Universal complex the stand-start

During the study of creation of a booster rocket of "Energia" incorporating rocket blocks of repeated use, necessity of maintenance of carrying out огневых bench and technological tests of the block of the second step, огневых bench tests of a booster rocket and огневых technological tests of a modular part of the block of the first step has been certain and incorporated in тактико-technical requirements. These requirements have caused necessity of creation of a bench complex with its{his} accommodation in territory of the cosmodrome Baikonur in area of assembly and start-up of "Energia".
The universal complex the stand-start is located on two platforms. On one platform - the basic constructions technical systems and the process equipment, a starting construction with the starting device, storehouses of components of fuel and the compressed gases, systems of refuelling, gas supply, термостатирования, the gas control, fire protection. On other platform the main command item{point} of management, and also auxiliary constructions and compressor station, boiler, warehouses and a number{line} of other systems is located.


The general{common} panorama the stand-start: a kind the starting device from пламяотражательного a tray

Both platforms are connected among themselves by iron and highway roads, эстакадой with electric, pneumatic and hydraulic communications. The stand-start is connected with a technical complex of a booster rocket iron and highway roads, and also a special track on which delivery of a rocket to a universal complex the stand-start is carried out by the транспортно-adjusting unit.
The universal complex the stand-start includes 203 building buildings and constructions, 213 technical systems and 57 technological systems and units. Cost of development and creation of the stand-start on the end of 1987 made 592 million roubles, from which 304 million - cost of the process equipment, 288-cost of capital investments.
The universal complex the stand-start is the unique construction which is not having analogues in earlier created domestic experimental and bench base for tests of rocket technics{technical equipment}.
Carried out researches have shown expediency of creation of a starting construction with односкатным пламяотражательным a tray big (approximately 40) заглубления concerning the zero mark, protected in a zone огневого influences by steel and pig-iron plates. Besides necessity of creation of water system of cooling for protection of a tray and a bench launcher against an overheat has been certain at огневых tests of blocks of steps and rockets as a whole.
The water system of cooling provides thermal protection of the stand by submission of cooling water directly in high-temperature jets of rocket engines where water, evaporating, selects heat and reduces temperature of the gas accumulating on a surface of a tray. Water delivery is carried out by means of the nozzles placed directly under соплами of rocket engines, and by means of the jets established{installed} outside of gas jets.
Such scheme{plan} of water delivery allows to reduce temperature of a gas jet to admissible limits before its{her} contact with elements of a starting construction, that considerably simplifies protection of a tray in comparison with other ways, for example, with water delivery through apertures in protected surfaces, and provides an opportunity of fast adjustment{option} of system under tests of various rocket blocks including with качаниями snuffled rocket engines. In system protection of a bench launcher against radiant thermal streams by creation of a water film on heated up surfaces is stipulated also. Water delivery in a jet of rocket engines is carried out under pressure 4 атм. With the charge 18 ¼3/with. A stock of water nearby 18 thousand м3 in three capacities.
The system of cooling of a tray joins for 70 with up to a command{team} "Main" and is blocked on a command{team} of deenergizing of engine RD-0120 within one minute.
As bench tests of block TS, system of cooling have shown not only provides cooling an expiring jet up to the limits guaranteeing safety of a tray and a bench launcher, but also considerably reduces with great dispatch-wave and acoustic loadings operating{working} during the moment of start and work of engines. It was acknowledgement{confirmation} of necessity of creation of system of water delivery on a starting complex to the beginning of flights of tests of a rocket.
The system of water delivery on a starting complex essentially differs from system of the stand-start. It is connected by that the system on start took root later and on almost ready start. A stock of water only 700 м3. Water moves impulsive replacement from capacities on three levels: the first level of submission joins for 10 with up to a command{team} "Main" with the charge 0,6 ¼3/with; the second joins for 2,5 with up to a command{team} "Main"; the third (top), with the charge up to 18 ¼3/with, joins through 4 with after operation " Contact of rise ". The system through 10 with after the beginning of movement of a rocket is switched off.
The main feature of a control system of a universal complex the stand-start in view of the automated control system placed on this complex of a universal complex the stand-start (EXPERT{MANAGEMENT information system} УКСС), a part automatic control system of preparation of start-up, is wide application in structure of these systems of computer facilities. It has allowed to translate{transfer} processes of preparation and refuelling of a rocket in an automatic mode.
Simultaneously with it{this} process of preparation of the documentation for tests of rockets has changed. Instead of traditional instructions on refuelling the law of management in which it is represented exact циклограмма deliveries of commands{teams} and receptions of the signals necessary at refuelling and which then is translated on a magnetic tape of the carrier{bearer} of the law of the management pawned in automated control system УКСС is issued.
Application of the automated control systems on the basis of use of computer facilities has allowed to spend in an automatic mode not only direct regular operations, but also works at occurrence of the stipulated in advance supernumerary situations stipulated in the law of management. These systems allow to use if necessary and manual management.
Decision-making on start-up of the first booster rocket of "Energia" - 6СЛ - from the stand-start has demanded transformation of the stand into start not in the end of bench working off of a rocket on it{him} as it was provided by the technical project on the stand, and right at the beginning - universality of the stand was required practically at once. Thus it was necessary to equip additionaly systems and units for maintenance отстыковки and tap{removal} from a rocket of ground communications and площадок, to provide accommodation and a feed{meal} of the контрольно-verifying equipment of a breadboard model of a payload, to provide service and a supply of communications to a breadboard model, to strengthen a bench launcher and to finish systems of cooling of a tray for maintenance of rocket firing.

Kind on a tower of service from УКСС This additional equipment has been realized for short term - since December 1986 till February, 10th, 1987 In the big degree of realization of this problem{task} decision-making has helped{assisted} with February, 1986 about completion of the stand-start with the purpose of expansion of its{his} operational opportunities. The equipment necessary for completion of the stand under start has been made{produced}, including there was a task in view дооснащения the ground equipment of a control system, completion of a заправочно-drainage mast and the systems located on it{her} for отстыковки and tap{removal} of ground communications and площадок in a mode of rocket firing, creation of devices for a supply of communications to a breadboard model of a payload.
According to the technical project the stand-start was created in view of a possibility of its{his} re-equipment if necessary under perspective heavy rockets on the basis of a booster rocket of "Energia" with total draft of engines up to 4,5 thousand т. Proceeding from this requirement, basic elements of a universal complex the stand-start and, first of all, a starting construction were developed.
The lead analysis of an opportunity of use of a universal complex for all works with a rocket of type "Vulkan" has shown the stand-start, that газодинамическая the scheme{plan} of a tray allows to test and start up this powerful rocket from a starting construction the stand-start. This opportunity is reflected in the contract design of reusable space system with the instruction{indication} of necessity of decrease{reduction} by means of a rocket of a trotyl equivalent at explosion of a rocket and maintenance of movement of a rocket at the start-up, excluding impact with available high-altitude constructions.

Original version of the text

Универсальный комплекс стенд-старт

В период проработки создания ракеты-носителя "Энергия", имеющей в своем составе ракетные блоки многократного использования, была определена и заложена в тактико-технические требования необходимость обеспечения проведения огневых стендовых и технологических испытаний блока второй ступени, огневых стендовых испытаний ракеты-носителя и огневых технологических испытаний модульной части блока первой ступени. Эти требования обусловили необходимость создания стендового комплекса с размещением его на территории космодрома Байконур в районе сборки и пусков "Энергии".
Универсальный комплекс стенд-старт расположен на двух площадках. На одной площадке - основные сооружения технические системы и технологическое оборудование, стартовое сооружение с пусковым устройством, хранилища компонентов топлива и сжатых газов, системы заправки, газоснабжения, термостатирования, газового контроля, пожарной защиты. На другой площадке расположен главный командный пункт управления, а также вспомогательные сооружения и компрессорная станция, котельная, склады и ряд других систем.


Общая панорама стенд-старта: вид пусковое устройство со стороны пламяотражательного лотка

Обе площадки связаны между собой железной и шоссейной дорогами, эстакадой с электрическими, пневматическими и гидравлическими коммуникациями. С техническим комплексом ракеты-носителя стенд-старт связан железной и шоссейной дорогами, а также специальным железнодорожным путем, по которому осуществляется доставка ракеты на универсальный комплекс стенд-старт транспортно-установочным агрегатом.
Универсальный комплекс стенд-старт включает в себя 203 строительных здания и сооружения, 213 технических систем и 57 технологических систем и агрегатов. Стоимость разработки и создания стенда-старта на конец 1987 года составляла 592 миллиона рублей, из которых 304 миллиона - стоимость технологического оборудования, 288 -стоимость капитальных вложений.
Универсальный комплекс стенд-старт - это уникальное сооружение, не имеющее аналогов в ранее созданной отечественной экспериментальной и стендовой базе для испытаний ракетной техники.
Проведенные исследования показали целесообразность создания стартового сооружения с односкатным пламяотражательным лотком большого (примерно 40 м) заглубления относительно нулевой отметки, защищенным в зоне огневого воздействия стальными и чугунными плитами. Кроме того, была определена необходимость создания водяной системы охлаждения для защиты лотка и стендовой пусковой установки от перегрева при огневых испытаниях блоков ступеней и ракеты в целом.
Водяная система охлаждения обеспечивает тепловую защиту стенда путем подачи охлаждающей воды непосредственно в высокотемпературные струи ракетных двигателей, где вода, испаряясь, отбирает тепло и снижает температуру газа, натекающего на поверхность лотка. Подача воды осуществляется с помощью насадок, размещаемых непосредственно под соплами ракетных двигателей, и с помощью жиклеров, устанавливаемых вне газовых струй.
Такая схема подачи воды позволяет снижать температуру газовой струи до допустимых пределов до соприкосновения ее с элементами стартового сооружения, что значительно упрощает защиту лотка по сравнению с другими способами, например, с подачей воды через отверстия в защищаемых поверхностях, и обеспечивает возможность быстрой настройки системы под испытания различных ракетных блоков, в том числе и с качаниями сопел ракетных двигателей. В системе предусмотрена также защита стендовой пусковой установки от лучистых тепловых потоков путем создания водяной пленки на нагреваемых поверхностях. Подача воды в струи ракетных двигателей осуществляется под давлением 4 атм. с расходом 18 м3/с. Запас воды около 18 тыс. м3 в трех емкостях.
Система охлаждения лотка включается за 70 с до команды "Главная" и перекрывается по команде выключения двигателя РД-0120 в течение одной минуты.
Как показали стендовые испытания блока Ц, система охлаждения не только обеспечивает охлаждение истекающей струи до пределов, гарантирующих сохранность лотка и стендовой пусковой установки, но и значительно снижает ударно-волновые и акустические нагрузки, действующие в момент запуска и работы двигателей. Это явилось подтверждением необходимости создания системы подачи воды на стартовом комплексе к началу летных испытаний ракеты.
Система подачи воды на стартовом комплексе существенно отличается от системы стенда-старта. Это связано с тем, что система на старте внедрялась позднее и на почти готовом старте. Запас воды всего 700 м3. Вода подается импульсивным вытеснением из емкостей по трем уровням: первый уровень подачи включается за 10 с до команды "Главная" с расходом 0,6 м3/с; второй включается за 2,5 с до команды "Главная"; третий (верхний), с расходом до 18 м3/с, включается через 4 с после срабатывания "Контакт подъема". Выключается система через 10 с после начала движения ракеты.
Главной особенностью системы управления универсального комплекса стенд-старт с учетом размещенной на этом комплексе автоматизированной системы управления универсальным комплексом стенд-старт (АСУ УКСС), входящей в состав автоматической системы управления подготовки пусков, является широкое применение в составе этих систем вычислительной техники. Это позволило перевести процессы подготовки и заправки ракеты в автоматический режим.
Одновременно с этим изменился процесс подготовки документации для испытаний ракет. Вместо традиционных инструкций на заправку выпускается закон управления, в котором представляется точная циклограмма выдачи команд и получения сигналов, необходимых при заправке, и который затем переводится на магнитную ленту носителя закона управления, закладываемого в автоматизированную систему управления УКСС.
Применение автоматизированных систем управления на основе использования вычислительной техники позволило проводить в автоматическом режиме не только прямые штатные операции, но и работы при возникновении предусмотренных заранее нештатных ситуаций, предусмотренных в законе управления. Эти системы позволяют при необходимости использовать и ручное управление.
Принятие решения о пуске первой ракеты-носителя "Энергия" - 6СЛ - со стенда-старта потребовало превращения стенда в старт не в конце стендовой отработки ракеты на нем, как предусматривалось техническим заданием на стенд, а в самом начале - универсальность стенда потребовалась практически сразу. При этом необходимо было дооборудовать системы и агрегаты для обеспечения отстыковки и отвода от ракеты наземных коммуникаций и площадок, обеспечить размещение и питание контрольно-проверочной аппаратуры макета полезного груза, обеспечить обслуживание и подвод коммуникаций к макету, усилить стендовую пусковую установку и доработать системы охлаждения лотка для обеспечения пуска ракеты.

Вид на башню обслуживания со стороны УКСС Это дооборудование было реализовано за короткий срок - с декабря 1986 до 10 февраля 1987 г. В большой степени реализации этой задачи помогло принятие решения в феврале 1986 г. о доработке стенда-старта с целью расширения его эксплуатационных возможностей. Было изготовлено оборудование, необходимое для доработки стенда под старт, в том числе была поставлена задача дооснащения наземной аппаратуры системы управления, доработки заправочно-дренажной мачты и расположенных на ней систем для отстыковки и отвода наземных коммуникаций и площадок в режиме пуска ракеты, создания устройств для подвода коммуникаций к макету полезного груза.
В соответствии с техническим заданием стенд-старт создавался с учетом обеспечения возможности переоборудования его при необходимости под перспективные тяжелые ракеты на базе ракеты-носителя "Энергия" с суммарной тягой двигателей до 4,5 тыс. т. Исходя из этого требования, разрабатывались основные элементы универсального комплекса стенд-старт и, прежде всего, стартовое сооружение.
Проведенный анализ возможности использования универсального комплекса стенд-старт для всех работ с ракетой типа "Вулкан" показал, что газодинамическая схема лотка позволяет испытывать и пускать эту мощную ракету со стартового сооружения стенд-старта. Эта возможность отражена в техническом проекте многоразовой космической системы с указанием необходимости снижения средствами ракеты тротилового эквивалента при взрыве ракеты и обеспечения движения ракеты при пуске, исключающих соударение с имеющимися высотными сооружениями.