Материал: Основы проектирования РН Куренков

Вид А

АА

Б-Б Б-Б

Рис. 10.8. Компоновочная схема хвостового отсека с передачей усилия через силовые кольца с поперечными балками

На рис. 10.9 представлены компоновочные схемы хвостовых отсеков ракет-носителей с передачей усилий от двигателей на бак, днище которого выполнено сферическим. Передача усилия на днище осуществляется по касательной к оболочке бака посредством конической оболочки, приваренной к сферическому днищу с помощью точечной сварки.

216

Рис. 10.9. Компоновочные схемы хвостовых отсеков верхних ступеней ракет-носителей

На рис. 10.10 представлены компоновочные схемы хвостовых отсеков с передачей усилий от двигателей на баки, днища которых выполнены комбинированными или коническими. Комбинированные днища имеют коническую форму внешней части и сферическую форму внутренней части с обратной кривизной. Места соединения

217

двух частей днища укреплены силовым шпангоутом, на который и происходит передача усилия от двигателей. Внутренние части днища для предотвращения потери устойчивости должны быть подкреплены силовым набором или выполнены в виде вафельных конструкций.

Рис. 10.10. Компоновочные схемы хвостовых отсеков с комбинированными и коническими днищами баков

При малых объемах топливных баков верхних ступеней ракет компоновку хвостовых отсеков и компоновку топливных баков с учетом схем передачи усилий рассматривают совместно. Поэтому другие возможные варианты компоновки хвостовых отсеков будут обсуждаться позднее при рассмотрении компоновки топливных отсеков верхних ступеней ракет-носителей (см. рис. 10.15).

При использовании готовых двигателей компоновка хвостовых отсеков не всегда получается рациональной по критерию наибольшей плотности компоновки. Так, например, на ракетах-носителях, Atlas (США) и H-II B (Япония) используются двухкамерные ракетные двигатели. Хвостовые отсеки этих ракет показаны на рис. 10.11. Причем на РН Atlas используются российские двигатели РД-180. Основная причина применения таких схем заключается в относительно низкой стоимости используемых двигателей.

Отметим, что с целью уменьшения длины ракеты (как правило, базирующихся на подводных лодках) используются схемы с «двига- телями-утопленниками», внешняя часть которых встроена в нижнее днище бака ракетного блока.

218

Рис. 10.11. Хвостовые отсеки РН с двухкамерными двигателями

10.3. Компоновка топливных отсеков

Основные требования к компоновке топливных отсеков следующие:

1.Наименьший объем ракеты.

2.Наименьшая масса конструкции топливных отсеков.

3.Форма баков должна учитывать требования к положению центра давления аэродинамических сил.

4.Минимальные амплитуды колебаний жидкости в баках и др.

10.3.1. Компоновочные схемы топливных отсеков нижних ступеней РН

На рис. 10.12 представлены компоновочные схемы топливных отсеков нижних ступеней ракет-носителей. На этих схемах введены следующие обозначения: 1, 2 - баки окислителя и горючего; 3 – расходный трубопровод одного из компонентов; 4 - диафрагмы (для увеличения момента инерции массы топлива относительно продольной оси ракеты); 5 – бак жидкого водорода с теплоизоляцией.

Теплоизоляция внешней поверхности баков жидкого кислорода не предусматривается. Роль теплоизоляции выполняет слой инея,

219

конденсированного из атмосферного воздуха. При запуске двигателей этот слой разрушается и падает вниз.

1

4

Рис. 10.12. Компоновочные схемы топливных отсеков нижних ступеней ракет-носителей

Отметим особенности компоновки водородных баков.

1.Баки с жидким водородом должны иметь теплоизоляционное покрытие по внешней поверхности бака и по днищам (типа пенополиуретана), так как температура кипения жидкого водорода значительно ниже температуры кипения жидкого кислорода.

2.Даже если используются схемы совмещения днищ водородного и кислородного баков, то конструктивно из-за соображений безопасности эти днища все равно следует изготавливать из двух днищ, расположенных друг от друга на некотором расстоянии. Это делается, во-первых, во избежание соприкосновения компонентов топлива при негерметичности совмещенных днищ и образования взрывоопасной смеси и, во-вторых, для возможности конструктивного исполнения теплоизоляции днищ между водородом и кислородом.

220