, визуализация и математический анализ зарегистрированых сигналов проводится с помощью ПО«WinПОС» разработки НПП «Мера».
ПО “Recorder” предназначено для выполнения следующих функций:
Настройка аппаратной части информационно-измерительной системы;
получение измерительных данных и сохранение их в базу данных испытаний;
выполнение проедур метрологической поддержки, в том числе градуировки, калибровки, проверки;
реализация механизма подключения дополнительных библиотек (плагинов) для расширения функциональности;
выполнение функций высококоуровневого интелектуального драйвера для SCADA систем (реализация ОРС протокола).
Информационный обмен между SCADA (или операторскими станциями) и аппаратными измерительными устройствами MIC (измерительными модулями).
Обмен данными между ПО “Recorder” и программным обеспечением операторской станции выполняется посредством протокола ОРС. Протокол ОРС позволяет в качестве программного обеспечения использовать любую SCADA –систему (поддерживающую ОРС), в том числе и LabView.
Функции ПО комплекса MIC-400R:
автоматическое определение конфигурации измерительного комплекса (идентификация установленных измерительных модулей);
диагностика работы измерительных модулей;
градуировка, калибровка измерительных каналов как комплекса , так и всей измерительной цепочки: датчик – модуль-нормализатор сигнала – измерительный модуль;
проведение процедуры поверки измерительных каналов прибора;
задание (настройка) режимов работы измерительного оборудования (диапазон измерения, частота опроса и т.д.);
просмотр измеряемого сигнала в «реальном масштабе времени» в графическом (график, осциллограмма, гистограмма) и цифровом (таблицы);
регистрация измерительной информации;
cтатистическая обработка результатов измерений.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Аренда |
|
|
|
|
|
Охраняемый комплекс, общей площадью порядка 4700 кв.м., стоимость за 1 кв.м.
приблизительно 150 руб. в месяц. Обеспечен инженерными коммуникациями.
Тел. для справок (496) 546-37-30
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Наш адрес |
|
|
|
|
|
141320, Московская область, Сергиево — Посадский городской округ, г. Пересвет, ул. Бабушкина, д. 9
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|