Топливные баки

Содержание
Введение 2
1. Конструирование топливных баков ракет-носителей 3
2. Испытания топливных отсеков на герметичность 27
Заключение 30
Список использованной литературы 31

Размеры сечения подкрепляющих шпангоутов выбирают из условия, чтогде - нормальные напряжения в шпангоуте (); - давление в баке; - критические напряжения шпангоута на сжатие (); - модуль упругости материала шпангоута; - момент 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; - давление в баке;, - радиусы сферических оболочек;- радиус соединительного кольца; - площадь 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 герметичностьИспытания 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 26790-85). 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.ЗаключениеВ 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 вакуумированМетод накопления при атмосферном давлении Метод щупаМетод проникающей жидкостиМетод аквариумаМетод обмыливанияБолее 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.