Спускаемая капсула космического аппарата
Содержание
1. Понятие и особенности
спускаемой капсулы
1.1 Назначение и
компоновка
1.2 Спуск с орбиты
2. Конструкция СК
2.1 Корпус
2.2 Теплозащитное
покрытие
2.3 Размещение аппаратуры
и агрегатов
Список использованной
литературы
1. Понятие и особенности спускаемой капсулы
1.1 Назначение и компоновка
Спускаемая
капсула (СК) космического аппарата (КА) предназначена для оперативной доставки
специальной информации с орбиты на Землю. На космическом аппарате
устанавливаются две спускаемые капсулы (рис.1).
Рисунок 1.
СК
представляет собой контейнер для носителя информации, соединенный с
пленко-протяжным тактом КА и снабженный комплексом систем и устройств, обеспечивающих
сохранность информации, спуск с орбиты, мягкую посадку и обнаружение СК во
время спуска и после приземления.
Основные
характеристики СК
Масса СК в
сборе - 260 кг
Наружный
диаметр СК - 0,7 м
Максимальный
размер СК в сборе - 1,5 м
Высота орбиты
КА - 140 - 500 км
Наклонение
орбиты КА - 50,5 - 81 град.
Корпус СК
(рис.2) изготовлен из алюминиевого сплава, имеет форму близкую к шару и состоит
из двух частей: герметичной и негерметичной. В герметичной части расположены:
катушка о носителем спец.информации, система поддержания теплового режима,
система герметизации щели, соединяющей герметичную часть СК с пленко-протяжным
трактом КА, КВ передатчики, система самоликвидации и другая аппаратура. В
негерметичной части размещены парашютная система, дипольные отражатели и
контейнер "Пеленг УКВ". Дипольные отражатели, КВ передатчики и
контейнер "Пеленг-УКВ" обеспечивают обнаружение СК в конце участка
спуска и после приземления.
Снаружи
корпус СК защищен от аэродинамического нагрева слоем теплозащитного покрытия.
На спускаемой
капсуле с помощью стяжных отстреливаемых лент (рис.2) установлены две платформы
3, 4 c пневмоагрегатом стабилизации СК 5, тормозным двигателем 6 и
телеметрической аппаратурой 7.
Перед
установкой на КА опускаемая капсула соединяется тремя замками 9 системы
отделения с переходной рамой 8. После этого рама стыкуется с корпусом КА.
Совпадение щелей пленко-протяжных трактов КА и СК обеспечивается двумя
направляющими штифтами, установленными на корпусе КА, а герметичность
соединения - резиновой прокладкой, установленной на СК по контуру щели. Снаружи
СК закрывается пакетами экрано-вакуумной теплоизоляции (ЗВТИ).
1.2 Спуск с орбиты
Отстрел СК от
корпуса КА производится с расчетное время после герметизации щели
пленко-протяжного тракта, сброса пакетов ЗВТИ и разворота КА на угол тангажа,
обеспечивающий оптимальную траекторию спуска СК в район посадки. По команде
БЦВМ космического аппарата срабатывают замки 9 (рис.2) и СК с помощью четырех
пружинных толкателей 10 отделяется от корпуса КА. Последовательность
срабатывания систем СК на участках спуска и приземления следующая (рис.3):
- раскрутка
капсулы относительно оси X (рис.2) с целью сохранения требуемого направления
вектора силы тяги тормозного двигателя в процессе его работы, раскрутка
осуществляется пневмоагрегатом стабилизации (ПАС);
- включение
тормозного двигателя;
- гашение при
помощи ПАС угловой скорости вращения СК;
- отстрел
тормозного двигателя и ПАС (в случае несрабатывания стяжных лент через 128 с
происходит самоликвидация СК);
- отстрел
крышки парашютной системы, ввод в действие тормозного парашюта и дипольных
отражателей, сброс лобовой теплозащиты (для уменьшения массы СК);
-
нейтрализация средств самоликвидации СК;
- отстрел
тормозного парашюта и ввод в действие основного;
- наддув
баллона контейнера "Пеленг УКВ" и включение КБ и УКВ передатчиков;
- включение
по сигналу изотопного высотомера двигателя мягкой посадки, приземление;
- включение в
ночное время по сигналу фотодатчика светоимпульсного маяка.
2. Конструкция СК
2.1 Корпус
Корпус СК
(рис.4) состоит из следующих основных частей: корпуса центральной части 2,
днища 3 и крышки парашютной системы I, изготовленных из алюминиевого сплава.
Корпус
центральной части вместе о днищем образует герметичный отсек, предназначенный
для размещения носителя спец.информации и аппаратуры. Соединение корпуса c
днищем осуществляется при помощи шпилек 6 с использованием прокладок 4, 5 из
вакуумной резины.
Крышка
парашютной системы соединяется с корпусом центральной части посредством замков
- толкателей 9.
Корпус
центральной части (рис.5) представляет собой сварную конструкцию и состоит из
переходника I, оболочки 2, шпангоутов 3,4 и кожуха 5.
Переходник I
изготовлен из двух частей, сваренных встык. На торцевой поверхности переходника
имеется канавка для резиновой прокладки 7, на боковой поверхности - бобышки с
глухими резьбовыми отверстиями, предназначенными для установки парашютной
системы. Шпангоут 3 служит для соединения корпуса центральной части с днищем
при помощи шпилек 6 и для крепления приборной рамы.
Шпангоут 4
является силовой частью СК, изготавливается из поковки и имеет вафельную
конструкцию. В шпангоуте со стороны герметичной части на бобышках разделаны
глухие резьбовые отверстия, предназначенные для крепления приборов, сквозные
отверстия "Ц" для установки герморазъемов 9 и отверстия "Ф"
для установки замков-толкателей крышки парашютной системы. Кроме того, в
шпангоуте имеется паз под шланг системы герметизации щели 8. Бобышки
"К" предназначены для стыковки СК с переходной рамой с помощью замков
II.
Со стороны
парашютного отсека переходник I закрыт кожухом 5, который крепится винтами 10.
На корпусе
центральной части имеются четыре отверстия 12, служащие для установки механизма
сброса лобовой теплозащиты.
Днище (рис.6)
состоит из шпангоута I и сферической оболочки 2, сваренных между собой встык. В
шпангоуте имеются две кольцевые канавки для резиновых прокладок, отверстия
"А" для соединения днища о корпусом центральной части, три бобышки
"К" о глухими резьбовыми отверстиями, предназначенный для такелажных
работ о СК. Для проверки герметичности СК в шпангоуте выполнено резьбовое
отверстие с установленной в него заглушкой 6. В центре оболочки 2 с помощью винтов
5 закреплен штуцер 3, служащий для проведения гидропневмоиспытаний СК на
заводе-изготовителе.
Крышка
парашютной системы (рис.7) состоит из шпангоута I и оболочки 2, сваренных
встык. В полюсной части крышки имеется щель, через которую проходит хвостовик
переходника корпуса центральной части. На наружной поверхности крышки
установлены трубки 3 блока барореле и приварены кронштейны 6, предназначенные
для крепления отрывных разъемов 9. С внутренней стороны крышки к оболочке
приварены кронштейны 5, служащие для крепления тормозного парашюта. Жиклеры 7
связывают полость парашютного отсека с атмосферой.
2.2 Теплозащитное покрытие
Теплозащитное
покрытие (ТЗП) предназначено для защиты металлического корпуса СК и находящейся
в нем аппаратуры от аэродинамического нагрева при спуске с орбиты.
Конструктивно
ТЗП СК состоит из трех частей (рис.8): ТЗП крышки парашютной системы I, ТЗП
корпуса центральной части 2 и ТЗП днища 3, зазоры между которыми заполнены
герметикой "Виксинт".
ТЗП крышки I
представляет собой асботекстолитовую оболочку переменной толщины, скрепленную с
теплоизоляционным подслоем из материала ТИМ. Подслой соединяется с металлом и
асботекстолитом при помощи клея. Внутренняя поверхность крышки и наружная
поверхность переходника пленко-протяжного тракта оклеиваются материалом ТИМ и
поропластом. В ТЗП крышки имеются:
- четыре
отверстия для доступа к замкам крепления лобовой теплозащиты, заглушаемые
резьбовыми пробками 13;
- четыре
отверстия для доступа к пирозамкам крепления крышки к корпусу центральной части
СК, заглушаемые пробками 14;
- три
кармана, служащие для установки СК на переходной раме и закрываемые накладками
5;
- отверстия
под отрывные электроразъемы, закрываемые накладками.
Накладки
устанавливаются на герметике и крепятся титановыми винтами. Свободное
пространство в местах установки накладок заполняется материалом ТИМ, наружная
поверхность которого покрывается слоем асботкани и слоем герметика.
В зазор между
хвостовиком пленко-протяжного тракта и торцем выреза ТЗП крышки укладывается
поропластовый шнур, на который наносится слой герметика.
ТЗП корпуса
центральной части 2 состоит из двух асботекстолитовых полуколец, установленных
на клее и соединенных двумя накладками II. Полукольца и накладки крепятся к
корпусу титановыми винтами. На ТЗП корпуса имеются восемь плат 4,
предназначенных для установки платформ.
ТЗП днища 3
(лобовая теплозащита) представляет собой сферическую асботекстолитовую оболочку
равной толщины. С внутренней стороны к ТЗП стеклопластиковыми винтами крепится
титановое кольцо, которое служит для соединения ТЗП с корпусом центральной
части при помощи механизма сброса. Зазор между ТЗП днища и металлом заполняется
герметиком с адгезией к ТЗП. С внутренней стороны днище оклеивается слоем
теплоизоляционного материала ТИМ толщиной 5 мм.
2.3
Размещение аппаратуры и агрегатов
Аппаратура
размещена в СК таким образом, чтобы обеспечивались удобство доступа к каждому
прибору, минимальная длина кабельной сети, требуемое положение центра масс СК и
требуемое положение прибора относительно вектора перегрузки.
Рисунок 9.
В герметичном
отсеке СК расположена следующая аппаратура (рис.9):
- катушка с
пленкой I;
- самоликвидатор
2;
-
электронно-временное устройство 3;
- блок
питания 4;
- блок
настройки антенны 5;
- прибор
управления 6;
-
терморегуляторы 8, II;
- вентилятор
9;
- датчик
давления 10;
- датчики
температуры 12, 14;
- передатчики
КВ-А и КВ-Б 13, 16;
- блок барореле
15.
Приборы 3, 4,
5 и 6 установлены на раме 7, которая крепится к шпангоуту корпуса центральной
части в двух точках шарнирно и в шести - жестко. Шарнирное соединение дает
возможность откидывать раму 7 с установленными на ней приборами и подключенной
кабельной сетью на угол, обеспечивающий доступ к приборам, расположенным под
рамой на корпусе ОК. Для амортизации рамы в местах жесткого крепления
установлены прокладки из паронита. Приборы закреплены на раме с помощью ленты и
скоб. Остальная аппаратура герметичного отсека крепится к корпусу СК. КВ
передатчики 13, 16 и блок барореле 15 установлены на резиновых амортизаторах.
В
негерметичном отсеке (рис.10) размещены: парашютная система, состоящая из
основного 4 и тормозного 2 парашютов, дипольные отражатели и контейнер
"Пеленг УКВ" I. Контейнер I установлен в чехле и соединен с корпусом
СК тросом и привязанным к нему кабелем.
Стропы
тормозного парашюта вместе с фалой и основного парашюта закреплены на серьге 7,
которая удерживается в кронштейне 6. Основной парашют уложен в чехле, нижний
край закреплен на корпусе СК планками, а верхний - при помощи колеи 3. Основной
парашют прикреплен к кронштейнам 5 и 6.
Твердотопливный
двигатель мягкой посадки расположен в месте соединения строп основного
парашюта.
Пневмоагрегат
стабилизации 5 (рис.2) установлен снаружи СК на шпильках платформы 3. Положение
сопел пневмоагрегата относительно осей и регулируется прокладками и фиксируется
штифтами.
Тормозной
двигатель 6 зафиксирован по кольцу 13 и прикреплен к платформе 3. Кольцо 13
выставлено на платформе 3 по центру тяжести СК без двигателя.
Телеметрическая
аппаратуре 7, состоящая из двух блоков и антенны, установлена на плате, которая
крепится к платформе 4 при помощи стоек 14.
Список использованной литературы
1.
Иванов
Н.М. Баллистика и навигация космических аппаратов. Гриф МО РФ. – М.: Дрофа,
2008.
2.
Семенов
А.А. Спускаемая капсула космического аппарата. – СПб.: Нева, 2009.
3.
Справочник
по космонавтике. – М.: 2006.
|