АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДНИЩ ТОПЛИВНЫХ БАКОВ СВЕРХЛЁГКИХ РАКЕТ-НОСИТЕЛЕЙ НА МАССОВЫЙ КРИТЕРИЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ. ANALYSIS OF THE INFLUENCE OF THE SUPER-SLIGHT LAUNCH VEHICLE FUEL TANKS BOTTOM PARAMETERS ON THE MASS CRITERION OF EFFICIENCY

АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДНИЩ ТОПЛИВНЫХ БАКОВ СВЕРХЛЁГКИХ РАКЕТ-НОСИТЕЛЕЙ НА МАССОВЫЙ КРИТЕРИЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ. ANALYSIS OF THE INFLUENCE OF THE SUPER-SLIGHT LAUNCH VEHICLE FUEL TANKS BOTTOM PARAMETERS ON THE MASS CRITERION OF EFFICIENCY

© С.В.Винничук
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Проблемы ракетной и космической техники"
2019 г.

Аннотация: Для проектных рекомендаций при выборе днищ топливных баков ракет-носителей были рассчитаны различные формы оболочек. Учитывался критерий минимальной массы как самого днища, так и соседних конструктивных элементов. Была получена форма сферического днища исходя из суммарной массы совокупности элементов. Также было предложено торосферическое днище с переменной толщиной.

Ключевые слова: ракета-носитель, топливный бак, конструкция, днище бака, конструктивная схема.

Abstract: For the design recommendation, when choosing the bottoms of the fuel tanks of launch vehicles, various shell shapes were calculated. The criterion of the minimum mass of both the bottom itself and neighboring structural elements was taken into account. A spherical bottom shape was obtained on the basis of the total mass of various elements. It was also proposed toruspherical bottom with variable thickness.

Keywords: launch vehicle, fuel tank, design, tank bottom, constructive scheme.

Рассмотрены различные конструктивные виды днищ топливных баков (сферическое и торосферическое) ракеты-носителя (РН). Проводится анализ рекомендаций по выбору формы днищ баков РН, представленные в различных литературных источниках. Приведены их краткое изложение и анализ. Одним из недостатков является вычисление формы днища бака исходя из минимальной массы самого днища, а не конструкции в целом. Не учитывается их взаимное влияние друг на друга: при изменении габаритов одного элемента меняются и параметры соседних конструктивных элементов. Например, при увеличении радиуса днища увеличится длина сухого отсека и длина фермы крепления двигателя, но при этом с увеличением объёма уменьшается длина обечайки бака.

Проанализирована гипотетическая РН, в которой изменялась форма нижнего днища бака второго ракетного блока в данном пределе: Rдн=(1,05…2) Rц, где Rдн – радиус днища, Rц – радиус цилиндрической части бака. Согласно расчётам, днище с наименьшей массой было получено при соотношении Rдн=1,15 Rц, что совпадает с источником [1]. Однако минимальная суммарная масса конструкции была получена Rдн=1,05 Rц.

С уменьшением объёма днища необходимо увеличивать цилиндрическую часть бака. В исследуемом изделии эквивалентная толщина сухого отсека меньше толщины обечайки бака. Соответственно единица длины обечайки сухого отсека в данном случае меньше единицы длины гладкой обечайки бака.

Кроме этого, было предложено торосферическое днище с переменной толщиной, которое является эффективнее сферического с точки зрения массового критерия эффективности.

Литература

1. Погорелов В.И. Прочность и устойчивость тонкостенных конструкций: учебное пособие. - Изд. 2-е, испр. и доп. – СПб.: Изд-во Балт. гос. техн. ун-т., 2005. – 154 с.