Структура корпуса ступени

Основой конструкции ступени, воспринимающей и передающей (перераспределяющей) все виды нагрузок: статических, динамических, сосредоточенных и распределенных, является КОРПУС.

Масса корпуса, зависящая прежде всего от эксплуатационных нагрузок, может сос­тавлять 70–80% массы конструкции РН.

Для обеспечения высокого конструктивного совершенства РН конструкция корпуса должна иметь минимальную массу. Это обусловливает работу корпуса в области напряжений, предельно допустимых для применяемых материалов с учетом аэродинамического нагрева, снижающего их механическую проч­ность. Корпус, объединяя все системы РН в единое целое, одновре­менно определяет и условия их работы, т.е. действующие на них нагрузки, температуру, вибрации, параметры среды в отсеках и др. Корпус можно считать составным элементом каждой из систем РН.

Из-за необходимости расстыковки при эксплуатации, функционировании, технологичности изготовле­ния, сборки и возможности транспортировки обычными видами тран­спорта, крупногабаритные ракетно-космические изделия проектиру­ются и изготавливаются разделяемыми на отдельные ОТСЕКИ.

Членятся и корпусные конструкции. Каждый отсек корпуса имеет поверхности стыка со смежными отсеками.

Стыки снабжаются конструктивными узлами для сборки и соединения отсеков друг с другом, для уплотнения (герметизации) стыков, а также, при функциональной необходимости – узлами для разделения отсеков или отброса смежного отсека, агрегата. Конструкцию корпуса отдельно­го РБл условно делят на отсеки по функциональному (выполняемая отсеком роль) или конструктивно-технологическому (тип его кон­струкции) признакам.

Корпус ступени включает (рис. 3.2):

1) ПЕРЕДНИЙ ОТСЕК – предназначен для стыковки с последующим РБл и служит для размещения приборов СУ и СТ при " холодном" раз­делении ступеней и для обеспечения выхода струй газов при запус­ке ДУ последующей ступени при " горячем" разделении;

2) ТОПЛИВНЫЙ ОТСЕК – состоит из баков окислителя и горючего и служит для размещения топлива на борту;

3) МЕЖБАКОВЫЙ ОТСЕК – объединяет баки окислителя и горючего в топливный отсек, а также служит для размещения в его объеме приборов СУ и СТ. Конструктивно топливный отсек может быть выпол­нен и без межбакового отсека с одним общим для обоих баков дни­щем.

4) ХВОСТОВОЙ ОТСЕК – образует хвостовую часть РБл и предназначен для размещения двигателей и агрегатов ДУ. Корпус хвостово­го отсека РБлП и последующих ступеней обычно сбрасываемый и вы­полняет роль переходного отсека.

5) ДОННАЯ ЗАЩИТА (ТЕПЛОЗАЩИТНЫЙ ЭКРАН) – предназначена для защиты расположенных в хвостовом отсеке конструкций и агрегатов от теплового и газодинамического, воздействия струй работающих РД.

6) ОТРАЖАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО – предназначено для защиты рас­положенного ниже бака от силового и теплового воздействия струй ДУ последующей ступени в процессе ее запуска при горячем разделении ступеней;

7) СИЛОВАЯ РАМА КРЕПЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ – служит для передачи и рассредоточения силы тяги двигателей на корпус хвостового отсе­ка или заднюю юбку.

8) СИЛОВЫЕ КОЛЬЦА (СИЛОВЫЕ ШПАНГОУТЫ) – предназначены для передачи сосредоточенных нагрузок от ненесущих (подвесных) топливных баков к внешнему силовому корпусу.

9) УЗЛЫ СВЯЗИ С КОМПЛЕКСОМ НАЗЕМНОГО ОБОРУДОВАНИЯ (СВЯЗИ " БОРТ–ЗЕМЛЯ") – обеспечивают транспортирование РН агрегатами комплекса, установку на стартовое сооружение, а также связь с агрегатами и системами стартового комплекса в процессе под­готовки и проведения пуска.

Рис. 3.2. Структура корпуса ступени ракеты

Требования, предъявляемые к конструкции корпуса, должны обеспечивать:

– минимальную массу при необходимых прочности и жесткости;

– эксплуатацию РН во всем диапазоне заданных внешних ус­ловий;

– простоту изготовления и минимальную стоимость.

Элементы конструкции ракеты покажем на примере двухступенчатой ракеты с ЖРД (см. рис. 3.3).

Проанализируем конструктивно-силовые схемы элемен­тов корпуса ступеней ракеты (см. рис. 3.1).

Баки