Объединенная двигательная установка (ОДУ)

Объединенная двигательная установка является одной из основных бортовых систем орбитального корабля (ОК) и предназначена для выполнения всех динамических операций в полете.
В штатном (безаварийном) полете двигатели ОДУ обеспечивают стабилизацию ОК в связке с РН (с момента включения II ступени), разделение ОК и РН, довыведение ОК на рабочую орбиту (двумя импульсами), стабилизацию и ориентацию ОК, орбитальное маневрирование, сближение и стыковку с другими КА, торможение, сход с орбиты и управление спуском.
В нештатных ситуациях, т.е. при авариях на активном участке, двигатели ОДУ используются в первую очередь для ускоренной выработки топлива перед отделением от РН (скорость до 70 кг/с) с целью восстановления необходимой центровки ОК (топливо может вырабатываться и после отделения от РН).
В случае экстренного отделения предусматривается срабатывание специальных пороховых двигателей ОДУ.
Кроме чисто динамических задач ОДУ как бортовая система обеспечивает тепловое саморегулирование, самоконтроль и аппаратурное самообеспечение, огневые проверки, связь ОК с наземными системами, а также интеграцию с системой электропитания по хранению и подаче жидкого кислорода.

Функционирование ОДУ
Функционирование ОДУ в штатной (А) и в нештатных (Б) ситуациях:
1- стабилизация связки ОК-РН; 2- разделение ОК и РН; 3- довыведение на опорную орбиту; 4- динамические операции реактивной системы управления (РСУ) - ориентация, стабилизация, стыковка и т.п.; 5- орбитальное маневрирование; 6- сход с орбиты; 7- управление спуском; 8- стабилизация связки ОК-РН в нештатной ситуации, , а также резервная возможность включения ОДУ на активном участке (для использования свободного объема баков); 9- экстренное отделение ОК от РН в нештатной ситуации, выработка топлива при аварийном возвращении; 10- аварийное разделение ОК и РН и управление спуском

Впервые в мировой практике для двигательной установки КА используется криогенный окислитель - жидкий кислород и горючее - некриогенный синтетический углеводород синтин с повышенной эффективностью. Применение этого экологически чистого топлива повысило удельный импульс двигателей, но потребовало внедрения на ОК элементов криогенной техники, поскольку кислород хранится и заправляется в жидком состоянии (температура кипения -183ºС). Особенностью является и то, что в управляющие двигатели кислород подается в газообразном состоянии в отличии от двигателей ориентации, работающих на жидком кислороде.

Основные блоки ОДУВ состав ОДУ входят:

Двигатели ОДУ на ОК размещаются с учетом решаемых ими задач. Так, двигатели управления, расположенные в носовой и хвостовой частях фюзеляжа, обеспечивают координатные перемещения ОК по всем осям и управление его положением в пространстве.

Конструктивно ОДУ состоит из отдельных блоков. К основным блокам ОДУ (см. рисунок справа) относятся базовый (3), два хвостовых (БДУ-П, БДУ-Л) (2) и носовой блоки (1), а также соединяющие их пневмогидравлические магистрали.

Работу жидкостных ракетных двигателей и подачу в них топлива обеспечивают:

Основные проектные решения были найдены на базе следующих принципиальных положений:

Внешний вид блоков ОДУ после их установки на орбитальный корабль (показано состояние теплозащиты сразу после приземления 15 ноября 1988 г.):


Базовый блок и хвостовые блоки БДУ-П и БДУ-Л (кликабельно)   Носовой блок ОДУ (кликабельно)

Маршевый двигатель 17Д12



Наземная (предполетная) отработка ЖРД 17Д12 на площадке огневых испытаний Байконура

Маршевый двигатель, или двигатель орбитального маневрирования (ДОМ), используется при довыведении, коррекции орбиты, межорбитальных переходах и торможении при сходе с орбиты.
Маршевый двигатель представляет собой ЖРД многократного включения с насосной системой подачи компонентов топлива, выполненной по схеме с дожиганием генераторовного газа, нормально функционирующий в условиях вакуума и невесомости. Общий вид ДОМ представлен справа; на рисунке цифрами обозначено: 1- радиационно охлаждаемая часть сопла; 2- регенеративно охлаждаемая часть сопла; 3- турбонасосный агрегат; 4- газоотвод; 5- камера сгорания; 6- рама с карданным подвесом; 7- привод рулевой машины; 8- газогенератор; 9- зашитный экран; 10- дренажные патрубки
Высокие энергетические параметры двигателя (удельный импульс 362 сек) обеспечиваются исключением потерь на привод турбины (схема с дозажиганием), большим геометрическим дорасширением реактивного сопла (отношение площадей =192), минимальными потерями в камере сгорания и реактивном сопле, рациональной системой охлаждения и сокращением выбросов. В качестве пускового горючего для воспламенения топлива в газогенераторе и камере используется металлоорганическое соединение.
Для двигателя характерны умеренная напряженность внутрикамерного процесса (давление в камере 7,85 МПа), использование форсуночной головки, имеющей концентрические кольцевые смесительные элементы для получения равномерного потока в камере, высотного соплового насадка радиационного охлаждения из ниобиевого сплава, изготовляемого методом раскатки (без сварки), центростремительной турбины, работающей на генераторном газе при умеренной (около 460ºС) температуре.
Крепление камеры в кардановом подвесе обеспечивает ее качание в двух плоскостях на 6º от номинального положения.

Представленные фотографии маршевого двигателя сделаны web-мастером 03.10.2002 в Музее ракетно-космической техники (НИИхиммаш, г.Загорск), при осмотре изделия для тепловакуумных испытаний 006

Вид по сопло левого (по полету) маршевого двигателя крупным планом

Вид по полету на сопла маршевых двигателей

Вид по полету (сзади) на сопло правого маршевого двигателя

 

Дополнительные фотографии, сделанные сотрудником НИИхиммаша Пилипенко С.И. 03.10.2002 в Музее ракетно-космической техники, можно увидеть в мультимедийной энциклопедии в архиве web-мастера

Двигатели управления 17Д15

ODU4gif.gif (32833 bytes)
Управляющий двигатель 17Д15:
1
-  сопло; 2- клапан окислителя; 3- клапан горючего; 4- агрегат зажигания; 5- сигнализатор давления; 6- камера сгорания; 7- блок теплового уплотнения



Наземная (предполетная) отработка ЖРД управления и ориентации на площадке огневых испытаний Байконура

Управляющий двигатель представляет собой однокамерный газожидкостный импульсный ЖРД высокого быстродействия на газифицированном кислороде и углеводородном горючем - синтине и работает в импульсных и стационарных режимах с длительностью включения от 0,06 до 1200 с как в орбитальном полете, так и при спуске в атмосфере до высоты 10 км, что позволяет использовать его как дублера маршевого двигателя и двигателей ориентации.
Для воспламенения компонентов топлива используется электрическая система зажигания индуктивного типа.
Камера сгорания и часть сопла охлаждаются регенеративно и через завесу окислительным газом, выходная часть сопла - радиационно, клапаны и свеча - прокачкой основного горючего в замкнутом контуре терморегулирования ОДУ.
Для двигателей продольного перемещения, дублирующих маршевые двигатели в случае их отказа, предусматривается установка удлиненного насадка со степенью расширения =50 и соответствующим приростом удельного импульса.
Быстродействие двигателя характеризуется временем набора 90% тяги, равным 0,06с, такой же минимальной продолжительностью включения и частотой включения до 8Гц.
Минимальный удельный импульс двигателя в импульсных режимах 180с.
Гарантированный ресурс двигателя составляет 26000 включений и более 3 ч работы (с дальнейшим увеличением по мере набора статистики).
Двигатель ориентации по принципиальной схеме и составу в основном аналогичен УД.
Для исключения образования сажи предусматривается повышенное соотношение компонентов топлива в двигателе (3,5....4), т.е. избыток кислорода.
Основным режимом работы ДО является выдача минимальных импульсов от 0,06 до 0,12с, т.е. удельных импульсов тяги от 227 до 237с соответственно.
Управляющие двигатели и двигатели ориентации разрабатывались в НИИ Машиностроения в г. Нижняя Салда Свердловской области.

Ниже на фотографиях показаны различные этапы монтажа агрегатов ОДУ на "Буране" в 1987 году:


Подготовка базового блока ОДУ к стыковке с орбитальным кораблем

Перевод базового блока ОДУ в горизонтальное положение для стыковки
Закатка базового блока ОДУ в хвостовую часть фюзеляжа с помощью подвижной платформы-стапеля

Установка носового блока ОДУ

Монтаж левого бокового блока БДУ-Л с хвостовой частью фюзеляжа
Монтаж левого бокового блока БДУ-Л с хвостовой частью фюзеляжа. Вид сверху

 

И две фотографии web-мастера рядом с носовым блоком ОДУ
 (НИИХиммаш, 3 октября 2002 года, фото Пилипенко С.И.):

Смотри также статью Б.Соколова и А.Санина "В одной упряжке мороз и пламя"


При работе над страницей использованы фотографии двигателя 17Д12 с сайта журнала "Новости космонавтики" www.novosti-kosmonavtiki.ru/content/photogallery/gallery_017/index.shtml


Переход на:

возврат на homepageпереход к космодрому Байконурпереход на Гостевую книгу (короче, в гости!)переход к карте сайтапереход к Space Shuttle
Web-master: ©Вадим Лукашевич 1998-2008

Rambler's Top100 Service