S-II

</td> </table> S-II — американскаяракетная ступень. Использовалась на ракете-носителе Сатурн V как вторая ступень, работала на участке выведения в верхних слоях атмосферы. Производитель — North American Aviation. Горючее — жидкий водород, окислитель — жидкий кислород. Тяга — 5 МН.

История создания

Разработка S-II началась в декабре 1959 г., когда комитет выработал рекомендации по проектированию и производству двигателя на жидком водороде с высокой тягой. Контракт на этот двигатель, позднее получивший обозначение J-2 получила фирма Рокетдайн. В то же самое время начал принимать форму проект ступени S-II. Первоначально она предполагалась 22,5 м в длину и 6,5 м в диаметре, с четырьмя двигателями J-2.

В 1961 г. Центр космических полётов им. Маршалла приступил к поиску подрядчика на строительство ступени. Из 30 аэрокосмических компаний приглашенных на встречу, где были оглашены первоначальные требования, предложения только семи были через месяц допущены к рассмотрению. После изучения три из них были отвергнуты. Однако, позднее было решено, что первоначальные спецификации всей ракеты были слишком занижены и поэтому необходимо увеличить размеры всех ступеней. Это вызвало сложности у четырёх оставшихся компаний, поскольку НАСА всё ещё не приняло решения относительно различных аспектов ступени, включая размеры и тип верхних ступеней, которые должны были на неё устанавливаться.

В конечном счёте 11 сентября 1961 г. был заключён контракт с фирмой North American Aviation (которая также получила контракт на командный и служебный модуль Аполлон), завод которой был построен правительством в Сил Бич, Калифорния.

Конструкция

Ступень S-II состояла из верхнего переходника, топливных баков, двигательного отсека с пятью ЖРД J-2, нижнего переходника между первой ступенью S-IC и второй ступенью S-II. Топливный отсек включал в себя сферический бак жидкого кислорода объёмом 370 м³ (360 тонн жидкого кислорода) и цилиндрический бак жидкого водорода объемом 1100 м³ (70 тонн жидкого водорода). При полной заправке S-II весила около 481 т, 7,6 % составлял вес собственно ступени, 92,4 % — вес топлива и окислителя.

В нижней части ступени было установлено пять двигателей J-2: один был неподвижно зафиксирован в центре, остальные четыре устанавливались на внешнем кольце в кардановых подвесах, они могли поворачиваться для управления вектором тяги.

Водородный бак был покрыт теплоизоляцией, чтобы уменьшить потери от испарения жидкого водорода. Благодаря этому вес ступени был уменьшен на 1,4 тонны. Кислородный и водородный баки имели общее днище, состоящее из сэндвичевой структуры — двух алюминиевых оболочек с сотовым заполнителем на основе фенола между ними. В результате была достигнута степень теплоизоляции, обеспечившая разницу температур между двумя баками в 70 °C. Применение общего днища позволило сэкономить 3,6 т веса по сравнению с вариантом с индивидуальными днищами.

Отсек жидкого кислорода представляет собой эллипсоидный контейнер диаметром 10 м и высотой 6,7 м. Он сварен из 12 клиньев и двух круглых деталей на торцах. Каждый из клиньев был получен путём тщательной организованной серии из трёх подводных взрывов внутри бака ёмкостью 211 000 л. Отсек жидкого водорода состоит из шести цилиндров: пяти высотой 2,4 м и шестого высотой 0,69 м. Наибольшей сложностью была теплоизоляция, поскольку жидкий водород должен храниться при температуре не выше 20 K (−252 °C). Первоначальные решения оказались неудачными: встречались негерметичные фрагменты сварных швов и газовые пузыри. Окончательный вариант предусматривал ручное нанесение теплоизолирующего покрытия спреем с последующим удалением излишков. Конструкция S-II была вертикальной, чтобы упростить сварку и обеспечить правильность формы больших круглых деталей.

Наддув баков горючего и окислителя производится газифицированным водородом и кислородом соответственно.

На нижнем переходнике были устнавлены 8 тормозных твердотопливных ракетных двигателя (Тяга каждого тормозного РДТТ 39 т, время работы 0,66 с), запускавшихся после отделения первой ступени, чтобы осадить топливо в баках S-II, перед запуском её двигателей. (У ракет-носителей Сатурн применялся принцип холодного разделения ступеней) Через 30 секунд после запуска двигателей переходник сбрасывается пиротолкателями.

На вернем переходнике установлено 4 тормозных твердотопливных ракетных двигателя, которые запускаются после отделения третьей ступени, S-IVB, и тормозят 2 ступень.

Как и на первой ступени у S-II, 5 двигателей, один в центре и четыре по периферии, поворотом последних достигается управление ракетой. Двигатели J-2, Каждый из них дает тягу 102 тс.

Двигательная установка второй ступени работает примерно 390 секунд и выключается на высоте 186 км при скорости полета 6,88 км/с.

Построенные ступени

S-II
Ступень S-II в процессе подготовки к запуску корабля Аполлон-6, в здании вертикальной сборки
Общие сведения
Изготовитель	North American Aviation
Страна	США США
Ракеты	Сатурн V (ступень 2)
Габаритно-массовые характеристики
Длина	25 м
Диаметр	10,1 м
Масса	стартовая: 458,7 т сухая: 37,6 т
Характеристики ДУ
Маршевый «J-2»
Тип ДУ	ЖРД
Количество	5
Тяга	5115 кН (суммарная)
Удельный импульс	421 c
Время работы	367 с
Горючее	жидкий водород
Окислитель	жидкий кислород

Серийный номер	Использование	Дата запуска	Текущее местоположение	Примечания
S-II-F	Использовалась в качестве замены на этапе динамических прочностных испытаний после разрушения образцов S-II-S/D и S-II-T.		U.S. Space & Rocket Center, Хантсвилл, Алабама.
S-II-T				Уничтожена при взрыве 28 мая, 1966.
S-II-D	Разработка отменена.
S-II-S/D	Образец для статических и динамических прочностных испытаний.			Разрушена на испытательном стенде 29 сентября, 1965.
S-II-1	Аполлон-4	9 ноября, 1967	32°12′ с. ш. 39°40′ з. д.32.200° с. ш. 39.667° з. д. / 32.200; -39.667	Несла маркеры для наведения видеокамер, расположенные по окружности передней «юбки» и камеры для видеосъёмки отделения первой ступени.
S-II-2	Аполлон-6	4 апреля, 1968		Несла камеры для видеосъёмки отделения первой ступени.
S-II-3	Аполлон-8	21 декабря, 1968	31°50′ с. ш. 38°00′ з. д.31.833° с. ш. 38.000° з. д. / 31.833; -38.000
S-II-4	Аполлон-9	3 марта, 1969	31°28′ с. ш. 34°02′ з. д.31.467° с. ш. 34.033° з. д. / 31.467; -34.033	На 1800 кг легче, на 600 кг больше допустимая нагрузка, более мощные двигатели и больше запас жидкого кислорода.
S-II-5	Аполлон-10	18 мая, 1969	31°31′ с. ш. 34°31′ з. д.31.517° с. ш. 34.517° з. д. / 31.517; -34.517
S-II-6	Аполлон-11	16 июля, 1969	31°32′ с. ш. 34°51′ з. д.31.533° с. ш. 34.850° з. д. / 31.533; -34.850
S-II-7	Аполлон-12	14 ноября, 1969	31°28′ с. ш. 34°13′ з. д.31.467° с. ш. 34.217° з. д. / 31.467; -34.217
S-II-8	Аполлон-13	11 апреля, 1970	32°19′ с. ш. 33°17′ з. д.32.317° с. ш. 33.283° з. д. / 32.317; -33.283	Отказ центрального двигателя второй ступени во время подъёма из-за ПОГО-колебаний.
S-II-9	Аполлон-14	31 января, 1971
S-II-10	Аполлон-15	26 июля, 1971
S-II-11	Аполлон-16	16 апреля, 1972
S-II-12	Аполлон-17	7 декабря, 1972
S-II-13	Скайлэб-1	14 мая, 1973		Доработана для использования в качестве последней ступени.
S-II-14	Аполлон-18 (отменённый)	N/A	Космический центр Кеннеди	Предназначалась для отменённой версии Apollo 18.
S-II-15	Предназначалась для станции, которая была резервной для «Скайлэб» 1 (не летала)	N/A	Космический центр Джонсона	Предназначалась для резервной станции «Скайлэб» SA-515 которую NASA не использовало.

Литература

• [epizodsspace.airbase.ru/bibl/raketostr3/obl.html Серия «Ракетостроение», том 3, И. И. Шунейко, Пилотируемые полеты на Луну, конструкция и характеристики Saturn V Apollo, Москва, 1973 год.]
• [www.skeptik.net/conspir/feodosev.htm В. И. Феодосьев, «Основы техники ракетного полета», издание второе, исправленное, М., «Наука», ГРФМЛ, 1981, стр. 75-89]
• Bilstein, Roger E. (1996). [ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19970009949_1997011911.pdf PDF format Stages to Saturn: A Technological History of the Apollo/Saturn Launch Vehicles.] NASA SP-4206. ISBN 0-16-048909-1.
• [ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19710065502_1971065502.pdf Apollo Systems Descriptions, том 2.]

Ссылки

• [history.nasa.gov/SP-4206/sp4206.htm Ступени Сатурна]
• [www.apollosaturn.com/ Apollo Saturn Reference Page]

Отрывок, характеризующий S-II

– Что ж, когда ехать то, ваше сиятельство?
– Да вот… (Анатоль посмотрел на часы) сейчас и ехать. Смотри же, Балага. А? Поспеешь?
– Да как выезд – счастлив ли будет, а то отчего же не поспеть? – сказал Балага. – Доставляли же в Тверь, в семь часов поспевали. Помнишь небось, ваше сиятельство.
– Ты знаешь ли, на Рожество из Твери я раз ехал, – сказал Анатоль с улыбкой воспоминания, обращаясь к Макарину, который во все глаза умиленно смотрел на Курагина. – Ты веришь ли, Макарка, что дух захватывало, как мы летели. Въехали в обоз, через два воза перескочили. А?
– Уж лошади ж были! – продолжал рассказ Балага. – Я тогда молодых пристяжных к каурому запрег, – обратился он к Долохову, – так веришь ли, Федор Иваныч, 60 верст звери летели; держать нельзя, руки закоченели, мороз был. Бросил вожжи, держи, мол, ваше сиятельство, сам, так в сани и повалился. Так ведь не то что погонять, до места держать нельзя. В три часа донесли черти. Издохла левая только.


Анатоль вышел из комнаты и через несколько минут вернулся в подпоясанной серебряным ремнем шубке и собольей шапке, молодцовато надетой на бекрень и очень шедшей к его красивому лицу. Поглядевшись в зеркало и в той самой позе, которую он взял перед зеркалом, став перед Долоховым, он взял стакан вина.
– Ну, Федя, прощай, спасибо за всё, прощай, – сказал Анатоль. – Ну, товарищи, друзья… он задумался… – молодости… моей, прощайте, – обратился он к Макарину и другим.
Несмотря на то, что все они ехали с ним, Анатоль видимо хотел сделать что то трогательное и торжественное из этого обращения к товарищам. Он говорил медленным, громким голосом и выставив грудь покачивал одной ногой. – Все возьмите стаканы; и ты, Балага. Ну, товарищи, друзья молодости моей, покутили мы, пожили, покутили. А? Теперь, когда свидимся? за границу уеду. Пожили, прощай, ребята. За здоровье! Ура!.. – сказал он, выпил свой стакан и хлопнул его об землю.
– Будь здоров, – сказал Балага, тоже выпив свой стакан и обтираясь платком. Макарин со слезами на глазах обнимал Анатоля. – Эх, князь, уж как грустно мне с тобой расстаться, – проговорил он.
– Ехать, ехать! – закричал Анатоль.
Балага было пошел из комнаты.
– Нет, стой, – сказал Анатоль. – Затвори двери, сесть надо. Вот так. – Затворили двери, и все сели.
– Ну, теперь марш, ребята! – сказал Анатоль вставая.
Лакей Joseph подал Анатолю сумку и саблю, и все вышли в переднюю.
– А шуба где? – сказал Долохов. – Эй, Игнатка! Поди к Матрене Матвеевне, спроси шубу, салоп соболий. Я слыхал, как увозят, – сказал Долохов, подмигнув. – Ведь она выскочит ни жива, ни мертва, в чем дома сидела; чуть замешкаешься, тут и слезы, и папаша, и мамаша, и сейчас озябла и назад, – а ты в шубу принимай сразу и неси в сани.
Лакей принес женский лисий салоп.
– Дурак, я тебе сказал соболий. Эй, Матрешка, соболий! – крикнул он так, что далеко по комнатам раздался его голос.
Красивая, худая и бледная цыганка, с блестящими, черными глазами и с черными, курчавыми сизого отлива волосами, в красной шали, выбежала с собольим салопом на руке.
– Что ж, мне не жаль, ты возьми, – сказала она, видимо робея перед своим господином и жалея салопа.
Долохов, не отвечая ей, взял шубу, накинул ее на Матрешу и закутал ее.
– Вот так, – сказал Долохов. – И потом вот так, – сказал он, и поднял ей около головы воротник, оставляя его только перед лицом немного открытым. – Потом вот так, видишь? – и он придвинул голову Анатоля к отверстию, оставленному воротником, из которого виднелась блестящая улыбка Матреши.
– Ну прощай, Матреша, – сказал Анатоль, целуя ее. – Эх, кончена моя гульба здесь! Стешке кланяйся. Ну, прощай! Прощай, Матреша; ты мне пожелай счастья.
– Ну, дай то вам Бог, князь, счастья большого, – сказала Матреша, с своим цыганским акцентом.
У крыльца стояли две тройки, двое молодцов ямщиков держали их. Балага сел на переднюю тройку, и, высоко поднимая локти, неторопливо разобрал вожжи. Анатоль и Долохов сели к нему. Макарин, Хвостиков и лакей сели в другую тройку.
– Готовы, что ль? – спросил Балага.
– Пущай! – крикнул он, заматывая вокруг рук вожжи, и тройка понесла бить вниз по Никитскому бульвару.
– Тпрру! Поди, эй!… Тпрру, – только слышался крик Балаги и молодца, сидевшего на козлах. На Арбатской площади тройка зацепила карету, что то затрещало, послышался крик, и тройка полетела по Арбату.
Дав два конца по Подновинскому Балага стал сдерживать и, вернувшись назад, остановил лошадей у перекрестка Старой Конюшенной.
Молодец соскочил держать под уздцы лошадей, Анатоль с Долоховым пошли по тротуару. Подходя к воротам, Долохов свистнул. Свисток отозвался ему и вслед за тем выбежала горничная.
– На двор войдите, а то видно, сейчас выйдет, – сказала она.
Долохов остался у ворот. Анатоль вошел за горничной на двор, поворотил за угол и вбежал на крыльцо.
Гаврило, огромный выездной лакей Марьи Дмитриевны, встретил Анатоля.
– К барыне пожалуйте, – басом сказал лакей, загораживая дорогу от двери.
– К какой барыне? Да ты кто? – запыхавшимся шопотом спрашивал Анатоль.
– Пожалуйте, приказано привесть.
– Курагин! назад, – кричал Долохов. – Измена! Назад!
Долохов у калитки, у которой он остановился, боролся с дворником, пытавшимся запереть за вошедшим Анатолем калитку. Долохов последним усилием оттолкнул дворника и схватив за руку выбежавшего Анатоля, выдернул его за калитку и побежал с ним назад к тройке.


Марья Дмитриевна, застав заплаканную Соню в коридоре, заставила ее во всем признаться. Перехватив записку Наташи и прочтя ее, Марья Дмитриевна с запиской в руке взошла к Наташе.
– Мерзавка, бесстыдница, – сказала она ей. – Слышать ничего не хочу! – Оттолкнув удивленными, но сухими глазами глядящую на нее Наташу, она заперла ее на ключ и приказав дворнику пропустить в ворота тех людей, которые придут нынче вечером, но не выпускать их, а лакею приказав привести этих людей к себе, села в гостиной, ожидая похитителей.
Когда Гаврило пришел доложить Марье Дмитриевне, что приходившие люди убежали, она нахмурившись встала и заложив назад руки, долго ходила по комнатам, обдумывая то, что ей делать. В 12 часу ночи она, ощупав ключ в кармане, пошла к комнате Наташи. Соня, рыдая, сидела в коридоре.
– Марья Дмитриевна, пустите меня к ней ради Бога! – сказала она. Марья Дмитриевна, не отвечая ей, отперла дверь и вошла. «Гадко, скверно… В моем доме… Мерзавка, девчонка… Только отца жалко!» думала Марья Дмитриевна, стараясь утолить свой гнев. «Как ни трудно, уж велю всем молчать и скрою от графа». Марья Дмитриевна решительными шагами вошла в комнату. Наташа лежала на диване, закрыв голову руками, и не шевелилась. Она лежала в том самом положении, в котором оставила ее Марья Дмитриевна.
– Хороша, очень хороша! – сказала Марья Дмитриевна. – В моем доме любовникам свидания назначать! Притворяться то нечего. Ты слушай, когда я с тобой говорю. – Марья Дмитриевна тронула ее за руку. – Ты слушай, когда я говорю. Ты себя осрамила, как девка самая последняя. Я бы с тобой то сделала, да мне отца твоего жалко. Я скрою. – Наташа не переменила положения, но только всё тело ее стало вскидываться от беззвучных, судорожных рыданий, которые душили ее. Марья Дмитриевна оглянулась на Соню и присела на диване подле Наташи.
– Счастье его, что он от меня ушел; да я найду его, – сказала она своим грубым голосом; – слышишь ты что ли, что я говорю? – Она поддела своей большой рукой под лицо Наташи и повернула ее к себе. И Марья Дмитриевна, и Соня удивились, увидав лицо Наташи. Глаза ее были блестящи и сухи, губы поджаты, щеки опустились.
– Оставь… те… что мне… я… умру… – проговорила она, злым усилием вырвалась от Марьи Дмитриевны и легла в свое прежнее положение.
– Наталья!… – сказала Марья Дмитриевна. – Я тебе добра желаю. Ты лежи, ну лежи так, я тебя не трону, и слушай… Я не стану говорить, как ты виновата. Ты сама знаешь. Ну да теперь отец твой завтра приедет, что я скажу ему? А?
Опять тело Наташи заколебалось от рыданий.
– Ну узнает он, ну брат твой, жених!
– У меня нет жениха, я отказала, – прокричала Наташа.
– Всё равно, – продолжала Марья Дмитриевна. – Ну они узнают, что ж они так оставят? Ведь он, отец твой, я его знаю, ведь он, если его на дуэль вызовет, хорошо это будет? А?
– Ах, оставьте меня, зачем вы всему помешали! Зачем? зачем? кто вас просил? – кричала Наташа, приподнявшись на диване и злобно глядя на Марью Дмитриевну.
– Да чего ж ты хотела? – вскрикнула опять горячась Марья Дмитриевна, – что ж тебя запирали что ль? Ну кто ж ему мешал в дом ездить? Зачем же тебя, как цыганку какую, увозить?… Ну увез бы он тебя, что ж ты думаешь, его бы не нашли? Твой отец, или брат, или жених. А он мерзавец, негодяй, вот что!
– Он лучше всех вас, – вскрикнула Наташа, приподнимаясь. – Если бы вы не мешали… Ах, Боже мой, что это, что это! Соня, за что? Уйдите!… – И она зарыдала с таким отчаянием, с каким оплакивают люди только такое горе, которого они чувствуют сами себя причиной. Марья Дмитриевна начала было опять говорить; но Наташа закричала: – Уйдите, уйдите, вы все меня ненавидите, презираете. – И опять бросилась на диван.
Марья Дмитриевна продолжала еще несколько времени усовещивать Наташу и внушать ей, что всё это надо скрыть от графа, что никто не узнает ничего, ежели только Наташа возьмет на себя всё забыть и не показывать ни перед кем вида, что что нибудь случилось. Наташа не отвечала. Она и не рыдала больше, но с ней сделались озноб и дрожь. Марья Дмитриевна подложила ей подушку, накрыла ее двумя одеялами и сама принесла ей липового цвета, но Наташа не откликнулась ей. – Ну пускай спит, – сказала Марья Дмитриевна, уходя из комнаты, думая, что она спит. Но Наташа не спала и остановившимися раскрытыми глазами из бледного лица прямо смотрела перед собою. Всю эту ночь Наташа не спала, и не плакала, и не говорила с Соней, несколько раз встававшей и подходившей к ней.