Кафедра СМ-1
Домашнее задание по курсу
«Конструирование космических аппаратов»
Парашютная система СА «Союз».
Анализ конструкции парашютной системы СА «Союз».
Контейнер основной парашютной системы.
Выполнил студент: Литвинов И.А.
Группа: СМ1-92
Преподаватель: Семененко А.Н.
Подпись преподавателя:
Москва,
2009
Содержание.
1. Анализ парашютной системы СА «Союз»……………………………………………………………… 3
2. Анализ конструкции парашютной системы СА «Союз»……………………………………. 6
1. Анализ парашютной системы СА «Союз».
В настоящее время парашютная система СА “Союз” (“Союз-Т”, “Союз-ТМ”) считается наиболее простой и отработанной.
Комплекс средств посадки СА “Союз-ТМ” состоит из следующих основных элементов:
- основная парашютная система;
- запасная парашютная система;
- автоматика системы приземления;
- амортизационные кресла экипажа;
- двигатели мягкой посадки;
- конструктивные элементы СА.
Парашютная система состоит из вытяжного, тормозного и основного парашютов, упакованных в парашютный контейнер. В спускаемом аппарате парашютные контейнеры установлены над заголовниками кресел пилотов. Относительно малое удлинение аппарата (λ≈1) заставило сконструировать контейнеры в виде сильно притупленных эллиптических конусов с выходом парашютных каскадов в донной части аппарата, наиболее благоприятной с точки зрения распределения тепловых потоков и давлений на поверхности СА. Требование по обеспечению полного дублирования комплекса средств посадки привело к установке в аппарате второй, полностью независимой от основной, парашютной системы («холодное резервирование»).
Основные характеристики основной и запасной парашютных систем СА «Союз», как классического образца аппарата, использующего парашютную систему и имеющего многолетнюю наработку, указаны ниже.
Оба купола парашютной системы и основной, и тормозной, выполняются рифованными (площадь купола уменьшена введением специальной стренги) для уменьшения пиковых нагрузок на них. Каждая парашютная система снабжается вытеснительной ёмкостью, которая устанавливается на донышке контейнера, заполняющей контейнер после выходов парашютов, с целью предотвращения попадания в контейнер забортной воды и изменения остойчивости аппарата при посадке на воду. Наддув вытеснительной ёмкости обеспечивается газом из баллона высокого давления.
Как основная, так и запасная парашютная система на конечной фазе работы переходят на осесимметричную подвеску аппарата с помощью специальной тросовой системы. Стальные перецепочные тросы укладываются в специальные желоба, закрываемые специальными теплозащитными крышками, срываемыми тросами. Узлы перецепки ввёртываются в титановый хвостовой шпангоут СА. Переход на осесимметричную подвеску обеспечивает оптимальный для СА режим работы двигателей мягкой посадки, расчётное касание днища аппарата земли, нормальную работу кресел амортизации.
Основная парашютная система СА.
Скорость парашютирования……………………………………………………………….Vy=6.8 м/с
Предельная масса СА на момент посадки ………………………………….Gса=3000-3200 кг
Расчётная масса СА на момент посадки……………………………………….G'са=2500 кг
Высота ввода КСП в поток……………………………….....................................H=4.5-6 км
Скорость ввода в поток (м/с):
а) Тормозного купола…………………………………………………………...V=220-270 м/с
б) Основного купола……………………………………………………………...V=50 м/с
Площади куполов (м2):
а) Вытяжной парашют……………………………………………………………Fвп=0.6-4.0
б) Тормозной парашют………………………………….............................Fтп=25
в) Основной парашют……………………………………………………………..Fоп=1000
Массовые характеристики (кг):
а) Вытяжной.........................................................................................2 кг
б) Тормозной........................................................................................25 кг
в) Основной...........................................................................................80 кг
Основной купол парашюта отделяется от СА после посадки с помощью автоматики или вручную экипажем с целью ликвидации аварийного волочения аппарата по земле или завала аппарата основным куполом после посадки СА на воду.
Проектные проработки по КСП на основе парашютных систем следует проводить при следующих значениях основных расчётных параметров:
коэффициент сопротивления при движении на тормозном куполе Сn=0.54
коэффициент сопротивления при движении на основном куполе Cn=0.7
коэффициент динамичности следует положить Кд=1.8
Рывок парашюта, воспринимаемый основной конструкцией СА, оценивают величиной R=16.5 т (для СА “Союз”).
Запасная парашютная система СА.
Скорость парашютирования……………………………..............................Vy=9.5 м/с
Предельная масса СА на момент посадки ……………………… . Gса=3000-3200 кг
Расчётная масса СА на момент посадки……………………………….G'са=2500 кг
Высота ввода КСП в поток……………………………………………………….H=3-6 км
Скорость ввода в поток (м/с):
а) Тормозного купола…………………………………………………..V=220-270 м/с
б) Основного купола…………………………………………………….V=50 м/с
Площади куполов (м2):
а) Вытяжной парашют…………………………………………………..Fвп=0.64-4.2
б) Тормозной парашют…………………………………...................Fтп=16
в) Основной парашют……………………………………………………Fоп=600
Массовые характеристики (кг):
а) Вытяжной..............................................................................2 кг
б) Тормозной.............................................................................20 кг
в) Основной................................................................................55 кг
Запасная парашютная система вводится в поток при отказе основной парашютной системы (отказ парашютной системы или автоматики парашютной системы).
2. Анализ конструкции контейнеров парашютной системы СА «Союз».
Парашютная система СА «Союз» состоит из основной парашютной системы (ОСП) и запасной парашютной системы (ЗСП).
Основная и запасная парашютные системы (ОСП и ЗСП), вводимые в поток с помощью пиротехнических систем, отстреливающих парашютные крышки, размещены в герметичных конусообразных контейнерах эллиптического сечения над заголовниками кресел экипажа.
Контейнеры герметично соединяются с переходными обечайками, которые вварены в донную сферическую и частью в коническую оболочки корпуса. Парашютные контейнеры герметичны как относительно наружного пространства, так и относительно объема жилой кабины СА. Поэтому они рассчитываются на воздействие внутреннего давления кабины СА с учетом потери герметичности контейнера относительно внешней среды.
Конструкция контейнера работает на устойчивость, а также на прочность в предположении потери герметичности кабиной СА при сохранении герметичности самих контейнеров.
Поэтому парашютные контейнеры имеют достаточно мощный силовой набор и толщину оболочки, гарантирующие отсутствие опасной деформации контура контейнеров, могущей привести к защемлению основного блока парашюта при извлечении его из контейнера с помощью тормозного парашюта.
Внутри контейнеров размещены силовые узлы крепления основных, тормозных парашютов и элементов перецепки парашюта при переходе на симметричную подвеску, а также специальные узлы, облегчающие монтаж основного парашюта в контейнере.
Изнутри гермокабины СА имеется силовая связь между узлами крепления парашютов и сборным силовым хвостовым шпангоутом СА, рассчитанная на восприятия рывка тормозного и основного парашютов.
В контейнерах выполнены соответствующие гермовводы для пеленгационных антенн, а также пневмоштуцера для наддува вытеснительных емкостей, заполняющих парашютные контейнеры и препятствующих попаданию в контейнеры забортной воды при посадке СА на воду.
Этим мероприятием достигается заданная балансировка аппарата в воде, обеспечивающая безопасность покидания экипажем СА (например, в случае возникновении угрозы затопления СА при разгерметизации последнего при ударе о воду или какие-либо элементы на поверхности воды, лед), а также необходимая для нормальной работы антенных устройств СА после посадки на водную поверхность.
В процессе модернизации парашютных систем парашютные контейнеры ОСП и ЗСП в варианте «Союз ТМ» были изменены (укорочены), что дало соответствующий объемно-компоновочный и массовый выигрыш.
Внутренняя поверхность контейнеров подвергается специальной технологической обработке для снижения коэффициента трения при выходе блока основных парашютов из контейнера. На донышках контейнеров с внутренней стороны выполнены специальные узлы для проведения операции монтажа блоков основных куполов внутрь контейнера в заводских условиях. Они не препятствуют выходу основного блока парашютов из контейнера и работе вытеснительной емкости.
Рис.1. Основная парашютная система.
Рис.2. Габаритный чертеж контейнера ОСП.