О техническом перевооружении стартового комплекса на Байконуре

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

О техническом перевооружении стартового комплекса на Байконуре

Поляков А.Н., д-р техн. наук, профессор

Плотников И.А., магистрант

Гражданская космонавтика играет огромную роль в мировой экономике. В СССР первый космодром был основан в середине 50-х годов близ села Байконур (сейчас, это территория Казахстана). Развитие гражданской космонавтике в СССР являлось одним из приоритетных направлений развития. После распада СССР космодром был передан в аренду Российской Федерации (с 1994 года).

Сегодня в мире, кроме России есть и другие успешно действующие космодромы, которые осуществляют коммерческие запуски ракет непилотируемой космонавтики. При этом технологии запусков и в первую очередь систем управления постоянно совершенствуются. Это во многом определяет конкурентоспособность коммерческого использования космодромов. Поэтому чтобы оставаться ведущей космической державой Россия начала этап технического перевооружения стартовых систем на своем космодроме.

Сегодня космодром Байконур имеет в своем составе 15 стартовых комплексов. В данной работе на примере одного из них, имеющее техническое наименование СК 17П32-5, будет представлена общая проблема технического перевооружения стартового комплекса.

Основным элементом стартовой системы СК 17П32-5 является агрегат 8У0215. Основными задачами агрегата являются: прием веса изделия, вертикализация, разворот поворотного круга в азимут пуска, обеспечения подвода кабельных разъемов ШО-78 или РО-100 и ШУО и быстрого отвода отстыкованных разъемов.

Агрегат 8У0215 предназначен для установки в него изделия типа 7А с космическим объектом целевого назначения, обслуживания с последующим запуском.

Агрегат состоит из двух частей - поворотной и неподвижной, и включает: поворотный круг четыре основания, четыре несущие стрелы, четыре опорные фермы с секторами силового пояса, четыре направляющих устройства, две нижние кабельные мачты, верхнюю кабельную мачту, гидроприводы опорных ферм, гидропривод кабельных мачт, гидропривод вертикализации и компенсации утечек, гидропривод поворотного круга (во все эти гидроприводы входит аппаратура управления ими - "Пирамида-А"), гидропривод гидродомкратов поворотного круга, буфера и электрооборудование (силовое, системы управления, сигнализации и освещения).

Система управления «Пирамида - А» предназначена для дистанционного управления механизмами агрегата 8У0215.

Данная система обеспечивает:

- плавное вращение и точную установку в заданное положение поворотного круга агрегата 8У0215;

- автоматическую компенсацию утечек рабочей жидкости в системе гидроподвески поворотного круга;

- горизонтирование поворотного круга во время его поворота;

- установку изделия в вертикальное положение с заданной точностью и автоматическое удерживание его в вертикальном положении;

- одновременное синхронное сведение четырех опорных ферм в рабочее положение, обеспечивающее смыкание верхнего силового пояса агрегата 8У0215;

- сведение кабельных мачт и устройств направляющих в рабочее положение;

- контроль за перемещением опорных ферм и поворотного круга при работе систем.

Еще в 70-е годы прошлого века советскими конструкторами была разработана система управления для агрегата 8У0215 стартового комплекса. Данная система не модернизировалась с момента ее разработки. Одним из ключевых приборов являются бесконтактные сельсины типа БС-405. Например, привод горизонтального наведения поворотного круга предназначен для его вращения в обе стороны и для установки его в заданное положение с требуемой точностью до 0,009 град/с. Привод поворотного круга обеспечивает его синхронное движение с движением сельсина датчика. Это позволяет развернуть поворотный круг на большой скорости достаточно близко к заданному положению, после чего на малой скорости произвести точную установку круга в заданное положение практически с любой точностью.

Внешний вид и принципиальная схема работы сельсина приведены на рисунке 1.

стартовый комплекс космодром перевооружение

а) б)

Рисунок 1 - Бесконтактный сельсин типа БС-405

При применении бесконтактных принимающих сельсинов типа БС-405 в качестве дающих сельсинов служат сельсины типа НД. Контактные сельсины типа НД имеют ротор однофазной обмоткой, питаемой переменным током. На статоре сельсина расположена трехфазная обмотка, соединяемая с трехфазной обмоткой сельсина принимающего прибора. У бесконтактных сельсинов как однофазная сигнальная обмотка, так и трехфазная обмотка расположены на статоре, на роторе же сельсина обмотки отсутствуют.

Ротор бесконтактного сельсина имеет два полюса. Магнитный поток проходящий через эти полюсы, замыкается по внешнему магнитопроводу следующим образом: от полюса магнитный поток поступает через воздушный зазор в статор машины, и, обойдя по полукругу железа статора, проходит через воздушный зазор и попадает в полюс ротора. Идя вдоль ротора, поток далее поступает, снова проходя воздушный зазор, в тароид статора и во внешний магнитопровод. Пройдя внешний магнитопровод и тороид, поток замыкается в полюсе ротора.

Пульсирующий магнитный поток, вызванный током в роторе сельсина датчика, пересекая три его статорные обмотки, вызывает а них появление напряжений и токов, зависящих от положения ротора сельсина датчика. Токи, проходят по статорным обмоткам и приводам, соединяющим статорные обмотки дающего и принимающего сельсинов. В статорной обмотке принимающего сельсина токи создают результирующий магнитный поток, направление оси которого зависит от соотношения этих токов, т.е. от поворота ротора сельсина датчика. Поток сельсина принимающего прибора, вызванный статорными токами, замыкается через полюса его бесконтактного ротора по описанному выше пути.

В случае если ось полюсов ротора совпадает с осью магнитного потока статора, напряжение вызванное в однофазной обмотке сельсина, является наибольшим. Чем больше ось полюсов ротора отклоняется от оси магнитного потока, вызванного статорными токами, тем меньше часть этого потока проходит вдоль полюсов ротора и тем меньше напряжение в однофазной /сигнальной / обмотке сельсина. Если ротор бесконтактного сельсина повернут на 90° относительно оси потока, напряжение сигнальной обмотки равно нулю. Такое положение сельсинов называется нулевым или согласованным. Если повернуть ротор сельсина датчика на некоторый угол, то магнитный поток принимающего сельсина повернется на такой же угол и на выходной обмотке сельсина появится напряжение. Напряжение снова станет равным нулю, если ротор принимающего сельсина повернуть на такой угол, чтобы полюса ротора опять оказались перпендикулярными оси магнитного потока.

Таким образом, при наличии рассогласования между валами датчика и принимающего прибора на клеммах выходной обмотки принимающего сельсина появится напряжение, приблизительно пропорциональное углу рассогласования.

Фаза напряжения рассогласования зависит от знака угла рассогласования, т.е. от того, опережает или отстает сельсин принимающего прибора от сельсина датчика.

Необходимость технического перевооружения системы управления стартовой системы объясняется, в том числе, использованием сельсинов. Данные приборы довольно капризны в эксплуатации и, как следует из приведенного обзора их работы, требуют повышенного внимания при обслуживании.

Современные технологии позволяют уйти от применения метода сельсинов в системах управления, заменив их другими методами, более современными, менее затратными и более надежными. Кроме этого, в целом система управления стартового комплекса значительно морально и физически устарела и не отвечает техническим требованиям и запросам цифрового производства. За время ее работы был израсходован весь ЗИП системы. На всех комплектующих закончился гарантийный срок. Большинство из них, в силу свой выработки, не соответствуют заявленным характеристикам. Данная система является ненадежной. Требуется замена на более современную, надежную и экономически выгодную систему.

В настоящее время на космодроме начались работы по техническому перевооружению системы управления стартовым комплексом. Однако, переход на новую систему управления стартовым комплексом требует решения новых технических задач, при решении которых должен быть учтен накопленный опыт эксплуатации системы управления предыдущего поколения. Именно это может обеспечить надежность эксплуатации стартового комплекса и безаварийность полётов.

Размещено на Allbest.ru