12.4.10. Расчет массы сухих отсеков

К сухим отсекам относятся хвостовые, межбаковые, приборные, переходные отсеки и головной обтекатель.

Как показывает опыт создания конструкций сухих отсеков, критические напряжения в них примерно в два раза ниже, чем временное сопротивление (с поправкой на коэффициент безопасности), иначе сухие отсеки в условиях ограничения по массе необходимо делать перетяжеленными.

Таким образом, принимаем

. (12.66)

Условие прочности сухого отсека (по критерию устойчивости)

, (12.67) где - напряжения сжатия в корпусе сухого отсека.

Учитывая (12.66), условие прочности (12.67) можно заменить следующим условием:

. (12.68)

Напряжения сжатия в корпусе сухого отсека рассчитываются как отношение приведенной сжимающей силы в рассматриваемом сечении к площади силовых элементов конструкции этих отсеков, то есть

. (12.69)

Подставляя (12.69) в (12.68) и учитывая, что

, (12.70) где - приведенная толщина сухого отсека (которая представляет собой отношение площади к длине образующей сухого отсека), получаем

. (12.71)

Откуда находим приведенную толщину сухого отсека

. (12.72)

Можно показать, что эта толщина будет равна толщине стенки цилиндрической части бака, если бы в этом сечении располагался не сухой отсек, а бак. Покажем это.

Представим выражение (12.72) в таком виде, чтобы в нем формально выделился член, характеризующий давление наддува, если бы вместо сухого отсека находился бак:

. (12.73)

Учитывая, что выражение, стоящее в скобках в числителе, формально представляет собой давление наддува (см. формулу (12.33)), то есть

,

выражение (13.73) можно переписать следующим образом:

. (12.74)

Таким образом, из формулы (12.74) действительно следует, что приведенную толщину обечайки сухого отсека в первом приближении можно принять равной толщине стенки цилиндрического бака (который находился бы на месте сухого отсека), рассчитанной из условия действия внутреннего давления, соответствующего давлению компенсации сжимающих сил в баке.

На основании этого можно сделать один важный для практики проектирования вывод. А именно, расчет приведенной толщины сухого отсека можно не проводить, а принять ее равной толщине бака, к которому примыкает рассматриваемый сухой отсек.

Удельная масса стенки сухого отсека и масса сухого отсека рассчитываются по следующим зависимостям

, (12.75)

, (12.76)

где - длина сухого отсека;

- коэффициент, учитывающий массу шпангоутов, люков и др.

Особенности расчета массы хвостовых отсеков первых ступеней ракет-носителей

Следует отметить, что массу хвостового отсека первой ступени рассчитывают в зависимости от силовой схемы этого отсека. Так, если хвостовой отсек работает на сжатие только до старта ракеты, а в полете не нагружен, то расчет производится именно по достартовым нагрузкам. Если к хвостовому отсеку прикладываются силы от двигателя, то расчет производится именно по этим силам.