Топливный бак несущей конструкции летательного аппарата

 

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к разработке конструкций топливного бака для криогенного топлива. Целью изобретения является сохранение несущей способности бака за счет обеспечения саморегулирования осевых перемещений трубопровода при транспортировке по нему горячего газа. Топливный бак 1 включает обечайку с подкрепляющими элементами, на поверхности которого смонтирован закрепленный в торцевые узлы трубопровод 2. Трубопровод 2 дополнительно заключен в промежуточные узлы крепления с возможностью его осевого перемещения, жестко укреплен в промежуточные узлы крепления с возможностью его осевого перемещения и жестко укреплен в одном из сечений между торцами к стенке бака, при этом торцевые узлы крепления выполнены в виде сильфонных компенсаторов 14 с телескопически установленным в них трубопроводом, а промежуточные узлы - в виде подвижных, жестко прикрепленных к трубопроводу посредством хомутов кронштейнов со скользящими элементами 5. На стенке бака 1 со стороны боковой поверхности трубопровода напылен из полимерного материала обтекатель с боковой поверхностью аэродинамической формы. 1 з. п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано на предприятиях, занимающихся проектированием и разработкой конструкции летательного аппарата (ЛА).

Известен топливный бак несущей конструкции летательного аппарата, содержащий обечайку с подкрепляющими элементами, на поверхности которого смонтирован закрепленный на торцах трубопровод.

Однако в этой конструкции не обеспечивается температурная компенсация осевых перемещений трубопровода при транспортировке по нему горячего газа, при которой перепад температур между баком с криогенным топливом и трубопроводом может достигать несколько сот градусов, что может привести к потере несущей способности бака и даже к его разрушению.

Целью изобретения является сохранение несущей способности бака за счет обеспечения саморегулирования осевых перемещений трубопровода при транспортировке по нему горячего газа.

Это достигается тем, что топливный бак несущей конструкции летательного аппарата, содержащий обечайку с подкрепляющими элементами, на поверхности которого смонтирован закрепленный на торцах трубопровод, снабжен промежуточными узлами крепления, в которых с возможностью его осевого перемещения заключен трубопровод и жестко прикреплен в одном из сечений между торцами к стенке бака, при этом торцевые узлы крепления выполнены в виде сильфонных компенсаторов с телескопически установленным в них трубопроводом, а промежуточные узлы - в виде подвижных, жестко закрепленных к трубопроводу посредством хомутов кронштейнов со скользящими опорами, причем на стенке бака со стороны боковой поверхности трубопровода напылен из полимерного материала обтекатель с боковой поверхностью аэродинамической формы. При этом скользящие опоры выполнены в виде кронштейнов с пазами, в которых смонтирована перемещающаяся втулка.

На фиг. 1 приведена схема топливного бака ракетного блока с установкой наружных трубопроводов вдоль бака; на фиг. 2 - схема крепления трубопроводов к топливному баку с напыленным обтекателем; на фиг. 3 - компоновка подвижного узла крепления трубопроводов к топливному баку; на фиг. 4 - компоновка неподвижного узла крепления трубопроводов к топливному баку.

Конструкция топливного бака 1 включает трубопровод 2, обтекатель 3 и элементы крепления коммуникаций к топливному баку. Элементы крепления выполнены в виде подвижных кронштейнов 4 со скользящими элементами 5, смонтированными в основании кронштейнов, и опорами 6, в которые заключены скользящие элементы кронштейнов. Кронштейны жестко прикреплены к трубопроводам посредством хомутов 7, а опоры - к утолщенным элементами 8 топливного бака. Элементы 8 служат для обеспечения жесткости и несущей способности бака. Обтекатель напылен по длине периферийной части трубопроводов. Материалом для напыления может служить пенополиуретан класса пенопластов.

Скользящие элементы 5 могут быть выполнены в виде втулок, заключенных, например, в пару дополнительных кронштейнов 9, в которых выполнены пазы 10.

Кронштейн 11 жестко прикреплен к трубопроводам с помощью хомута 12 и стоек 13. На торцевой части трубопроводов смонтированы компенсаторы 14 (фиг. 1,4), включающие сильфон 15, в котором укреплен телескопически перемещающийся трубопровод 16.

Конструкция работает следующим образом.

В процессе заполнения бака топливом, а также в полете возникают температурные деформации, обусловленные разностью температур топливного бака и трубопровода. Так уменьшение длины бака окислителя центрального блока ракеты-носителя "Энергия" может достигать 200 мм и при перепаде температур 200. Подвижные кронштейны 4 и компенсаторы 15 предотвращают возникновение дополнительных напряжений в оболочке топливного бака и обеспечивают его несущую способность.

Обеспечение несущей способности бака достигается также за счет уменьшения аэродинамических сил, действующих на трубопроводы в процессе полета ракеты, за счет экранирования трубопровода напыленным обтекателем, от действия набегающего потока, восприятия нагрузки обтекателем и равномерного распределения ее по поверхности бака.

Уменьшение аэродинамических сил, действующих на трубопровод, дает возможность отказаться от усиления баков в местах крепления трубопроводов к оболочке бака и утолщению самой оболочки, что в конечном итоге приводит к уменьшению веса конструкции топливного бака и упрощению технологии его изготовления. Воспринимающий аэродинамические силы обтекатель равномерно перераспределяет нагрузки по длине образующей бака, что приводит к сохранению его несущей способности без доработки самого бака. К тому же вес конструкции наполнителя составляет незначительную величину по сравнению с весом конструкции бака. (56) Осипов С. О. "Ракеты-носители" Изд-во М. С. СССР, М. , 1982, сс. 25-26.

Формула изобретения

1. ТОПЛИВНЫЙ БАК НЕСУЩЕЙ КОНСТРУКЦИИ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА, содержащий обечайку с подкрепляющими элементами, на поверхности которого смонтирован закрепленный на торцах трубопровод, отличающийся тем, что, с целью сохранения несущей способности бака за счет обеспечения саморегулирования осевых перемещений трубопровода при транспортировке по нему горячего газа, он снабжен промежуточными узлами крепления, в которых с возможностью его осевого перемещения заключен трубопровод, жестко закрепленный в одном из сечений между торцами к стенке бака, при этом торцевые узлы крепления выполнены в виде сильфонных компенсаторов с телескопически установленными в них трубопроводом, а промежуточные узлы - в виде подвижных жестко закрепленных к трубопроводу посредством хомутов кронштейнов со скользящими опорами, причем на стенке бака со стороны боковой поверхности трубопровода напылен из полимерного материала обтекатель с боковой поверхностью аэродинамической формы.

2. Бак по п. 1, отличающийся тем, что скользящие опоры выполнены в виде кронштейнов с пазами, в которых смонтирована перемещающаяся втулка.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5