Проектная разработка перспективной ракеты-носителя тяжелого класса «схемы» тандем на сжиженном природном газе

На основе схемы членения разрабатываются технологические процессы сборки, сборочные приспособления, испытательные стенды и технические условия на приемку агрегатов и узлов от цехов-изготовителей.

В соответствии со схемой членения производится разработка методов  и средств обеспечения взаимозаменяемости и увязки оснастки для узлов, отсеков и агрегатов.

Основные виды стыков, используемых при сборке ЛА можно классифицировать по трем группам:

• конструктивные;
• технологические;
• эксплуатационные.

 

Конструктивные стыки при членении используются с учетом следующих факторов:

• функциональные и конструктивные особенности составных частей конструкции ЛА (ДУ, топливные баки, сухие отсеки);
• материалы, применяемые при изготовлении составных частей ЛА;
• конструктивная форма агрегатов ЛА и т.д.

Технологические стыки  определяются требованиями производства.

Основными факторами, вызвавшими появление разъемов этого вида являются следующие:

• ограниченность размеров исходных заготовок, возможностей оборудования, габаритных размеров изделия и т.д.;
• сложность создания технологической оснастки (стапелей, сборочных стендов больших габаритов и масс);
• сложность изготовления жестких носителей размеров, эталонов больших габаритов;
• различное конструктивное выполнение частей ЛА;
• различные методы контроля и испытаний агрегатов ЛА в зависимости от требований конструктивного допуска;
• резкое отличие объема и времени сборочных и монтажных работ для различных составных частей ЛА;
• программа выпуска ЛА и т.д.

Эксплуатационные стыки  возникают вследствие следующих  причин:

• необходимости обеспечения выполнения служебных (эксплуатационных) функций ЛА (разделение ступеней, отделение полезной нагрузки и т.д.);
• ограничения возможностей транспортных средств (железной дороги, водного, авиационного и дорожного видов транспорта);
• необходимости проведения регламентных работ, возможности ремонта и замены отдельных систем;
• необходимости контроля систем ЛА при хранении, дежурств на стартовой позиции и т.д.

Конструктивные и эксплуатационные стыки выполняются, как правило, разъемными и в целом ряде случаев являются общими.

Рациональное членение позволяет снизить трудоемкость сборки и монтажа за счет механизации  и автоматизации сборочных работ.

Правильное членение ЛА на составные части позволяет:

• широко использовать принципы специализации при проектировании и изготовлении ЛА, что способствует сокращению сроков технической подготовки производства;
• широко использовать кооперацию как при проектировании ЛА, так и при изготовлении его составных частей;
• параллельное изготовление составных частей конструкции изделия.

Схема членения ракеты–носителя:

• Космическая головная часть(КГЧ);
• отсек полезной нагрузки
• приборный отсек;
• бак окислителя второй ступени РН;
• межбаковый отсек;
• бак горючего второй ступени РН;
• ДУ второй ступени РН;
• межступенчатый отсек;
• два бака окислителя первой ступени РН;
• два бака горючего первой ступени РН;
• ДУ первой ступени РН;

 

 

 

6.6 Управление качанием двигателя

 

При всем многообразии конструкций  двигателей, устанавливаемых на РН, технологические процессы их монтажа и регулирования в основном одинаковы. Излагаемая схема технологического процесса и техника выполнения отдельных операций монтажа и регулирования маршевого однокамерного ЖРД с качающейся камерой сгорания (КС) являются характерными и для маршевых двигателей с неподвижными КС, а также для двигателей малой тяги. Устраняются только операции, связанные с обеспечением качания камеры сгорания.

В рассматриваемом двигателе, качание КС в плоскости XOZ осуществляется рулевой машиной 7, действие которой вызывает поворот КС 10 в подшипниках 1 и 6, смонтированных на кольце 9. Качание в плоскости XOY осуществляют поворотом самого кольца 9 с помощью рулевой машины 2 вокруг осей подшипников 8 и 3, установленных на ферме двигателя 5. Предельные величины углов качания в плоскостях XOY и XOZ составляют ±5°. Стыковочным кольцом 4 фермы двигатель крепится с помощью болтов к блоку баков. Рулевые машины 2 и 7 – электрогидравлического типа. Давление жидкости в них создается с помощью индивидуальных электронасосов, питаемых от бортовой сети постоянного тока напряжением 27В. Оба электронасоса устанавливаются на ферме и соединяются с машинами трубопроводами.

В нейтральном (нулевом) положении ось КС должна быть расположена  точно вдоль продольной оси РН (ось OX).

6.7 Предварительное регулирование рулевых машин

 

С завода–изготовителя рулевые машины (РМ) выпускаются с совмещением механического и электрического нулей: расположению поршня РМ в середине цилиндра, при котором не развивается усилие на штоке РМ (механический нуль), соответствует среднее положение движка потенциометра, расположенного на штоке РМ (электрический нуль). Соответствующее расстояние между осями проушин РМ, которыми она подсоединяется к КС и неподвижному узлу фермы двигателя, фиксируется в техническом паспорте РМ. В идеальном случае это расстояние должно быть равно расстояниям и между осями узлов подвески РМ на КС 5, поворотном кольце 4 и ферме 3 в условиях, когда КС находится в нейтральном положении (ось КС перпендикулярна плоскости стыка с блоком баков). В действительности из-за производственных погрешностей величины и несколько отличаются от заданных. На заводе – изготовителе двигателей выставляют КС в нейтральное положение, измеряют действительные расстояния   и и маркируют их величины на технологических тягах 1 и 2, которые устанавливают вместо РМ перед транспортированием на предприятие, изготовляющее РН.

В цехе общей сборки перед  установкой на РН рулевые машины настраивают на заданный размер или в соответствии с маркировкой на тягах в специальном приспособлении. На стойках приспособления установлены проушины 1 и 7, идентичные проушинам КС и фермы. Проушина 7 установлена на стержне 6 с микрометрическим винтом 5. вращением винта 5 можно устанавливать заданную величину .

РМ навешивают на проушину 1 и подключают к пульту 4, с помощью которого РМ устанавливают в положение механического и электрического нулей. После этого, изменяя вращением гайки 3 резьбового штока 2 расстояние между осями отверстий в узлах подвески РМ, добиваются совпадения отверстий в проушине 7 и РМ и проштыривают эти отверстия. Гайку 3 контрят с помощью отгибной шайбы.

В процессе монтажа двигателя на РН контролируют положение КС и, если необходимо, выполняют дополнительное регулирование длины штока РМ.

 

6.8 Стенд юстировки ДУ ЛА

 

Юстировочный стенд  предназначен для определения углов устаноки элементов ДУ, качания камеры ДУ и т.д., относительно фиксированной системы координат.

      Принципиальная схема юстировочного стенда представлена на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1 – Принципиальная схема юстировочного стенда.

Основными элементами стенда являются:

• Шаблон 1, предназначенный для определения угла наклона и качания камеры;
• Штифт 2, предназначенный для материализации оси камеры сгорания;
• Плита 3, предназначенная для материализации нижней плоскости КС;
• Блок баков 4, принадлежащего к ДУ;
• Катировочный стенд 5;
• Скалка 6;
• Резиновый хомут 7, предназначенный для безвредной фиксации плиты к КС;
• Уровни 9;
• Площадка под накладные уровни.

По шаблону 1 проверяются  положения оси КС. В центре шаблона имеется кернение 1 и нанесена окружность 2 диаметром несколько миллиметров, определяющая допустимое отклонение оси камеры, отрегулированной на заводе, изготовляющем двигатель. Блок баков 4 с двигателем устанавливают в юстировочный стенд 5. на торец КС устанавливают скалку 6 с плитой 3 и хомутом 7. С помощью затяжки разрезного хомута 7 к торцу КС плотно прижимается плита 3 с расположенным в ее центре перпендикулярно плоскости плиты выдвижным штифтом 2. Острие штифта является указателем положения оси КС. В отдельных случаях регулирование и контроль качания КС приходится выполнять при отсутствии юстировочного стенда 5, тогда РН по уровням, установленным на базовой площадке, выставляют осью OX вверх (допустимое отклонение ±5°); на КС устанавливают разрезной хомут 7 с плитой 3, имеющей площадку 10 для уровней 8 и 9. По этим уровням, выставляют плиту 3 в горизонтальное положение. Т.о. устанавливают КС в нейтральное положение. Углы качания камеры (±5°) измеряют уровнями 8 и 9, установленными на площадке 10.

6.9 Вывод

 

Разработана оптимальная  СЧ РН, удовлетворяющая приведенным  выше технологическим требованиям.

Подобраны материалы  конструкции РН, обеспечивающие приведенные  выше технологические требования.

Рассмотрен технологический  процесс монтажа и регулировки двигателя