Особенности ферменных и рамных конструкций отсеков

6.1. Классификация и назначение ферменных конструкций

Ферменные конструкции используются в качестве (рис. 6.1):

- переходных отсеков, соединяющих различные ступени, особенно при горячем разделении;

- основы теплонагруженного агрегата (например, посадочного блока или двигательной установки);

- несущей основы для различных прибо­ров, узлов и конструкций;

- каркасов антенн и панелей солнечных батарей.

Ферменные конструкции в последние годы нашли широкое примене­ние в компоновочных схемах современных РН и автоматических космических аппаратов, так как они:

· относительно легки,

· достаточно просты в изготовлении,

· удобны в эксплуатации,

· отличаются * высокой жесткостью,

* способностью воспринимать ударные нагрузки,

* достаточной надежностью.

Фермы представляют собой пространственные конструкции, состоящие из (рис. 6.2):

- базовых элементов (кронштейны, фитинги, опоры, косынки),

- стержневых элементов, выполненных из различных стандартных профилей (трубы, швеллеры, уголки) и работающих в конструкции на растяжение или сжатие.

Рис. 6.2. Конструктивные схемы переходных ферм:

а – коническая ферма: 1 – стержень; 2 – фитинг;

3 – стыкуемый отсек; 4 – косынка;

б – цилиндрическая ферма: 1 – стержень; 2 – промежуточный шпангоут;

3 – фитинг; 4, 5 – крепежные элементы;

в – цилиндрическая ферма, выполненная из профилей: 1 – стержень;

2 – промежуточный шпангоут; 3 –крепежные элементы

6.2. Конструктивное исполнение узлов и элементов ферм

Основными элементами конструкции фермы, как уже отмечалось, являются стержни и фитинги. Стержни, как правило, выполняются из труб, а для ракет тяжелого класса – из прессованных профилей: двутавров, швеллеров и т. п. Число стержней фермы определяется требованием обеспечения минимальной массы отсека при соблюдении условий прочности, жесткости и устойчивости конструкции.

Фитинги ферменной конструкции обеспечивают не только жесткую меха­ническую связь, но также более равномерное распределение и передачу нагрузок от одного отсека к другому.

Конструктивные исполнения фитингов характерны большим разнообрази­ем и зависят от:

* вида и величин действующих нагрузок;

* числа стержней, сходящихся в одном узле;

* принципиальной схемы передачи нагрузок в узле;

* особенностей и назначения узла (разъемное или неразъемное).

Конструкция фитингов (рис. 6.5) может быть литой, штампованной и сварной.

Рис. 6.5. Конструктивные схемы литого (а), штампованного (б), сварного (г) фитингов; в – вариант втулки фитинга для установки толкателя.

1 – стержень; 2 – переходник-втулка; 3 – фланец; 4 – узел крепления стыкуемого отсека; 5 – сварной шов; 6 – подкладное кольцо; 7 – законцовка

Конструкция фитинга (рис. 6.5а) характеризуется тем, что стержни 1 стыкуются с переходником (втулкой) 2, а к узлам крепления 4 стыкуе­мого отсека ферма крепится по фланцам 3. Промежуточный элемент (втул­ка) используется для установки средств крепления и (или) разделения: шариковых замков-толкателей (рис. 6.5в).

Поскольку сварной шов 5 (рис. 6.5а) характеризуется более низкими прочностными свойствами, чем основной материал соединяемых эле­ментов, то для подкрепления могут быть использованы врезные или наклад­ные пластины. Наибольшей несущей способностью обладают штампованные фи­тинги 2 (рис.6.5б), привариваемые к стержням по плоскостям 5 (варианты исполнения см. на выноске I рис. 6.5б). Возможен вариант соединения стержней с опорными элементами в виде уголка (рис. 6.5г).

6.3. Рамы в конструкциях PЛА

Рамные конструкции применяются в ЛА для крепления грузов в герметичных контейнерах, приборов и аппаратуры, а также для установки двига­телей в отсеках с большими габаритными размерами.

Конструктивные схемы рам определяются требуемой жесткостью конструкции. Применение для крепления двигателей рамных конструкций оправдано тогда, когда мала высота зоны его крепления или сильно отличаются габаритные размеры двигателей от размеров поперечного сечения ракетного блока. На рис. 6.8 представлена конструктивная схема рамы крепления четырех двигателей. Она состоит из балок 1, пересекающихся под прямыми углами. Балки имеют верхний 4 и нижний 3 пояса, которые воспринимаю изгибающие моменты. Стенка балки 5 воспринимает поперечную силу. С помощью силовых кронштейнов 2 балки крепятся к корпусу ракетного блока.Наиболее распространенный вид конструкций балок тавровый (рис. 6.9). Для повышения устойчивости стенки балки подкрепляют стойками (рис.6.10а) или выпол­няют выштамповки (рис.6.10б).

Рис. 6.8. Схема рамной конструкции: 1 – балка; 2 – силовой кронштейн;

3 – нижний и 4 – верхний силовые пояса; 5 – стенка

Контрольные вопросы

1. Какие отсеки относят к сухим? Что сухие отсеки представляют собой?

2. Какие классификации сухих отсеков РЛА существуют? Рассказать виды сухих отсеков по одной из классификаций (по заданию преподавателя).

3. Какие бывают сухие отсеки по месту расположения на РЛА? Рассказать про каждый вид подробно (можно использовать рисунки 5.2 – 5.4).

4. Рассказать про сухие отсеки с неподкрепленным корпусом (использовать рис. 5.5).

5. Рассказать про сухие отсеки стрингерной и лонжеронной конструкции (использовать рис. 5.6).

6. Рассказать про сухие отсеки монолитной конструкции (использовать рис. 5.7).

7. Рассказать про сухие отсеки трехслойной конструкции (использовать рис. 4.13).

8. Рассказать про сухие отсеки многослойной конструкции (использовать рис. 5.8).

9. Каково назначение переходных отсеков?

10. Какие бывают конструкции переходного отсека? (использовать рис. 5.12).

11. Рассказать о назначении и расположении приборных отсеков на РЛА.

12. Рассказать про форму и конструкцию приборных отсеков.

13. Рассказать про герметичные и негерметичные приборные отсеки (использовать рис. 5.9, 5.10).

14. Каково назначение хвостового отсека? Рассказать про форму и длину хвостового отсека (использовать рис. 5.16).

15. В качестве чего применяются ферменные конструкции?

16. Почему ферменные конструкции нашли широкое применение на РН?

17. Из чего состоят фермы? (использовать рис. 6.2)

18. Какую форму может иметь поперечное сечение стержней фермы? Чем определяется количество стержней фермы?

19. Назвать назначение фитингов. От чего зависит конструктивное исполнение фитингов?

20. Рассказать про конструкцию фитинга по рис. 6.5.

21. Рассказать назначение рамных конструкций на РЛА. В каких случаях для крепления ДУ применяют рамы?

22. Рассказать про конструкцию рам по рис. 6.8.

23. Рассказать про варианты конструктивного исполнения балок рам, используя рис. 6.9 и рис. 6.10.