Отделение полезного груза от орбитальной ступени
От орбитальной ступени ракеты-носителя (РН) отделяется космический аппарат (КА) при помощи трех пружинных толкателей. Отделение КА происходит после выведения орбитальной ступени РН с КА на заданную орбиту и завершения работы двигателя орбитальной ступени.
КА с орбитальной ступенью соединен при помощи пирозамков [1], которые срабатывают по команде от системы управления РН. В результате срабатывания пирозамков нарушается жесткая механическая связь между КА и орбитальной ступенью РН и КА под действием пружинных толкателей отделяется (отталкивается) от орбитальной ступени. Для телеметрического контроля отделения КА в поперечном стыке устанавливают датчики, которые сигнализируют об расхождении стыков (рисунок 1).
Рисунок 1 - Схема отделения КА
Сила пружинного толкателя изменяется в зависимости от перемещения его штока по линейному закону, убывая при выдвижении штока (рисунок 2). Начальное усилие одного пружинного толкателя равно \(P_2\), конечное усилие \(P_1\), максимальное перемещение штока (при котором усилие равно \(P_1\)) равно \(h_p\).
Рисунок 2 - Изменение силы пружинного толкателя в зависимости от перемещения его штока
Рисунок 3 - Относительное движение КА и орбитальной ступени РН
Задание
- Определить приращение скорости КА \(\Delta V_2\) после окончания работы пружинных толкателей.
- Определить приращение скорости орбитальной ступени \(\Delta V_1\) после окончания работы пружинных толкателей.
- Определить продолжительность работы толкателей (записать уравнения движения КА и орбитальной ступени относительно инерциальной системы координат \(Ox_oy_o\) (вдоль оси Oxo) под действием пружин толкателей,проинтегрировать получившееся линейное неоднородное дифференциальное уравнение относительно \(x_{12}\)).
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Масса КА | 6 т |
| Масса орбитальной ступени | 2 т |
| Начальное усилие толкателя \(P_2\) | 3000 Н |
| Конечное усилие толкателя \(P_1\) | 500 Н |
| Количество толкателей | 3 |
| Максимальное перемещение штока толкателя \(h_p\) | 0,3 м |
Список использованных источников
- Колесников К. С., Кокушкин В. В., Борзых С. В., Панкова Н. В. Расчет и проектирование систем разделения ступеней ракет. М. МГТУ им. Баумана 2006г.
- Суханов А. А. Астродинамика Учреждение Российской акад. наук Ин-т космических исследований РАН. - Москва : Ин-т космических исследований РАН, 2010
- Аппазов Р. Ф., Сытин О. Г. Методы проектирования траекторий носителей и спутников Земли. М. Наука 1987г.
