- •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
3.3.3. Конструкция баков
Топливные баки состоят из обечаек и днищ.
Обечайки топливных баков выполняются в виде тонкостенных гладких или подкрепленных оболочек. Типы обечаек, применяемых в топливных баках современных ракет, показаны на рис. 3.2.
а)
б)
в)
Рис. 3.2. Виды обечаек цилиндрических топливных баков:
а) подкрепленная легким формообразующими шпангоутами; б) панельная обечайка; в) вафельная обечайка
Каждый бак может иметь собственные верхнее и нижнее днища (рис. 3.3).
Рис. 3.3. Схема топливного отсека, состоящего из баков с раздельными днищами:
1 – бак окислителя; 2 – днище бака окислителя; 3 – межбаковый отсек; 4 – бак горючего; 5 – днище бака горючего
Часто днища двух соседних баков выполняются общими или совмещенными (рис. 3.4). Такая конструкция днищ дает определенный выигрыш в массе и длине топливного отсека, однако, требует значительно более тщательного изготовления, т.к. возникает опасность соединения КРТ, находящихся в баках, при проникновении их через микродефекты в сварных швах. Это особенно опасно при размещении в баках пар самовоспламеняющихся компонентов.
Рис. 3.4. Схема топливного отсека с совмещенными днищами:
1 – бак окислителя; 2 – силовое совмещенное днище; 3 – герметизирующее совмещенное днище; 4 – бак горючего
3.3.3.1. Гладкие баки
При некотором значении избыточного давления необходимость в продольном и поперечном наборе для подкрепления обечайки отпадает. Такие баки могут выполняться в виде тонкостенной цилиндрической оболочки. Конструкция гладкого бака показана на рис. 3.5.
Рис. 3.5. Конструкция бака без подкрепляющих элементов:
1 – верхнее днище; 2 – опорный шпангоут; 3 – обшивка; 4 – распорный шпангоут; 5 – обечайка
Если размеры и нагрузки, действующие на бак, не позволяют выполнить бак гладкой конструкции, используют баки каркасного типа.
3.3.3.2. Бак с продольным набором
Как правило, баки основных КРТ ракет-носителей являются несущими, т.е. передающими нагрузки от двигателя к вышележащим частям РН. Поэтому такие баки могут подвергаться действию интенсивных сжимающих нагрузок, вследствие чего может произойти потеря устойчивости оболочек баков. Для предупреждения потери устойчивости баки подкрепляются. Подкрепление оболочек может осуществляться с помощью продольных тонкостенных элементов (стрингеров), поперечных кольцевых элементов (шпангоутов), соединяемых с обечайками сваркой, либо оболочки баков могут иметь вафельную конструкцию.
На рис. 3.6 показана конструкция бака с продольным набором, на рис. 3.7 показан бак со шпангоутами, на рис. 3.8 – бак каркасного типа, на рис. 3.9–3.12 бак и различные виды подкреплений вафельного типа.
Рис. 3.6. Бак с продольным набором:
1 – верхнее днище; 2 – опорный шпангоут; 3 – панель обечайки; 4 – нижнее днище; 5 – тоннельная труба
Рис. 3.7. Бак со шпангоутами:
1 – опорный шпангоут; 2 – обшивка; 3 – верхнее днище; 4 – распорный шпангоут; 5 – обечайка; 6 – шпангоут; 7 – промежуточный шпангоут; 8 – перегородка бака; 9 – шпангоут; 10 – нижнее днище; 11 – фланец
Рис. 3.8. Бак каркасного типа:
1 – верхнее днище; 2 – обечайка; 3 – шпангоут; 4 – стрингер; 5 – нижнее днище; 6 – ребро панели; 7 – уголок (вариант а – шпангоут крепится к обечайке, а стрингеры крепятся только к шпангоуту; вариант б – шпангоут крепится угольниками к продольному ребру)
Рис. 3.9. Бак вафельного типа:
1 – опорный шпангоут, 2 – обшивка; 3 – верхнее днище; 4 – обечайка вафельного типа; 5 – нижнее днище; 6 – тоннельная труба
а) 6) в)
Рис. 3.10. Типы вафельных цилиндрических оболочек:
а) квадратная прямая; б) квадратная наклонная под 45°; в) треугольная
Рис. 3.11. Вафельное подкрепление конических оболочек:
Рис. 3.12. Схемы вафельных сферических оболочек:
а) с радиально-концентрическими вафлями; б) с квадратными вафлями; в) с радиальными ребрами