Некоторые подробности о разделении
первой и второй ступеней советских/российских
ракет пакетной схемы
 
Ракета-носитель "Энергия"
 
 
Общая компоновка
 
 
Первая ступень ракеты-носителя "Энергия"  состоит из четырех боковых блоков А, каждый из которых является доработанным вариантом первой ступени ракеты-носителя "Зенит".
 
На старте боковые блоки конструктивно объединены попарно в параблоки, но имеют некоторую степень свободы относительно друг друга и центрального блока. Перед отделением от центрального блока  боковые блоки жестко связываются в пакет пароблока, каждый параблок отделяется от ракеты-носителя как единое целое.
 
Такой порядок отделения блоков первой ступени продиктован боковым расположением полезной нагрузки - разделение ступеней подобно тому, как это происходит у РН типа "Союз" (показано на анимации слева внизу), в этом случает не подходит...
Предполагалось в дальнейшем спасать блоки первой ступени (после доработки их двигателей до приемлевого уровня многоразовости, поэтому планировалось, что через несколько секунд после отделения параблоков,  каждый параблок разделяется на отдельные блоки.
 
 
Крепление ББ к ЦБ
 
Накидная
заглушка 
__________
Верхний пояс связи блоков А с блоком Ц воспринимает как продольные, так и поперечные усилия. Конструктивно этот пояс состоит из четырех узлов, в основе которых лежит сферический шарнир. Узлы устанавливаются в верхних точках силовых конусов блоков А и соединяются с ответными частями, установленными на межбаковом отсеке блока Ц. Разделение узлов осуществляется снятием накидной заглушки с раскрывающейся многоэлементной гайки пиротехническими средствами.
 
Вид на верхний узел крепления боковых блоков А к центральному блоку Ц. Фото коплекса "Энергия-Бран" на транспортировочно-установочном агрегате.
Пиромеханический верхний узел разделения ББ и ЦБ РН «Энергия» в исходном положении (а)
и после срабатывания (б), ДШ - детонирующий шнур.
 
Нижний пояс связей параблока с центральным блоком воспринимает только поперечные усилия и крутящий момент. Он расположен на том же уровне, что и нижний пояс связей блоков А в параблок и также представляет собой систему из двух тяг и соединения типа "зуб". Отделение параблоков от блока Ц в нижнем поясе связей осуществляется пиротехническими устройствами.
Нижний пояс связей ББ с ЦБ  (в красной окружности): 1 - ползун; 2 - тяга связи ЦБ с ББ; 3 - корпус нижнего узла связи с ББ; 4 - УКЗ (удлиненный кумулятивный заряд.); 5 - ЦБ; 6 - крышка; 7 - подкос.
 
Особенность схемы связей блоков А с блоком Ц состоит в том, что отделение блоков первой ступени от второй ступени осуществляется параблоками. При такой схеме легче обеспечивается несоударение блоков А и орбитального корабля "Буран". Под параблоком (ПБ) подразумевается связка из двух боковых блоков (ББ). Соединение блоков А в параблок обеспечивается двумя поясами связей.
 
Нижний пояс связей двух блоков А в параблок показан на рисунке выше вместе с нижним поясом связей параблока с центральным блоком (в желтой окружности, зеленым показаны УКЗ, разделяющие ПБ на ББ после отделения от ЦБ.
 
Элемент нижнего
пояса связи ББ в ПБ
 
Верхний пояс связей параблока представляет собой систему тяг, которая воспринимает как продольные, так и поперечные усилия. В процессе полета ракеты на участке первой ступени эта связь не зафиксирована и не препятствует перемещению блоков А. Фиксация тяг производится непосредственно перед отделением параблока от блока Ц.
 
Верхний пояс связей ББ в ПБ.
 
Двигатели отделения и увода ПБ
 
Применение бокового расположения полезного груза потребовало внесение в систему разделения и отведения ПБ двигателей отделения и увода, устанавливаемых в районе хвостового и приборно-агрегатного отсеков (составляют группу А) и двигателей отделения, устанавливаемые на конусе обтекателей блоков 1 и 4 (составляют группу Б).
 
На внешней стороне параблоков были установлены 22 (?) ракетных твердотопливных двигателя (РДТТ)
- по 11 на каждом. При этом 7 устанавливались в верхнем и 4 - в нижнем отсеках. Двигатели работали на смесевом топливе
G отд - общая отделяемая масса двух ПБ, т.е.четырех блоков А, после выключения их ДУ.
17Д75 – двухсопловой пороховой реактивный двигатель отделения и увода.
 
Вид на двигатели увода 17Д75 из группы "Б", установленные на боковых блоках 1 и 4
 
Процесс отделения параблоков от второй ступени начинается с момента формирования в комплексе автономного управления признака "отделение", который является началом отсчета циклограммы разделения. Признак "отделение" формируется при выдаче команды на выключение двигательной установки блока А и при времени достижения заданного скоростного напора. Через интервал времени около двух секунд, необходимый для спада тяги в блоках до заданной величины, комплекс автономного управления выдает команду на срабатывание пиросредств в верхних межблочных связях для образования параблоков как единого жесткого тела. Через 0,1 с комплекс автономного управления выдает серию команд:
     - на срабатывание пиросредств в верхних узлах связи ПБ и ЦБ;
     - на срабатывание пиросредств в нижних узлах связи ББ и ЦБ;
     - на задействование приборов в блоках А, формирующих команды на запуск двигателей отделения.
 
Комплекс автономного управления сразу же выдает команду на запуск двигателей группы А, а через 0,4 с - команду на запуск двигателей отделения группы Б. Расстыковка электрической связи происходит в момент отделения блоков А от блока Ц. Замок связи раскрывается ходом бокового блока А.
 
 
 
 
 
 
 
Двигатели отделения и увода ПБ группы А, устанавливаемые в верхней и нижней частях боковых блоков
 
Циклограмма отделения параблока.
 
Разделение параблоков на блоки А и их приземление.
 
В проекте РК "Энергия" предусматривалось многократное применение блоков первой ступени. Представлялось, что проблема возврата с траектории этого блока менее сложная, чем возврат орбитального корабля или центрального блока. Многократность сразу же сказывалась на структуре блока, на исполнении пневмогидравлической схемы, системе управления. Появлялись дополнительные специфичные системы.
 
Повысились требования к двигателю этого блока. Маршевый двигатель должен был обеспечивать не менее десятикратной работы в полетном режиме, а с учетом необходимости проведения контрольных технологических испытаний количество включений двигателя достигало двадцати раз. Это была основная проблема обеспечения надежной работоспособности двигателя при многократном включении. Требовался большой запас ресурса. Задача управления блоком и его посадка на поверхность Земли считалась простой инженерной задачей. Поэтому проблема многоразовости блока начиналась с достижения высокой работоспособности маршевых двигателей с длительным ресурсом их использования.
 
Предполагалось, что после отделения параблоков от ЦБ, параблоки разделятся на блоки и каждый блок А совершит приземление с помощью парашютной системы и двигателей мягкой посадки.
 
Схема соединения
 моноблоков в параблоки
 и установки РДТТ
 разведения:
     1 - верхний пояс связей;
     2 - РДТТ разведения;
     3 - нижний пояс связей.
 
 
С целью размещения элементов системы спасения боковых блоков первой ступени на них были выполнены "наплывы" в районах носовой и хвостовой частей, во внутренних объемах которых и должны были размещатся элементы системы для мягкой посадки -  системы управления, парашюты, твердотопливные двигатели и раскладные "ноги".
 
Ко времени стартов РН "Энергия" эти элементы еще проходили стадию разработки и испытаний, поэтому в двух единственных пусках "Энертии" контейнеры системы мягкой посадки были заполнены измерительной аппаратурой. Но сама система разделения разделения параблоков на отдельные блоки была задействована.
 
 
Так все это должно было работать...
 
РДТТ разделения ПБ на ББ и увода ББ.
 
Было выполнено лишь два пуска РН "Энергия":
-15 мая 1987 г. с экспериментальной нагрузкой - массогабаритным макетом «Скиф-ДМ», прототипом орбитальной лазерной платформы (КА не выведен на орбиту из-за сбоя системы ориентации из состава «Скиф-ДМ»)
-15 ноября 1988 г. в составе комплекса МТКК «Буран», - успешное выведение ОК на орбиту для двухвиткового полета.
 
При полете РН "Энергия" с КА "Скиф-ДМ" 15 мая 1987 года (старт в 21:30:02), из циклограммы :
 
- 131-я сек. - начинался перевод двигателей блоков А на режим конечной ступени тяги;
- 144-я сек. - выключение двигателей блоков 10А и 30А;
- через 0,15 сек. - выключение двигателей блоков 20А и 40А;
- 145,9 сек. - отделение параблоков;
- 224-я сек. - разделение параблоков на отдельные блоки А.
 
При полете РН "Энергия" с ОК "Буран" 15 ноября 1988 года (старт в 06:00:01) отделение параблоков первой ступени произошло на высоте ~ 53 км при скорости 1.8 км/сек, отрывок из циклограммы:
- 06:02:11 - перевод двигателей РД-170 блоков А на конечную ступень тяги (49,5%);
- 06:02:23.95 - выключение двигателей первой ступени РД-170;
- 06:02:25.85 - отделение параблоков первой ступени.
 
Ко времени первого пуска "Энергии", в США уже были выполнены
несколько десятков полетов четырех
Шаттлов, а один из них за год до старта "Энергии" погиб...
 
Отделение ТТУ "Спейс Шаттлов"
 
 
 
 
Единственный, но трагичный случай аварийного отделения ТТУ - случился с шаттлом "Челленджер"  28 января 1986 года.
 
Случай аварийного разделения пакета РН "Энергия" 13 мая 2002 года, Байконур, МИК-112.
 
Ракета-носитель "Ангара-А5"
 
 
<<<       Нижний                  и              верхний     >>>
пояса связей боковых блоков
с центральным блоком.