Техника и вооружение 2012 04 - Коллектив авторов. Страница 11
Далее включался турбонасосный агрегат двигателя центрального блока. Переход этого двигателя с предварительной на главную ступень тяги происходил быстро, без промежуточных этапов. При этом суммарная тяга двигателей, наконец, становилась больше веса ракеты, которая отрывалась от опор стартового сооружения. Практическое отсутствие разнотяга двигателей боковых блоков обеспечивало прямолинейное движение, что исключало соударение с элементами стартовой системы. При подъеме ракеты осуществлялся переход этих двигателей на вторую промежуточную ступень тяги, составлявшую 85% от главной ступени. Спустя 6 с после отрыва ракеты от стартового сооружения начинался переход двигателей боковых блоков на главную ступень.
По мере изменения конструктивно-силовой схемы ракеты подверглось пересмотру ее размещение на стартовой системе. Ветровые нагрузки грозили развалить изделие еще до отрыва от Земли. Простое, но неуклюжее решение – постройка «китайской стены» высотой в две трети длины ракеты, было отвергнуто, когда наметился другой путь решения проблемы. Какуже отмечалось, основные нагрузки передавались с боковых блоков на центральный на переднем уровне их сопряжения. На бак горючего центрального блока в полете не действовали большие сжимающие нагрузки. Поэтому постарались избавиться от них и при наземной эксплуатации. Конструкторы отказались от привычного стояния ракеты на хвостовом отсеке, подвесив ее за силовой пояс – усиленный шпангоут в наиболее широкой части бака окислителя центрального блока, в который упирались передние части боковых блоков.
Стартовый комплекс ракеты Р-7:
1 – стартовая система 8У0215; 2 – фермы обслуживания 8Т0119; 3 – обмывочно-нейтрапизационная машина; 4 – заправщик перекеси водорода; 5 – заправщик горючего; 6 – опорная ферма.
Двигатель РД-107 (8Д74).
Новая конструктивная схема благополучно решила ряд проблем, связанных с ракетой, но потребовала реализации нетривиальных технических решений по наземному оборудованию.
Во-первых, заглубленное положение ракеты при старте затрудняло отвод струй продуктов сгорания двигателей, при этом задача дополнительно усложнялась большой продолжительностью поэтапного вывода на режим полной тяги. Поэтому за прототип были приняты ранее созданные стенды для огневых испытаний двигателей. Основой стартовой системы, получившей обозначение 8У0215, стало так называемое пролетное строение – покоящаяся на четырех пустотелых вертикальных пилонах горизонтальная железобетонная плита весом 600 т с большим отверстием («очком») под нижней частью ракеты. Как и на ранее созданных стендах, струи двигателей били в наклонную газоотбойную стенку. Далее поток продуктов сгорания нужно было вывести наружу, в открытое пространство. Ранее задачи такого масштаба не ставились, так что для «семерки» было принято решение, обеспечивающее более чем солидный запас. Для гарантированного отвода продуктов сгорания двигателей невиданной по тем временам тяги потребовалось вырыть огромный котлован размером со стадион при глубине по забетонированной поверхности почти 50 м. Основной поток газов направлялся в сторону, противоположную подъездным путям установщика ракеты. Поэтому котлован имел в плане форму, близкую к эллипсу с осями 150 на 100 м, но несколько расширенного со стороны, примыкающей к стартовому устройству.
Во-вторых, «семерка», как и все ранее созданные изделия, прицеливалась разворотом вокруг продольной оси всего корпуса вертикально стоящей ракеты до совмещения первой координатной плоскости с направлением на цель. Вместе с ракетой пришлось разворачивать также четыре опорные фермы и две фермы обслуживания, которые размещались на огромном поворотном круге, охватывающем отверстие в плите.
В-третьих, все эти элементы стартового сооружения не должны были препятствовать движению ракеты при старте. Две диаметрально расположенные фермы обслуживания 8Т0119 можно было отвести и уложить в горизонтальное положение заранее, но опорные фермы должны были держать ракету до того момента, когда тяга двигателей превысит ее вес. Первоначально для отвода ферм предусматривалось использовать гидравлику, но затем перешли к более простой и надежной схеме с откидыванием ферм противовесами.
В-четвертых, ракета требовала обслуживания и в районе хвостовых отсеков, при этом соответствующие устройства не должны были попадать под струи двигателей ракеты при ее старте. Для проведения работ с ракетой была создана так называемая «кабина обслуживания» 8У0216. На горизонтальной металлической платформе располагался поворотный круг, на котором размещались четыре телескопические гидравлические колонны с закрепленными на них двумя ярусами кольцевых площадок для обслуживания ракеты. За 15 мин до старта ракеты секции телескопических колонн втягивались друг в друга, кольцевые площадки опускались. После этого вся кабина обслуживания, двигаясь в горизонтальной плоскости посредством цепной передачи убиралась, наподобие ящика письменного стола в специальную нишу в стенке стартового сооружения. Далее ниша с «кабиной обслуживания» прикрывалась металлической шторой. При этом предусматривалась возможность визуального контроля через бронестекла за включением двигателей.
В-пятых, требовалось создать установщик, обеспечивающий транспортировку громоздкой ракеты, точный подход к стартовому сооружению, опускание вертикально расположенной ракеты на опорные фермы и безударный отход. Первоначально установщик должен был обеспечить перевозку ракеты по грунтовым дорогам. В дальнейшем комплекс стал рассматриваться как сугубо стационарный, и установщик 8У0213, впервые в отечественном ракетостроении, был выполнен на специальной четерехосной железнодорожной платформе. В отличие от первоначального замысла, ракету собирали в монтажно-испытательном корпусе в горизонтальном положении на специальном стенде, с которого она перегружалась на установщик. Установщик с ракетой подавался на стартовую позицию с помощью небольшого тепловоза (мотовоза). За 30-40 м от стартового сооружения мотовоз останавливался, отцеплялся и уходил от установщика. Далее установщик медленно двигался при помощи собственного механизма перемещения с электроприводом. После остановки на стартовом сооружении он крепился в районе носовой части ракеты специальными тягами к забетонированным якорям,а с противоположной стороны вывешивался на двух гидроопорах.
Стрела с закрепленной на ней ракетой поднималась в вертикальное положение при помощи гидропривода. Далее с помощью гидроопор установщика и гидропривода стрелы ракета опускалась на откидные опоры.
После этого установщик опускал стрелу и отходил от ракеты.
Для того чтобы ракета не препятствовала этому процессу, часть стрелы выполнили в виде откидной консоли, которая оставалась вертикальной при опускании стрелы в горизонтальное положение.
Для заправки ракеты керосином и жидким кислородом были созданы, соответственно, железнодорожные заправщики 8Г0119 и 8Г0117, стационарные средства заправки 8Г0124 и 8Г0123, железнодорожные хранилище жидкого кислорода 8Г60 и заправщик подпитки этого компонента 8Г0118. Кроме того, спроектировали аналогичные средства для обеспечения заправки ракеты перекисью водорода и азотом, комплекс стационарных хранилищ 8Г311 и систему дистанционного управления заправкой 8Г012.
Изготовленные основные элементы стартовой системы были собраны на Ленинградском металлическом заводе в так называемой «яме»-бетонированном колодце диаметром 19м, сооруженном еще в царское время и использовавшемся для предварительной(заводской)сборки артиллерийских башен линкоров и других тяжелых кораблей. С июня по сентябрь 1956 г. в Ленинграде неоднократно имитировался процесс «старта» полномасштабного макета ракеты 8К71СН, хотя при помощи имевшихся двух кранов грузоподъемностью по 300 т в принципе не удалось бы обеспечить не только ускоренного движения, характерного для реального пуска, но и даже близких к действительным значений скоростей перемещения стартующего изделия. Из-за малой (многократно меньше реальной) скорости подъема макета ракеты был получен тревожный результат-опоры отводились не одновременно, что угрожало задеванием при старте. Тем не менее, расчетный анализ гарантировал безударный отход стартовых ферм от ракеты. В дальнейшем стартовое устройство разобрали и отправили на космодром.