В наше время остро стоит вопрос обеспечения экологической безопасности. Предприятия химической промышленности в ходе производства используют опасные вещества, часть из них является летучей. Из-за этого метеорологические станции на земле могут слишком поздно зафиксировать выброс химикатов, что приведет к трагическим последствиям. Для фиксирования таких выбросов необходимо регулярно проводить вертикальное зондирование. В данный момент не существует устройств для выполнения этой задачи. Для вертикального зондирования разработан малый многофункциональный ракетный комплекс, состоящий из ракеты-носителя, модуля полезной нагрузки, стартового стола и наземной станции.
Преимуществами этого комплекса является многофункциональность, модульность, надежность, возможность многократного использования. Модульность дает возможность, варьировать целевое назначение комплекса, позволяя выполнять широкий круг задач. В составе модуля полезной нагрузки может быть измерительное оборудование для замеров таких параметров, как радиоактивный фон, температура, влажность, давление, концентрация опасных веществ и твердых частиц.
Ключевым достоинством является многоразовость. Благодаря ей возможно использование многофункционального ракетного комплекса неограниченное количества раз для постоянного атмосферного зондирования.
Характеристики ракеты-носителя [1]:
Главное преимущество разрабатываемой ракеты-носителя — модульность. Благодаря ей возможна быстрая замена любых компонентов в случае их выхода из строя.
При изготовлении ракеты-носителя используются композитные и аддитивные технологии для создания максимально прочной и легкой конструкции. Такие блоки как корпус бортовой электроники, головной обтекатель, каркас стабилизаторов предполагается изготовить методом аддитивных технологий.
Внешняя конструкция ракеты состоит из головного обтекателя, корпуса и стабилизаторов. Для обеспечения радиопрозрачности и требуемых прочностных характеристик корпус будет изготовлен из стеклопластика. Ранее корпус ракеты был изготовлен из композитного материала — карбона, который при испытаниях показал себя прочным, однако из-за высокой цены и радионепрозрачности был заменен.
Конструкция стабилизаторов ракеты-носителя представляет собой каркасную основу, покрытую слоем стеклопластика для обеспечения минимальной массы и удовлетворения требованиям балансировки ракеты-носителя.
Внутренняя часть ракеты-носителя — единый модуль, состоящий из полезной нагрузки, отсека бортовой электроники и систем спасения ракеты-носителя и полезной нагрузки. Компоновка элементов блока была продумана для максимальной эффективности. На самом верху располагается основной парашют ракеты-носителя. Следом идет парашют полезной нагрузки, полезная нагрузка, пыж, стакан для вышибного заряда и бортовая электроника.
Нижняя часть ракеты имеет пустое пространство. Оно обусловлено необходимостью достижения достаточной стабильности ракеты-носителя.
В качестве двигательной установки для запуска ракеты-носителя используется твердотопливный двигатель РДК-2000 [2], который закрепляется при помощи болта М10 в упор двигателя, а нижним креплением выступает решетчатый обтекатель. Для центрирования расположения двигателя используются специальные кольца. Чтобы дополнительно уменьшить массу ракеты, было решено изменить конструкцию упора под двигатель методом топологической оптимизации в программе Solidworks [3, 4]. При работе с данным методом, конструкция приобрела нестандартный вид, который производится с помощью аддитивных технологий.