Разработка разгонного блока для выведения космического аппарата массой 2 тонны

1. МИНИСТЕРСТВО НАУКИ и высшего ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Сибирский государственный университет науки и технологий
имени академика М. Ф. Решетнева»
Институт космической техники
Кафедра летательных аппаратов
Тема выпускной квалификационной работы: Разработка разгонного блока
для выведения космического аппарата массой 2 тонны на
высокоэллиптическую орбиту 500x40000 км
Выполнили студенты группы А15-01:
Научный руководитель:
Казакевич А. В.
Янова А. С.
Евтифьев М. Д.

2.

Цель и актуальность ВКР
Целью работы является разработка и модернизация
разгонного блока предназначенного для вывода на
высокоэллиптическую орбиту полезного груза (спутников)
массой
2
тонны.
Актуальность темы заключается в необходимости
отечественных систем связи охватывать наибольшую
территорию России.

3. Введение

Доставка спутников на высокие орбиты Земли невозможна
без разгонных блоков. Разгонный блок – это последняя ступень
ракеты – носителя, выводящий космический аппарат на
геостационарную, высокоэллиптическую или на отлетную (в
случае
межпланетного
запуска)
орбиту.
Сложные
циклограммы полетов требуют от разгонных блоков надежной
системы
управления,
позволяющей
осуществлять
многократное включение двигательной установки. В наши
дни, существует целое множество РБ с различными
характеристиками.

4. Высокоэллиптическая орбита

Достоинства:
– Возможность обслуживания очень большой
территории;
– Широкое использование различных частотных
диапазонов без регистрации;
– Более дешевый вывод на орбиту;
Недостатки:
– Необходимость иметь, по крайней мере,
три спутника на орбите;
– Вопрос окупаемости такой системы
очень сомнителен;
– Мощность передатчиков должна быть выше, чем у спутников на ГСО;
– Срок службы КА;
– Сложности при использовании приложений, работающих в реальном
масштабе времени.

5. Орбита «Молния»

Орбита «Молния» – один из типов высокой эллиптической орбиты,
которая названа в честь серии советских и российских спутников связи
двойного назначения «Молния», впервые использовавших в своей работе
этот вид орбиты.
Её параметры:
– аргумент широты перигея – 280°;
– наклонение – 62,8°;
– драконический период обращения – 11 часов 57 мин. 45 сек.;
– высота – от 500 км в перигее до 40 000 км в апогее.

6. Использование ВЭО

7. Анализ разгонных блоков для ВЭО

8. Выбор ракетного топлива

В результате проведенного анализа различных топливных
пар, мы отдали свое предпочтение топливной паре АТ+НДМГ.
Топливо АТ+НДМГ занимает меньше места, окислитель АТ
более плотный, чем жидкий кислород. Такое топливо дольше
хранится, тогда, как кислород испаряется. И хоть, данная
топливная пара обладает очень существенным недостатком
(ядовитые компоненты), он нивелируется ее достоинствами.

9. Баллистический расчет

Начальные условия для расчёта возьмём следующие: Поскольку в
качестве РБ будет использоваться РБ Фрегат, а запуск будет проводиться на
космодроме Плесецк, начальные условия будут выглядеть следующим
образом:
1. Высота орбиты (НОО) – 200 км;
2. Масса груза на орбите – 2000 кг.
Разгонный блок Фрегат будет предназначен для выведения полезного
груза на высокоэллиптическую орбиту.
Нами была выбрана схема двухимпульсного компланарного
межорбитального перелета.

10. Расчет перехода с НОО на круговую орбиту 500 км

11. Расчет перехода с круговой орбиты на ВЭО 40000 км

12. Межорбитальные переходы

Первый переход
Второй переход на ВЭО

13. Компоновка разгонного блока

14. Технологическая часть

В технологической части дипломного проекта нами были
разработаны установки для сварки цилиндрических баков и
для контроля сварных швов на герметичность способом
вакуумной камеры.

15. Сварка баков

Электронно-лучевая сварка - сварка, источником энергии при которой
является кинетическая энергия электронов в электронном пучке,
сформированном электронной пушкой.

16.

17.

18.

19. Заключение

В ходе выполнения дипломного проекта были изучены все тактико-технические
параметры для проектирования РБ на выведение полезного груза на высокую эллиптическую
орбиту.
Был проведён качественный и количественный анализ существующих в настоящее время
РБ, анализ преимуществ и недостатков жидкостных ракетных топлив и анализ КА, которые
запускались на высокую эллиптическую орбиту за всю историю.
Был произведен выбор РБ для выведения полезного груза по заданным техническим
заданиям и модернизация РБ.
Выполнен баллистический и весовой расчет РБ, расчет осевых усилий действующих на
корпус РБ и прочностной расчет корпуса топливного бака.
Актуальность данной работы неоспорима, так как доставка космических аппаратов на
орбиты является необходимой, они используются во всех сферах жизнедеятельности
человечества, но помимо такого очевидного факта, необходимо сказать, что наиболее часто
используемые орбиты эксплуатируются по максимуму и надо расширять возможности.
В экономической части работы рассчитывается затраты на организацию научноисследовательских работ, и их срок окупаемости.
Решения, предлагаемые в работе, соответствуют требованиям по безопасности. При
разработке данного продукта были обеспечены безопасные условия труда.
Технология изготовления РБ является экологически безопасной. Эксплуатация РБ угрозу
для состояния природной среды Земли не представляет.

20.

Спасибо за
внимание