Топливные баки

Размеры сечения подкрепляющих шпангоутов выбирают из условия, чтогде — нормальные напряжения в шпангоуте (); - давление в баке;

напряжения шпангоута на сжатие (); - модуль упругости материала шпангоута;

инерции сечения шпангоута. Рисунок 17 — Шпангоуты кольцевых баков (1 — полуторовая оболочка; 2 — внешняя оболочка; 3 — полутор; 4 — внутренняя оболочка; 5 — подкрепляющий шпангоут; 6 — стыковой шпангоут; 7 — шпангоут; 8 — стыковой шпангоут; 9 — шпангоут; 10 юбка бака)

13) Ячеистый бак Ячеистый бак (см. рис. 18) состоит из нескольких сферических оболочек 1, 2, 3, соединенных между собой через кольцевые шпангоуты 4. Шпангоуты могут иметь диафрагму 5. Шпангоут 4 нагружается растягивающими усилиями в плоскости кольца при любых радиусах соединяемых оболочек. Условие прочности этого кольца без диафрагмы имеет вид ();где — напряжение растяжения в кольце — коэффициент безопасности;

в баке;, — радиусы сферических оболочек;

— радиус соединительного кольца;

сечения кольца;

— временное сопротивление разрыву материала бака. Установка негерметичной диафрагмы 5 уменьшает напряжения в кольце, уменьшает массу бака, но значительно затрудняет сборку-сварку бака. В ячеистом баке, как и в других баках, имеется заборное устройство 10, 11, 12, 13, 14, к которому крепится труба датчика уровня 7, другой конец которой вкладывается в ловитель 6. Полость в трубе датчика уровня сообщается с баком через отверстие в заглушке 8. 14) Юбки баков Передача усилий от обечаек несущих баков на соседние отсеки может идти через приваренные к бакам юбки (см. рис. 19). Юбка может иметь простую конструкцию — сплошной цилиндр 1, приваренный к днищу, и более сложную — обечайка с фланцевым шпангоутом 11 или цилиндрическая обечайка 4, переходящая в стрингерную конструкцию, состоящую из обшивки 5, стрингеров 6 и стыкового шпангоута 7. Каждая юбка, как правило, нагружается сжимающими усилиями, перерезывающей силой и изгибающим моментом. Размеры сечений элементов конструкции юбок выбираются так же, как и элементы конструкции сухих отсеков. Рисунок 17 — Ячеистый бак (1,2,3 — сферические оболочки; 4 -кольцевой шпангоут; 5 — диафрагма; 6 — ловитель; 7 — датчик уровня; 8 — заглушка; 9 — кронштейн; 10 — днище; 11 — стойка; 12 — внутреннее тело; 13 — патрубок; 14 — фланец) Рисунок 18 — Юбки баков (1 — юбка; 2 — бак; 3 — днище бака; 4 — юбка; 5 — обшивка; 6 — стрингер; 7 — стыковой шпангоут; 8 — обечайка; 9 — шпангоут; 10 — днище; 11 — стыковой шпангоут; 12 — юбка)

2. Испытания топливных отсеков на герметичность

Испытания на герметичность — это испытания с целью оценки характеристик герметичности изделий как результата воздействия на него при его функционировании или при моделировании воздействия на него (ГОСТ 26 790−85). Такие испытания являются заключительной операцией, проводимой как после изготовления отдельных элементов топливного отсека, так и после монтажа систем. К настоящему времени известно достаточно много методов и средств проверки герметичности. Так как требования по герметичности, предъявляемые к отдельнымузлам и отсеку в целом, изменяются в широком диапазоне (от 10−5 до 10−18 Вт), на практике применяются различные методы проверки. Рассмотрим кратко методы, характерные для испытаний топливных баков и их элементов на герметичность. Метод обмыливания применяется для предварительной проверки перед испытанием объектов высокочувствительными методами. Этот метод позволяет обнаружить утечку более 5*10−6 Вт. Определить величину утечки при этом не представляется возможным, так как невозможно определить суммарную утечку из испытуемого объема. Пневмоиспытания по методу обмыливания сводятся к покрытию мыльной эмульсией отдельных участков внешней поверхности и соединений испытуемого объекта, находящегося под избыточным давлением газа.

В местах тяги происходит вздутие эмульсии, что и указывает на негерметичностъ объекта. Метод аквариума заключается в том. что испытуемый объект, предварительно заполненный газом, погружается в жидкость. Негерметичность обнаруживается по выделяющимся из объекта пузырькам газа. Метод аквариума целесообразно применять при испытании относительно небольших корпусных объектов для установления дефектов основного материала. Чувствительность метода составляет приблизительно5*10−6 … 5*10−5 Вт. Метод проникающей жидкости предусматривает заложение испытуемого объекта жидкостью (вода с хромпиком, керосин и т. д.), создание в объекте необходимого давления и выдержку в течение определенного времени. Поверхность при этом покрывают специальным составом. Оценка степени герметичности производится по наличию следов жидкости и определяется размером пятна на поверхности объекта. Чувствительность метода составляет 10−6… 10−7Вт.

Его удобно пользовать в процессе опрессовки, осуществляя таким образом проверку на прочность и параллельно на герметичность. Метод щупа используется для поиска мест утечек в металле, сварных швах, а также в ниппельных, фланцевых и других видах соединений. Сущность метода заключается в перемещении щупа — натекателя. соединенного шлангом с течеискателем, по соединениям испытуемой системы, находящейся под давлением контрольного газа (гелия или гелиево-воздушной смеси). Контрольный газ при наличии негерметичности засасывается щупом в течеискатель, выносной прибор которого отклонением стрелки и изменением тональности звукового сшила фиксирует утечку контрольного газа. Чувствительность метода составляет 10−7… 10−8Вт.Метод накопления при атмосферном давлении применим для контроля суммарной негерметичности соединений, емкостей, межбаковых пространств на собранном изделии, днищ баков, если вокруг них можно создать замкнутый объем накопления. Сущность метода заключается в том.

что вокруг проверяемого объекта создается замкнутый объем накопления. Проверяемый объект заполняется контрольным газом до избыточного давления. Дается определенная выдержка, после чего путем ввода в объем накопления щупа натекателя, соединенного с гелиевым течеискателем, регистрируется концентрация гелия. Чувствительность метода составляет 10−8… 10−9Вт.Метод вакуумирования предусматривает создание разрежения над контролируемой поверхностью и измерение гелиевым течеискателем контрольного газа, который под действием разности давлении проникает через микронеплотности из внутренних полостей испытываемого объекта в отвакуумированную полость. Используются различные схемы испытаний этим методом, в частности с применением: -вакуумной камеры;

— гелиевой камеры;

вакуумной присоски; разъемной камеры. При контроле герметичности в вакуумной и гелиевой камерах определяется величина суммарной негерметичности. Такому контролю рекомендуется подвергать объекты, имеющие сложную и развитую внутреннюю поверхность, большую протяженность и малое поперечное сечение. Испытание изделий с применением вакуумных присосок целесообразно проводить при контроле герметичности днищ, сварных емкостей, мест приварки, кронштейнов, фланцев и т. д. Сущность этого метода заклочается в том, что на испытываемый участок изделия устанавливается специальная герметичная камера — присосок, соединенная с откачной системой и течеискателем. Внутренняя полость вакуумируется до необходимого для контроля давления, а в изделие подается контрольный газ под избыточным давлением. Метод вакуумирования с применением разъемных камер применяется в основном при контроле герметичности кольцевых стыков трубопроводов. Он заключается в том, что на испытываемый стык устанавливается специальная герметическая камера, соединенная с откачной системой и течеискателем, и, как в предыдущем случае, камера вакуумируется, а в изделие подается контрольный газ под избыточным давлением. Чувствительность метода вакуумирования составляет 10−9… 10−10Вт.Заключение

В ходе выполнения курсового проекта были рассмотрены основные виды топливных баков ракет-носителей. Были рассмотрены и изучены основные конструктивные параметры баков, их расчет. Конструктивно все баки представляют собой оболочку со шпангоутами. Основным материалом для изготовления баков является дюралюминиевый сплав АМг6, который хорошо свариваемый в защитной среде аргона и имеет высокую прочность. После выполнения сварочный операций топливные баки должны подвергаться обязательному контролю его герметичности. По видам контроля сварочных швов и герметичности бака существует несколько методов:

Метод вакуумирован

Метод накопления при атмосферном давлении Метод щупа

Метод проникающей жидкости

Метод аквариума

Метод обмыливания

Более подробнее данные методы были описаны в курсовой работе. Задачи поставленные для выполнения курсового проекта, были раскрыты. Также было рассмотрено испытание баков на герметичность. Приведены основные методы контроля и точность каждого метода, границы применимости и достоверность полученных значений. Список использованной литературы1. Авдонин А. С. Расчет на прочность космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1991. 200с.

2. Гардымов Г. П. Композитные материалы в ракетно-космическом аппаратостроении. М. Спецлит, 1999;89 с.

3. Гардымов Г. П., Парфенов Б. А., Пчелинцев А. В. Технология ракетостроения. М. Спецлит, 1997;356 с.

4. Белясов И. Т. Технология сборки и испытания космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1990. 450 с.