Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние проблемы и задачи исследования 10
1.1 Роль и место работ по проектированию корпусов в общем процессе проектирования РН 10
1.2 Существующий порядок проектирования корпусов РН 12
1.3 Обзор научной поддержки существующего порядка рационального проектирования корпусов РН 18
1.4 Эффективные методы проектирования силовых схем в смежной области - самолетостроении , .; 26
1.5 Задачи исследования /. 30
2 Проектирование конструкции ракет пакетной схемы методами силового анализа. Выбор силовой схемы 31
2.1 Предлагаемый метод проектирования 31
2.2 Формирование исходных данных для разработки ступени РН. 34
2.2.1 Объемно-габаритная компоновка ступени РН 34
2.2.2 Нагружение конструкции, система координат 34
2.2.3 Цель исследования 45
2.3 Генерация рациональных вариантов силовой схемы 46
2.3.1 Методологические принципы генерации силовых схем 46
2.3.2 Анализ режимов нагружения конструкции .48
2.3.3 Выявление действующих на центральный модуль и подвесные баки внешних и инерционных сил, кратчайших путей их силового замыкания между собой 51
2.3.4 Дополнительное исследование рациональных путей межблочной передачи продольных сил 65
2.3.5 Разработка вариантов рациональной силовой схемы .70
2.3.6 Дополнительные варианты силовой схемы 83
2.3.7 Сравнительная оценка основных качеств вариантов силовой схемы НПС 86
2.3.8 Схема закрепления конструкции 87
2.4 Формирование конструктивно-силовых схем отсеков. Определение
параметров силовых элементов.. 89
2.4.1 Принципы формирования конструктивно-силовых схем отсеков. Основные соотношения для расчета параметров силовых элементов.. 90
2.4.2 Конструктивно-силовая схема и параметры силовых элементов бака Г... 91
2.4.3 Конструктивно-силовая схема и параметры силовых элементов приборного отсека 93
; 2.4.4 Конструктивно-силовая схема и параметры силовых элементов бака О 94
2.4.5 Конструктивно-силовая схемам параметры силовых' элементов ХО варианта 1 НПС ..95
2.4.6 Параметры силовых элементов ХО варианта 2 НПС 96
2.4.7 Параметры силовых элементов ХО варианта 3 НПС 96
2.4.8 Параметры стержневых элементов ВПС и НПС 97
2.5 Моделирование конструкции, нагрузок и закрепления сравниваемых вариантов 97
2.6 Результаты расчета 109
2.7 Анализ результатов, выбор варианта силовой схемы 111
Выводы по разделу 2 114
3 Коэффициент полной массы проектируемой конструкции и оценка качества проекта 115
3.1 Коэффициент полной массы агрегатов и конструкции в целом 115
3.2 Оценка качества проекта с использованием величины коэффициента полной массы 117
3.3 Назначение лимитных значений массы проектируемой конструкции 121
Выводы по разделу 3 .:... 122
4 Конструирование с учетом технологичности.,... 123
5 Технико-экономическое обоснование использования предлагаемых методов в реальном проектировании ..:... 133
6 Применение предлагаемых методов. Разработка рационального облика устройства силовой связи орбитального корабля «Буран» с ракетой-носителем «Энергия» 135
7 Основные результаты работы 145
Литература...
- Обзор научной поддержки существующего порядка рационального проектирования корпусов РН
- Объемно-габаритная компоновка ступени РН
- Разработка вариантов рациональной силовой схемы
- Оценка качества проекта с использованием величины коэффициента полной массы
Введение к работе
Как известно, существуют 2 основных типа компоновки ракет-носителей (РН) - "тандем" и "пакет".
Разработка ракет типа "тандем" имеет достаточно мощную научную поддержку. Это работы Балабуха Л.И., Лизина В.Т., Пяткина В.А., Мишина В.П., Карраска В.К., Голубева И.С., Самарина А.В. и других.
Пакетная схема широко применяется и будет применяться в обозримом будущем. Преимущество этой схемы заключается в возможности получения мощных ракет из готовых транспортабельных блоков с минимальной трудоемкостью сборки их в изделие у места запуска. К ним относятся ракеты таких компоновочных схем, как собственно" пакет" (широко известные РН "Спутник" или "Союз", "Протон"), так и и ее разновидности: "с боковым закреплением полезного груза" (РН сравнительно недавней разработки "Энергия"); "с подвесными топливными баками" (вариант разрабатываемой РН "Ангара"). Передача сил между блоками пакета организуется через специальные устройства межблочной связи. Обычно это набор стержневых элементов и механизмов, обеспечивающих передачу сил между блоками. Состав и расположение элементов, образующих такие устройства, может иметь множество вариантов. А поскольку уровень передаваемых сил измеряется тысячами и более кН, то и весьма ощутимо влияние принятой конструкции межблочных связей на массу ракеты.
Проблемы, возникающие перед разработчиками таких ракет, по своему уровню сходны с теми, которые в свое время возникали перед авиаконструкторами при разработке конструкций крепления: крыла к фюзеляжу, мотогондол к фюзеляжу и под крылом, стоек шасси к силовым элементам крыла или фюзеляжа и т.п.
Результатов исследований, посвященных оптимальному проектированию конструкции ракет пакетной схемы, недостаточно для практики проектирования. Существующие в конструкторских бюро методы разработки ракет пакетной схемы требуют значительных затрат и времени и средств, так как предусматривают полномасштабную, на уровне эскизного проекта, разработку вариантов и их сравнение. Поэтому должна быть решена проблема повышения эффективности работ по проектированию ракет такого типа.
Занимаясь разработкой корпусных конструкций ряда указанных выше РН или им подобных конструкций, неизменный интерес у автора вызывали работы, ставящие своей целью дать конструктору-проектировщику в простом, доступном и наглядном виде теорию для проектирования наивыгоднейших силовых конструкций. К числу таких относятся работы основоположника одной из отечественных школ силового конструирования - Комарова А.А. [39-42] и его последователей - Комарова В.А., Данилина А.И., Козлова Д.М., Резниченко Г.А. и др. [43-50, 25, 36, 37, 78, 79]. Предлагаемые в них подходы, предполагающие широкое использование методов силового анализа в разработке авиационных конструкций, с успехом и эффективно, по мнению автора, применимы при разработке новых РН типа указанных выше, а также конструкций, отличающихся от прежних существенной новизной силовых схем.
В данной работе под термином "рациональное проектирование" будем понимать, в соответствии с толкованием слова "рациональный" в русском языке (разумно обоснованный, целесообразный), организацию такого процесса проектирования, в котором, наряду с достижением основного требования - минимума массы конструкции — предусматривается также учет таких требований, как технологичность, минимум стоимости, различные ограничения в ресурсах, материалах, сроках создания и др.
Целью данной работы является разработка, на основе методов силового анализа, более эффективного, по сравнению с существующими, метода рационального проектирования ракет пакетной схемы.
Работа состоит из шести разделов, раздела с основными результатами работы, списка литературы и приложения "Патент РФ на изобретение". В первом разделе рассмотрено состояние существующего порядка проектирования корпусных конструкций ракет, в том числе и ракет пакетной схемы, его научной поддержки; рассмотрены эффективные методы проектирования силовых схем в смежной области — самолетостроении.
Во втором разделе изложены суть предлагаемого метода проектирования конструкции ракет пакетной схемы и подробно, на примере разработки конструкции ступени РН-действия, связанные с выбором силовой схемы.
В третьем разделе рассмотрено решение задач анализа весовой эффективности типовых конструкций ракет и назначения обоснованных значений лимитной массы с использованием характеристик конструкции из методов силового анализа.
В четвертом разделе изложен заключительный этап работ по предлагаемому методу — "конструирование с учетом технологичности".
В пятом разделе приведено сравнение трудозатрат на разработку по существующим и предлагаемому методу.
В шестом разделе в качестве еще одного примера применения методов силового анализа при проектировании ракет пакетной схемы представлено разработанное автором данной работы устройство силовой связи орбитального корабля "Буран" с ракетой-носителем "Энергия", патент РФ на которое приведен в приложении.
Обзор научной поддержки существующего порядка рационального проектирования корпусов РН
Хотя ракетостроение относится к одной из самых молодых отраслей науки и промышленности, в настоящее время создан достаточно весомый 4 потенциал научной поддержки изложенного в предыдущем разделе традици онного порядка рационального проектирования корпусов РН, отраженный в ряде работ, краткий обзор которых приведен ниже.
В 1984г. издана работа Балабуха Л.И. и др. авторов: "Основы строительной механики ракет" [7]. Основной объем работы посвящен вопросам проектирования корпусных конструкций современных ракет. Даны классификация и характерные особенности аэродинамического, массово-инерционного, динамического и температурного нагружения корпуса ракет. Особое внимание уделено простым аналитическим методам расчета на прочность типичных элементов конструкции ракет: баков, сухих отсеков (межбаковых, хвостовых, переходных, двигательных), ферменных отсеков, головных обтекателей. Приведены наиболее удачные, по мнению авторов, конструктивно-силовые схемы этих агрегатов - гладкие и вафельные, стрингерные, лонжеронные, трехслойные с сотовым заполнителем. Изложены общетеоретические основы прочностного расчета, современные методы, ориентированные на использование ЭВМ. Отмечается, что, несмотря на наличие мощных комплексов программ, какими пользуются при современных прочностных расчетах, упрощенные методы расчета не потеряли и, видимо, еще долго не потеряют своего значения. Во-первых, простые аналитические решения, наглядно отражающие влияние отдельных параметров конструкции, необходимы для правильного понимания особенностей силовой схемы конструкции ракеты. Во-вторых, умение пользоваться простыми методами расчета для получения оперативного результата на начальной стадии проектирования помогает проектировщику контролировать и правильно истолковывать результаты уточненных поверочных расчетов.
Монография Лизина В.Т., Пяткина В.А. "Проектирование тонкостенных конструкций" [52] предназначена в первую очередь для проектировщиков корпусных конструкций ракет.
В работе достаточно глубоко обозначены пути решения задачи разработки рациональных вариантов компоновочно-силовой схемы, меры достижения эффективного компоновочного решения. Подчеркнута важность нахождения наилучшей КСС. Представлены коэффициенты совершенства оболочек по массе при работе на прочность и устойчивость в зависимости от конструкции стенки оболочки (неподкрепленпая, вафельная, трехслойная) и материалов (сталь, титановые, алюминиевые, магниевые сплавы, стекло -, органо-, угле-, боропластики, бериллиевые сплавы). Основной объем работы посвящен тому, чтобы для заданной силовой схемы дать конструктору методики или алгоритмы проектного расчета таких элементов тонкостенных конструкций как: — оболочки (цилиндрические, конические, сферические, эллипсоидаль ные, тороидальные, гладкие, подкрепленные и трехслойные) под действием внешнего давления, осевого сжатия или их комбинации; - плоские пластинки (гладкие и вафельные) под действием сжимаю щих, касательных и комбинированных усилий; «Г - емкости под действием давления; — оболочки под действием локальных нагрузок, а также расчет шпангоутов, фланцев, сварных и резьбовых соединений.
Особо необходимо отметить, что, в отличие от большинства используемых по вопросу прочности публикаций, для которых характерен известный академизм, практически все вышеназванные методики и алгоритмы ав торы сумели привести к законченным выражениям в простейшей форме. А поскольку реальное проектирование включает одновременное исследование и рассмотрение многочисленных вопросов, от проектанта требуется получение немедленного ответа и решение в оптимальном варианте. Поэтому совершенствование теоретических методов в направлении их прикладного упрощения представляет конструктору, которому приходится сочетать и увязывать знания многих дисциплин, доступный активный инструмент проектирования.
А В 1991 г. издана работа "Основы конструирования ракет-носителей космических аппаратов". / Под. ред. В.П. Мишина и В.К. Карраска [62], в которой изложены вопросы конструирования одноразовых ракет-носителей КА с ЖРД. Сформулированы требования, предъявляемые к конструкции. Дан краткий обзор конструкционных материалов и полуфабрикатов с характери стиками их прочности, жестко стных, теплофизических, технологических и эксплуатационных свойств. Рассмотрено статическое, динамическое и тепловое нагружение корпуса, определение расчетных случаев нагружения методами доминирующей и условной нагрузок. Сформулированы, применительно к моноблочным ракетам, методологические принципы при выборе конструкции отсеков, агрегатов и силовых элементов, таких как: топливные баки, сухие отсеки, сбрасываемые обтекатели, ферменные отсеки, рамы, узлы соединения отсеков ракеты-носителя, отсеки из композиционных материалов. Даны алгоритмы проектировочных расчетов, характерных для элементов конструкции ракет-носителей, с учетом как тепловых нагрузок, так и особенностей использования криогенных компонентов. Приведены примеры конструктивного исполнения отсеков, узлов и др. элементов конструкции. Рассмотрено влияние на конструкцию технологических факторов. Показаны особенности конструкторских испытаний различных отсеков, пути автоматизации конструкторских работ.
Этап проектирования конструкций, занимающий центральное место в процессе их создания, подробна рассмотрен и обобщен в работе И.С.Голубева и А.В.Самарина "Проектирование конструкций летательных аппаратов", изданной в 1991 г. [23].
При рассмотрении процесса проектирования авторами особо выделены две взаимосвязанные группы задач: аналитическое проектирование и конструирование. Аналитическое проектирование имеет целью обоснование и выбор технического решения. Конструирование - заключительный этап проектирования, включающий в себя конструктивно-технологическую проработку конструктивной схемы, выбранной на предыдущем этапе, и выпуск рабочих чертежей.
Объемно-габаритная компоновка ступени РН
На рис. 2.2 представлена объёмно-габаритная компоновка 2-й ступени разрабатываемой РН. Рассматриваемая ступень РН является сложной пространственной кон струкцией, включающей в себя центральный модуль и два подвесных бака горючего (баки Г), соединенных с ним верхним и нижним поясами связей (ВПС и НПС). Центральный модуль состоит из приборного и хвостового от секов (ПО и ХО) и бака окислителя (бак О), расположенного между ними, а также двигательного отсека и двигателя. ВПС и НПС расположены в зоне приборного и хвостового отсеков соответственно. .
Нижняя часть 2-й ступени через хвостовой отсек стыкуется с верхней частью 1-й ступени РН, а верхняя часть через приборный отсек стыкуется с космической головной частью (КГЧ).
Процессам сборки, подготовки к пуску и полету РН соответствуют режимы нагружения, определяемого расчетом. Чаще всего [21] характерными для РН режимами нагружения являются: — подъем краном и перенос собранной РН с места сборки на транс-портно-установочный агрегат (ТУА) (режим Ук); — транспортирование РН на ТУ А к месту старта (режим Ту); — стоянка на старте "сухой" и заправленной РН (режим у? и У3 ); — старт и начальный участок полета РН с минимальным продольным ускорением (режим S и L/); — аэродинамическое нагружение РН при полете на участке максималь ных скоростных напоров (режим А), при этом в случае действия ветра в плоскости тангажа - это режим Лт, а в плоскости рыскания — режим Ар. — движение РН с максимальным продольным ускорением в конце ра боты 1-й ступени (режим В}); ;— выключение двигателя 1-й ступени (режим К і); — движение РН с минимальным продольным ускорением в начале работы 2-й ступени {режим Ь2); — движение РН с максимальным продольным ускорением в конце работы 2-й ступени (режим В2).
Поскольку одной из задач данной работы является сравнение предлагаемого и существующих методов действий при выборе силовой схемы, было бы корректно использовать при этом одинаковые исходные данные. В их число входит, не только компоновочная схема, но и значение внешних нагрузок, действующих на рассматриваемую ступень.
Расчет нагрузок является отдельной, самостоятельной задачей, не вхо дящей в число рассматриваемых в данной работе. Поэтому использование в той или иной мере результатов расчета нагружения конструкции рассматри ваемой ступени РН, полученных ранее на стадии эскизного проекта [18] и необходимых для решения задач данной работы, является целесообразным и уместным. V
Для представления материалов по нагружению используем, по аналогии с [18], местные системы координат составных частей ступени.
Начало системы координат центрального модуля помещено в месте его стыка с КГЧ. Ось ОХ совпадает с продольной осью центрального модуля и направлена к хвостовому отсеку. Ось OY направлена в сторону полуплоскости стабилизации III. Ось OZ направлена в сторону полуплоскости II.
Начала местных систем координат подвесных баков помещены в верхних теоретических вершинах баков. Ось ОХб совпадает с продольной осью бака и направлена к нижнему днищу. Ось ОУб направлена к продольной оси центрального модуля. Ось OZ6 дополняет систему координат до правой. Система координат ступени показана на рис.2.3.
Исходя из того, что подвесные баки Г могут быть соединены с центральным модулем только в ВПС и НПС, необходимо, используя предлагаемый метод проектирования конструкции ракет пакетной схемы, найти рациональную силовую схему конструкции ВПС и НПС и ступени в целом, удовлетворяющую основному критерию - минимуму массы. Проанализировать результаты и сравнить их с результатами выбора силовой схемы традиционными методами. :
На этом этапе с использованием методов силового анализа формиру-готся рациональные варианты силовой схемы, проводится сравнительная оценка их основных качеств, а также подготавливаются исходные данные для математического моделирования сформированных вариантов силовой схемы.
Как уже отмечалось во введении, может быть множество вариантов устройств силовых связей между блоками, в каждом из которых состав и расположение элементов этих связей приводит в большей или меньшей степени к перераспределению картины силовых потоков в составных частях РН и, следовательно, влияет па величину массы конструкции.
При формировании вариантов устройств межблочной силовой связи возможно использование одного из 2-х подходов. . .. ; В классической постановке, разработанной в авиастроении [47], необходимо, применительно к проектируемой ступени, выполнить следующие действия. В зоны ВПС и НПС, допустимые по геометрическим соображениям, вписывается непрерывная объемная изотропная модель, которая потенциально содержит все мыслимые силовые схемы. Далее производится оптимизация распределения материала в модели, намеренно без конструктивно-технологических ограничений и находится таким образом теоретически оптимальная конструкция (ТОК). Строятся потоки главных усилий (ПГУ) в
Далее на основе максимального использования эвристических методов, практического опыта конструкторов, прочнистов и технологов решается задача нахождения таких конструктивно-технологических решений, которые будут максимально адекватны найденной ТОК и ПГУ в ней.
Разработка вариантов рациональной силовой схемы
Разработку конкретных вариантов силовой схемы проведем на основе выявленных в предыдущем подразделе рациональных путей силового замыкания внешних и инерционных сил. При этом будем учитывать, что конструкция формируемых устройств межблочных связей должна отвечать не только основному требованию - обеспечить замыкание внешних и инерционных сил при минимальных затратах массы. Необходимо, чтобы эта конструкция в той или иной мере отвечала и таким дополнительным требованиям, как: - простота конструкции, минимизация количества элементов; - работоспособность устройств межблочных связей на участках полета первой и второй ступеней; : - распределение внешней силы при передаче на герметичные подвесные баки сварной конструкции; - обеспечение достаточного доступа к устройствам межблочной связи в процессе сборки "пакета" блоков ступени РН; - регулируемость элементов, соединяющих блоки, для получения заданной точности собранного "пакета". :
Исходя из вышеуказанного сформируем варианты рациональной силовой схемы ступени РН, включающие объемно-габаритную компоновку стулений варианты конструктивно-силовых схем верхнего и нижнего поясов связей. Верхний пояс связен. ,
Анализ выявленных в предыдущем разделе рациональный путей силового замыкания внешних и инерционных сил поперечной направленности показывает, что предложенное в предыдущем подразделе и представленное на рис.2.16 устройство для передачи поперечных и боковых сил полностью соответствует вышеизложенным основному и дополнительным требованиям. Оно представляет собой практически готовую конструктивно-силовую схему верхнего пояса силовых связей подвесных баков с центральным модулем. Более подробно такая схема ВПС показана нарис. 2.21.
Конструктивно - силовая схема варианта 1 показана на рис.2.22. Основная идея варианта заключается в максимальной компактности устройства и в минимизации угла между продольными стержнями (соединяющими подвесные баки с нижним торцом центрального модуля) и продольной осью изделия. " .
Для передачи поперечных и боковых сил за основу взято устройство, показанное на рис. 2.17, содержащее узел с совмещенной функцией.
Для передачи продольных сил из возможного набора продольных стержней (см. рис. 2.12 и описание к нему), которыми могут быть соединены подвесные баки и нижний торец центрального модуля, применены два стержня (по одному на каждый подвесной бак), расположенные в общей плоскості! трех блоков в зоне кратчайшего расстояния между блоками.
Стержень, передающий продольные силы между подвесным баком и центральным модулем, трансформируем в соединенный с обшивкой лонжерон, опертый в поперечном и боковом направлениях на пару шпангоутов ХО и одновременно выполняющий функции изгибной балки. В нижней части лонжерон оканчивается торцом, взаимодействующим с ответной частью первой ступени. В верхней части для восприятия продольных, поперечных и боковых сил лонжерон снабжен сферическим оголовком, контактирующим с ответным гнездом в распорном шпангоуте подвесного бака.
На рис.2.23 в векторном виде представлено уравновешивание внешней и инерционных продольных сил на участке работы 1-й ступени. Здесь: Р2 ПБ] и Р2-ПБ2 часть силы тяги двигателя 1- й ступени, уравновешивающая инерционные силы ЫПБ} у NПБ2 от подвесных баков; Мі, -Аїг и Ri і Ri R.2 R2 - изгибающие моменты и пары сил, возникающие при переносе сил Nnsj и N ПБ2 в сферические оголовки лонжеронов НПС.
Работа устройства по передаче продольных сил осуществляется следующим образом. На участке работы 1-й ступени продольные инерционные силы от подвесных баков в основном, как ранее отмечено, концентрируются на распорных шпангоутах их нижних днищ. Далее эти силы, в связи с эксцентричным (относительно оси баков) расположением узлов связи баков с центральным модулем, переносятся через потоки касательных усилий в оболочках баков в сферические оголовки лонжеронов, через которые, нагружая их сжатием, передаются в стыки торцов лонжеронов с 1- й ступенью, где и уравновешиваются частью тяги двигателя этой ступени. При переносе сил подвесные баки нагружаются изгибающим моментом, а в ВПС и НПС возникают пары сил. Силовое замыкание этих сил в ВПС осуществляется через поперечные стержни, практически не нагружая конструкцию центрального модуля, а в НПС- через шпангоут ХО, находящийся в данном случае под воздействием двух диаметрально расположенных и противоположно направленных сил.
На участке работы 2- й ступени, в отличие от рассмотренного, продольные инерционные силы от подвесных баков после их передачи на лонжероны распределяются по обшивке ХО, передаются на распорный шпангоут конического днища бака О и в виде составляющей, нагружая сжатием конические оболочки днища и двигательного отсека, передаются на стык с двигателем 2- и ступени, где уравновешиваются частью его тяги.
Уравновешивание части поперечных и боковых сил, приходящейся на НПС, для данного варианта аналогично показанному на рис. 2.17 (прототипе нашего устройства) и описанию к нему.
Оценка качества проекта с использованием величины коэффициента полной массы
Однако при разработке конструкций, отличающихся существенной новизной компоновочно-силовых схем, традиционные статистические подходы не могут обеспечить приемлемый уровень точности. В таких случаях для оценки массы конструкций целесообразно воспользоваться определенной на любой стадии разработки величиной «силового фактора», которая слабо зависит от распределения материала, и, в то же время, достоверпо отражает качество силовой схемы.
Из формулы (2.3) можно получить [45] величину объема теоретически необходимой конструкции [я] где [ У] среднее допускаемое напряжение, и формулу для оценки теоретической массы конструкции т =Р[а] (3 2) где р - плотность конструкционного материала.
Для определения реальной (полной) массы предлагается использовать, как это делается в строительстве и в авиастроении, коэффициент ф, называемый в строительстве строительным коэффициентом [35], а в авиастроении — коэффициентом полной массы [45]. Коэффициент ф зависит от доли дополнительных конструктивных элементов, которыми снабжена основная силовая конструкция (моделируемая для расчета НДС), , и качества принимаемых конструктивно-технологических решений. С использованием этого коэффициента масса реальной конструкции может быть определена по выражению
Проведенные специальные обширные исследования [44, 47, 36, 79] показали, что величина ф проявляет стабильность в конкретных типах авиаци л онных конструкций (крылья, фюзеляжи, стабилизаторы и т. п.). Учитывая это, можно предположить, что подобная стабильность будет наблюдаться и в ракетных конструкциях.
Действительно, в практике проектирования ракет при разработке КЭМ обычно ограничиваются моделированием элементов, участвующих в переда че внешних сил. Элементы крепления приборов, агрегатов ПГС и другого навесного оборудования, конструктивное оформление стыков отсеков в со щ став КЭМ не включают, и расчет их НДС выполняют либо с использованием локальных КЭМ, либо ручными расчетами. В основной КЭМ учитываются только нагрузки, действующие на основную конструкцию от этих элементов, А поскольку традиционные зоны размещения навесного оборудования - отсеки клепано-сборной конструкции, реже - сварные герметичные баки, есть основания полагать, что и доля дополнительных конструктивных элементов, "навешенных" на основную силовую конструкцию, в полной массе конст рукции конкретного типа будет проявлять стабильность. Подобная стабиль ность будет наблюдаться и в уровне качества принимаемых конструктивно-технологических решений для конструкций клепано-сборного типа, герметичных сварных и т.п. Именно эти факторы обусловят проявление стабильности величины коэффициента ф внутри групп элементов, относящихся к тому или иному типу конструкций ракет (баки; межбаковые, хвостовые, двигательные отсеки; межблочные связи).
Сравнение массы реальной конструкции, подсчитанной по чертежам, с массой теоретически необходимой конструкции может дать очень интересные и полезные результаты с точки зрения оценки качества проекта.
Для этого необходимо определить величину коэффициента полной массы ф и ее проанализировать.
В качестве практического примера оценим качество, проекта рассматриваемой ступени РН для 3-х основных вариантов - 1, 2,-3.
Для получения величины теоретической массы (Шт) по формуле (3.2) необходимо определить величину среднего допускаемого напряжения. Для этого воспользуемся материалами эскизного проекта [65-72], содержащими величины масс элементов конструкции (шпангоутов, стрингеров, обечаек, днищ и т. д.) и значения расчетных напряжений в них.
Учитывая, что баки О и Г, ПО и ХО выполнены в основном из алюминиевых сплавов с плотностью р = 2850 кгЛі3, а элементы ВПС и НПС -из ти тановых сплавов с р= 4500 кітм , определим среднее допускаемое напряжение для этих 2-х групп элементов по формуле
