Устройства в баках для гашения колебаний топлива

Корпус ракеты испытывает продольные и поперечные колебания в широком диапазоне частот от воздействия внешних сил и возмущений (работа пульсирующего двигателя, порывы ветра, работа автоматов стабилизации).

Колебания воздействуют на массу жидкости, находящуюся в баках и приводит к значительному смещению центра масс. Это отрицательно сказывается на работе органов устойчивости и управляемости, а при совпадении частот свободных колебаний жидкости с частотой собственных колебаний корпуса может привести к резонансу и разрушению РН.

Для уменьшения колебаний зеркала жидкости в баках предусматривают:

– устройства гашения колебаний жидкости;

– перфорированные перегородки (демпфирующие устройства);

– конусы и продольные перегородки.

Перфорированные поперечные перегородки и конуса уменьшают амплитуду колебаний топлива и устанавливаются в передней части бака верхней ступени и в нижней части первой ступени. Эффективны при определенном уровне топлива.

Гасители поперечных колебаний выполнены в виде тонких про­дольных пластин (6–8 шт.), установленных равномерно по окружно­сти вдоль всей длины бака или на части длины. Ширина пластин составляет ~ 0,5 радиуса бака. Для повышения жесткости пластин последние имеют продольные зиги (рис. 5.17).

Гасители продольных колебаний выполнены в виде плоских перфорирован­ных пластин, установленных перпендикулярно продольной оси ра­кеты в передней части бака. Продольные перегородки повышают запас статической устойчивости ракеты по углу крена. Эффективность успокоения колебаний жидкости ниже, чем у поперечных, но они гасят колебания жидкости во все время работы двигателя.

Демпфирующие устройства увеличивают пассивную массу ракеты.

Рис. 5.17. Гасители поперечных колебаний жидкости 1 – пластина гасителя колебаний; 2 – обечайка бака; 3, 4 – стержни крепления пластины; 5 – опоры крепления стержней

Крепление элементов арматуры

 

Для крепления элементов арматуры внутри и снаружи предусматривают установку кронштейнов, привариваемых к корпусу бака.

Кронштейны используются для монтажа элементов арматуры с помощью болтовых и винтовых соединений.

На рис. 5.18 показан вариант крепления внутри бака демпфирующих перегородок и датчика СОБ.

 

Рис. 5.18. Крепление элементов арматуры внутри бака

 

Компоновка элементов электрических и пневмогидравлических связей снаружи баков под гаргротом показана на рис. 5.19, 5.20.

Во всех соединениях должны быть предусмотрены меры по их контровке. Применяют пружинные и отгибные шайбы, самоконтрящиеся гайки, контровочная проволока.

Рис. 5.19. Компоновочная схема гаргрота 1 – труба; 2 – крышка; 3 – кронштейн; 4 – обечайка; 5 – кронштейн; 6 – кабель

 

Рис. 5.20. Крепление труб снаружи (а) и внутри (б) бака: 1 – труба; 2 – хомут; 3 – ложемент; 4 – кронштейн; 5 – панель

 

Люки, штуцера, фланцы баков

Для выполнения сборочных и монтажных работ у баков больших диаметров на одном из днищ делают люк-лаз, который закрывается крышкой. Необходимо, чтобы люк располагался на части днища, имеющей меньшую кривизну для более равномерного нагружения горловины и крышки.

Диаметр люка-лаза выбирается из технологических соображений (обычно 400...500 мм).

Люк-лаз самый большой вырез в оболочке днища и требует компенсации в материале, распределяемом по сечению шпангоута люка. Концентрация напряжений возрастает с увеличением диаметра отверстия. Конструкции люков-лазов показан на рис. 5.21–5.23.

 

Рис. 5.21. Конструкция люка-лаза:

1 – днище; 2 – горловина; 3 – фланец; 4 – стяжной болт; 5 – прокладка; 6 – крышка; 7 – усиление днища

 

Рис. 5.22. Варианты конструктивного исполнения люка-лаза и крышки

(варианты 3 и 4 отвечают повышенным требованиям по герметичности)

а)	б)
в)

Рис. 5.23. Конструкции люков-лазов

а) с внутренней крышкой:

1 – крышка люка; 2 – фланец люка; 3 – днище бака; 4 – шпильки с гайками креп­ления крышки; 5 – уплотнение; 6 – бобышка для крепления установочной ручки

б) с наружной крышкой:

1 – крышка люка; 2 – фланец люка; 3 – днище бака; 4 – шпильки с гайками креп­ления крышки; 5 – уплотнение;

в) с приваренной крышкой:

1 – крышка люка; 2 – удлиненный фланец; 3 – днище бака; 4 – шпильки с гайками крепления крышки; 5 – уплотнение; 7 – сварное соединение

Для обеспечения равнопрочности усиления (окантовки) и основной оболочки материал, удаленный из оболочки, должен быть размещен в виде окантовывающего усиления, т.е. в виде эффективной площади окантовки.

Площадь окантовки может быть реализована в виде шпангоута и в виде приварных накладок (их применение нежелательно, т.к. сама сварка требует дополнительного усиления.

Необходимость компенсации вырезов относится и другим вводам в бак элементов пневмогидросистемы и выводу расходной магистрали.

Рис. 5.24. Конструктивное исполнение ввода труб в бак: а – ввертной; б – вварной

Для присоединения трубопроводов (дренаж, контроль давления, проверка герметичности баков и др.), для установки некоторых агрегатов на днищах и обечайках баков размещаются штуцера и фланцы. Отверстия под фланцы и штуцера не следует располагать в одном сечении (чтобы не нарушать требуемую прочность бака), а на определенном удалении друг от друга и в шахматном порядке (рис. 5.25).

Фланцы делают точеными или фрезерованными и приваривают к отбортовке отверстий бака.

Форма фланца и размеры определяются агрегатом, который на нем устанавливается.

Фланцы могут иметь резьбовые или гладкие отверстия под шпильки и болты.

Рис. 5.25. Конструкция фланцев: 1 – фланец; 2 – горловина; 3 – днище

Если диаметр штуцера меньше 15 мм, то его делают точечным и вваривают в отверстие на баке. При больших диаметрах штуцеров их делают из трубы соответствующего диаметра и приваривают к отбортовке отверстия (рис. 5.26).

Рис. 5.26. Способы установки штуцеров: 1 – штуцер; 2 – днище (обечайка)