Омский государственный технический университет
Кафедра «Авиа- и ракетостроение»
Специальность 24.05.02 - Проектирование авиационных и ракетных двигателей
Реферат
по дисциплине «Введение в ракетную технику»
Виды пусковых установок боевого назначения
Выполнил: студент Федоров Р.С.
Проверила: ст.преподаватель Прусова О.Л.
Омск - 2017
Содержание
Введение
Пусковые установки подводных лодок
Шахтная пусковая установка
Авиационная пусковая установка
Модульная многоместная корабельная пусковая установка вертикального пуска
Заключение
Список использованных источников
Введение
Пусковые установки являются основными элементами стартовых комплексов ракет и обеспечивают выполнение основных операций по предстартовой подготовке и пуску ракет. В
зависимости от назначения и особенностей конструкции ракет их пуски могут осуществляться с пусковых установок вертикального и наклонного старта.
Траектория полета ракеты при наклонном старте близка к траектории полета обычного неуправляемого снаряда. При этом старте не требуется дополнительного расхода энергии двигателя на разворот ракеты из вертикального в наклонное положение. Однако наклонный старт имеет и свои недостатки. Например, относительная сложность конструкции ПУ, вызываемая необходимостью иметь длинные направляющие и применять механизмы горизонтального и вертикальног о наведения ракеты с большой энерговооруженностью. При наклонном старте возникает необходимость разработки специальных предохранительных и блокирующих устройств, которые исключали бы падение ракеты с направляющих. В этих же целях наклонный старт требует применения ускорителей для ракет, что приводит к увеличению продольных нагрузок на ракету до 20-25g. Действие на ракету перегрузок заставляет упрочнять отдельные узлы ракеты, в результате чего увеличивается стартовый вес ракеты, а следовательно, и вес ПУ.
Размеры стартовой площадки для наклонного старта ракет, как правило, в 3-4 раза больше, чем для вертикального старта. Это увеличение вызывается большим радиусом действия газовой струи, которая для некоторых видов ракет может достигать 150 - 200 м. Большие размеры стартовой площадки для ПУ наклонного старта затрудняют скрытность размещения боевых стартовых позиций.
ПУ вертикального старта при прочих равных условиях являются более простыми, компактными и мобильными, чем ПУ наклонного старта, что позволяет устанавливать их на сравнительно небольших по размерам стартовых площадках.
Для управляемых баллистических ракет в большинстве случаев находят применение ПУ с вертикальным стартом, а для неуправляемых - ПУ с наклонным стартом.
В зависимости от типа стартового комплекса ПУ могут быть подразделены на три группы:
1. Стационарные ПУ.
2. Подвижные ПУ.
3. Корабельные (на подводных лодках) ПУ.
Пусковые установки подразделяются на следующие три класса.
1. Наземные.
2. Морские (корабельные).
3. Авиационные.
Наземные ПУ в свою очередь разделяются на:
- полевой ракетной артиллерии;
- баллистических ракет; - крылатых ракет;
- ПТУРСЫ; - зенитных управляемых ракет (ЗУР);
- железнодорожные.
Цель данного реферата: ознакомиться с видами пусковых установок боевого назначения
Задачи данного реферата:
1. Ознакомиться с устройством ПУ
2. Рассмотреть достоинства и недостатки ПУ
Пусковые установки подводных лодок
Хранение ракет на АПЛ (атомных подводных лодках) производится в специальных шахтах, вмонтированных в среднюю часть корпуса лодки. Число шахт, размещенных на АПЛ, колеблется от 16 до 24.
Схема современной АПЛ представлена на рис.1. Первые комплексы на АПЛ были выполнены по следующей схеме.
Ракеты их шахт АПЛ, находящиеся в надводном положении, специальными подъемниками выдвигали на верхний срез шахты, откуда производился их пуск. Эта схема обладала рядом существенных недостатков:
1) потерей основного преимущества подводной лодки - скрытности ее нахождения;
2) зависимостью условий старта от состояния моря;
3) значительным весом и габаритами подъемников, поэтому на АПЛ можно было разместить ограниченное число ракет.
По этим причинам была поставлена задача производства пуска ракет из подводного положения (на глубине 50-100 м, без всплытия АПЛ на поверхность моря). Эта задача была успешно решена, и в настоящее время пуск ракет осуществляется из положения хранения ракет в шахтах АПЛ, на маршевых двигателях. При этом в значительной мере упразднилась задача зависимости старта от состояния моря, практически обеспечивалась скрытность АПЛ, уменьшались габариты ПУ и, следовательно, на каждой ПУ можно было разместить большее количество ракет.
Современные АПЛ способны обеспечивать пуск ракет из подводного положения при скорости хода 2-3 узла. Включение маршевых двигателей ракеты производится на высоте над уровнем моря ~ 20 м. Однако возможно включение двигателей под водой после выхода ракеты из шахты. В качестве источника энергии для выталкивания ракеты из шахты АПЛ применяются;
1) парогазогенератор,
2) воздушный аккумулятор,
3) пороховой аккумулятор давления.
В настоящее время старт баллистических ракет с подводных лодок осуществляется только из подводного положения, при глубине их погружения 50-100 м и скорости хода ПЛ 2-3 узла.
Существует значительное количество схем и конструкций пусковых установок подводных лодок.
Дадим характеристику только двум наиболее типичным схемам ПУ: со стартом ракет на маршевых двигателях, из затопляемой перед пуском шахты и из "сухой" (не затопляемой) шахты посредством ПГГ.
Остальные возможные схемы старта по существу являются производными от указанных основных (например, старт из затопленной шахты с помощью ПГГ или специальных стартовых двигателей и др.). Обычно на современных ПЛ размещаются 16-18 ШПУ в средней части корпуса. В поперечном сечении ПЛ размещается по 2 ШПУ. На строящейся в настоящее время в США ПЛ типа "Трайдент" размещаются 24 ШПУ с ракетами.
На рис. 2 приведена схема со стартом ракеты на маршевых двигателях из затопленной ШПУ.
Ракета устанавливается на пусковой стол, имеющий герметичный стык с ее днищем. Стол опирается на вертикальные амортизаторы. Амортизация в горизонтальной плоскости осуществляется, как правило, в местах направляющих бугелей. Стол имеет герметичную юбку, которая вместе со столом создает воздушный демпфер (колокол) при затоплении шахты перед пуском.
Рис. 1. Подводная лодка "Джордж Вашингтон":
1-винт; 2-радиолокатор; 3-насосы; 4-люк в отсек реактора; 5-пусковая труба в разрезе; 6-ракета (на подводном участке старта); 7-люки пусковых труб; 8-пусковые трубы ракет; 9-люк; 10-пост управления ракетами; 14-рубка; 15-офицерские каюта; 16- кают-компания; 17-кнехты; 18-торпедный отсек; 19-главный балластный резервуар; 20-аккумуляторные батареи; 21-вспомогательный балластный резервуар; 22-резервуар; 23-стабилизирующий маховик (вес 20 т); 24-баллон со сжатым воздухом; 25-ядерный реактор; 26-теплообменник; 27-турбины двигательной установки; 28-реверсивный механизм; 29-рули
Обычно для направления ракеты при старте применяются три пояса направляющих бугелей (или бандажей). Направляющие бугели размещаются в плоскости, перпендикулярной диаметральной плоскости ПЛ.
Величина зазора между шахтой и корпусом ракеты выбирается из максимально возможных отклонений ракеты с учетом хода ПЛ при старте, скорости подводных течений и эксцентриситета тяги двигателей.
Перед стартом шахта системами ПЛ заполняется забортной водой, производится выравнивание давлений в шахте и демпфере с забортным и открывается крышка ШПУ. После выполнения указанных операций и подготовки ракеты производится старт на маршевых двигателях. Скорость выхода ракеты из шахты и ы х порядка 20 м/с.
При старте движение ракеты в шахте осуществляется под действием тяги двигателей и дополнительной силы избыточного давления, создаваемого истекающими из двигателей газами в заракетное пространство.
Пусковая установка ракеты П-10 на подлодке проекта П611.
Рис. 2. Схема ПУ подводной лодки:
1 - крышка ШПУ; 2 - ШПУ; 3 - ракета; 4 - направляющие; 5 - корпус ПЛ; 6 - кольцевой зазор, заполняемый водой; 7 - горизонтальный амортизатор; 8 - направляющие бугели; 9 - пусковой стол; 10 - воздушный демпфер (\"колокол\"); 11 - вода; 12 - вертикальные амортизаторы; 13 - юбка стола; 14 - направление открывания крышки
Старт с помощью маршевых двигателей нашел применение для ракет с ЖРД. Для ракет с РДТТ вследствие возможной аномальной работы двигателя (а следовательно, и возможной гибели ПЛ) данный способ практического применения не нашел. Рассматриваемый способ старта достаточно прост и обладает высокой надежностью.
Двигатели работают на всем подводном участке траектории, что позволяет иметь на нем управляемое движение ракеты. Воздушный колокол значительно снижает начальное импульсное давление при запуске двигателей и предохраняет днище ракеты и двигателя от воды. Образующаяся после запуска двигателей пароводяная смесь значительно понижает температуру в заракетном объеме, вследствие чего нагрев донной части ракеты находится в допустимых пределах.
Отвод газовой струи из заракетного пространства может осуществляться по кольцевому зазору между ракетой и стенками шахты, по кольцевому каналу между шахтой и пусковым стаканом, через специальную нижнюю крышку шахты и другими способами.
Наибольшее распространение получил способ отвода газовой струи вверх по кольцевому каналу между ракетой и шахтой.
Недостатки рассматриваемого способа старта:
- наличие повышенного давления в шахте в момент запуска двигателей;
- ограничение глубины старта из-за падения тяги, например, на глубине старта 100 м тяга двигателей примерно в два раза меньше тяги в воздухе;
- большая трудность выброса аварийной ракеты за борт.
При проектировании ПУ по рассматриваемой схеме следует иметь в виду следующие положения:
- при применении направляющих с бугелями направляющие могут размещаться непосредственно на оболочке шахты. При деформациях шахты и применении двух направляющих нагрузки на ракету не передаются. При применении направляющих бандажей, имеющих резиновые подушки, необходима, как правило, пусковая труба;
- объем воздушного демпфера (колокола) и максимальную величину давления в нем при старте необходимо выбирать с учетом допустимых импульсных воздействий на ракету.
Гидрогазодинамические процессы при старте имеют очень сложный характер и зависят от следующих факторов:
- глубины старта;
- объема воздушного демпфера;
- диаграммы выхода двигателей на режим и тяги ракетных двигателей (количества газов);
- величины кольцевого зазора между ракетой и стенками шахты и др.
Эксперименты показывают, что начальный пик импульса давления в заракетном объеме демпфера, при правильно выбранном его объеме, находится в допустимых пределах. Корпус ракеты в начале движения подвергается обжатию пиком давления. Избыточное давление в шахте в начальной фазе движения создает поршневую силу, значительно превосходящую тягу, которая приводит к резкому увеличению скорости движения ракеты и жидкости по кольцевому зазору. Газовая струя взаимодействует с водой в подракетном объеме, в результате чего быстро снижается температура и давление парогазоводяной среды в шахте. К моменту выхода донного среза ракеты из шахты давление в заракетном пространстве приближается к гидростатическому. Избыточное давление в шахте может достигать 8 - 1 0 кг/см2.
Современные ракеты не требуют применения поворотного пускового стола для наведения по азимуту. Наводка на цель осуществляется системой управления при ориентации (прицеливании) ракеты по отношению к диаметральной плоскости лодки. Систему амортизации необходимо выбирать по предельным параметрам воздействия, допускаемым прочным корпусом ПЛ. При определении зазоров между корпусом ракеты и шахтой следует брать д 100-процентный запас от величины максимальных расчетных отклонений. Особое внимание должно быть уделено вопросам герметизации, работе механизмов и устройств в условиях агрессивного воздействия (морская вода, газы двигателей при старте). ПУ подводных лодок необходимо рассчитывать на возможные повторные пуски. Учитываются и другие вопросы, связанные со спецификой пуска ракет из подводного положения ПЛ.
Шахтная пусковая установка
ШПУ применяются в основном для пуска баллистических ракет стратегического назначения. Начало применения ШПУ относится к 1960-м гг.
Шахтная ПУ представляет собой вертикальный колодец, в котором размещаются несущие конструкции, механизмы и аппаратура для запуска ракеты. Сверху ШПУ закрывается защитным устройством (ЗУ) -- высокопрочной крышей, снабженной механизмом быстрого открытия перед пуском. ЗУ может открываться на шарнире, как дверь, или сдвигаться в горизонтальной плоскости. В верхней части ШПУ предусматриваются помещения для наземного оборудования (так называемый оголовок).