3.3. Баки

3.3.1. Назначение баков и требования, предъявляемые к ним

Баки предназначаются для размещения компонентов РКТ, а баллоны – для газа (воздуха). Топливо необходимо для работы двигательной установки. Газ (в том числе и сжиженный) используется для соз­дания необходимого давления в баках при вытеснительной пода­че топлива, а при подаче топлива турбонасосным агрегатом – для создания такого давления в баках, которое обеспечивает бескавитационную подачу топлива. Кроме того, газ используется как рабочее тело в системе органов устойчивости и управляемости, разделении ступеней и головной части ракеты.

Топливный отсек (отсеки) являются наиболее крупногабаритными агрегатами ракеты, часто до 70–80% длины ракеты (или ступени много­ступенчатой ракеты). При конструиро­вании ракет большое внимание должно уделяться выбору формы баков горючего и окислителя, а также расположению их относительно других частей ракеты, т.к. при заданном количестве топлива форма баков и их вза­имное расположение будут в значительной степени определять размеры ракеты в целом, ее баллистические и массовые харак­теристики.

На современных ракетах применяются две разновидности ба­ков: несущие и ненесущие. Несущие баки представляют собой часть конструкции ракеты и применяются главным образом для размещения в них горючего и окислителя. Поэтому они участвуют в восприятии внешних нагрузок, действующих на ракету. Если же баки расположены внутри корпуса и воспринимают лишь нагрузки от избыточного давления газа (воздуха), их называют ненесущи­ми. Такие баки используются только для размещения рабочего тела.

Конструкции топливных баков выбирается исходя из кон­кретных условий компоновки ракеты, обеспечивающей выполнение тактико-технических требований и должны отвечать следую­щим основным условиям:

– топливные баки, поскольку они занимают самый большой объем ракеты, должны выбираться такой формы, чтобы обеспечить хорошие аэродинамические и баллистические характеристики ра­кеты;

– конструкция баков и их относительное расположение должны быть такими, чтобы перемещение центра масс ракеты в поле­те были малыми и лежали в допустимых пределах;

– при заданном количестве топлива баки должны иметь воз­можно меньшую массу, что достигается использованием прочных и легких материалов, имеющих высокие значения характеристик (удельная прочность материала) и (удельная жесткость) выбором рационального типа конструкции и относительно небольшими запасами прочности, обеспечивающими, однако, работу баков без остаточных деформаций под действием внешних и внутренних сил во всех случаях полета и эксплуатации;

– свободные объемы баков и гарантийные запасы топлива должны быть обоснованы;

– баки должны быть простыми по конструкции и технологич­ными в изготовлении;

– конструкция баков должна обеспечить быструю и простую заправку топливом, требуемую точность заправки, удобный слив топлив и, если необходимо, должна обеспечить повторный запуск двигателя;

– топливные баки должны иметь устройства, обеспечивающие надежный забор топлива и минимальный остаток недозабора;

– баки должны быть устойчивыми против коррозии (это необ­ходимо в случае длительного хранения ракеты в заправленном состоянии и при применении агрессивных компонентов топлива).

Конструкция топливных баков состоит из собственно баков, куда входят обечайки, днища, шпангоуты, стрингеры, узлы креп­ления, которые образуют силовую схему, и арматуры, состоящей из заборных устройств, датчиков уровня жидкости, трубопроводов, тоннельных труб, заливных и сливных горловин, лючков, дренажных отверстий, различных клапанов и т.д. Арматура пред­назначена для заправки и надежной подачи топлива в двигатель.