17.Изготовление и сборка сухих отсеков рн и ка.

РН и КА состоят из герметичных, негерметичных (сухих) и ферменных отсеков. Эти отсеки соединяются между собой, образуя ступени РН или целиком КА.

Сухой отсек бывает цилиндрической, конической или более сложной формы (сочетание). Сухой отсек может располагается между герметичными отсеками, например, баками, соединяя их; между ступенями РН; между последней ступенью РН и КА; закрывает снаружи двигательную установку (ДУ); представляет собой головной обтекатель (ГО), закрывающий КА, конический сухой отсек соединяет отсеки, имеющие различные диаметры. Сухие отсеки имеют, как правило, только боковую поверхность. Только самый нижний сухой отсек 1-ой ступени РН кроме боковой поверхности имеет еще и нижнюю поверхность. ГО РН имеет поверхность обтекаемой формы – конус, ожевальная поверхность, сферическое скругление в носовой части.

Сухие отсеки изготовляются как металла, так и из неметаллических материалов (КМ). В качестве металлического материала чаще всего применяют алюминиевые сплавы. Рассмотрим металлические сухие отсеки.

Сухой отсек состоит из следующих основных частей:

1) обшивка - оболочка отсека,

2) стрингеры – прямолинейные продольные детали,

3) шпангоуты – кольцевые поперечные детали,

4) соединительные детали.

Обшивка располагается снаружи сухого отсека, придавая ему форму. Диаметр сухого отсека равен диаметру РН или КА. Высота (длина) сухого отсека может быть различной, в зависимости от назначения.

Обшивка сухого отсека делается из нескольких частей. Например, для диаметра 4,1 м обшивка может состоять из 4-8 частей.

Металлическая обшивка сухого отсека имеет толщину от 1 мм до 4 мм, в зависимости от размеров отсека и нагрузки, действующей на отсек. Обшивка может быть постоянной по толщине, а может иметь утолщение в местах, где обшивка прилегает к стрингерам и шпангоутам. Обшивку переменную по толщине делают методом химического фрезерования или обычным фрезерованием.

Части обшивки изготавливают из стандартных металлических листов, которые закупаются на металлургических предприятиях, входящих в кооперацию по изготовлению РН и КА. На головном предприятии, из этих листов вырезают части обшивки сухого отсека. В сухом отсеке часто необходимы люки для доступа к оборудованию, установленному внутри этого отсека, для этого в обшивке делают вырезы.

При изготовлении частей обшивки притупляют острые кромки, снимают заусенцы металла, наносят покрытие. В качестве покрытия – анодирование и грунт.

Части обшивки маркируют и клеймят. Маркировка – нанесение на деталь (часть обшивки) ее обозначения, указывающего в какой отсек РН или КА входит деталь. Клеймение – специальный знак, указывающий цех-изготовитель и говорящий о том, что эта деталь качественная. В каждом цехе имеется Бюро технического контроля (БТК), где осуществляется проверка соответствия готовой детали требованиям чертежа (размеры, материал, покрытие и т.д.). Маркировку и клеймение производят надписью эмалью, или выбивают на поверхности детали, или на бирке, привязанной к детали.

Стрингеры, шпангоуты и соединительные детали называют силовыми набором или силовыми элементами сухого отсека. Они располагаются внутри сухого отсека, подкрепляя его, придавая ему нужную прочность и жесткость. Силовые детали располагаются внутри сухого отсека из-за требований аэродинамики. Иногда допустимо стрингера располагать снаружи, что упрощает конструкцию сухого отсека.

Детали силового набора обычно изготовляются из тех же материалов, что и обшивка во избежание дополнительных внутренних термических напряжений при аэродинамическом нагреве. В тех случаях, когда силовые элементы изготовляют из более прочных материалов, необходимо подбирать пары материалов с близкими значениями коэффициента теплового линейного расширения. В противном случае на заклепки и винты сухого отсека будут действовать дополнительные силы от неравномерной тепловой деформации обшивки и деталей силового набора.

Стрингеры представляют собой прямолинейные элементы продольного силового набора, работающие на осевые (продольные) нагрузки и поперечный изгиб.

Количество стрингеров сухого отсека определяется диаметром отсека и силами, действующими на него. Например, для диаметра 4,1 м стрингеров может быть 80 штук.

Стрингеры делятся на силовые, когда они проходят вдоль всего отсека, и вспомогательные (местные), которые короче силовых. Вспомогательные стрингеры служат для окантовки люков, местного увеличения жесткости и прочности обшивки или крепления каких-либо деталей.

Стрингеры конструктивно представляют собой профили различного поперечного сечения. Их можно классифицировать по:

а) форме поперечного сечения («Т»-образные, «Z»-образные и др.),

б) количеству входящих в них деталей (простые и сложные).

Схема изготовления стрингеров зависит от вида исходной заготовки и количества входящих в конструкцию стрингера деталей. В качестве заготовок для стрингеров могут служить:

1) стандартные профили, полученные прокаткой или прессованием,

2) листы, полученные прокаткой,

3) бруски квадратного или прямоугольного сечения, полученные прокаткой.

Почти всегда стрингеры изготавливаются из стандартных профилей, закупаемых на металлургических предприятиях (наиболее простой и недорогой способ изготовления стрингеров). Изготовление стрингеров из листа или поковки более дорогой способ (когда нет подходящего стандартного профиля).

Схема изготовления стрингера из стандартного профиля следующая:

1) резка профиля по нужной длине,

2) слесарная зачистка заусенцев и притупление острых кромок,

3) обработка местных усложнений формы стрингера – обрезка скосов, местные вырезы,

4) выполнение при необходимости малковки – наклон полки профиля под определенным углом, и подсечки – специальная ступень на профиле для соединения с другой деталью, например шпангоутом,

5) сверление ведущих отверстий в полках стрингера

6) нанесение покрытия,

7) контроль, маркировка, клеймение.

Иногда дополнительно стрингер подвергают гибке (прокатке) по заданной плазовой кривой, если требуется непрямолинейный стрингер. Если стрингер делают из листа, то в начале необходимы дополнительные операции – разрезка (раскрой) листа в ленту и прокатка ленты в профиль. Если стрингер делают из бруска, то необходимый профиль получают фрезерованием.

Иногда в конструкции сухих отсеков РН и КА применяют усиленный стрингер, который называют лонжероном. Лонжерон также является продольным силовым элементом сухого отсека, но его стенки имеют большую толщину и размеры, чем стрингер. Лонжерон воспринимает большие силы, обладая большей прочностью и жесткостью. Лонжерон устанавливается для местного усиления конструкции сухого отсека в тех местах, где на отсек приходят значительные нагрузки. Лонжерон, как и стрингер, может быть простым, состоящим из одной единой детали, и сложным (сборным), состоящим из нескольких деталей, соединенных клепкой или сваркой.

Простой лонжерон изготавливается из стандартных профилей или из бруска фрезерованием. Схема изготовления простого лонжерона аналогична схеме изготовления стрингера. Детали сложного лонжерона изготавливаются по отдельности и затем собираются в специальном приспособление.

Стрингера и лонжероны часто делают по шаблонам с плаза.

Шпангоут - это элемент поперечного силового набора сухого отсека. Он представляет собой кольцо, расположенное под обшивкой отсека и придает отсеку требуемую форму. Шпангоут по сравнению со стрингером наиболее прочный и жесткий элемент конструкции сухого отсека.

По назначению шпангоуты могут быть стыковочными и промежуточными. Стыковочные шпангоуты расположены по краям отсека и служат для стыковки сухого отсека со смежными отсеками РН или КА. Промежуточные шпангоуты расположены между стыковочными. Расстояние между всеми шпангоутами отсека назначается в зависимости от диаметра отсека и нагрузок, действующих на отсек. Например, для отсека диаметром 4,1 м и высотой 2 м - это два стыковочных шпангоута и четыре промежуточных шпангоута, расположенных равномерно (400 мм).

Шпангоуты делают из двух и более частей (сегментов), которые соединяются между собой. Каждый шпангоут, как правило, состоит из внешнего кольца, прилегающего к обшивке отсека, и внутреннего кольца, соединяемого с внешним кольцом.

Шпангоуты имеют специальные вырезы в тех местах, где они пересекаются со стрингерами отсека, т. е., стрингеры по длине отсека не прерываются. В местах пересечения стрингеров и шпангоутов устанавливаются небольшие соединительные детали, скрепляющие шпангоут и стрингер, что увеличивает прочность и жесткость отсека в целом.

Шпангоуты изготавливаются из стандартных профилей различного сечения. Схема изготовления шпангоутов аналогична схеме изготовления стрингеров, но еще добавляется операция по гибке шпангоута в соответствии с формой сухого отсека. Если нет подходящего стандартного профиля, то шпангоут делают из листа по схеме аналогичной схеме изготовления стрингеров из листа с добавлением операции по гибке шпангоута по форме отсека.

Соединительные детали сухого отсека скрепляют стрингеры и шпангоуты друг с другом и с обшивкой. К ним относятся фитинги, скобы, косынки, уголки, планки, кронштейны, накладки, а также окантовки и крышки люков.

Технология изготовления соединительных деталей зависит от их конструкции. Заготовками для них служат листы, катаные или прессованные профили, бруски квадратного или прямоугольного сечения, литые или штампованные заготовки. В зависимости от конструкции формообразующими операциями для их изготовления являются холодная штамповка, гибка, обработка на металлорежущих станках, сочетание их, но почти во всех случаях процессы их изготовления заканчиваются операциями механической обработки, обеспечивающими требуемую точность и качество, нанесением покрытия, контролем, клеймением и маркировкой.

Сборка сухих отсеков.

Сборка сухих отсеков происходит в вертикальном положении в стапеле. Стапель – специальное приспособление внутри которого располагаются детали и узлы (сборки) стапеля для базирования, фиксации и сборки деталей отсека. Внутри стапеля части отсека устанавливаются на свои места (базируются), фиксируются, затем соединяются между собой (заклепок, винтов, шайб, гаек). Стапель состоит из нижней и верхней плит, на которые устанавливаются стыковочные шпангоуты. Сами плиты крепятся к колоннам. Между плитами располагаются детали и узлы (сборки) стапеля для базирования, фиксации и сборки деталей отсека.

Сборку ГО в стапеле производят в горизонтальном положении, собирая по отдельности каждую створку ГО.

Сборку сухих отсеков производит бригада рабочих, располагающихся на специальных рабочих площадках снаружи и внутри стапеля. Детали сухого отсека в основном соединяют с помощью заклепок, т.к. они значительно более легкие чем винты, шайбы, гайки. Винты применяют в тех местах сухого отсека, где значительные нагрузки. Клепку производят вручную специальным пневмоинструментом.

Сборку сухих отсеков в стапеле производят двумя методами:

1) с базой от каркаса – когда сначала в стапеле устанавливаются детали каркаса (стрингеры, шпангоуты, соединительные детали), они соединяются между собой, а затем устанавливают обшивку и соединяют ее с каркасом.

2) с базой от обшивки – когда сначала в стапеле устанавливают обшивку, а затем детали силового набора (каркаса), которые соединяются между собой и с обшивкой.

При любом методе сборки в стрингерах, шпангоутах, соединительных деталях уже имеются ведущие отверстия под крепеж. Эти отверстия при сборке рассверливаются до большего диаметра совместно с обшивкой и в них затем устанавливают заклепки и винты.

Стыковочные отверстия в стыковочных шпангоутах отсека сверлят в стапеле по отверстиям в нижней и верхней плитам стапеля, где эти отверстия уже имеются. Плазово-шаблонный метод обеспечивает взаимозаменяемость и точность как при изготовлении деталей отсека, так и при изготовлении и сборки стапеля. Это, в том числе, обеспечивает точное совпадение стыковочных отверстий в смежных отсеках при сборке ступени РН или при сборке целиком РН или КА.

Возможны два варианта сборки сухих отсеков в стапеле:

а) панелированная сборка – когда часть обшивки клепается со стрингерами (панель) вне стапеля, а затем устанавливается в стапель и собирается с остальными деталями сухого отсека,

б) непанелированная сборка – когда сборка сухого отсека от начала до конца идет только в стапеле.

Панелированная сборка считается более прогрессивной, т.к. вне стапеля можно клепать не вручную, а на прессе, что быстрее и качественнее. Кроме того, вне стапеля больше свободного места и одновременно клепать можно несколько панелей, а в стапеле в это время выполняются другие сборочные роботы. Таким образом, время сборки отсека сокращается.

После завершения сборки в стапеле отсек вынимается из него. Стыковочные шпангоуты фрезеруются по стыковочной плоскости, с них снимается небольшой припуск, в результате плоскости стыковочных шпангоутов параллельны с высокой точностью.

Снаружи сухого отсека по местам стыков деталей, по головкам крепежных деталей (заклепки, винты) наносят герметик, что обеспечивает пылевлагозащиту отсека. Герметик наносят полосами, перед нанесением на отсек эмали.