Проекты и разработки
Рулевые приводы для комплекса Д-6
Техника рулевых приводов зародилась на Санкт-Петербургском «Арсенале» в конце 50-х- начале 60-х годов XX века. В конструкторском бюро был организован сектор 520 с испытательной лабораторией для обслуживания производства приводов, разработки испытательного оборудования и испытаний приводов. В дальнейшем сектор был преобразован в отдел, а затем и в комплекс № 207.
В 1958 году в соответствии с постановлением ЦК КПСС и СовМина СССР ЦКБ-7 (ныне — КБ «Арсенал») и МЗ «Арсенал» была поручена работа по созданию комплекса Д-6 с ракетой на твердом топливе для вооружения вновь разрабатываемых подводных лодок проектов 629 и 658 со стартом из подводного положения. Тогда впервые в стране была поставлена задача создания баллистической ракеты с двигательными установками на твердом топливе, масса которого исчислялась тоннами. Для обеспечения управления вектором тяги при полете ракеты были разработаны и подтверждены огневыми испытаниями поворотные насадки сопловых блоков.
Для обеспечения управления поворотным насадком была разработана оригинальная рулевая машина Ф40703. Рулевая машина Ф40703 представляла собой автономный электрогидравлический аналоговый привод с возвратно-поступательным движением выходного звена — штока.
Рулевые машины показали свою полную пригодность для решения поставленных задач.
Рулевые приводы для МБР
В 60-е годы ХХ века были начаты работы по созданию межконтинентальной баллистической ракеты РТ-2 (РТ-2П) стратегического назначения и подвижного боевого ракетного комплекса 15П696 стратегического назначения с твердотопливной баллистической ракетой РТ-15. «Арсенал» было подключен к этим работам в части разработки двигательной установки (ДУ) с органами управления (ОУ) второй и третьей ступени РТ-2, а также головным разработчиком мобильного ракетного комплекса 8К96 с ДУ первой и второй ступеней, взятых с РТ-2 (ДУ-2 и ДУ-3) .
Сектором рулевых приводов конструкторского бюро были разработаны, а заводом «Арсенал» изготовлены несколько типо-размеров рулевых машин. В основном это были аналоговые, автономные, электрогидравлические рулевые машины: Ф40703, Ф40710, Ф40710М, 8Л2137, 8Л2139. Таких рулевых машин было изготовлено более 300 штук. Все они прошли отработку на соответствие действующим тогда в отрасли нормалям и обеспечили отработку и все виды (кроме ЛКИ) испытаний двигателей и ОУ, разработка которых была поручена КБ и ПО «Арсенал».
Накопленный к 1970 году опыт производства и эксплуатации созданных баллистических ракет дал «Арсеналу» основание уверенно заявить о своей готовности к разработке твердотопливных ракет для вооружения подводных лодок (ПЛ).
Постановлением Правительства от 10.06.1971 № 374-117 «Арсеналу» поручалось создание комплекса ракетного оружия Д-11 с твердотопливной баллистической ракетой Р-31 (ЗМ-17) для перевооружения ПЛ проекта 667А.
Для первой ступени ракеты Р-31 было решено создать электрогидравлический рулевой привод на базе отработанной рулевой машины 15Л196, входившей в состав ДУ первой ступени РТ-2 и РТ-2П.
Она требовала больших доработок, связанных с условиями компоновки и эксплуатации, — повышенное наружное давление 5 атм (по условиям старта с глубины 50 м). Завод «Машиноаппарат» (г. Москва) создал безщеточный электродвигатель в герметичном исполнении, выдерживающий наружное давление 5 атм. Был создан новый прочный и легкий корпус электронасосного агрегата РП, включающего золотниковое устройство.
Приводу (рулевой машине) был присвоен индекс ЗА11М.
Все ступени ракеты Р-31 — двигательные установки и отсеки — перед стартом наддувались воздухом давлением 5 атм, в целях обеспечения прочности конструкции ракеты при её пуске из под морской воды глубиной (50 м). Эта система наддува также была создана специалистами подразделения рулевых приводов и гидропневмосистем.
В связи с наддувом внутренней полости ракеты все агрегаты, узлы и элементы привода создавались из условий прочности на это внешнее давление.
Для рулевого привода второй ступени (индекс ЗП-18), агрегаты и узлы которого размещались вокруг одного управляемого по тангажу и рысканию сопла и находящихся здесь же двух управляемых твердотопливных креновых двигателей, была принята схема централизованного газогидравлического рулевого привода.
Четыре рулевых машины, расположенные по паре (диаметрально противоположно) в каналах управления органов управления по тангажу и рысканию, обеспечивали качание соплового блока, отклоняя его на необходимый угол от нулевого положения. Две рулевых машины, по одной на каждый креновой двигатель, управляли поворотом двигателей вокруг их продольной оси, отклоняя сопло, ось которого была перпендикулярна продольной оси двигателя.
Рулевой привод боевой ступени РП ЗП-19 строился по такой же принципиальной схеме, как и РП второй ступени.
В процессе эксплуатации РП ЗА-11М, ЗП-18 и ЗП-19 на ракете Р-31 ни одного отказа у РП не было.
Рулевые приводы для МКС «Энергия-Буран»
Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР № 132-51 от 17.02.1976 промышленности Советского Союза было поручено создание Многоразовой космической системы (МКС) «Энергия-Буран». Головная роль отводилась НПО «Энергия», (в настоящее время РКК «Энергия»). НПО также было головным разработчиком ракеты-носителя (РН) «Энергия», в комплектацию которой входили четыре боковых блока А, двигатели которых работали на нафтиле (авиационном керосине — ракетном топливе) и кислороде, разработки «Энергомаш» (г. Химки), и один центральный кислородно-водородный блок Ц с ракетными двигателями разработки Воронежского КБ «Химмаш». Ленинградскому «Арсеналу» было поручено создание рулевых приводов управления вектором тяги ракеты для двигателя 11Д521 (в дальнейшем РД170) — I-ой ступени РН «Энергия» (блок А), рулевых приводов для двигателя 11Д122 (в дальнейшем РД0120) — II-ая ступень (блок Ц).
В результате работ созданы уникальные сверхмощные рулевые приводы.
Рулевой привод РП-А на выходном штоке развивал усилие до 13 тс, а РП-Ц — до 33 тс. Всего на РН «Энергия» на обе ступени устанавливалось 40 РП, которые развивали управляющее усилие суммарно ≈ 700тс. Сама ракета способна была выводить на околоземную орбиту полезную нагрузку до 100 т. Уникальность РП в том, что они управляются цифровой системой управления, что значительно повышало их точность выполнения команд, по сравнению с существующими аналоговыми приводами, одновременно развивая высокие усилия на исполнительном звене-выходном штоке (преодолевая нагрузки в десятки тонн-силы). Кроме того, эти РП имеют конструктивную особенность — механический фиксатор, способный удерживать подвижную часть органа управления (ракетного двигателя) в фиксированном положении при снятом транспортном фиксаторе двигателя и удерживать его при эксплуатации (в полете) в случае падения рабочего давления рабочей жидкости из-за нарушения целостности подводящей гидравлической магистрали или отказа гидравлического источника энергопитания, что в других случаях приводит к аварийной ситуации на ракете — носителе и её подрыву или падению. Рабочая жидкость (7-50С-3) при эксплуатации РП на блоке Ц подавалась из автономного агрегата гидропитания (АГП), установленного на кислородно-водородном блоке Ц. Для отработки узлов и агрегатов приводов, а также для отработки и испытаний рулевых приводов по определению их параметров и характеристик был изготовлен целый ряд стендов и приспособлений, а также насосных станций. Всего было изготовлено ~ 100 РП-Ц и более 300 РП-А, а также 29 модернизированных РП.
Был разработан универсальный динамический стенд (УДС). Его габариты: длина 4м, ширина 3,3 м, высота 1,6 м. Масса 18,6 т. Под него заливался железобетонный фундамент глубиной 2 м. Этот стенд обеспечивал все виды полётных нагрузок, приведённых к штоку РП.
Таких стендов было изготовлено 18 комплектов. Разработка и конструкторское сопровождение производства стендов проводилось под руководством В.В. Черткова — начальника отдела комплекса 207 КБ «Арсенал». 16 комплектов были переданы в НПО «Электроприбор» (г. Харьков) — организацию разрабатывающую систему управления РН «Энергия» (главный конструктор Я.Е. Айзенберг).
Для создания рулевых приводов (РП-А и РП-Ц) ракеты-носителя «Энергия» КБ «Арсенал» выделило в здании 40 780 кв. м. площади для организации и размещения испытательной лаборатории, которые подразделением рулевых приводов и гидро-пневмосистем были в кратчайший срок освоены, приведены в рабочее состояние в соответствии с требованиями нормативной документации и конструкторско-технологической документацией на разработку и создание рулевых приводов.
Прежде чем приступить к летно-конструкторским испытаниям ракеты-носителя «Энергия», необходимо было удостовериться в правильной и бесперебойной работе системы управления полётом изделия и надежным выполнением команд от системы управления, всеми рулевыми приводами, нагруженными наземным эквивалентом всех возможных полетных нагрузок. Для этой цели в НПО «Электроприбор» (г. Харьков) был оборудован испытательный зал с 16 УДС и насосными станциями для гидропитания РП. Здесь установленные на стендах РП совместно с системой управления полетом ракеты-носителя проходили наземную отработку полетных режимов ракеты. На стенды устанавливались 8РП-А — полная комплектация одного бокового блока А-первой ступени и 8РП-Ц полная комплектация центрального блока Ц-второй ступени. Техническим руководителем при отработке РП в контуре системы управления РН был С.В. Владимиров — начальник сектора в комплексе 207 (в дальнейшем возглавивший АО «Арсенал-207»). С.В. Владимиров был ответственным представителем Главного конструктора на всех видах отработки и испытаний РП в составе двигательной установки, блоков А и Ц и изделия в целом, включая изделия 7000, 5С, 6С, и 6СЛ.
В Харькове был проведён заключительный этап наземной отработки СУ МКС во всех полётных режимах. Отработанность и качество рулевых приводов и СУ создало возможность безупречного управления такой сложной космической системой как МКС «Энергия — Буран» и обеспечило успешный полет сначала РН «Энергия» (изделие 6СЛ) 15.05.1987 г., а потом и всей системы (изделие 1Л), проведенный в полностью автоматическом режиме 15.11.1988).
Прежде, чем состоялись летные испытания изделий 6СЛ и 1Л, были огневые испытания блока 7000 с приводами РП-А, установленными на РД170 в г. Загорск; огневые испытания двигателя РД120 центрального блока Ц вместе с приводами РП-Ц и штатным агрегатом гидропитания — эти испытания производились в Нижней Салде. Далее были испытания на «Байконуре». Это испытания изделия 4МКС — первые «холодные» качания блоков. Затем огневые испытания кислородно — водородного блока 5С с рулевыми приводами РП-Ц в составе РД120.
Модификация рулевых приводов
АО «Арсенал-207» создана новая модификация рулевых приводов РП-А и РП-Ц с улучшенными техническими характеристиками, в т.ч. по массе (масса РП уменьшена на 40 — 45%), что очень важно для ракетно-космической техники и делает их конкурентоспособными по сравнению с лучшими мировыми образцами рулевых приводов такой выходной мощности. Одновременно с модернизацией РП-А и РП-Ц была произведена модернизация привода для управления клапанами в системе подачи компонентов ракетного топлива на блоке Ц. Этот привод также был облегчён при сохранении его принципиальной гидросхемы. Затем он прошёл второй этап модернизации. В его состав был введён новый механизм циклоидной кинематической передачи, что значительно улучшало выходные характеристики привода (К передачи = 0...400).
Рулевые приводы для РН «Атлас-5»
С 1996 года НПО «Энергомаш им. академика В.П. Глушко» начинает совместные работы с АО «Арсенал-207» по РП для ДУ РД180 с целью доработки и использования задела РП 2Д4100(А), снятых с изделия РД170. В 1996-1997 гг. был разработан полный комплект конструкторской документации на модернизированные РП РД180 2Д4100В© в части существенного улучшения скоростных и динамических характеристик. В период с 1996 г. по 2004 г. в АО «Арсенал-207» были доработаны, прошли различные испытания, включая вибрационные, климатические, ускоренные коррозионные, динамические более 170 РП РД180 2Д4100В©, из них 166 товарных РП РД180 2Д4100В© для отработки, сертификации ДУ РД180, а также для комплектации 30 товарных ДУ РД180, что обеспечило по состоянию на 31.12.2009 года 25 успешных стартов РН семейства «Атлас» в рамках международного сотрудничества ОАО «НПО «Энергомаш» с фирмами Pratt & Witney и Lockheed Martin (США).
Для проведения испытаний стендовое оборудование было существенно модернизировано. В 2001 г. был разработан комплект КД на новый РП РД180 1000-000, в 2003 г. на МЗ «Арсенал» были изготовлены 4 опытных РП и в 2004 г. успешно проведен полный цикл конструкторско-доводочных и квалификационных испытаний. КД присвоена литера «О» и в 2004 г. на МЗ «Арсенал» при конструкторском сопровождении АО «Арсенал-207» начато производство новых РП РД180 1000-000, при этом основную часть предъявительских и приёмо-сдаточных испытаний РП, а также испытания основных сборок РП проводит АО «Арсенал-207». В период с 2005 г. по декабрь 2018 г. изготовлены и проведены периодические, предъявительские и приемо-сдаточные испытания и поставлены в НПО «Энергомаш» более 360 новых РП для комплектации товарных ДУ РД180.
В 2007 г. на РП РД180 1000-000 получен Сертификат соответствия № ФСС КТ 134.01.1.4.764200.01.07 от 17.07.2007. В 2013 г. ФКА выдан сертификат № ФСС КТ 134.01.1.4.464200.108.13, который удостоверяет, что РП РД 180 1000-000 соответствует требованиям, установленным ТЗ РД 180.ТЗ.728-3-2001 и может эксплуатироваться в составе ЖРД. В 2013 г. ФКА выдан аттестат № ФСС КТ 134.00.6.1.761600.02.13 на соответствие испытательной лаборатории требованиям технической комплектации и она аккредитована в федеральной системе сертификации КТ в качестве испытательной лаборатории отрасли. В 2014 г. ФКА выдан сертификат № ФСС КТ 134.01.3.1.000000.93.14 о соответствии системы менеджмента качества требованиям Положений РК-98-КТ, РК-98, РК-11, РК-11-КТ, ГОСТ ISO 9001-2011 и ОСТ 134-1028-2012.
Рулевые приводы для РН AJ26
АО «Арсенал-207» в октябре 1998 года с разрешения Росавиакосмоса и Комитета по военно-техническому сотрудничеству Генштаба МО РФ заключило контракт с американской фирмой Аэроджет на разработку и изготовление опытных образцов РП для качания ДУ НК-33/43 разработки СНТК им. Кузнецова, а также на проведение ОКР по перспективным образцам РП (Лицензия Российского авиционно-космического агенства № 410 от 31.03.2003 г. на космическую деятельность в соответствии с контрактом с американской фирмой «ДженКорп Аэроджет»). Были разработаны, изготовлены и испытаны 2 опытных образца рулевого привода РП РД AJ26 (НК33/43).
Передача НТД и материальной части фирме Аэроджет, предусмотренная контрактом, осуществлялась в строгом соответствии с законодательством РФ в области экспорта продукции двойного назначения с оформлениями экспортных лицензий Минэкономики и ФСТЭК.
Рулевые приводы нового поколения
С 2007 г. по 2012 г. АО «Арсенал-207» по договорам с РКЦ «ЦСКБ-Прогресс» и ОАО «ГРЦ имени В.П. Макеева» вело работы по созданию рулевых приводов для РН «Союз2.1В» и РН «Русь-М». Для РП двигателя НК-33 РН «Союз2-1В» выпущен полный комплект рабочей конструкторской и эксплуатационной документации; была проведена подготовка производства 2 опытных образцов РП для проведения конструкторско-доводочных испытаний.
По теме «Русь-М» разработан Технический проект по РП 162 КС 387 000-000 и инструкция по монтажу привода на двигатель РД180В.
АО «Арсенал-207» проводит работы по разработке мехатронного модуля. Мехатронный модуль является цифровым управляющим устройством для РП, включающим в себя управляемый электрический двигатель и механическую передачу, согласующую вращательное движение вала электродвигателя и поступательное перемещение золотника второго каскада усиления. Его задача обеспечить высокую точность, скоростные и частотные характеристики, а также высокую надёжность, требуемые для РП разрабатываемых ракет-носителей нового поколения.
В настоящее время АО «Арсенал-207» проводится разработка привода нового поколения — электрогидростатического (совместно с рядом фирм авиационной промышленности). Энергопитание этого привода производится от источника электроэнергии (генератора, аккумулятора и др.) Привод высокой выходной мощности (сила, развиваемая штоком −30 тс) не требует подвода гидропитания от громоздких источников гидроэнергии, более надёжен в эксплуатации. Он может быть применен как в РКТ, так и в авиационной и автотранспортной технике.
Посадочные опоры
Автоматический космический лунный корабль был разработан и изготовлен предприятием «НПО имени С.А. Лавочкина». В КБ «Арсенал» были разработаны, а в ПО изготовлены посадочные устройства как для автоматического, так и для пилотируемого лунного корабля, который разрабатывался НПО «Энергия» (в настоящее время ПАО «РКК «Энергия» имени С.П. Королёва). Однако, ввиду отсутствия на тот момент ракеты-носителя необходимой мощности, пилотируемого полёта на Луну не состоялось.
В XXI веке вопрос о полетах людей на естественный спутник Земли Луну в мировой космонавтике снова возник. Стали разрабатываться планы строительства на Луне базы для приема космонавтов и осуществления стартов с Луны для дальних космических полётов, также добычи и использования энергетических и жизненно необходимых человеку лунных ресурсов (воды). На этой базе должны также производиться работы по замене энергопоглотительных и других одноразовых элементов посадочных устройств, которые использовались при посадке на Луну, на новые, необходимые для приземления при возврате людей на Землю.
В связи с этим, в настоящее время ПАО «РКК „Энергия“ имени С.П. Королёва» создается пилотируемый транспортный корабль «Федерация», предназначенный для доставки экипажа и грузов на окололунные и весь спектр околоземных орбит и их безопасного возвращения на Землю.
В 2011 году АО «Арсенал-207» по Техническому заданию ПАО «РКК „Энергия“ имени С.П. Королёва» приступило к разработке посадочных опор посадочного устройства возвращаемого транспортного космического корабля. Был разработан технический проект и конструкторская документация экспериментального действующего лабораторного образца, на котором проведена отработка кинематики опоры. Одновременно были проведены исследования по подбору материалов для элементов энергопоглотителя, а также отработка технологии их изготовления, разработано, изготовлено и введено в эксплуатацию необходимое испытательное оборудование. Совместно с ФГУП «ЦНИИКМ «Прометей» отрабатывались конструкция элементов энергопоглотителя и новая прогрессивная аддитивная технология изготовления их из металлопорошков методом лазерного спекания.
В середине 2014 г. АО «Арсенал-207» получило от ПАО «РКК «Энергия» Техническое задание на составную часть ОКР «Посадочная опора» (разработка КД, ЭД и изготовление опытных образцов ПО для проведения копровых испытаний). В 2016 г. работы по разработке КД и ЭД были завершены. С 2017 и по 2023 г. АО «Арсенал-207» подписало с ПАО «РКК «Энергия» договор на СЧ ОКР «Посадочная опора» на изготовление опытных образцов посадочной опоры, проведение испытаний с присвоением КД литеры О, проведение комплексных межведомственных и летных испытаний с присвоением КД литеры О1.
Посадочная опора является составной частью посадочного устройства, входящего в состав средств посадки пилотируемого транспортного корабля. Посадочная опора в составе посадочного устройства совместно со средствами торможения обеспечивает безопасную посадку возвращаемого аппарата пилотируемого транспортного корабля на поверхности с широким спектром характеристик грунтов и углов их наклона. В случае штатных условий посадки корабля посадочные опоры должны гасить до нулевых значений остаточные скорости после работы средств торможения, парировать угловые возмущения, обеспечивать устойчивость корабля к опрокидыванию. При нештатных ситуациях посадки корабля — обеспечивать ограничения в передачи усилия посадочного удара на корпус.
В состав посадочного устройства входят четыре посадочных опоры, которые в сложенном состоянии находятся и зафиксированы под днищем корабля (в составе агрегатного отсека). Работа посадочных опор начинается на завершающем этапе парашютного спуска ВА после отстрела лобового теплозащитного экрана. По команде системы управления на «раскрытие опоры» происходит расфиксация удерживаемых в убранном положении центральных стоек посадочных опор и их раскрытие до необходимого положения. При посадке корабля в результате взаимодействия с грунтом происходит смятие сотовых энергопоглотителей. По срабатыванию датчиков смятия сот системой управления даётся команда на отстрел парашюта и выключение тормозных двигательных установок.
На способ изготовления энергопоглотителя из металлической фольги получен патент на изобретение № 2541266, а на способ получения сотового тонкостенного энергопоглотителя с помощью лазерного спекания металлопорошка совместно с ЦНИИ КМ «Прометей» получен патент № 2664010.
Испытательная лаборатория
В течение многих лет функционирования лаборатория, входящая в состав АО «Арсенал-207» развивалась и оснащалась оборудованием, необходимым для улучшения технологии сборки элементов и узлов РП, качественного проведения входного контроля покупных узлов (цифро-аналогового преобразователя, получаемого из РКК «Энергия»), а также испытаний сборочных единиц, изготавливаемых в ОАО «МЗ «Арсенал», и выдачи рекомендаций на их доработку. Сегодня испытательная лаборатория имеет стендовое, гидронасосное и измерительно-управляющее оборудование для проведения испытаний рулевых приводов и сдачи их заказчику. В лаборатории работают опытные квалифицированные инженерные кадры. Лаборатория имеет аттестат аккредитации Роскосмоса и соответствует требованиям к технической компетентности в федеральной системе сертификации космической техники. Имеется рекомендация Роскосмоса предприятиям отрасли о проведении в испытательной лаборатории АО «Арсенал-207» сертификационных испытаний электро-гидравлических рулевых приводов большой мощности, разрабатываемых для различных отечественных ракет-носителей. Для отработки узлов и агрегатов приводов, а также для отработки и испытаний рулевых приводов по определению их параметров и характеристик АО «Арсенал-207» был разработан и изготовлен целый ряд стендов и приспособлений, а также насосных станций.
АО «Арсенал-207», имея в своём составе испытательную лабораторию с уникальным оборудованием, высокофалифицированными опытными инженерами-испытателями, а также обладая превосходным коллективом молодых талантливых инженеров-конструкторов, способно создавать высокоточные и надежные рулевые приводы для ракет-носителей различного класса, а также другие элементы и агрегаты ракетно-космической техники, используя передовые технологии и новейшие материалы.
Гидронасосные станции для проведения испытаний РП РД 180 1000-000 и сборок.
Россия, Санкт-Петербург, 195009, ул. Комсомола, 1-3
телефон:+7 (812) 292 4955
телефон / факс:+7 (812) 542 6805
e-mail: post@a207.ru