Малый многофункциональный ракетный комплекс

Язык труда и переводы:
УДК:
629.765
Дата публикации:
05 марта 2023, 21:06
Категория:
Секция 02. Летательные аппараты. Проектирование и конструкция
Авторы
Подгорная Владислава Игоревна
БГТУ «Военмех» им. Д.Ф. Устинова
Карасев Богдан Сергеевич
БГТУ «Военмех» им. Д.Ф. Устинова
Бобров Денис Александрович
БГТУ «Военмех» им. Д.Ф. Устинова
Расчупкина Татьяна Вячеславовна
БГТУ «Военмех» им. Д.Ф. Устинова
Аннотация:
Разработана сверхлегкая метеорологическая ракета-носитель, которая является уникальным комплексом способным доставлять полезную нагрузку и проводить измерение атмосферы на высоте 2000 метров. Описана конструкция и ее особенности, имеющие ряд преимуществ, которые позволяют многократно использовать ракету и быстро исправлять нештатные ситуации. На основе проведенных испытаний выбраны наиболее качественные материалы и применены методы, обеспечивающие уменьшение массы некоторых деталей.
Ключевые слова:
ракета-носитель, полезная нагрузка, блочно-модульная конструкция, оптимизация
Основной текст труда

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]:

  • длина: 1375 мм;
  • ширина: 356 мм;
  • диаметр миделя: 110 мм;
  • масса полезной нагрузки: до 1 кг;
  • внутренний объем, предназначенный для полезной нагрузки: 2 л;
  • максимальная скорость полета: 290 м/с;
  • максимальная высота: 2550 м;
  • время достижения апогея: 24 с;
  • взлетная масса: 6 кг.

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. 

Литература
  1. Мальцева O.А., Юденков В.Э., Голованских О.И. Проектирование сверхлегкой ракеты-носителя измерительного оборудования «РН-Д1». XLVII Гагаринские чтения – 2021. Междунар. молодежной науч. конф.: сб. тез. Москва, Перо, 2021, с. 617–618.
  2. Real Rockets. URL: http://real-rockets.ru/ (дата обращения 24.11.2022).
  3. Алямовский А.А. SolidWorks Simulation. Как решать практические задачи. Санкт-Петербург, БХВ-Петербург, 2012, 448 с.
  4. Фетисов К.В., Максимов П.В. Проблемы использования топологической оптимизации при проектировании облегченных изделий аэрокосмической отрасли и возможные пути их решения. Математическое моделирование в естественных науках, 2017, т. 1, с. 112–116.
Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.