Мобильные башни обслуживания для сборки ракет.

Введение.

Рис. 1. Презентация по развитию «Гвианского космического центра». 2018 год.

Недавно смотрел работы студии, которая делала презентации для РКК Энергии. Наткнулся на презентацию (см . рис. 1.), где был изображен модернизируемый уширенный транспортно-установочный агрегат для Ангары. И ракета сверхтяжелого класса Энергия 5В на стартовой площадке ELA-4 Гвианского космического центра.

То есть при всех возможностях Байконура было решено ввести предложение РКК Энергии для использования железобетонных конструкций стартового комплекса именно во Французской Гвиане, а не на площадки 110. Это предложение было отвергнуто Европейским космическим агентством, поскольку данное расположение железобетонных газоходов в ELA-3 ESA не устроило. Поэтому Европой было принято самостоятельное решение о строительстве мобильного портала на ELA-4. После этого российские инженеры стали опять смотреть в сторону Байконура.

Дело в том, что восстановление инфраструктуры Байконура и транспортных агрегатов для Энергии (кузнечиков) заняло бы очень большое время. Или вовсе полное изготовление с нуля. Тем более картина вырисовывается такая, что ни каждый Транспортник подойдет для той площадки 110 на которой стартовала ракета N1. Площадка слишком широкая (см фото 2). Меньший транспортник туда просто провалится. А новая мобильная башня обслуживания получится просто гигантских размеров в ширину и веса, которую было бы не рентабельно строить. На площадке 110 нужна только приставная башня С.П. Королева.

Фото. 2. Перемещение ракеты N1 на стартовый комплекс 110. На Кузнечике.

А с других сторон подвести рельсы не получится, так как подземная часть не позволит это сделать. Нагрузка на подземные этажи будет большая.

Фото 3. Ситуация с площадкой Байконура 110.

Рис. 2. Пусковое устройство (ПУ) разработанное под размер газовода комплекса "Раскат".

Поэтому перед российскими инженерами наземных стартовых комплексов Байконура стояли 2 большие и нетривиальные задачи и приоритеты их решения:

1) Или построить другое универсальное железобетонное стартовое основания для РН сверхтяжелого класса. Что заняло бы более 5 лет . Которое подходило бы под любые виды транспортных агрегатов. В другом месте на территории России.

2) Либо восстанавливать по чертежам советское наследие в металле на территории страны, чьи возможности не соответствовали заявленным возможностям советского союза.

У русских был выбран более открытый 1-ый путь решения вопроса. Уменьшить запросы и амбиции. И строить все с нуля. Пока позволяли для этого возможности и ресурсы.

Мобильный портал Ариан 6. Описание.

К тому же европейцы после отказа от строительства на территории Южной Америки стартового комплекса для РН Энергия. В ближайшем месте от Экватора в Куру в 2019 году построили пусковой комплекс с огромной мобильной портальной передвижной башней, а в 2024 году запустили новую ракету Ариан 6. Фактически ракета Ариан это некая европейская сублимация между старой Энергией и американской SLS. То что не было восстановлено в Европейской России. Было изготовлено во Франции. С учетом расположения космодрома.

Рис. 3. Мобильный портал вместе с ракетой Ариан 6. Размеры.

Рис. 4. Каркас мобильного портала.

Полностью укомплектованном виде эта мобильная портальная конструкция весит 8200 тонн — более чем на тысячу тонн тяжелее, чем Эйфелева башня во Франции. Ее платформы обеспечивают доступ к ракете-носителю для установки на стартовой площадке . Она защищает ракету Ariane 6 до открытия дверей и убирается примерно за пять часов до запуска.

Рис. 5. Стыковка всех систем Ариан 6 в мобильной башне сборки ракеты.Разрез в Revit.

Передвижной портал установлен на 16 тележках, каждая из которых имеет восемь колес, и каждое колесо оснащено одним электродвигателем. В общей сложности 128 электродвигателей синхронно приводят колеса в движение по рельсам. Существует три скорости. Первый и последний метр преодолеваются на самой низкой скорости — метр в минуту. Затем скорость увеличивается до «крейсерской» — 7,6 м в минуту (120 мм/с) на участке в 130 м, после чего снова снижается до 3 м в минуту (50 мм/с)на этапе замедления на расстоянии 9 м. Полный разгон на 141 м занимает 22 минуты. Или в среднем 100 мм/с.

Фото 4.Опорная тележка из 8 колес.

Мобильный портал Ариан 6. Сборка башни.

Сборка происходила как для обычной металлической башни двумя гусеничными кранами.

Фото 5. Возведение мобильной башни обслуживания и жб конструкций на космодроме Куру.

Насколько я понял из проведенной презентации от CNES анализ всех систем каждый раз пере сканировался на объекте и загонялся в программу Autodesk Recap (см. фото 5). Чтобы потом можно было легче анализировать ситуацию на компьютере и делать выводы о применяемом оборудовании и строительных изделиях на объекте. То есть поверх сканировки объекта накладывалась проектируемая модель. Шаг за шагом в ситуации с возведением. Проводился анализ и корректировка недочетов допущенных в проекте.

Фото 5. Анализ ситуации с площадками в программе Recap Pro.

Что касается верхней части крыши. Как в прочем и нижней крыши. То она составлена из двутавровых ферм (как и колонны). Верхняя 34 м. Нижние боковые фермы около 9 м.

Фото 6. Стальной каркас после возведения. на космодроме Куру. Фермы верхние и боковые.

Разумеется под верхними фермами располагался кран. И площадка обслуживания, которая находилась в межферменном пространстве.

Фото 7. Межферменное пространство мобильного портала Ариан 6.

Мобильный портал Ариан 6. Недостатки сборки ракеты.

От мобильной башни фактически нужно было получить некий конструктор для сборки ракеты Ариан 6 по частям. Фактически некий каркас, который бы удерживал все части ракетного комплекса Ариан на всех этапах его сборки.

Убрал одну часть ракеты Ариан 6. Поставил другую. Изменил и привязал расположение площадок обслуживания.

Рис 6. Презентация сборки 1 ступени ракеты Ариан 6.

Но такое возведение накладывало некую точку на конструкцию самой ракеты. Ввысь ракета Ариан 6 уже не могла расти, поскольку ей это сделать мешали конструкции мобильной башни обслуживания. А изменение и увеличение конструкции мобильной башни увеличило бы нагрузки на колесные опоры башни, которые уже построены. Также увеличение боковых ускорителей вело за собой полный разбор мобильного портала до уровня боковых ускорителей. Что фактически бы говорило не о полной реконструкции мобильной башни, а полной ее замене. На новую конструкцию башни, которую можно было менять для увеличения высоты самой ракеты.

Рис 7. Боковые ускорители ракеты Ариан 6 в мобильном портале. Высота конструкции башни

Другими словами мобильный портал и ракета были единым целым. И "не жили независимо". Другая красная конструкция, которая представлена на рис 8. справа. С крышей показанной штрихпунктирной линией квадратного вида. Прошу не смотреть на верхнюю "теремушку" справа. Может "жить независимо". И такая мобильная башня требует минимальных доработок по реконструкции: если боковые ускорители начинают расти по длине. Нижнюю отметку каркаса на уровне верха ускорителей можно увеличивать, как и высоту нижних воротных дверей. С левой серой башней Куру такая работа не пройдет. Нужно будет разбирать всю белую часть с надписью ESА.

Рис 8. Мобильный портал сравнения сборок. Слева для Ариан 6. Справа для РН Энергия 5В.

Далее можно вообще отказаться от боковой части портала при такой независимой конструкции. И рассматривать только полу портал. Увеличивая и развивая концепцию башни от Американской компании SpaceX по ловле ускорителей.

Рис. 9. Мобильный портал новой концепции.

Все научные изыскания ведут к ловле нижних ускорителей и перемещения последних вместе на башне в цех вертикальной сборки, где электроника систем цеха, управляемая человеком будет анализировать дефекты в ускорителях. И может в будущем. Когда-нибудь уже роботизированный искусственный интеллект, созданный человеком будет сам принимать решения для замены деталей последних.