5.5. Конструкции хвостового отсека

Хвостовой отсек первой ступени служит для размещения двигателей, систем и агрегатов ДУ, а также для установ­ки ракеты и восприятия нагрузок от стартового устройства и несет стабилизаторы, если они предусмотрены конструкцией.

Кроме того, хвостовой отсек на кормовом срезе снабжается приемлемой конструкцией огневой донной защиты, предотвращающей проникновение внутрь отсека горячих газов, исходящих из сопел двигателей и отражающихся от старто­вого устройства.

По форме корпус хвостового отсека может быть цилиндрическим или в виде усеченного конуса, расширяющегося или сужающегося к кормовому сре­зу ракеты. Он может иметь длину, обеспечивающую полное закрытие сопел, либо может быть укороченным, прикрывающим сопла лишь частично (рис. 5.16). Хвостовые отсеки в виде усеченного конуса, расширяющегося (сужающегося) к кормовому срезу ракеты, применяются в том случае, когда поперечный размер ДУ больше (меньше) диаметра корпуса ракеты. Кроме то­го, расширяющийся конический хвостовой отсек способен придать ракете достаточную степень статической устойчивости. В этом случае не требу­ется установки специальных стабилизаторов. Увеличение внешнего диаметра нижнего опорного шпангоута хвостового отсека повышает устойчи­вость ракеты на пусковом устройстве.

Рис. 5.16. Конструктивно-силовые схемы хвостовых отсеков, имеющих нормальную длину (а) и укороченных (б): 1 – корпус; 2 – силовая рама крепления ДУ; 3 – ДУ; 4 – стабилизаторы; 5 – донная защита

Особенности ферменных и рамных конструкций отсеков

6.1. Классификация и назначение ферменных конструкций

Ферменные конструкции используются в качестве (рис. 6.1):

• переходных отсеков, соединяющих различные ступени, особенно при горячем разделении;

• основы теплонагруженного агрегата (например, посадочного блока или двигательной установки);

• несущей основы для различных прибо­ров, узлов и конструкций;

• каркасов антенн и панелей солнечных батарей.

Ферменные конструкции в последние годы нашли широкое примене­ние в компоновочных схемах современных РН и автоматических космических аппаратов, так как они:

• относительно легки,

• достаточно просты в изготовлении,

• удобны в эксплуатации,

• отличаются * высокой жесткостью,

* способностью воспринимать ударные нагрузки,

* достаточной надежностью.

Фермы представляют собой пространственные конструкции, состоящие из (рис. 6.2):

- базовых элементов (кронштейны, фитинги, опоры, косынки),

- стержневых элементов, выполненных из различных стандартных профилей (трубы, швеллеры, уголки) и работающих в конструкции на растяжение или сжатие.

Рис. 6.2. Конструктивные схемы переходных ферм:

а – коническая ферма: 1 – стержень; 2 – фитинг;

3 – стыкуемый отсек; 4 – косынка;

б – цилиндрическая ферма: 1 – стержень; 2 – промежуточный шпангоут;

3 – фитинг; 4, 5 – крепежные элементы;

в – цилиндрическая ферма, выполненная из профилей: 1 – стержень;

2 – промежуточный шпангоут; 3 –крепежные элементы

6.2. Конструктивное исполнение узлов и элементов ферм

Основными элементами конструкции фермы, как уже отмечалось, являются стержни и фитинги. Стержни, как правило, выполняются из труб, а для ракет тяжелого класса – из прессованных профилей: двутавров, швеллеров и т. п. Число стержней фермы определяется требованием обеспечения минимальной массы отсека при соблюдении условий прочности, жесткости и устойчивости конструкции.

Фитинги ферменной конструкции обеспечивают не только жесткую меха­ническую связь, но также более равномерное распределение и передачу нагрузок от одного отсека к другому.

Конструктивные исполнения фитингов характерны большим разнообрази­ем и зависят от:

* вида и величин действующих нагрузок;

* числа стержней, сходящихся в одном узле;

* принципиальной схемы передачи нагрузок в узле;

* особенностей и назначения узла (разъемное или неразъемное).

Конструкция фитингов (рис. 6.5) может быть литой, штампованной и сварной.

Рис. 6.5. Конструктивные схемы литого (а), штампованного (б), сварного (г) фитингов; в – вариант втулки фитинга для установки толкателя.

1 – стержень; 2 – переходник-втулка; 3 – фланец; 4 – узел крепления стыкуемого отсека; 5 – сварной шов; 6 – подкладное кольцо; 7 – законцовка

Конструкция фитинга (рис. 6.5а) характеризуется тем, что стержни 1 стыкуются с переходником (втулкой) 2, а к узлам крепления 4 стыкуе­мого отсека ферма крепится по фланцам 3. Промежуточный элемент (втул­ка) используется для установки средств крепления и (или) разделения: шариковых замков-толкателей (рис. 6.5в).

Поскольку сварной шов 5 (рис. 6.5а) характеризуется более низкими прочностными свойствами, чем основной материал соединяемых эле­ментов, то для подкрепления могут быть использованы врезные или наклад­ные пластины. Наибольшей несущей способностью обладают штампованные фи­тинги 2 (рис.6.5б), привариваемые к стержням по плоскостям 5 (варианты исполнения см. на выноске I рис. 6.5б). Возможен вариант соединения стержней с опорными элементами в виде уголка (рис. 6.5г).

6.3. Рамы в конструкциях PЛА

Рамные конструкции применяются в ЛА для крепления грузов в герметичных контейнерах, приборов и аппаратуры, а также для установки двига­телей в отсеках с большими габаритными размерами.

Конструктивные схемы рам определяются требуемой жесткостью конструкции. Применение для крепления двигателей рамных конструкций оправдано тогда, когда мала высота зоны его крепления или сильно отличаются габаритные размеры двигателей от размеров поперечного сечения ракетного блока. На рис. 6.8 представлена конструктивная схема рамы крепления четырех двигателей. Она состоит из балок 1, пересекающихся под прямыми углами. Балки имеют верхний 4 и нижний 3 пояса, которые воспринимаю изгибающие моменты. Стенка балки 5 воспринимает поперечную силу. С помощью силовых кронштейнов 2 балки крепятся к корпусу ракетного блока. Наиболее распространенный вид конструкций балок тавровый (рис. 6.9). Для повышения устойчивости стенки балки подкрепляют стойками (рис.6.10а) или выпол­няют выштамповки (рис.6.10б).

Рис. 6.8. Схема рамной конструкции: 1 – балка; 2 – силовой кронштейн;

3 – нижний и 4 – верхний силовые пояса; 5 – стенка