- •Конспект лекций по дисциплине «Устройство и проектирование ла»
- •Москва, 2012 г. Основные обозначения и сокращения
- •Введение
- •1. Строение и основные параметры атмосферы Земли
- •Стандартная атмосфера (сокращенная) Земли
- •1.1. Классификация ракет
- •2. Характеристика реактивного принципа движения и особенности ракетного полета
- •2.1. Траектория полета ракеты-носителя
- •2.2. Силы и моменты, действующие на ла на активном участке траектории полета
- •2.2.1. Движение точки переменной массы
- •2.2.2. Тяга ракетного двигателя и показатели его эффективности
- •2.2.3. Первая задача Циолковского
- •2.2.4. Формула Циолковского для многоступенчатой ракеты
- •3. Общие сведения об устройстве рн
- •3.2. Конструктивно-силовые схемы корпуса ступени
- •3.2.1. Структура корпуса ступени
- •3.3. Баки
- •3.3.1. Назначение баков и требования, предъявляемые к ним
- •3.3.2. Схемы баков
- •3.3.3. Конструкция баков
- •3.3.3.1. Гладкие баки
- •3.3.3.2. Бак с продольным набором
- •3.3.3.3. Шпангоуты бака
- •4. Системы наддува топливных баков
- •4.1. Предохранительные устройства для сброса избыточного давления
- •5. Арматура топливных баков
- •5.1. Заборные устройства баков
- •5.2. Система синхронного опорожнения баков (соб)
- •5.3. Система контроля уровня при заправке (ску)
- •5.4. Трубопроводы, тоннельные трубы
- •5.5. Сильфоны и гибкие трубопроводы
- •5.6. Соединения трубопроводов
- •5.7. Устройства в баках для гашения колебаний топлива
- •5.8. Крепление элементов арматуры
- •5.9. Люки, штуцера, фланцы баков
- •6. Конструктивно-силовые схемы отсеков корпуса рн
- •6.1. Бесстрингерные (гладкие) отсеки
- •6.2. Каркасные отсеки
- •6.3. Отсеки вафельной конструкции
- •6.4. Отсеки гофрированной и сотовой конструкции
- •6.5. Ферменные отсеки
- •7. Системы разделения ступеней и отделения головной части
- •7.1. Конструкция элементов систем разделения и отделения гч
- •8. Конструкция элементов специального назначения корпуса рБл
- •8.1. Теплозащитные днища (донная защита)
- •8.2. Теплозащитные экраны
- •8.3. Отражательные устройства
- •8.4. Узлы связи с комплексом наземного оборудования (связи "борт-земля")
- •8.5. Транспортировочные опоры
- •8.6. Узлы силового крепления рн к стартовому сооружению
- •8.7. Узлы силовой связи с агрегатами обслуживания
- •8.8. Заправочные соединения компонентов топлива
- •8.9. Платы электрических и пневматических разъемов
- •Литература
- •Содержание
8. Конструкция элементов специального назначения корпуса рБл
8.1. Теплозащитные днища (донная защита)
Теплозащитные днища (донную защиту), экраны, а также отражательные устройства применяют для защиты конструкции РБл при старте, в полете и при разделении ступеней от силового воздействия и воздействия лучистых и конвективных тепловых потоков струй работающих РД.
Теплозащитные днища и экраны устанавливают по нижнему торцу РБл. В процессе старта РН они воспринимают ударно-волновые и импульсные нагрузки, обусловленные взаимодействием струй РД с элементами стартового сооружения, а также возвратные тепловые потоки, а на траектории выведения – лучистые и конвективные тепловые потоки от струй работающих РД. Типовой пакет теплозащиты, применяемый в РН, состоит из двух слоев:
– наружного, допускающего воздействие высокой температуры в течение заданного времени;
– внутреннего, имеющего низкий коэффициент теплопроводности.
Толщину наружного слоя выбирают с учетом обеспечения на контактной поверхности с внутренним слоем температуры, гарантирующей его работоспособность в течение всего времени полета РН, а толщину внутреннего слоя – из условия выдерживания заданной температуры на силовой конструкции.
Теплозащитное покрытие соединяют с силовой конструкцией с помощью клея и дополнительного механического крепления специальными болтами, имеющими тепловую защиту головок. Швы между панелями теплозащитного покрытия закладывают специальными термостойкими герметиками и элементами, отличающимися высокой эрозионной стойкостью. Толщину покрытия делают переменной в соответствии с законом распределения теплового потока по поверхности и изменения его по времени.
В некоторых случаях конструкция донной защиты может выполняться трехслойной. Наружный слой экрана теплозащиты делают из материала с высокой отражательной способностью, например, полированной нержавеющей стали и даже позолоченными. В некоторых случаях наружный слой полностью или частично принудительно охлаждается изнутри жидкостью.
Топливные баки для жидкого водорода для снижения потерь на испарение при нахождении ракеты на ПУ и в полете покрываются теплоизоляцией. Даже при этом потери на испарение на стартовой позиции и в полете достигает до 6% в час и при этом уменьшаются температурные напряжения в оболочке бака вследствие снижения перепада температур на внутренней и наружной поверхности оболочки.
Теплоизоляция наносится с наружной стороны бака, выполняется в виде сотовой конструкции из стеклопластика; соты внутри заполняются пенистым заполнителем. Соты наносятся на оболочку бака, предварительно оклеенную высокопрочным слоем КМ (например, нейлоном). С наружной стороны на соты наносится слой герметизирующего КМ. Этот слой препятствует проникновению воздуха внутрь теплоизоляции во избежание фракционного сжижения и образования конденсированного кислорода, существенно повышающего взрывоопасность. Для удаления попавшего внутрь теплоизоляции воздуха, полость теплоизоляции может продуваться гелием от начала захолаживании до старта, для чего используются системы продувки и вентиляции на СК.
Однако продувка гелием значительно ухудшает теплоизоляционные свойства теплоизоляции (порядка в 4 раза).