Силовые схемы

Основой классификации РН по силовым схемам являются схемы нагру-жения топливного отсека, в зависимости от которых различают топливные отсеки, выполненные либо по несущей, либо по ненесущей схеме

Применительно к боевым ракетам термин «ненесущий топливный отсек» характеризовал силовую схему ракеты с неотделяющейся головной (боевой) частью и топливными баками, подвешенными в мощном корпусе, способном воспринять не только нагрузки активного участка полета, но и во много раз превосходящие их нагрузки пассивного участка. В дальнейшем с развитием ракетной техники борьба за повышение кон­структивного совершенства привела к появлению боевых ракет с отделяю­щейся головной (боевой) частью, которая одна достигала цели, а корпус раз­рушался на пассивном участке полета. Это позволило отказаться от мощного корпуса и обеспечить восприятие сравнительно небольших нагрузок актив­ного участка полета непосредственно корпусами баков. Баки стали «нести» все нагрузки активного участка (силы внутреннего давления, массовые, аэро­динамические и др.), т.е. стали несущими, в отличие от ненесущих баков, воспринимающих в основном только силы внутреннего давления.

В дальнейшем с появлением составных ракет и ракет-носителей термины «несущие» и «ненесущие» баки стали более емкими по своему содержанию и превратились в определенную характеристику ракет-носителей. Силовая схема ракеты-носителя в общем случае характеризует:

-нагрузки, воспринимаемые топливным баком;

-место топливных баков в общей структуре корпуса РН;

-силовую схему обечаек баков;

-уровень технологического обеспечения и сложность производственных процессов по изготовлению баков.

Рисунок 7 - Отвод боковых блоков с разворотом относительно нижнего узла силовых связей: а - выключение двигателей боковых блоков, разрыв верхних силовых связей, начало разделения; б - разворот боковых блоков относительно нижнего узла связей под действием системы сил Р= та;

в) разрыв нижних силовых связей, окончание разделения;1- верхний узел силовых связей; 2 - нижний узел силовых связей; 3 –двигатели

Применительно к характеристике силовой схемы нагрузки, действующие на РН, можно разделить на две группы: нагрузки, действующие на РН в це­лом, т. е. весь комплекс массовых, поверхностных и аэродинамических сил (сила тяжести, инерционные аэродинамические и гидродинамические силы), и локальные нагрузки, которые действуют в пределах только одного то­пливного бака, т. е. гидродинамические (давление газов наддува, инерцион­ное давление столба компонента топлива) и массовые силы, относящиеся к

рассматриваемому баку; в зависимости от конструктивной схемы РН, образующие общий силовой корпус ракеты-носителя.

Место топливных баков в общей структуре корпуса РН определяет схему

в)

Рисунок 8 - Отвод боковых блоков с их параллельным отбросом.

а - выключение двигателей боковых блоков; разрыв силовых связей блоков в «пакете», включение в работу тяг параллелограмма, начало разделения; б - боковой отвод боковых блоков с разворотом под действием системы сил Р= та;в- разрыв связей параллелограмма с ракетным блоком II ступени, завершение разделения; 1 — верхний узел силовых связей; 2 — тяги параллелограмма; 3 - нижний узел силовых связей; 4 - двигатели

их связи со всеми остальными конструктивными элементами и позволяет с учетом этого разделить их на топливные баки, входящие в состав корпуса

РН, и подвесные топливные баки, крепящиеся к корпусу РН как непосредст­венно, так и через вспомогательные промежуточные элементы (корпусом РН в этом случае могут быть либо специальные каркасные отсеки, либо другие топливные баки).

Силовая схема обечаек баков характеризует уровень осевых сжимающих сил, воспринимаемых обечайкой, и конструктивное совершенство бака. По своей силовой схеме обечайки баков могут быть неподкрепленными и под­крепленными. При равных условиях подкрепленные обечайки по сравнению с неподкрепленными имеют большую несущую способность, лучшее кон­структивное совершенство, более разнообразную конструкцию и восприни­мают большие сжимающие силы.

Уровень технологического обеспечения и сложность производственных процессов изготовления баков являются прямым следствием силовой схемы обечаек. Для баков с неподкрепленными обечайками технологическое обес­печение проще, а производство менее сложно, чем для баков с подкрепленными обечайками.

С учетом изложенного различают три силовые схемы ракет-носителей: с несущим топливным отсеком, с ненесущим топливным отсеком и комбини­рованные.

Силовая схема с несущим топливным отсеком имеет входящие в состав корпуса РН баки с подкрепленными, как правило, обечайками, восприни­мающими комплексные нагрузки, и характеризуется высоким уровнем про­изводства и достаточно сложным процессом их изготовления.

В некоторых случаях несущий топливный отсек может иметь и неподкре­пленные обечайки баков. Так, при отклонении от цилиндрической формы (использование конической формы) изготовление подкрепленной обечайки весьма сложно и более целесообразным является путь повышения давления наддува в баках, приводящий к большой разгрузке их от осевых сжимающих усилий, при этом толщина неподкрепленной обечайки будет больше, чем подкрепленной. Иногда использование подкрепленной обечайки просто не­целесообразно, что обусловливается спецификой компоновочной схемы, при которой осевые сжимающие усилия сравнительно невелики, а разгрузка дав­лением наддува происходит на относительно большом диаметре бака.

Силовая схема с ненесущим топливным отсеком характеризуется подвес­кой баков к корпусу РН, неподкрепленными обечайками, простым техноло­гическим обеспечением производства и столь же простым процессом изго­товления топливных емкостей.

Комбинированная силовая схема имеет как несущие, так и ненесущие ба­ки.

Преимущества и недостатки рассмотренных силовых схем РН тесно связа­ны с преимуществами и недостатками возможных конструктивных решений по их реализации, поэтому их положительные и отрицательные стороны це­лесообразно рассматривать совместно с достоинствами и недостатками кон­структивных схем.