Конструктивные схемы корпусов РДТТ

 

Особенностью конструкций РДТТ, существенно отличающих их от жидкостных ракетных двигателей, является тот факт, что камера двигателя одновременно выполняет функцию хранения заряда твёрдого топлива и функцию объёма, в котором происходит горение топлива и из которого истекают продукты горения. В связи с этим велико влияние корпуса РДТТ на внешнебаллистические характеристики ракеты. Например, в межконтинентальной баллистической ракете МХ (США) лишь 2,5 м длины из 18 м приходится на головную часть. Остальное пространство занято тремя РДТТ, длина которых в основном определяется длиной корпусов [2].

В зависимости от назначения двигателя корпус имеет крепёжные стыки со смежными двигателями или отсеками либо узлы крепления к ракете. К корпусу крепят сопла, крышки для размещения воспламенителей, пиротехнических средств, датчиков и другой аппаратуры. На корпусе можно размещать средства аварийного выключения двигателя, кабели систем управления и телеметрии, бобышки для их крепления, узлы отделения ступеней ракеты, крепежные элементы рулевых приводов, двигатели управления, узлы отсечки тяги и др.

Основные требования к конструкции корпусов [1]:

- минимальная масса при заданном внутреннем свободном объёме для размещения зарядов и достаточная прочность при всех видах нагружений (изготовление заряда, хранение, эксплуатация);

- надёжная тепловая защита от продуктов сгорания заряда;

- герметичность корпуса (при хранении и работе двигателя);

- обеспечение требуемой по условию прочности заряда деформативности корпуса (ограничение перемещений при действии давления).

Элементы конструкции корпуса приведены на рисунке 2.1 [1].

Способ крепления двигателя в ракете определяет конструкцию узлов стыка. На корпусе могут быть размещены два стыка, расположенные в передней и задней частях корпуса (рисунок 2.2) (элементы теплозащиты, герметизации на рисунке не показаны, узлы корпуса показаны схематично). К передним узлам крепятся верхняя ступень, ракетный отсек или обтекатель ракеты, к заднему - нижняя ступень ракеты либо её отсек (межступенчатый либо хвостовой) [1].

При выполнении только двигательных функций двигатель можно крепить к ракете одним узлом стыка (рисунок 2.3).

    

 

1 - передний фланец (верхний); 2 - наружный герметизирующий слой верхнего (переднего) днища; 3 - бортовая кабельная сеть; 4 - верхний шпангоут (передний); 5 - второй кокон, 6 - слой для защиты от влаги
и других внешних воздействий; 7 - лакокрасочное покрытие,

токопроводящий слой; 8 - нижний шпангоут (задний);

9 - детонирующий удлиненный заряд (ДУЗ); 10 - наружный

герметизирующий слой нижнего (заднего) днища; 11 - наружное

теплозащитное покрытие, 12 - разъём бортовой кабельной сети;

13 - силовая оболочка (первый кокон); 14 - задний (сопловой) фланец (нижний); 15 - клин, 16 - антиадгезионная плёнка; 17 - внутреннее теплозащитное покрытие; 18 - манжеты; 19 - защитно-крепящий
слой (ЗКС); 20 - герметизирующий слой; 21 - эластичный клин

 

Рисунок 2.1 - Элементы конструкции корпуса двигателя

1 - верхняя ступень ракеты; 2 - передний шпангоут корпуса;
3 - силовая оболочка корпуса (первый кокон); 4 - оболочка корпуса (второй кокон); 5 - нижняя ступень ракеты

 

Рисунок. 2.2 - Схема стыков несущей конструкции корпуса

 

 

1 - верхняя ступень ракеты; 2 - передний шпангоут корпуса;
3 - силовая оболочка корпуса (первый кокон); 4 - оболочка корпуса (второй кокон)

 

Рисунок 2.3 - Схема консольного стыковочного узла

 

Узлы стыка на двигателях с корпусами типа кокона можно размещать либо на втором коконе, намотанном поверх силовой оболочки, либо на обечайках, примотанных к силовой оболочке консольно (рисунок 2.4). Кроме того, один (рисунок 2.5) или несколько периферийных узлов крепления могут быть расположены на боковой поверхности корпуса [1].

 

1 - примотанная к силовой оболочке консольная обечайка корпуса;
2 - оболочка корпуса (второй кокон); 3 - силовая оболочка
(первый кокон)

 

Рисунок 2.4 - Способы выполнения узлов стыка на силовой оболочке

 

1 - корпус двигателя; 2 - ракетный отсек; 3 - периферийный
центральный шпангоут корпуса

 

Рисунок 2.5 - Периферийный узел стыка корпуса

 

На рисунке 2.6 приведена схема крепления специального двигателя внутри ракетного отсека (например, двигателя управления по каналу крена).

Длина узлов стыка определяется конструкцией ракеты. Корпус может стыковаться с ракетным отсеком (рисунок 2.7) и иметь короткий узел стыка либо выполнять его функции, если отсека нет. В этом случае смежные двигатели стыкуются непосредственно между собой (рисунок 2.8), а на корпусе выполняется удлиненный узел стыка (УУС) [1].

 

1 - нижний удлинённый узел стыка корпуса; 2 - узлы крепления
специального двигателя; 3 - специальный двигатель

 

Рисунок 2.6 - Схема крепления специального двигателя

 

1 - укороченные узлы стыков корпусов двигателей верхней и нижней ступеней ракет; 2 - ракетный отсек

Рисунок 2.7 - Схема стыковки двигателей через ракетный отсек

 

 

 

Рисунок 2.8 - Схема стыковки двигателей

 

 

Силовая оболочка корпуса может быть выполнена в виде кокона с центральным или периферийными отверстиями (рисунок 2.9) либо в виде цилиндрической или конической оболочки, имеющей разъёмное соединение с днищем (одним или двумя). При этом силовая оболочка корпуса может иметь несколько разъёмов на цилиндрической или конической части (рисунок 2.10). Днища корпуса могут быть неразъёмно соединены с концевыми частями такой оболочки. Необходимость разъёмов на оболочке определяют исходя из габаритных, массовых ограничений, возможностей транспортного, перегрузочного и формующего заряд оборудования (например, корпус РДТТ ТКК «Спейс Шаттл»).

 

 

1 - периферийное отверстие на корпусе с крышкой; 2– верхнее
центральное (полюсное) отверстие в корпусе с крышкой;
3 - нижнее центральное (полюсное) отверстие в корпусе

 

Рисунок 2.9 - Схема силовой оболочки корпуса

 

 

 

1 - верхнее днище корпуса; 2- разъёмы на цилиндрической
(конической) части корпуса; 3 - нижнее днище корпуса

Рисунок 2.10 - Схема секционного корпуса