Išradimas yra susijęs su daugkartinio naudojimo transporto erdvės sistemomis. Siūlomoje raketoje yra ašies simetriškas korpusas su naudingąja apkrova, pagrindinė varomoji sistema ir kilimo bei tūpimo amortizatoriai. Tarp minėtų amortizatorių statramsčių ir pagrindinio variklio antgalio yra sumontuotas šilumos skydas, pagamintas iš tuščiavidurio plonasienio skyriaus, pagaminto iš karščiui atsparios medžiagos. Techninis išradimo rezultatas – veikiančio pagrindinio variklio dujų dinaminės ir šiluminės apkrovos amortizatoriams sumažinimas nešančiosios raketos paleidimo ir tūpimo metu ir dėl to užtikrinamas reikiamas amortizatorių patikimumas daugkartinio (iki 50 kartų) panaudojus raketą. 1 ligonis.
Patentų autoriai:
Vavilinas Aleksandras Vasiljevičius (RU)
Usolkinas Jurijus Jurjevičius (RU)
Fetisovas Viačeslavas Aleksandrovičius (RU)
Patento RU 2309088 savininkai:
Federalinė valstybinė vieninga įmonė "Valstybinis raketų centras" KB im. Akademikas V.P. Makejevas“ (RU)
Išradimas yra susijęs su raketų ir kosmoso technologijomis, ypač su daugkartinio naudojimo transporto kosminėmis sistemomis (MTKS), naujos kartos tipo „Kosminė orbitinė raketa – vienpakopis transporto priemonių nešiklis“ („CROWN“), kurios penkiasdešimt kartų naudojamos be. kapitalinio remonto, kuris yra galima alternatyva kruizinėms daugkartinio naudojimo sistemoms, tokioms kaip „Space Shuttle“ ir „Buran“.
Sistema KORONA skirta paleisti naudingąjį krovinį (erdvėlaivius (SC) ir SC su viršutinėmis pakopomis (US) į žemas Žemės orbitas, kurių aukštis yra nuo 200 iki 500 km, kurių pokrypis yra lygus arba artimas orbitos pokrypiui. paleido SC.
Yra žinoma, kad paleidimo metu raketa yra ant paleidimo įrenginio, kol ji yra vertikalioje padėtyje ir remiasi į keturis atraminius uodegos skyriaus laikiklius, kuriems įtakos turi pilnai degalais varomos raketos svoris ir vėjo apkrovos, sukuriančios apvirtimo momentas, kuris tuo pat metu yra pavojingiausias stiprumo raketos uodegos sekcijai (žr., pvz., I. N. Pentsakas. Skrydžio teorija ir balistinių raketų konstrukcija. - M .: Mashinostroenie, 1974, p. 112, pav.). 5.22, 217 p., 11.8 pav., 219 p.) . Apkrova, kai statoma pilnai maitinama raketa, paskirstoma visiems atraminiams laikikliams.
Vienas iš esminių siūlomų MTKS klausimų yra kilimo ir tūpimo amortizatorių (VPA) kūrimas.
Valstybiniame raketų centre (VRC) pagal projektą KORONA atlikti darbai parodė, kad nepalankiausias VPA pakrovimo atvejis yra raketos nusileidimas.
VPA apkrova statant pilnai maitinamą raketą paskirstoma visoms atramoms, o tūpimo metu su didele tikimybe dėl leistino nuokrypio nuo vertikalios raketos korpuso padėties gali atsirasti atvejis, kai apkrova krenta ant vienos atramos. Atsižvelgiant į vertikalaus greičio buvimą, ši apkrova yra palyginama arba net viršija apkrovą automobilių stovėjimo aikštelėje.
Ši aplinkybė leido priimti sprendimą nenaudoti specialios paleidimo aikštelės, pastarosios galios funkcijas perkeliant į raketos VPA, o tai labai supaprastina KORONA tipo sistemų paleidimo įrenginius ir atitinkamai sumažina išlaidas. jų konstrukcijos.
Artimiausias šio išradimo analogas yra daugkartinio naudojimo vienpakopė vertikalaus kilimo ir tūpimo raketa „CROWN“, turinti ašies simetrišką korpusą su naudingąja apkrova, atramos varomąją sistemą ir kilimo bei tūpimo amortizatorius (žr. A.V. Vavilin, Yu.Yu . Usolkin "O galimi daugkartinio naudojimo transporto erdvės sistemų (MTKS), RK technikos kūrimo būdai, mokslinė ir techninė kolekcija, XIY serija, 1 numeris (48), P dalis, balistinių raketų su povandeniniu paleidimu skaičiavimas, eksperimentiniai tyrimai ir projektavimas, Miass, 2002 ., p.121, pav.1, p.129, pav.2).
Analoginės raketos konstrukcijos trūkumas yra tas, kad jos VPA yra dujų dinaminio ir šiluminio poveikio zonoje, kurią sukelia liepsna, išeinanti iš centrinio palaikančiosios varomosios sistemos (MDU) antgalio daugkartinio raketos paleidimo ir tūpimo metu. dėl ko neužtikrinamas patikimas vienos VPA projekto veikimas su reikiamu ištekliu.jo panaudojimas (iki šimto skrydžių su dvidešimties procentų resurso rezervu).
Techninis rezultatas naudojant vienpakopę daugkartinio naudojimo vertikalią kilimo ir tūpimo raketą yra užtikrinti reikiamą vienos VPA konstrukcijos patikimumą, naudojant nešančiąją raketą penkiasdešimt kartų, sumažinant VPA dujų dinamines ir šilumines apkrovas nuo veikiantis MDU daugkartinių raketų paleidimo ir nusileidimo metu.
Išradimo esmė slypi tame, kad gerai žinomoje vienpakopėje daugkartinio naudojimo vertikalioje kilimo ir tūpimo nešančiojoje raketoje, kurioje yra ašies simetriškas korpusas su naudingąja apkrova, atramos varomoji sistema ir kilimo bei tūpimo amortizatoriai, sumontuotas šilumos skydas. jį tarp kilimo ir tūpimo amortizatorių ir atramos variklio antgalio .
Palyginti su artimiausia analogiška raketa, siūloma vienpakopė daugkartinio naudojimo vertikalaus kilimo ir tūpimo raketa turi geriausias funkcines ir eksploatacines galimybes, tk. užtikrina reikiamą vienos VPA konstrukcijos patikimumą (ne žemesnį kaip 0,9994) tam tikram vienos nešančiosios raketos veikimo laikotarpiui (iki šimto paleidimų), izoliuojant (naudojant šilumos skydą) RPA stelažus nuo dujų dinaminės sistemos. ir eksploatuojamo MDU šilumines apkrovas tam tikro resurso (iki šimto) nešančiosios raketos skrydžiams jos daugkartinio paleidimo ir nusileidimo metu.
Išradimo techninei esmei patikslinti pateikiama siūlomos nešančiosios raketos schema su ašies simetrišku korpusu 1, pagrindiniu varomosios sistemos antgaliu 2, kilimo ir tūpimo amortizatoriaus statramsčiais 3 ir tuščiavidurio plonasienio skyriaus šilumos skydu 4 parodyta karščiui atspari medžiaga, kuri izoliuoja kilimo ir tūpimo amortizatorių statramsčius nuo dujų dinaminio ir šiluminio liepsnos poveikio iš centrinio varomosios sistemos antgalio raketos kilimo ir tūpimo metu.
Taigi siūloma daugkartinio naudojimo vertikalaus kilimo ir tūpimo nešėja turi platesnes funkcines ir eksploatacines galimybes, palyginti su artimiausiu analogu, nes padidina vieno kilimo ir tūpimo amortizatoriaus patikimumą tam tikrą nešančiosios raketos, ant kurios yra kilimo ir tūpimo amortizatorius, skrydžio trukmę. yra įsikūręs.
Vienpakopė daugkartinio naudojimo vertikali kilimo ir tūpimo nešėja, turinti ašies simetrišką korpusą su naudingąja apkrova, atramos varomąją sistemą ir kilimo bei tūpimo amortizatorius, b e s i s k i r i a n t i tuo, kad šiluminis skydas, pagamintas iš tuščiavidurio plonasienio skyriaus karščiui atspari medžiaga.
Nusileidimo sistemos sukūrimas - atramų skaičius, jų įtaisas, jei jų masė yra sumažinta, yra labai sunki užduotis ...
Įrašai iš šio žurnalo „Patentai“.
Pakelkite priekinę dalį!!!Puiki mintis! Visai neseniai pamačiau šią idėją robotizuotame automobilyje, ir čia vėl... Sukimosi viena ašimi irgi gražu. Perėjimas į…
CTL Atkinsono ciklo variklisGerai apgalvotas! Didelio dydžio klasikinis Atkinsono judesys buvo pakeistas kompaktiškesniu. Gaila net iš šios nuotraukos ne visai...
Jei esi išradėjas ir neišradei dviračio, tu esi nieko vertas kaip išradėjas!
RF patentas 2452649 Dviračio rėmas Andrejus Andrejevičius Zacharovas Išradimas yra susijęs su vienos sijos plastikiniais rėmais su elementais…
CITS V-Twin vidaus degimo variklis ir jo patentasŠvarus dvitaktis CITS V-Twin variklio bandomasis egzempliorius jau veikia Dviejų taktų variklio prijungimo išdėstymas US 20130228158 A1 SANTRAUKA A…
Fotonų lazerinis variklisPhotonic Laser Thruster – pasirodo, pavadinimas ne iš fantastikos, bet gaminys jau veikia... Photonic Laser Thruster (PLT) yra grynas fotonas...
Ant pav. 22 parodyta, kad balistinės raketos trajektorija, taigi ir jos skrydžio nuotolis, priklauso nuo pradinio greičio V 0 ir kampo Θ 0 tarp šio greičio ir horizonto. Šis kampas vadinamas metimo kampu.
Tegu, pavyzdžiui, metimo kampas lygus Θ 0 = 30°. Šiuo atveju raketa, taške 0 pradėjusi balistinį skrydį greičiu V 0 = 5 km/sek, skris išilgai elipsinės kreivės II. Esant V 0 = 8 km/sek., raketa skris elipsine III kreive, kai V 0 = 9 km/sek, išilgai IV kreivės. Padidinus greitį iki 11,2 km/s, trajektorija iš uždaros elipsės kreivės virs atvira paraboline ir raketa paliks žemės gravitacijos sferą (kreivė V). Dar didesniu greičiu raketa pabėgs išilgai hiperbolės (VI). Taip keičiasi raketos trajektorija, pasikeitus pradiniam greičiui, nors metimo kampas išlieka nepakitęs.
Jei išlaikysite pastovų pradinį greitį ir pakeisite tik metimo kampą, raketos trajektorija patirs ne mažiau reikšmingų pokyčių.
Pavyzdžiui, tegul pradinis greitis yra lygus V 0 = 8 km / h. Jei raketa bus paleista vertikaliai aukštyn (metimo kampas Θ 0 = 90 °), tada teoriškai ji pakils į aukštį, lygų spinduliui Žemę ir grįš į Žemę netoli nuo pradžios ( VII) Esant Θ 0 = 30°, raketa skris išilgai mūsų jau svarstytos elipsės trajektorijos (III kreivė). Galiausiai ties Θ 0 = 0° (paleidimas lygiagrečiai su horizontą), raketa pavirs Žemės palydovu apskritimo orbita (I kreivė).
Šie pavyzdžiai rodo, kad tik pakeitus metimo kampą, raketų nuotolis tuo pačiu pradiniu 8 km/s greičiu gali būti nuo nulio iki begalybės.
Kokiu kampu raketa pradės balistinį skrydį? Tai priklauso nuo valdymo programos, kuri yra pateikta raketai. Pavyzdžiui, kiekvienam pradiniam greičiui galima pasirinkti naudingiausią (optimaliausią) metimo kampą, kuriam esant skrydžio nuotolis bus didžiausias. Didėjant pradiniam greičiui, šis kampas mažėja. Gautos apytikslės nuotolio, aukščio ir skrydžio laiko reikšmės pateiktos lentelėje. keturi.
4 lentelė
Jei metimo kampą galima keisti savavališkai, tai pradinio greičio pokytis yra ribojamas, o jo padidinimas kas 1 km/s yra susijęs su didelėmis techninėmis problemomis.
K. E. Tsiolkovskis pateikė formulę, leidžiančią nustatyti idealų raketos greitį jos pagreičio pabaigoje varikliais:
V id \u003d V ist ln G pradžia / G end,
kur V id – idealus raketos greitis aktyvios atkarpos pabaigoje;
V ist - dujų nutekėjimo iš variklio purkštuko greitis;
G beg – pradinis raketos svoris;
G con – galutinis raketos svoris;
Ln yra natūralaus logaritmo ženklas.
Su dujų nutekėjimo iš raketinio variklio purkštuko greičio verte susipažinome ankstesniame skyriuje. Skystajam kurui, nurodytam lentelėje. 3, šie greičiai ribojami iki 2200 – 2600 m/s (arba 2,2 – 2,6 km/s), o kietojo kuro – iki 1,6 – 2,0 km/s.
G start reiškia pradinį svorį, t. y. bendrą raketos svorį prieš paleidimą, o G end – galutinį jos svorį įsibėgėjus (baigus degalams arba išjungus variklius). Šių svorių G beg / G con santykis, įtrauktas į formulę, vadinamas Ciolkovskio skaičiumi ir netiesiogiai apibūdina raketai pagreitinti naudojamo kuro svorį. Akivaizdu, kad kuo didesnis Ciolkovskio skaičius, tuo didesnį greitį išvystys raketa, taigi, tuo toliau ji skris (ceteris paribus). Tačiau Ciolkovskio skaičius, taip pat dujų nutekėjimo iš purkštuko greitis, turi savo apribojimus.
Ant pav. 23 parodyta tipinės vienpakopės raketos dalis ir jos svorio diagrama. Be degalų bakų, raketa turi variklius, valdymo ir valdymo sistemas, apvalkalą, naudingąją apkrovą ir įvairius konstrukcinius elementus bei pagalbinę įrangą. Todėl galutinis raketos svoris negali būti daug kartų mažesnis už pradinį jos svorį. Pavyzdžiui, vokiška V-2 raketa be kuro svėrė 3,9 tonos, o su kuru – 12,9 tonos Tai reiškia, kad šios raketos Ciolkovskio skaičius buvo: 12,9 / 3,9 = 3,31. Esant dabartiniam užsienio raketų mokslo išsivystymo lygiui, šis santykis užsienio raketoms siekia 5–7.
Apskaičiuokime idealų vienos pakopos raketos greitį, paimdami V 0 = 2,6 km/sek. ir G pradžia / G pabaiga = 7,
V id \u003d 2,6 ln 7 \u003d 2,6 1,946 ≈ 5 km/s.
Iš lentelės. 4 parodyta, kad tokia raketa gali pasiekti apie 3200 km nuotolį. Tačiau tikrasis jo greitis bus mažesnis nei 5 km/sek. kadangi variklis savo energiją eikvoja ne tik raketos įsibėgėjimui, bet ir oro pasipriešinimui įveikti, gravitacijos jėgai įveikti. Tikrasis raketos greitis bus tik 75–80% idealaus. Vadinasi, pradinis jo greitis bus apie 4 km/s, o atstumas ne didesnis kaip 1800 km*.
* (Lentelėje nurodytas diapazonas. 4 pateiktas apytiksliai, nes skaičiuojant nebuvo atsižvelgta į daugybę veiksnių. Pavyzdžiui, nebuvo atsižvelgta į trajektorijos atkarpas, esančias tankiuose atmosferos sluoksniuose, ir į Žemės sukimosi įtaką. Šaudant rytų kryptimi, balistinių raketų skrydžio nuotolis yra didesnis, nes prie jų greičio Žemės atžvilgiu pridedamas pačios Žemės sukimosi greitis.)
Norint sukurti tarpžemyninę balistinę raketą, paleisti dirbtinius Žemės palydovus ir erdvėlaivius, o juo labiau siųsti kosmines raketas į Mėnulį ir planetas, būtina nešėjai raketai suteikti žymiai didesnį greitį. Taigi raketai, kurios nuotolis yra 9000–13000 km, pradinis greitis yra apie 7 km / s. Pirmasis kosminis greitis, kurį reikia suteikti raketai, kad ji taptų žemo orbitos aukščio Žemės palydovu, yra, kaip žinoma, 8 km/sek.
Norint išeiti iš Žemės gravitacijos sferos, raketą reikia pagreitinti iki antrojo kosminio greičio – 11,2 km/s, skristi aplink Mėnulį (negrįžtant į Žemę) reikia didesnio nei 12 km/s greičio. Praskristi pro Marsą negrįžtant į Žemę galima pradiniu apie 14 km/s greičiu, o grįžtant į orbitą aplink Žemę – apie 27 km/s. Norint sutrumpinti skrydžio į Marsą ir atgal trukmę iki trijų mėnesių, reikalingas 48 km/s greitis. Savo ruožtu, norint padidinti raketos greitį, įsibėgėjimui reikia išleisti vis didesnį degalų kiekį.
Tarkime, kad, pavyzdžiui, pastatėme 1 kg sveriančią raketą be kuro. Jei norime pasakyti jai 3, 6, 9 ir 12 km/s greitį, tai kiek degalų reikės įpilti į raketą ir sudeginti įsibėgėjimo metu? Reikalingas kuro kiekis * nurodytas lentelėje. 5.
* (Su ištekėjimo greičiu 3 km/sek.)
5 lentelė
Neabejotina, kad raketos, kurios „sausas“ svoris siekia vos 1 kg, korpuse galėsime sutalpinti 1,7 kg degalų. Bet labai abejotina, ar telpa jo 6,4 kg. Ir, aišku, visiškai neįmanoma į jį įpilti 19 ar 54 kg degalų. Paprastas, bet pakankamai tvirtas bakas, kuriame telpa toks degalų kiekis, jau sveria gerokai daugiau nei kilogramą. Pavyzdžiui, vairuotojams žinoma dvidešimties litrų talpos kanistras sveria apie 3 kg. Į „sausą“ raketos svorį, be bako, turėtų būti įtrauktas variklių svoris, konstrukcija, naudingoji apkrova ir kt.
Mūsų didysis tautietis K. E. Ciolkovskis rado kitą (ir kol kas vienintelį) būdą išspręsti tokią sunkią užduotį kaip pasiekti raketų greitį, kurio šiandien reikalauja praktika. Šį kelią sudaro daugiapakopių raketų kūrimas.
Tipiška daugiapakopė raketa parodyta Fig. 24. Jį sudaro naudingoji apkrova IR keletas nuimamų pakopų, kurių kiekvienoje yra elektrinė ir kuro tiekimas. Pirmosios pakopos variklis informuoja naudingąją apkrovą, taip pat antrosios ir trečiosios pakopos (antroji poraketa) greičiu ν 1 . Išnaudojus kurą, pirmoji pakopa atsiskiria nuo likusios raketos ir nukrenta ant žemės, o antrosios pakopos variklis įjungiamas ant raketos. Veikiant jos traukai, likusi raketos dalis (trečioji poraketa) įgyja papildomą greitį ν 2 . Tada antroji pakopa, pasibaigus kurui, taip pat atsiskiria nuo likusios raketos ir nukrenta ant žemės. Šiuo metu trečios pakopos variklis įsijungia ir informuoja naudingąją apkrovą apie papildomą greitį ν 3 .
Taigi kelių pakopų raketoje naudingoji apkrova pagreitėja daug kartų. Bendras idealus trijų pakopų raketos greitis bus lygus trijų idealių greičių, gautų iš kiekvienos pakopos, sumai:
V id 3 \u003d ν 1 + ν 2 + ν 3.
Jei dujų ištekėjimo iš visų pakopų variklių greitis yra vienodas ir atskyrus kiekvieną iš jų likusios raketos dalies pradinio svorio santykis su galutine nekinta, tada greitis didėja. ν 1 , ν 2 ir ν 3 bus lygūs vienas kitam. Tada galime manyti, kad iš trijų (ar net n) pakopų susidedančios raketos greitis bus lygus trigubai (arba n kartų padidintam) vienpakopės raketos greičiui.
Tiesą sakant, kiekviename daugiapakopių raketų etape gali būti variklių, kurie duoda skirtingą išmetamųjų dujų greitį; negali būti išlaikytas pastovus svorio santykis; oro pasipriešinimas keičiantis skrydžio greičiui ir Žemės trauka tolstant nuo jos. Todėl galutinio daugiapakopės raketos greičio negalima nustatyti tiesiog padauginus vienpakopės raketos greitį iš pakopų skaičiaus*. Tačiau lieka tiesa, kad padidinus pakopų skaičių, raketos greitį galima padidinti daug kartų.
* (Taip pat reikia nepamiršti, kad nuo vienos pakopos išjungimo iki kitos įjungimo gali būti laiko tarpas, per kurį raketa skrenda iš inercijos.)
Be to, daugiapakopė raketa gali užtikrinti tam tikrą tos pačios naudingosios apkrovos diapazoną su daug mažesnėmis bendromis degalų sąnaudomis ir paleidimo svoriu nei vienpakopė raketa. Ar žmogaus protui pavyko apeiti gamtos dėsnius? Nr. Tiesiog žmogus, išmokęs šiuos dėsnius, atlikdamas užduotį gali sutaupyti degalų ir konstrukcijos svorio. Vienpakopėje raketoje nuo pat aktyviosios atkarpos pradžios iki pabaigos pagreitiname visą jos „sausą“ svorį. Daugiapakopėje raketoje mes to nedarome. Taigi trijų pakopų raketoje antroji pakopa nebeišleidžia degalų, kad pagreitintų pirmosios pakopos „sausą“ svorį, nes pastaroji išmetama. Trečioji pakopa taip pat neeikvoja kuro pirmojo ir antrojo etapų „sauso“ svorio įsibėgėjimui. Jis pagreitina tik save ir naudingą apkrovą. Trečiosios (ir apskritai paskutinės) pakopos nebebuvo galima atjungti nuo raketos galvutės, nes tolimesnio įsibėgėjimo nereikia. Tačiau daugeliu atvejų jis vis tiek išsiskiria. Taigi, paskutinių etapų atskyrimas praktikuojamas palydovų raketose, kosminėse raketose ir tokiose kovinėse raketose kaip Atlas, Titan, Minuteman, Jupiteris, Polaris ir kt.
Į kosmosą paleidžiant mokslinę įrangą, esančią raketos galvos dalyje, numatomas paskutinės pakopos atskyrimas. Tai būtina, kad įranga tinkamai veiktų. Kai paleidžiamas palydovas, jis taip pat yra skirtas jo atskyrimui nuo paskutinės pakopos. Dėl to sumažėja atsparumas ir jis gali egzistuoti ilgą laiką. Paleidžiant kovinę balistinę raketą, yra numatytas paskutinės pakopos atskyrimas nuo kovinės galvutės, dėl to tampa sunkiau aptikti kovinę galvutę ir pataikyti į ją priešraketą. Be to, raketos nusileidimo metu atskirta paskutinė pakopa tampa masalu. Jei grįžtant į atmosferą planuojama valdyti kovinę galvutę arba stabilizuoti jos skrydį, tada be paskutinio etapo ją lengviau valdyti, nes ji turi mažesnę masę. Galiausiai, jei paskutinė pakopa nėra atskirta nuo kovos galvos, tada reikės apsaugoti ir nuo įkaitimo, ir nuo degimo, o tai yra nuostolinga.
Žinoma, didelio greičio problema bus išspręsta ne tik kuriant daugiapakopes raketas. Šis metodas taip pat turi savo trūkumų. Faktas yra tas, kad didėjant etapų skaičiui, raketų projektavimas tampa daug sudėtingesnis. Reikia sudėtingų žingsnių atskyrimo mechanizmų, todėl mokslininkai visada sieks minimalaus žingsnių skaičiaus, o tam pirmiausia reikia išmokti gauti vis didesnį degimo produktų nutekėjimo greitį. arba kokios nors kitos reakcijos produktai.
3 leidimasKitoje astronomijos vaizdo pamokoje profesorius kalbės apie daugiapakopę raketą, taip pat apie tai, kaip parenkama erdvė kosmodromui.
Daugiapakopė raketa
Daugiapakopė raketa – tai orlaivis, susidedantis iš dviejų ar daugiau mechaniškai sujungtų raketų, vadinamų pakopomis, kurios skrydžio metu atsiskiria. Daugiapakopė raketa leidžia pasiekti didesnį greitį nei kiekviena jos pakopa atskirai. Sudėtinė raketa leidžia racionaliau panaudoti išteklius dėl to, kad skrendant kurą išeikvojusi pakopa yra atskiriama, o likusi raketos kuro dalis neišleidžiama panaudotos pakopos projektavimui pagreitinti. nereikalingas skrydžiui tęsti. Struktūriškai daugiapakopės raketos gaminamos su skersiniu arba išilginiu pakopų atskyrimu. Esant skersiniam atskyrimui, pakopos dedamos viena virš kitos ir veikia nuosekliai viena po kitos, įjungiamos tik atskyrus ankstesnį etapą. Esant išilginiam atskyrimui, pirmoji pakopa susideda iš kelių vienodų raketų (praktiškai nuo 2 iki 8), veikiančių vienu metu ir išsidėsčiusių simetriškai aplink antrosios pakopos korpusą taip, kad būtų nukreiptas pirmosios pakopos variklių traukos jėgų rezultatas. išilgai antrojo simetrijos ašies. Tokia schema leidžia antrosios pakopos varikliui veikti vienu metu su pirmosios varikliais, taip padidinant bendrą trauką, o tai ypač reikalinga eksploatuojant pirmąjį etapą, kai raketos svoris yra didžiausias.
Vieta kosmodromui
Kosmodromas yra teritorija, kurioje yra konstrukcijų kompleksas, skirtas erdvėlaiviams paleisti į kosmosą. Pavadinimas „kosmodromas“ suteiktas pagal analogiją su orlaivių aerodromu. Paprastai kosmodromai užima didelę teritoriją ir yra išdėstyti toliau nuo tankiai apgyvendintų vietovių, kad skrydžio metu atskirtos pakopos nepakenktų gyvenamosioms zonoms ar gretimoms paleidimo aikštelėms. Palankiausia vieta kosmodromui yra ties pusiauju, kad pradinis nešiklis galėtų maksimaliai išnaudoti Žemės sukimosi energiją. Paleidžiama iš pusiaujo raketa gali sutaupyti apie 10% degalų, palyginti su raketa, paleista iš kosmodromo, esančio vidutinėse platumose. Taip pat galima paleisti į orbitą bet kokiu nuolydžiu nuo pusiaujo.
Schema su talpyklomis
Perėjimo grandinė
Schema su pakabinamomis talpyklomis
VIENPATOPĖS SKYSČIŲ RAKETOS.
Iki šiol buvo sukurta daug ilgo nuotolio skystųjų balistinių raketų ir raketų. Bet mes turime pradėti nuo paprasčiausio ir akivaizdžiausio. Todėl kreipiamės į seniausią ir dabar tik istorinę reikšmę turinčią vokišką V-2 raketą. Tai laikoma pirmąja skysto kuro balistine raketa.
Tačiau žodį „pirmas“ reikia paaiškinti. Jau prieškariu, trečiajame dešimtmetyje, balistinės skysčio raketos projektavimo principai buvo gerai žinomi specialistams. Gana pažangūs skysto kuro raketiniai varikliai jau egzistavo (pirmiausia Sovietų Sąjungoje). Jau buvo sukurtos ir sukurtos giroskopinės raketų stabilizavimo sistemos. Jau išbandyti pirmieji skystojo kuro raketų, skirtų stratosferos tyrimams, pavyzdžiai. Todėl raketa V-2 pasirodė ne iš netikėtumo. Tačiau ji pirmoji pradėjo masinę gamybą. Ji taip pat buvo pirmoji, kuri buvo panaudota kariniam naudojimui, kai, apimta nevilties, 1943 m. vokiečių vadovybė.
davė įsakymą šia raketa beprasmiškai apšaudyti Londono gyvenamuosius rajonus. Žinoma, šis žingsnis negalėjo turėti įtakos bendrai karinių įvykių eigai. Daug didesnę įtaką darė garsioji vietinė raketų artilerija, kurios puikūs pavyzdžiai buvo išbandyti pirmosiomis Tėvynės karo dienomis tiesiai mūšio laukuose. Bet dabar nekalbame apie karinį raketų panaudojimą.Kad ir kokia liūdna būtų buvusi raketos V-2 istorija, šiuo atveju mus domina tik jos išdėstymas ir išdėstymo principai. Mums tai labai patogus klasės vadovas, kuris padės skaitytojui susipažinti su bendra visų balistinių skystųjų raketų sandara apskritai, o ne tik su įrenginiu. Iš iki šiol sukauptos patirties aukštumų nesunku įvertinti šį dizainą ir parodyti, kaip buvo toliau plėtojami jo pranašumai ir šalinami trūkumai: kokiais būdais vyko techninė pažanga.
Raketos V-2 paleidimo svoris buvo maždaug 13 ts, ir jo diapazonas buvo beveik 300 km. Plakate parodytas raketos skerspjūvis.
Skystojo kuro balistinės raketos korpusas išilgai padalintas į kelis skyrius (3.1 pav.): kuro skyrių (T. O), kuriame yra kuro bakai 1 ir oksidatorius. 2; uodegos skyrius (X. O) su varikliu ir prietaisų skyrius (P. O), prie kurio pritvirtinta kovinė galvutė (B. Ch). Pati „skyriaus“ sąvoka siejama ne tik su funkcine tam tikros raketos dalies paskirtimi, bet, visų pirma, su skersinių jungčių buvimu, leidžiančiu atskirti surinkimą ir vėlesnį prijungimą. Kai kurių tipų raketose nėra prietaisų skyriaus, kaip nepriklausomos korpuso dalies, o valdymo įtaisai yra išdėstyti blokas po bloko laisvoje erdvėje, atsižvelgiant į artėjimo ir priežiūros patogumą pradžioje ir minimalų laido ilgį. tinklą.
Kaip ir visos valdomos balistinės raketos, V-2 turi stabilizavimo mašiną. Giroskopai ir kiti stabilizavimo mašinos blokai yra prietaisų skyriuje ir montuojami ant kryžiaus formos skydelio.
Stabilizavimo mašinos vykdomieji organai yra dujų srovės ir oro vairai. Dujų reaktyviniai vairai 3 esantis iš kameros tekančioje srovėje 4 dujų ir yra pritvirtinti su savo pavaromis – vairo mechanizmais – ant standaus vairo žiedo 5 . Kai vairai nukrypsta, atsiranda momentas, kuris pasuka raketą tinkama kryptimi. Kadangi dujų reaktyviniai vairai veikia itin sunkiomis temperatūros sąlygomis, jie buvo pagaminti iš karščiui atspariausios medžiagos – grafito. Oro vairai 6 atlieka pagalbinį vaidmenį ir veikia tik tankiuose atmosferos sluoksniuose ir esant pakankamai dideliam skrydžio greičiui.
Skystas deguonis ir etilo alkoholis naudojami kaip kuro komponentai V-2 raketoje. Kadangi tuo metu nebuvo galima tinkamai išspręsti opios variklio aušinimo problemos, dizaineriai nuėjo prie savitosios traukos praradimo balastuodami etilo alkoholį vandeniu ir sumažindami jo koncentraciją iki 75%. Bendras alkoholio kiekis raketoje yra 3,5 g, o skysto deguonies - 5 g.
Pagrindiniai variklio elementai, esantys uodegos dalyje, yra kamera 4 ir turbo siurblio blokas (TNA) 7, skirtas kuro komponentams tiekti į degimo kamerą.
Turbosiurblį sudaro du išcentriniai siurbliai - alkoholio ir deguonies, sumontuoti ant bendro veleno su dujų turbina. Turbiną varo vandenilio peroksido skilimo produktai (garai + deguonis), kurie susidaro vadinamajame garo-dujų generatoriuje. (SGG)(nuotraukoje nesimato). Vandenilio peroksidas į PGG reaktorių tiekiamas iš rezervuaro 3 ir suyra esant katalizatoriui – vandeniniam natrio permanganato tirpalui, tiekiamam iš rezervuaro 9. Šiuos komponentus iš rezervuarų išstumia cilindruose esantis suslėgtas oras. 10. Taigi varomosios sistemos darbą iš viso užtikrina keturi komponentai – du pagrindiniai ir du pagalbiniai garams ir dujoms gaminti. Žinoma, nereikėtų pamiršti ir suspausto oro, kurio tiekimas būtinas pagalbiniams komponentams tiekti ir pneumatinei automatikai veikti.
Išvardytos prekės yra fotoaparatas, TNA, pagalbinių komponentų rezervuarai, balionai su suslėgtu oru - kartu su tiekimo vamzdynais, vožtuvai ir kita jungiamoji detalė montuojami ant maitinimo rėmo 11 ir sudaro bendrą energijos bloką, kuris vadinamas skysto raketinio varikliu (LPRE).
Surenkant raketą variklio rėmas yra prijungtas prie galinio rėmo 12 ir yra uždarytas plonasieniu sustiprintu apvalkalu - uodegos skyriaus korpusu, kuriame yra keturi stabilizatoriai.
V-2 raketos variklio trauka Žemėje yra 25 ts, o tuštumose - apie 30 ts. Jei ši trauka yra padalinta iš bendro svorio suvartojimo, kurį sudaro 50 kgf/s alkoholis, 75 kgf/s deguonies ir 1.7 kgf/s vandenilio peroksido ir permanganato, gauname atitinkamai 198 ir 237 vienetų trauką Žemėje ir tuštumoje. Pagal šiuolaikines koncepcijas tokia specifinė skystųjų variklių trauka, žinoma, laikoma labai maža.
Pereikime prie vadinamosios galios schemos. Sunku rasti trumpą ir aiškų šios gana aiškios sąvokos apibrėžimą. Maitinimo grandinė yra konstruktyvus sprendimas, pagrįstas visos konstrukcijos stiprumu ir standumu, jos gebėjimu atlaikyti apkrovas, veikiančias visą raketą.
Galite padaryti analogiją. Aukštesniųjų gyvūnų maitinimo grandinė yra skeletinė. Skeleto kaulai yra pagrindiniai apkrovą laikantys elementai, kurie palaiko kūną ir uždaro visas raumenų pastangas. Tačiau skeleto schema nėra vienintelė. Vėžio, krabų ir kitų panašių būtybių kiautas gali būti laikomas ne tik kaip apsaugos priemonė, bet ir kaip bendros galios schemos elementas. Tokia schema turėtų būti vadinama apvalkalo schema. Turint gilesnių žinių biologijos srityje, matyt, gamtoje būtų galima rasti ir kitų maitinimo grandinių pavyzdžių. Bet dabar mes kalbame apie raketos konstrukcijos maitinimo grandinę.
Raketos V-2 paleidimo vietoje variklio trauka perkeliama į galinį galios rėmą 12. Raketa juda su pagreičiu, o visuose korpuso skerspjūviuose, esančiuose virš jėgos rėmo, veikia ašinė gniuždymo jėga. Kyla klausimas, kokius korpuso elementus turėtų paimti - cisternos, išilginiai sutvirtinimai, specialus rėmas, o gal užteks
bakus, kad sukurtų padidintą slėgį, o tada konstrukcija įgaus laikomąją galią kaip gerai pripūsta automobilio padanga. Šio klausimo sprendimas priklauso nuo maitinimo grandinės pasirinkimo.
Raketoje V-2 priimta išorinio jėgos korpuso ir išorinių tankų schema. Jėgos korpusas 13 yra plieninis apvalkalas su išilginiu-skersiniu armatūros elementų komplektu. Išilginiai armavimo elementai vadinami styginiai, ir galingiausias iš jų - sparnai. Skersiniai žiedo elementai vadinami rėmeliai. Kad būtų lengviau montuoti, raketos korpusas turi išilginę varžto jungtį.
Apatinis deguonies bakas 2 remiasi tuo pačiu galios rėmu 12, prie kurio, kaip jau minėta, pritvirtintas variklio rėmas su uodegos gaubtu. Alkoholio bakas pakabinamas ant priekinio maitinimo rėmo 14, su kuriuo sujungiamas instrumentų skyrius.
Taigi raketoje V-2 degalų bakai atlieka tik konteinerių vaidmenį ir nėra įtraukti į maitinimo grandinę, o raketos korpusas yra pagrindinis jėgos elementas. Tačiau jis skaičiuojamas ne tik pagal paleidimo vietos apkrovą. Taip pat svarbu užtikrinti raketos stiprumą artėjant prie taikinio, ir ši aplinkybė nusipelno ypatingo aptarimo.
Išjungus variklį dujų reaktyviniai vairai negali atlikti savo funkcijų, o kadangi išjungimas jau vykdomas dideliame aukštyje, kur praktiškai nėra atmosferos, oro vairai ir uodegos stabilizatorius taip pat visiškai praranda savo efektyvumą. Todėl išjungus variklį raketa tampa nebeorientuojama. Skrydis vyksta neapibrėžto sukimosi masės centro atžvilgiu režimu. Įeinant į gana tankius atmosferos sluoksnius, uodega stabilizatorius orientuoja raketą išilgai skrydžio, o paskutinėje trajektorijos atkarpoje ji juda galvos dalimi į priekį, šiek tiek sulėtindama ore, bet išlaikydama 650-750 greitį, kol pasieks taikinį. m/sek.
Stabilizacijos procesas yra susijęs su didelių aerodinaminių apkrovų atsiradimu ant korpuso ir uodegos bloko. Tai nekontroliuojamas skrydis, kurio atakos kampai kinta ±180°. Oda įkaista, o kūno skerspjūviuose atsiranda reikšmingų lenkimo momentų, kuriems daugiausia skaičiuojama stiprumas.
Iš pirmo žvilgsnio atrodo neaišku, ar tikrai reikia rūpintis raketos stiprumu paskutinėje trajektorijos atkarpoje. Raketa beveik praskriejo, o darbas, tarytum, atliktas. Net ir sunaikinus kūną, kovinė galvutė vis tiek pasieks taikinį, veiks saugikliai, bus užtikrintas ardomasis raketos poveikis.
Tačiau toks požiūris yra nepriimtinas. Nėra garantijų, kad sunaikinant korpusą pati kovinė galvutė nebus pažeista, o tokia žala kartu su vietiniu perkaitimu yra kupina priešlaikinio trajektorijos sprogimo. Be to, struktūrinio gedimo sąlygomis vėlesnio judėjimo procesas turi akivaizdų nenuspėjamumą. Netgi tinkama naudoti, neardomoji raketa netgi gauna tam tikrą neribotą greičio vektoriaus pokytį laisvo skrydžio atmosferinėje dalyje. Aerodinaminės jėgos gali nuvesti ir nuvesti raketą nuo apskaičiuotos trajektorijos. Be neišvengiamų klaidų paleidimo vietoje, atsiranda naujų nepastebėtų klaidų. Raketa nukrenta, peršoka, guli į dešinę arba į kairę nuo taikinio. Atsiranda išsisklaidymas, kuris dėl neapibrėžtų pakartotinio patekimo sąlygų žymiai padidėja. Tačiau jei sutiksime su korpuso sunaikinimu ir atitinkamai stabilizavimo bei greičio praradimu, užsitęsęs judėjimo neapibrėžtumas sukels nepriimtiną sklaidos padidėjimą. Nutinka kažkas panašaus į tai, ką matome eidami byrančių lapų trajektorija: ta pati trajektorijos neapibrėžtumas ir toks pat greičio praradimas. Beje, tokio tipo kovinės raketos greičio sumažėjimas taikinyje "V-2" taip pat nepageidautinas. Raketos masės kinetinė energija ir šio tipo ginklo kuro komponentų likučių sprogimo energija gana apčiuopiamai padidino tonos sprogmens, esančios raketos galvutėje, kovinį efektą.
Taigi, raketos korpusas turi būti pakankamai tvirtas visose trajektorijos dalyse. Ir jei dabar, nesigilindami į detales, kritiškai pažvelgsime į V-2 raketą kaip visumą, galime daryti išvadą, kad būtent maitinimo grandinė yra silpniausia šios konstrukcijos vieta, nes reikia per daug stiprinti. kūno svoris žymiai sumažina raketos svorio charakteristikas. Todėl reikia ieškoti kito konstruktyvaus sprendimo.
Natūralu, kad analizuojant maitinimo grandinę kyla mintis atsisakyti laikančiojo korpuso ir rezervuarų sienelėms priskirti galios funkcijas, papildomai, galbūt jas sustiprinant ir palaikant vidutiniu vidiniu slėgiu. Tačiau toks sprendimas tinka tik aktyviajai svetainei. Kalbant apie raneto stabilizavimą grįžtant į atmosferinę trajektorijos dalį, to teks atsisakyti ir kovinę galvutę padaryti nuimamą.
Taip gimsta maitinimo grandinė su nešiklio bakais. Kuro bakai turi atitikti stiprumo sąlygas tik esant reguliuojamoms, iš anksto nustatytoms apkrovoms ir aktyviosios zonos šiluminiams režimams. Išjungus variklį, galvos dalis yra atskirta, aprūpinta savo aerodinaminiu stabilizatoriumi. Nuo šio momento raketos korpusas su varymo sistema jau išjungtas, o kovinė galvutė skrenda praktiškai bendra trajektorija, atskirai ir be tam tikros kampinės orientacijos. Patekęs į tankius atmosferos sluoksnius, didelį aerodinaminį pasipriešinimą turintis kūnas ima atsilikti, griūva, o jo dalys krenta nepasiekdamos tikslo. Kovos galvutė stabilizuojasi, palaiko gana didelį greitį ir nukreipia kovinę galvutę į nurodytą tašką. Esant tokiai schemai, aišku, kad raketos masės kinetinė energija nėra įtraukta į kovinio veiksmo poveikį. Tačiau sumažinus bendrą konstrukcijos svorį, šį nuostolį galima kompensuoti padidinus naudingąją apkrovą. Perėjimo prie branduolinės galvutės atveju raketos masės kinetinė energija visiškai neturi reikšmės.
Dabar pažiūrėkime, ką laimime ir ką prarandame; koks turtas ir įsipareigojimai pereinant prie vežėjų tankų ir atskiriančios kovinės galvutės schemos. Akivaizdu, kad galios korpuso nebuvimas ir uodegos stabilizatoriaus nebuvimas, kurio poreikis dabar nebereikalingas, turėtų būti apskaitomas kaip turtas. Turtas turėtų apimti galimybę pereiti nuo plieno prie lengvesnių aliuminio-magnio lydinių: atmosferinė raketos paleidimo vieta praeina palyginti mažu greičiu, o korpusas įkaista mažai. Ir galiausiai yra dar viena svarbi aplinkybė. Projektinės šerdies apkrovos turi gana aukštą patikimumo laipsnį; juos reglamentuoja tiksliai išlaikomos pasitraukimo sąlygos. Kalbant apie sugrįžimą į atmosferą, šios atkarpos apkrovos trajektorijos nustatomos mažiau tiksliai. Pasitikėjimas projektinėmis šerdies apkrovomis leidžia sumažinti priskirtą saugos koeficientą, o tai raketai su skiriamąja kovine galvute papildomai sumažina svorį.
Tam tikras cisternų svorio padidėjimas turės būti įtrauktas į atsakomybę; juos reikia stiprinti. Čia gali tekti užsirašyti papildomą suslėgto oro ir kuro bako slėgio nustatymo sistemų svorį. Į įsipareigojimą bus įrašytas ir naujojo galvos stabilizatoriaus svoris. Bet, žinoma, toks stabilizatorius sveria daug mažiau nei senasis, skirtas visai raketai. Ir, galiausiai, kai kurie užuomazgos vadinamųjų pilonų pavidalu gali būti išsaugotos iš senojo stabilizatoriaus. Jie turi dvi užduotis. Pilonai suteikia tam tikrą stabilizavimo efektą, kuris leidžia šiek tiek supaprastinti stabilizavimo mašinos veikimo sąlygas. Be to, pilonai leidžia perkelti oro valdymo paviršius, jei tokių yra, toliau nuo korpuso į laisvą ir „neuždengtą“ aerodinaminį srautą.
Natūralu, kad tokiuose argumentuose „už“ ir „prieš“ negali pasitenkinti tik spekuliaciniais teiginiais. Reikalinga išsami projekto analizė, skaitiniai įverčiai ir skaičiavimai. Ir toks skaičiavimas rodo neabejotinus naujosios maitinimo grandinės svorio pranašumus.
Aukščiau pateiktos nuostatos taikomos tik raketoms, turinčioms turbopumpinę tiekimo sistemą. Jei komponentų tiekimas vykdomas aukštu degalų bakuose sukurtu slėgiu (toks tiekimas vadinamas poslinkiu), tai maitinimo grandinės logika kažkiek pasikeičia.
Talpinio padavimo atveju degalų bakai pirmiausia skirti vidiniam slėgiui, o, tenkinant slėgio stiprumo sąlygą, tokie bakai, kaip taisyklė, automatiškai atitinka tiek stiprumo, tiek temperatūros reikalavimus visais skrydžio režimais. Todėl jiems lemta būti nešiotojais. Pakabinamos cisternos su išstūmimo srautu būtų akivaizdi nesąmonė.
Bakas, skirtas aukštam vidiniam poslinkio tiekimo slėgiui, kaip taisyklė, taip pat atitinka korpuso stiprumo sąlygą patekus į atmosferą. Todėl tokios raketos galvos dalies atskirti nebūtina, tačiau tuomet korpuse turi būti įrengtas uodegos stabilizatorius.
Nuimamos kovinės galvutės idėja pirmą kartą buvo įgyvendinta 1949 m. vienoje iš pirmųjų vidaus balistinių raketų R-2. Jos pagrindu kiek vėliau buvo sukurta geofizinė raketos modifikacija B2A. B2A raketos dizainas yra smalsus ir pamokantis senų ir naujų besiformuojančių varomųjų schemų hibridas ir vertas diskusijos kaip dizaino minties raidos pavyzdys.
Raketa turi tik vieną nešiklio baką – priekinę dalį, alkoholio, o deguonies bakas dedamas į lengvą galios dėklą, skirtą tik aktyviosios aikštelės apkrovai. Nuimama galva 2 turi savo uodegos stabilizatorių 3, vaizduojantis sutvirtintą nupjauto kūgio pavidalo apvalkalą. Geofizikoje – stabilizatorius 3 gelbėjimo galvutė turi mechanizmą stabdžių sklendėms atidaryti 4, kurios sumažina galvos kritimo greitį iki 100-150 m/s, po kurio atsidaro parašiutas. 2 paveiksle pavaizduota grįžtanti transporto priemonė po nusileidimo. Matosi suglamžytas nosies galiukas 1 ir atviri skydai 4, iš dalies išsilydo stabdant atmosferoje.
Galvos dalies stabilizatoriaus galinis rėmas specialiomis užraktais tvirtinamas prie atraminio rėmo, esančio viršutinėje alkoholio bako dalyje. Po komandos atskirti spynos atsidaro, o galvos dalis gauna nedidelį impulsą iš spyruoklės stūmiklio.
instrumentų skyrius 8 Jis turi laisvai atrakinamus sandarius liukus ir yra ne viršutinėje, o apatinėje raketos dalyje, o tai suteikia tam tikro patogumo prieš paleidžiant operacijas.
Išsamiau įvertinus B2A raketą, būtų galima pastebėti ir kitas jos savybes. Bet ne tai esmė. Ryškus ir tuo pat metu labai pamokantis šio dizaino bruožas yra loginis neatitikimas tarp nuimamos galvos principo ir uodegos stabilizatoriaus buvimo. Paleidimo vietoje raketos orientaciją užtikrina stabilizavimo mašina. Kalbant apie aerodinaminį stabilizavimą patenkant į tankius atmosferos sluoksnius, uodegos blokas čia negali padėti, nes korpusas neturi tam reikiamo stiprumo.
Žinoma, būtų naivu tikėti, kad dizaineriai to nematė ir nesuprato. Paprasčiau tariant, dizainas buvo įprastas, dažnai randamas inžinerinėje praktikoje. techninis kompromisas- nuolaida laikinoms aplinkybėms. Jau sukaupta patirtis kuriant raketas su stabilizatoriaus grandine ir su išoriniais tankais. Pasiteisinusi dujų reaktyvinių ir oro vairų sistema buvo patikima ir nekėlė rūpesčių, o stabilizavimo automatui nereikėjo rimto reguliavimo, o tai būtų neišvengiama pereinant prie naujų aerodinaminių formų. Todėl aplinkoje, kurioje vis dar vyko teorinės diskusijos, kas kelia grėsmę perėjimui prie nestabilizatoriaus aerodinamiškai nestabilios schemos, buvo lengviau, nelaukiant kol bus sukurtos naujos patikrintos valdymo sistemos, sustoti ties senąja. Kažką numetus svorio atžvilgiu buvo lengviau įsitvirtinti tam tikrose jau iškovotose pozicijose. Norint realiai įgyvendinti schemą su cisternais, reikėjo rasti kažką tarp noro kuo greičiau pasiekti tikslą ir ilgo eksperimentinio tobulinimo pavojaus, tarp neišvengiamo gamybos koregavimo ir esamų dirbtuvių įranga, tarp gedimo rizikos ir pagrįsto numatymo. Priešingu atveju daugybė nesėkmių paleidimo metu, o tai visiškai neatmetama, gali sukompromituoti pačią idėją ir paskatinti nuolatinį nepasitikėjimą nauja schema, kad ir kokia perspektyvi ir logiškai pagrįsta ji būtų.
Ir dar vienas ne toks svarbus, bet kuriozinis psichologinis aspektas. B2A raketos konstrukcija tuo metu neatrodė neįprasta. Įpročio matyti visų mažų ir didelių raketų uodegas, kurios egzistavo anksčiau, išoriniam stebėtojui išlaikė kasdienio gyvenimo iliuziją, o raketos pasirodymas nesukėlė ankstyvos ir besąlygiškos viso dizaino kritikos. Tą patį galima pasakyti ir apie deguonies bako konstrukciją. Skysto deguonies naudojimas tuo metu buvo ginčų objektas, pagrįstas susirūpinimu dėl žemos šio kuro komponento virimo temperatūros. Deguonies bako šiluminė izoliacija ant raketos B2A daugelį nuramino ir neperkrovė jau pakankamai daug rūpesčių, su kuriais susiduria vyriausiasis konstruktorius. Reikėjo parodyti, kad gabenimo alkoholio bakas reguliariai atlieka galios funkcijas, kad kovinė galvutė sėkmingai atsiskiria ir saugiai pasiekia taikinį, o šalia variklio esantys automatikos ir valdymo įrenginiai, nepaisant padidėjusio vibracijos lygio, gali veikti taip pat. kaip jie dirbo būdami galvos skyriuje.
Perėjimas prie naujos galios schemos buvo natūraliai susijęs su daugelio kitų esminių klausimų vienu metu sprendimu. Tai visų pirma buvo susijusi su variklio konstrukcija. Variklis RD-101, sumontuotas ant V2A raketos, suteikė 37 ir 41,3 ts antžeminė ir tuščioji trauka arba atitinkamai 214 ir 242 savitosios traukos vienetai į Žemės paviršių ir tuštumą. Tai buvo pasiekta padidinus alkoholio koncentraciją iki 92%, padidinus slėgį kameroje ir toliau plečiant antgalio išleidimo sekciją.
Variklio kūrėjai atsisakė skysto vandenilio peroksido skaidymo katalizatoriaus. Jis buvo pakeistas kietu katalizatoriumi, kuris iš anksto buvo įdėtas į garo ir dujų generatoriaus darbinę ertmę. Taigi skystų komponentų skaičius sumažėjo nuo keturių, kaip buvo V-2 atveju, iki trijų. Taip pat buvo naujas, netrukus tapęs tradiciniu, vandenilio peroksido toro cilindras, kuris patogiai įsitaiso į raketos išdėstymą. Taip pat buvo inicijuotos kai kurios kitos naujovės, kurios čia nėra prasmingos.
Natūralu, kad B2A raketa, kaip pereinamasis variantas iš vienos maitinimo grandinės į kitą, negalėjo ir neturėjo būti atkurta vėlesnėmis modernizuotomis formomis. Reikėjo visiškai įgyvendinti idėją gabenti tankus ir nuimamą kovinę galvutę, kurią vėlesniuose renginiuose padarė S. P. Korolevas.
Pirmieji raketų su nešiklio tankais pavyzdžiai buvo išbandyti ir išbandyti šeštojo dešimtmečio pradžioje. Po to buvo parengtos kai kurios modifikacijos. Taigi, visų pirma, pasirodė ir meteorologinė raketa B5V (kovinė raketa R-5). Šiandien balistinės raketos su nešančiaisiais tankais pavyzdys užima garbingą vietą kaip istorinis eksponatas priešais įėjimą į Sovietų armijos muziejų Maskvoje.
Pereinant prie naujos atnaujintos schemos, siekiant padidinti atstumą, buvo padidintas pradinis svoris ir priverstinis variklio darbo režimas. Perėjimas prie talpyklų schemos, žinoma, aukštesnis technologijos lygis ir kruopštus konstrukcijos tyrimas leido svorio kokybės koeficientą α k sumažinti iki 0,127 (vietoj 0,25 V-2) su santykiniu. galutinis svoris µ k ~ 0,16.
Valdymo sistema buvo rimčiausiai apdorota raketoje B5V. Juk tai buvo pirmoji aerodinamiškai nestabili raketa su labai maža uodega ir oro vairais. Toje pačioje raketoje vėliau pirmą kartą buvo panaudota giroplatforma ir naujas funkcinio variklio išjungimo principas.
Raketoje B5B kaip kuras ir toliau buvo naudojamas 92% etilo alkoholio ir skysto deguonies. Raketų bandymai parodė, kad šilumos izoliacijos trūkumas deguonies bako šoniniame paviršiuje nesukelia nemalonių pasekmių. Šiek tiek padidėjusį deguonies išgaravimą ruošiantis prieš paleidimą nesunkiai kompensuoja papildymas, t. y. automatinis deguonies papildymas prieš pat startą. Ši operacija apskritai reikalinga visoms raketoms su žemos virimo temperatūros kuro komponentais.
Taip po B5V raketos nešėjų tankų ir nuimamos kovinės galvutės schema tapo realybe. Visos šiuolaikinės didelio nuotolio skystojo kuro balistinės raketos ir jų aukštesnės pakopos – nešančiosios raketos dabar kuriamos tik šios galios schemos pagrindu. Būtent jos kūrimas remiantis šiuolaikinėmis technologijomis ir nesuskaičiuojamais dizaino patobulinimais lėmė apibendrintą mašinos įvaizdį, kuris teisingai simbolizuoja mūsų laikų technologinės pažangos viršūnę.
Dabar raketa B5B gali būti vertinama taip pat kritiškai, kaip buvo vertinama V-2 raketa jos kūrimo metu. Išlaikant bendrą išdėstymą ir pagrindinius maitinimo grandinės principus, galimas tolesnis svorio mažinimas ir pagrindinių charakteristikų didinimas, o šios problemos sprendimo būdai lengvai matomi ir suprantami naudojant vėlesnių konstrukcijų pavyzdžius.
Ant pav. 3.3 parodyta vienpakopė amerikiečių balistinės raketos „Thor“ versija; jis taip pat pagamintas pagal tipinę gabenimo cisternų schemą ir turi nuimamą galvutę. Bendras kuro komponentų svoris (deguonis + žibalas) yra 45 ts su neto konstrukcijos svoriu (be galvos dalies) 3.6 ts. Tai reiškia, kad. Jei sąlyginai priimsime bendrą kuro likučių svorį 0,4 ts, tada pažįstamam svorio koeficientui α gauname reikšmę 0,082. Atlaikyti galvos svorį apie 2 ts, gauname parametrą µ K = 0,12. Taip pat galima nustatyti, kad esant specifinei deguonies-žibalo kuro tuščiajai traukai, lygiai 300 vienetų, šios raketos nuotolis yra 3000 km.
Šiuolaikinių raketų, ypač šios, didelio svorio rodiklių pagrindas yra kruopštus daugelio elementų tyrimas, kuriuos būtų labai sunku išvardyti, tačiau kai kuriuos, gana bendrus ir tipiškus, galima nurodyti.
Kuro bako sienelės 1 ir 2 turi vaflinį dizainą. Tai plonasienis korpusas, pagamintas iš didelio stiprumo aliuminio lydinio su dažnai išdėstytais išilginiais-skersiniais sutvirtinimais, kurie atlieka tą patį vaidmenį kaip V-2 raketos korpuso maitinimo blokas, tačiau pasižymi didesne svorio kokybe. Šiuo metu plačiai paplitusi vaflinė konstrukcija dažniausiai gaminama mechaniniu frezavimu. Tačiau kai kuriais atvejais naudojamas ir cheminis malimas. Pradinio storio apvalkalo ruošinys h 0 kruopščiai kontroliuojamas ėsdinimas rūgštimi toje paviršiaus dalyje, kur būtina pašalinti metalo perteklių (likęs paviršius iš anksto padengtas laku). Likęs storis po marinavimo h turėtų užtikrinti suformuotos plokštės sandarumą ir stiprumą esant tam tikram vidiniam slėgiui, o išilginės ir skersinės briaunos suteikia korpusui didesnį lenkimo standumą, kuris lemia konstrukcijos stabilumą ašiniu suspaudimu. Sąmoningai pažeidžiamas išilginių ir skersinių briaunų pasiskirstymo dėsningumas suvirinimo siūlių zonoje, kurios, kaip žinoma, šiek tiek mažesnio stiprumo lyginant su valcuotu lakštu, taip pat korpuso galuose, kur dar neturi dugno. suvirinti. Šiose vietose ruošinio storis išlieka nepakitęs.
Yra ir kitų vaflinių konstrukcijų gamybos būdų. Tačiau sąmoningai sustojome ties cheminiu frezavimu, norėdami parodyti, kokia kaina tiesiogine ir perkeltine prasme pasiekiami tie konstrukcijos svorio rodikliai, kurie būdingi šiuolaikinei raketų technologijai.
Raketa „Thor“ turi sutrumpintą ir lengvą uodegos dalį Z, kurio gale sumontuoti du valdymo varikliai. Dujų reaktyvinių vairų atmetimas, žinoma, yra susijęs su dideliu jų atsparumu dujoms ištekančių dujų srovėje. Valdymo variklių naudojimas šiek tiek apsunkina konstrukciją, tačiau žymiai padidina specifinę trauką.
Iš to, kas pasakyta, nereikėtų susidaryti įspūdžio, kad valdymo kameros pirmą kartą pasirodė būtent ant šios balistinės raketos. Tokia galios valdymo sistema anksčiau buvo naudojama įvairiose versijose, ypač „Vostok“ ar „Sojuz“ sistemų paleidimo raketoje, kuri bus aptarta toliau. Vienpakopė „Thor“ raketos versija čia laikoma tik naujos kartos balistinių raketų pavyzdžiu po B5B raketos.
Beveik visose balistinėse raketose taip pat yra stabdomi kietojo kuro varikliai. 6. Tai taip pat ne paskutinė žinia. Stabdžių variklių užduotis – sulėtinti raketos korpusą ir jį atplėšti nuo kovinės galvutės; būtent korpusą, nesuteikiant kovinei galvutei papildomo greičio.
Skysčio variklio išjungimas neįvyksta akimirksniu. Uždarius degalų tiekimo linijų vožtuvus, likusių komponentų degimas ir garavimas vis dar tęsiasi kameroje kitas sekundės dalis. Dėl to raketa gauna nedidelį papildomą impulsą, vadinamą pasekmės impulsas. Skaičiuojant diapazoną įvedamas jo pakeitimas. Tačiau to padaryti tikrai neįmanoma, nes atsiranda poveikio impulsas neturi stabilumas ir skiriasi kiekvienu atveju, o tai yra viena iš svarbių diapazono sklaidos priežasčių. Siekiant sumažinti šią sklaidą, naudojami stabdžių varikliai. Jų įtraukimo momentas derinamas su komanda išjungti skystąjį variklį taip, kad iš esmės būtų kompensuojamas poveikio impulsas.
Bus pamokoma palyginti geometrines B5V ir Thor raketų proporcijas. Raketa B5B yra pailgesnė. Ilgio ir skersmens santykis (vadinamas raketos pratęsimas) jai žymiai daugiau nei raketa „Tor“; apie 14, palyginti su 8. Pailgėjimų skirtumas kelia įvairių rūpesčių. Didėjant pailgėjimui, mažėja natūralių skersinių raketos, kaip elastingo pluošto, virpesių dažnis, ir tai verčia mus atsižvelgti į trikdžius, kurie patenka į stabilizavimo sistemą dėl kampinių poslinkių kūno lenkimo metu. Kitaip tariant, stabilizavimas turėtų būti užtikrinamas ne standžios, o vingiuojančios raketos. Kai kuriais atvejais tai sukelia rimtų sunkumų,
Nedidelį raketos pailgėjimą ši problema natūraliai pašalinama, tačiau atsiranda dar vienas nepatogumas - padidėja trukdžių, atsirandančių dėl skersinių skysčio svyravimų rezervuaruose, vaidmuo ir, jei jų neįmanoma išvengti tinkamai parinkus parametrus. stabilizavimo mašinos, būtina juos įstatyti tankai pertvaros, ribojančios skysčio tekėjimą. Paveiksle iš dalies pavaizduoti mazgai 7, skirti montuoti vibracijos slopintuvus degalų bake. Natūralu, kad toks sprendimas pablogina raketos svorio charakteristikas.
„Thor“ raketa neturėtų būti laikoma tobulumo pavyzdžiu. Tuo pačiu metu dizaineriai tikriausiai galėtų paprieštarauti savo pačių kontrargumentams bet kokioms kritinėms pastaboms dėl jo išdėstymo. B2A raketos pavyzdyje jau matėme, kad pagrįstą konstruktyvaus sprendimo kritiką galima atlikti tik atsižvelgiant į konkrečias projektavimo ir gamybos sąlygas, o svarbiausia – ilgalaikes užduotis, kurias naujojo kūrėjai turi. mašinų rinkinys sau. O raketa Thor – tik viena iš tų, kurių pagrindu galima sukurti raketų ir kosmoso sistemas.
Paleidimas buvo atliktas pasitelkus daugiapakopę raketą“, – šiuos žodžius ne kartą skaitėme reportažuose apie pirmųjų pasaulyje dirbtinių Žemės palydovų paleidimą, apie Saulės palydovo sukūrimą, apie Žemės palydovo paleidimą. kosminės raketos į Mėnulį. Tik viena trumpa frazė ir kiek įkvėptų mūsų Tėvynės mokslininkų, inžinierių ir darbininkų darbų slypi po šiais šešiais žodžiais!
Kas yra šiuolaikinės daugiapakopės raketos? Kodėl kosminiams skrydžiams reikėjo naudoti raketas, susidedančias iš daugybės pakopų? Koks yra techninis efektas padidinus raketų pakopų skaičių?
Pabandykime trumpai atsakyti į šiuos klausimus. Norint atlikti skrydžius į kosmosą, reikalingos didžiulės kuro atsargos. Jie tokie dideli, kad jų negalima įdėti į vienpakopės raketos bakus. Esant dabartiniam inžinerijos mokslo lygiui, galima sukurti raketą, kurioje kuras sudarytų iki 80-90% visos jos masės. O skrydžiams į kitas planetas reikalingos degalų atsargos turėtų būti šimtus ir net tūkstančius kartų didesnės nei pačios raketos svoris ir naudingoji apkrova joje. Su tomis degalų atsargomis, kurias galima įdėti į vienpakopės raketos bakus, galima pasiekti iki 3-4 km/s skrydžio greitį. Raketų variklių tobulinimas, naudingiausių degalų klasių paieška, kokybiškesnių konstrukcinių medžiagų naudojimas ir tolesnis raketų konstrukcijos tobulinimas tikrai leis šiek tiek padidinti vienpakopių raketų greitį. Tačiau tai vis tiek bus labai toli nuo kosminių greičių.
Kosminiam greičiui pasiekti K. E. Ciolkovskis pasiūlė naudoti daugiapakopes raketas. Pats mokslininkas juos perkeltine prasme pavadino „raketiniais traukiniais“. Anot Ciolkovskio, raketinis traukinys arba, kaip dabar sakome, daugiapakopė raketa, turėtų susidėti iš kelių viena ant kitos sumontuotų raketų. Apatinė raketa paprastai yra didžiausia. Ji veža visą „traukinį“. Vėlesni žingsniai daromi vis mažesni.
Kylant nuo Žemės paviršiaus veikia apatinės raketos varikliai. Jie veikia tol, kol išnaudoja visą jos bakuose esantį kurą. Kai pirmosios pakopos cisternos yra tušti, ji atsiskiria nuo viršutinių raketų, kad neapkrautų jų tolesnio skrydžio dedvuotu svoriu. Atskirta pirmoji pakopa su tuščiais bakais kurį laiką toliau skrenda aukštyn pagal inerciją, o vėliau nukrenta ant žemės. Norėdami išsaugoti pirmąjį etapą pakartotiniam naudojimui, jį galima nuleisti parašiutu.
Atskyrus pirmąjį etapą, įjungiami antrojo etapo varikliai. Jie pradeda veikti, kai raketa jau pakilo iki tam tikro aukščio ir turi didelį skrydžio greitį. Antros pakopos varikliai raketą dar labiau pagreitina, padidindami jos greitį dar keliais kilometrais per sekundę. Išnaudojus visą antrojo etapo bakuose esantį kurą, jis taip pat išpilamas. Tolimesnį kompozicinės raketos skrydį užtikrina trečios pakopos variklių veikimas. Tada trečiasis etapas atmetamas. Eilė artėja prie ketvirtos pakopos variklių. Atlikę jiems pavestą darbą, jie tam tikru kiekiu padidina raketos greitį, o paskui užleidžia vietą penktosios pakopos varikliams. Iš naujo nustačius penktą pakopą, pradeda veikti šeštieji varikliai.
Taigi kiekviena raketos pakopa paeiliui didina skrydžio greitį, o paskutinė, viršutinė pakopa pasiekia reikiamą kosminį greitį beorėje erdvėje. Jei užduotis yra nusileisti kitoje planetoje ir grįžti atgal į Žemę, tai į kosmosą išskridusi raketa savo ruožtu turi susidėti iš kelių pakopų, kurios nuosekliai įjungiamos leidžiantis į planetą ir kylant iš jos.
Įdomu pamatyti, kokį efektą suteikia daugybės pakopų panaudojimas raketose.
Paimkite vienpakopę raketą, kurios paleidimo svoris yra 500 tonų. Tarkime, kad šis svoris pasiskirsto taip: naudingoji apkrova - 1 tona, sausoji pakopos masė - 99,8 tonos ir kuras - 399,2 tonos. Taigi šios raketos konstrukcijos tobulumas yra toks, kad kuro svoris yra 4 kartus didesnis už sausosios pakopos svorį, tai yra pačios raketos svoris be degalų ir naudingosios apkrovos. Ciolkovskio skaičius, tai yra, raketos paleidimo svorio ir jos svorio santykis sunaudojus visą kurą, šiai raketai bus 4,96. Šis skaičius ir greitis, kuriuo dujos išeina iš variklio purkštuko, lemia greitį, kurį gali pasiekti raketa. Dabar pabandykime pakeisti vienpakopę raketą dvipakope. Dar kartą imkime 1 tonos naudingąją apkrovą ir manykime, kad pakopų projektinis tobulumas ir dujų nutekėjimo greitis išliks tokie patys kaip ir vienpakopėje raketoje. Tada, kaip rodo skaičiavimai, norint pasiekti tokį patį skrydžio greitį kaip ir pirmuoju atveju, reikia dviejų pakopų raketos, kurios bendra masė yra tik 10,32 tonos, tai yra beveik 50 kartų lengvesnė už vienpakopę. Dviejų pakopų raketos sausos masės svoris sieks 1,86 tonos, o abiejose pakopose dedamo kuro – 7,46 tonos.Kaip matote, nagrinėjamame pavyzdyje vienpakopės raketos pakeitimas dvipakope. Pirmasis etapas leidžia sumažinti metalo ir degalų sąnaudas 54 kartus paleidžiant tą pačią naudingąją apkrovą.
Paimkime, pavyzdžiui, kosminę raketą, kurios naudingoji apkrova yra 1 tona.Tegul ši raketa turi prasibrauti per tankius atmosferos sluoksnius ir, nuskridusi į beorę erdvę, išvysto antrąjį kosmoso greitį 11,2 km/sek. Mūsų diagramose parodytas tokios kosminės raketos svorio pokytis, priklausomai nuo kuro svorio dalies kiekvienoje pakopoje ir nuo pakopų skaičiaus (žr. 22 psl.).
Nesunku apskaičiuoti, kad jei pastatysite raketą, kurios varikliai išmeta dujas 2400 m / s greičiu ir kiekvienoje pakopoje tik 75% svorio tenka degalų daliai, tada net su šešiomis pakopomis raketos kilimo svoris bus labai didelis – beveik 5,5 tūkst.t Tobulinus raketos pakopų konstrukcines charakteristikas, galima pasiekti ženkliai sumažinti pradinį svorį. Taigi, pavyzdžiui, jei kuras sudaro 90% scenos svorio, šešių pakopų raketa gali sverti 400 tonų.
Aukšto kaloringumo kuro naudojimas raketose ir jų variklių efektyvumo didinimas duoda išskirtinai didelį efektą. Jei tokiu būdu dujų nutekėjimo iš variklio antgalio greitis padidinamas tik 300 m/s, priartinant jį iki grafike nurodytos reikšmės – 2700 m/s, tai raketos paleidimo svorį galima sumažinti kelis kartus. Šešių pakopų raketa, kurioje degalų svoris yra tik 3 kartus didesnis už scenos konstrukcijos svorį, paleidimo svoris sieks maždaug 1,5 tūkst.t. Ir sumažinus konstrukcijos svorį iki 10% visos kiekvienos pakopos svorio, mes galime sumažinti raketos paleidimo svorį tais pačiais iki 200 žingsnių
Jei padidinsime dujų nutekėjimo greitį dar 300 m/sek, tai yra laikysime 3 tūkst. m/sek, tada svoris sumažės dar didesnis. Pavyzdžiui, šešių pakopų raketa, kurios kuro masės dalis yra 75 %, paleidimo masė bus 600 tonų.Padidinus kuro svorio dalį iki 90 %, galima sukurti tik dviejų pakopų kosminę raketą. Jos svoris sieks apie 850 tonų.Dvigubai padidinus pakopų skaičių, raketos svorį galima sumažinti iki 140 tonų.O su šešiomis pakopomis kilimo svoris nukris iki 116 tonų.
Taip pakopų skaičius, jų konstrukcijos tobulumas ir dujų nutekėjimo greitis įtakoja raketos svorį.
Kodėl tuomet, didėjant etapų skaičiui, mažėja reikalingos kuro atsargos, o kartu ir bendras raketos svoris? Taip yra todėl, kad kuo daugiau pakopų, tuo dažniau bus išmetami tušti tankai, raketa greičiau išsivaduos iš nenaudingo krovinio. Tuo pačiu metu, didėjant etapų skaičiui, iš pradžių raketos kilimo svoris labai sumažėja, o vėliau pakopų skaičiaus padidėjimo poveikis tampa ne toks reikšmingas. Taip pat galima pastebėti, kaip aiškiai matyti iš grafikų, kad santykinai prastos konstrukcijos charakteristikų raketoms pakopų skaičiaus padidėjimas turi didesnį poveikį nei raketoms, kurių kiekvienoje pakopoje yra didelis kuro procentas. Tai visai suprantama. Jei kiekvienos pakopos apvalkalai yra labai sunkūs, juos reikia kuo greičiau numesti. O jei korpusas turi labai mažą svorį, tai jis per daug neapkrauna raketų, o dažni tuščių korpusų lašai nebeturi tokio didelio efekto.
Kai raketos skrenda į kitas planetas, reikalingos degalų sąnaudos neapsiriboja kiekiu, kuris būtinas įsibėgėjimui kylant iš Žemės. Artėjant prie kitos planetos erdvėlaivis patenka į jos traukos sferą ir vis didesniu greičiu pradeda artėti prie jos paviršiaus. Jei planetai netenka atmosferos, galinčios užgesinti bent dalį greičio, tai raketa, krisdama ant planetos paviršiaus, išvys tą patį greitį, kuris būtinas norint nuskristi nuo šios planetos, tai yra antrasis erdvės greitis. Antrojo kosminio greičio reikšmė, kaip žinoma, kiekvienai planetai yra skirtinga. Pavyzdžiui, Marsui jis yra 5,1 km/sek., Venerai – 10,4 km/sek., Mėnuliui – 2,4 km/sek. Tuo atveju, kai raketa skrieja į planetos traukos sferą, turėdama tam tikrą greitį pastarosios atžvilgiu, raketos kritimo greitis bus dar didesnis. Pavyzdžiui, antroji sovietinė kosminė raketa Mėnulio paviršių pasiekė 3,3 km/sek greičiu. Jei užduotis yra užtikrinti sklandų raketos nusileidimą Mėnulio paviršiuje, tada raketoje turi būti papildomų kuro atsargų. Norint užgesinti bet kokį greitį, reikia sunaudoti tiek degalų, kiek reikia, kad raketa išvystytų tokį patį greitį. Vadinasi, kosminė raketa, skirta saugiam tam tikros rūšies kroviniui nugabenti į Mėnulio paviršių, turi turėti didelių kuro atsargų. Vienpakopė raketa, kurios naudingoji apkrova yra 1 tona, priklausomai nuo jos konstrukcijos tobulumo, turėtų sverti 3–4,5 tonos.
Anksčiau rodėme, kokį milžinišką svorį turi turėti raketos, kad galėtų į kosmosą nešti 1 tonos krovinį, o dabar matome, kad tik trečdalį ar net ketvirtadalį šios apkrovos galima saugiai nuleisti į Mėnulio paviršių. Likusi dalis turėtų būti degalai, bakai, variklis ir valdymo sistema.
Koks turėtų būti galutinis kosminės raketos, skirtos mokslinei įrangai ar kitam 1 toną sveriančiam kroviniui saugiai nugabenti į Mėnulio paviršių, svoris?
Norint susidaryti idėją apie tokio tipo laivus, mūsų paveiksle įprastai sekcijoje pavaizduota penkių pakopų raketa, skirta 1 toną sveriančiam konteineriui su moksline įranga nugabenti į Mėnulio paviršių. ši raketa buvo paremta techniniais duomenimis, pateiktais daugybėje knygų (pavyzdžiui, V. Feodosjevo ir G. Sinyarevo knygose „Raketos įvadas“ ir Sutono „Raketų varikliai“).
Buvo paimti skysto kuro raketų varikliai. Kurui tiekti į degimo kameras yra numatyti turbo siurbliai, varomi vandenilio peroksido skilimo produktais. Manoma, kad pirmosios pakopos variklių vidutinis dujų ištekėjimo greitis yra 2400 m/s. Viršutinių pakopų varikliai dirba itin išretintuose atmosferos sluoksniuose ir beorėje erdvėje, todėl jų efektyvumas pasirodo kiek didesnis ir jiems dujų nutekėjimo greitis yra 2700 m/sek. Pakopų projektavimo charakteristikoms buvo priimtos tokios vertės, kurios yra techninėje literatūroje aprašytose raketose.
Pasirinkus pradinius duomenis gautos tokios kosminės raketos svorio charakteristikos: kilimo svoris - 3348 tonos, iš jų 2892 tonos degalų, 455 tonos konstrukcijos ir 1 tona naudingoji apkrova. Atskirų pakopų svoris pasiskirstė taip: pirmos pakopos - 2760 tonos, antros - 495 tonos, trečios - 75,5 tonos, ketvirtos - 13,78 tonos, penktos - 2,72 tonos. Raketos aukštis siekė 60 m. , apatinės pakopos skersmuo - 10 m
Pirmajame etape buvo pristatyta 19 variklių, kurių kiekvieno trauka po 350 tonų. Ant antrojo - 3 tie patys varikliai, ant trečio - 3 varikliai, kurių kiekvieno trauka po 60 tonų. Ketvirtame - vienas su 35 tonų trauka ir paskutiniame etape - variklis su 10 tonų trauka.
Kildami nuo Žemės paviršiaus pirmosios pakopos varikliai raketą pagreitina iki 2 km/s greičio. Numetus tuščią pirmosios pakopos korpusą, įjungiami kitų trijų pakopų varikliai, o raketa įgauna antrąjį erdvės greitį.
Toliau raketa pagal inerciją skrenda į Mėnulį. Artėjant prie paviršiaus, raketa nusuka purkštuką žemyn. Įjungiamas penktos pakopos variklis. Jis slopina kritimo greitį, o raketa sklandžiai nusileidžia į Mėnulio paviršių.
Aukščiau pateiktas skaičius ir su juo susiję skaičiavimai, žinoma, neatspindi tikro Mėnulio raketos projekto. Jie pateikiami tik tam, kad susidarytų pirmas supratimas apie kosminių daugiapakopių raketų mastą. Visiškai aišku, kad raketos konstrukcija, jos matmenys ir svoris priklauso nuo mokslo ir technologijų išsivystymo lygio, nuo konstruktorių disponuojamų medžiagų, nuo naudojamo kuro ir raketų variklių kokybės, nuo jos statytojų įgūdžiai. Kosminių raketų kūrimas suteikia beribių galimybių mokslininkų, inžinierių ir technologų kūrybiškumui. Šioje srityje dar reikia padaryti daug atradimų ir išradimų. Ir su kiekvienu nauju pasiekimu raketų savybės keisis.
Kaip šiuolaikiniai IL-18, TU-104, TU-114 tipų dirižabliai nepanašūs į šio amžiaus pradžioje skridusius lėktuvus, taip ir kosminės raketos bus nuolat tobulinamos. Laikui bėgant, skrydžiams į kosmosą raketų varikliai naudos ne tik cheminių reakcijų energiją, bet ir kitus energijos šaltinius, pavyzdžiui, branduolinių procesų energiją. Pasikeitus raketų variklių tipams, keisis ir pačių raketų konstrukcija. Tačiau nuostabi K. E. Ciolkovskio idėja apie „raketinių traukinių“ sukūrimą visada vaidins garbingą vaidmenį tyrinėjant didžiules kosmoso platybes.
