Н-1

>>Стенки конических баков кроме нагрузок на сжатие испытывают ещё и нагрузки на сдвиг
avmich>А где, Старый? И почему?

Естественно там, где это применяют. Конические баки применялись на первых ракетах на заре космической эры. На семёрке это летает до сих пор, а на Атласе и Торе отлетало своё к началу 70-х гг.

>>устойчивость от сжатия обеспечивается давлением газа наддува
avmich>Ну, не всегда же одним давлением.

Ну конечно не всегда. Одним давлением только там, где баки из фольги. Атлас например вообще нельзя держать без внутреннего давления даже пустой и даже лёжа, так как баки сминаются от собственного веса.
Наддув это с одной стороны хорошо, так как разгружает баки в продольном направлении и улучшает кавитационные характеристики ТНА. А с другой стороны плохо, так как нагружает в поперечном направлении и создаёт пассивную массу. Поэтому обычно применяют разумный компромисс: сколько можно держат стенки, остальное - наддувом.

avmich>А сферические баки, конечно - интересное решение. Может, спросить Чертока?..

Отличная мысль! Ну сами наверно к Евсеичу не пойдём , надо мужиков из НК попросить. Шин, ты здесь?

avmich>Не, ты не так понял. Где именно в коническом баке возникают усилия на сдвиг?

Ээээ... Возьмите рулон фотоплёнки, раздвиньте его "телескопом". Получается трубка конической формы. Потом надавите на неё в продольном направлении, витки начнут вдвигаться внутрь, сдвигаясь относительно друг друга. Это оттого, что они испытывают усилие на сдвиг. Если их закрепить каким-нибудь непрочным материалом, например пластилином, то он срежется. Это его разрушило сдвигающее усилие. Не изогнуло и не расплющило, а именно срезало. Усилие на сдвиг.

avmich>Вот, поэтому VK прав - то, что требуется держать стенками (а не наддувом), для обеспечения устойчивости от сжатия должны иметь значительную толщину гладкой оболочки, либо хим.фрезерованной вафельной.
avmich>Здесь тоже непонимание вопроса возникло.

Ничего не понял. Суть в том, что если бы действительно возникла проблема с несущей способностью баков, то она была бы элементарно решена в рамках существующих на тот момент технологий. Проблема была в другом. Им нужнО было место для размещения двигателей, в том числе и на 2/3 ступенях.

avmich>А Борис Евсеич, небось, на Физтех нечасто заглядывает?.. А то можно оттуда ребят попросить...

Здесь нужно не просто на бегу спросить. Так он может просто чем-нибудь отбрехаться. Здесь нужно именно завести разговор на эту тему, чтоб он вспомнил всё как следует, проникся, и рассказал как было на самом деле. В случае необходимости дополнительные вопросы задать.

Возьмите цилиндрическую трубку, надавите с концов... С одного конца разойдётся, с другого - сойдётся. Возникнут сдвиговые усилия...

Возьмите две полусферы слегка неравного радиуса. Сложите, чтобы получилась сфера (почти). Надавите в плоскости сечения. Меньшая будет вдвигаться в большую, возникнут усилия сдвига...

Что-то непонятное объяснение. Ещё раз: конический бак - это не раздвинутый рулон фотоплёнки. Аналогия не годится.

А, так у вас изначально сварка по витой линии идёт?

Тогда любой формы баки будут сдвигаться

avmich>Что-то непонятное объяснение. Ещё раз: конический бак - это не раздвинутый рулон фотоплёнки. Аналогия не годится.

Это не аналогия, это тождество. Любая коническая оболочка, будь то бак, рулон фотоплёнки или ещё чего будет испытывать усилия на сдвиг. Фотоплёнку я привёл для наглядности, чтоб вы наглядно представили себе как сдвигаются витки. Так же сдвигается и металл.

avmich>А, так у вас изначально сварка по витой линии идёт?
avmich>Тогда любой формы баки будут сдвигаться

Если нагрузка идёт строго вдоль стенки, то сдвигающего усилия не возникает. Только сжимающее. В коническом баке усилие идёт вдоль осевой линии, а стенки ей непараллельны. Боковая проекция осевого усилия на наклонную стенку и создаёт сдвигающую нагрузку.

Ещё раз: вы поняли, что в коническом баке осевое усилие оказвается направлено под углом к стенкам бака?

Точнее стенки бака под углом к осевому усилию.

Старый> Стенки конических баков кроме нагрузок на сжатие испытывают ещё и нагрузки на сдвиг, а это не одно и то же.

Уфф... Ну, если есть желание заняться расчетом оболочек на прочность, давайте. Про какой это сдвиг Вы заговорили? Единственный сдвиг, что в цилиндрическом баке, что в коническом - это от поперечной нагрузки, скажем, на верхний шпангоут от груза, закрепленного на нем (верхняя ступень, к примеру). По сравнению с прочим это мелочь, и ею всегда пренебрегают. Все прочее переходит в продольные усилия - сжатие либо растяжение.

Старый> Сэр, вы не хуже меня знаете, что устойчивость от сжатия обеспечивается давлением газа наддува.

Я бы так не утверждал. Каждая оболочка имеет свою несущую способность на осевое сжатие, и может работать до этой величины без всякого давления. Гладкая оболочка держит меньше, каркасированные (клепаные либо вафельные) - больше при равных весах. Давление наддува РАЗГРУЖАЕТ сжатую осевой нагрузкой оболочку, при этом создавая дополнительные рястягивающие напряжения в окружном направлении. Добавьте сюда еще давление гидростолба (плотность компонента умножить на высоту компонента над расчетной точкой умножить на перегрузку) - в поперечном направлении надо чем-то эту нагрузку держать. Так вот, делать гладкие баки для воспринятия сжимающих усилий невыгодно с точки зрения массы, поэтому их делают вафельными - чтобы повысить устойчивость. Ваша идея все брать давлением не нова, но страшно нерациональна. По мере расхода компонента в баке объем газа для наддува надо пополнять, правильно? При этом перегрузки-то растут, сжимающая нагрузка увеличивается! В итоге Вы полракеты потратите на газ для наддува. От такой идеи давно отказались, хотя в каких-то небольших изделиях на это можно пойти, где нагрузки небольшие, да и дорогую вафлю делать не хочется, чтоб сэкономить.

Старый> Вы прекрасно знаете, что в некоторых ракетах стартовой массой 200 тонн баки делают из фольги и им пофигу.
Не, не знаю. А где это так? Да, кстати, насчет фольги: а что Вы называете фольгой?

Старый> Толщина стенок тут вообще не при чём.

Так не бывает.

VK>>по сварным швам все равно оставляется гладкая оболочка.
Старый> Сварные швы не испытывают усилий на разрыв от продольных нагрузок. Продольные швы испытывают нагрузки только от давления газа наддува, а поперечные испытывают нагрузки на сжатие. Так что делать там особо толстую оболочку ни к чему.

Повторяю: не только и не столько от наддува, а от внутреннего давления=наддув+давление гидростолба. В поперечных швах те же внутренние усилия, также на растяжение от внутреннего давления, и его также надо держать. А сварка уменьшает прочность материала в зоне нагрева от 15% до 40-50%, соответственно, надо увеличивать толщину. Причем, чем толще свариваемый материал, тем больше коэффициент ослабления прочности шва.

Старый> При увеличении диаметра в 2.5 раза очевидно его несущая способность также увеличилась бы в 2.5 раза до 2200 тонн при прочих равных условиях (без увеличения толщины листов, фрезеровки и прочих наворотов).

При увеличении диаметра в 2.5 раза внутренние усилия возрастут тоже в 2.5 раза (от давления). Устойчивость оболочки ухудшится, ибо она зависит от кривизны оболочки. Так что толщины придется увеличить, и без хим.фрезерования не обойтись, а поскольку вафельную оболочку не варят, топо стыкам остается та же гладкая оболочка.

[ слишком длинный топик - автонарезка ]

Старый> По моим ламерским расчётам, то же сжатие от верхних ступеней могли воспринять 7 тонн газа наддува в баках, что легче, чем клёпаная ферма.

Что? Где Вы видели ферму такой массы? Да еще и клепаную? А Вы действительно имели в виду ферму? Ферма - это стержневая конструкция, для подвески баков, например. А я говорил про клепаный каркасный отсек, внутрь которого на фермах вешаются баки. Каркасный отсек работает только на сжатие, а поскольку он клепаный, а не изготовлен из цельной плиты, то можно приклепать стрингеры большой строительной высоты, обеспечив устойчивость при небольшой массе.

Старый> Если в качестве газа использовать кислород, конечно, если гелий то тогда ещё легче.

Гелий - хуже! Его же не удержишь долгое время, он прсачивается через любые толщины. А уж по сварным швам он идет, как через форточку.

Старый> Но вот основной момент - выбор столь как бы это выразиться "необычной" схемы, Черток както проходит мимолётом. Он уделил этому выбору всего один абзац из неполных десяти строчек на страницах 76-77. Нет берущих за душу описаний, как конструкторы боролись с технологами, доказывали преимущества несущих баков, требовали разработать технологию сварки и т.д. и т.п. и наконец поняв непреодолимость проблемы решились городить эту чудовищную несущую ферму размером во всю ракету. Ну нету таких описаний у Чертока, и всё тут.

А Черток и не мог это описать. Это все варилось в конструкторском комплексе, конкретно - в отделе прочности при активном участии конструкторов. Черток же - управленец, он "берущие за душу описания" мог бы сочинить только исходя из того, что слышал на оперативках у Королева. Я имел в виду, какой дефицит массы был по Н-1 (например, стр. 97-98, 227 и еще во многих местах), так что "уговорить себя" и вложить лишний вес у конструкторов не было возможности никакой.

Старый> НЕ специалисту без сомнения будет понятно.

Я имел в виду - Вы ведь не специалист по прочности ракетно-космической техники, не правда ли?

Старый> Сэр, рассказать Вам как проехать на троллейбусе к оффису издательства "Машиностроение", где книги Чертока продаются гораздо дешевле, чем в магазинах? Но, увы, только сразу после выпуска, а то быстро расхватываются.

Четыре тома Чертока у меня есть. Зачем вторые экземпляры? Но все равно спасибо за совет. Когда Ваши мемуары будут изданы, куплю там обязательно.

Старый> Вопросик такой к вам, Сэр, возник, как к специалисту. На первой ступени нагрузки действительно были большие, и в принципе могли бы послужить объяснением для отказа от несущих баков.

Дело не в больших нагрузках, а в том, что требовались большие толщины (как следствие больших нагрузок, конечно), которые не умели варить. Причина - отсутствие технологии сварки листов больших толщин. Знаете, как варились листы оболочки центрального блока Энергии? Элетронным лучом в несколько проходов, пока сварной шов не заполнял всю толщину стыка. Во времена Н-1 такого оборудования не было.

Старый> Но почему отказались от таковых на 2-й и 3-й ступенях? Там вроде с нагрузками было всё в порядке?

Да нет, там тоже положение было аховое. Масса груза меньше, но перегрузки выше. Так что подход был одинаковый по одинаковой причине. А вот блоки Г и Д - там чисто конструктивно невыгодно было делать несущие баки.

Старый>Ещё раз: вы поняли, что в коническом баке осевое усилие оказвается направлено под углом к стенкам бака?

Старый, Вам двойка по термеху и сопромату сразу. Возьмите два стержня, верхние концы вместе, нижние раздвиньте и обоприте на стол. На верхнюю точку, где стержни сходятся, надавите. Что, в стержнях будет сдвиг? НЕ БУДЕТ, Старый, НЕ БУДЕТ!
Объясняю: в коническом баке осевое усилие воспринимается равнодействующей сжимающих усилий, которые без всякого сдвига действуют ВДОЛЬ оболочки. Поэтому суммарное усилие в оболочке будет несколько больше, чем равнодействующая, и зависеть это будет от косинуса угла конусности.

avmich>>А Борис Евсеич, небось, на Физтех нечасто заглядывает?.. А то можно оттуда ребят попросить...

Да не Чертока спрашивать надо. О нем здесь разговор только потому, что он подробные мемуары издал.

VK>Уфф... Ну, если есть желание заняться расчетом оболочек на прочность, давайте. Про какой это сдвиг Вы заговорили?

Ладно, лень мне ещё и в эту полемику влезать. Тем более, что действительно этот вопрос в данном случае не принципиален. Если б хотели, могли бы и конический бак сделать, это не проблема.

Старый>> Сэр, вы не хуже меня знаете, что устойчивость от сжатия обеспечивается давлением газа наддува.

VK>Я бы так не утверждал. Каждая оболочка имеет свою несущую способность на осевое сжатие, и может работать до этой величины без всякого давления.

Я и не утверждаю. Я говорю, что если собственной несущей способности не хватает, то можно добавить за счёт газа наддува. На практике оба пути сочетаются. Наличие наддува позволяет снизить требования к несущей способности конструкции и снизить её массу.

VK>Гладкая оболочка держит меньше, каркасированные (клепаные либо вафельные) - больше при равных весах. Давление наддува РАЗГРУЖАЕТ сжатую осевой нагрузкой оболочку, при этом создавая дополнительные рястягивающие напряжения в окружном направлении.

Про это я и говорю. Разгружает.

VK> Добавьте сюда еще давление гидростолба (плотность компонента умножить на высоту компонента над расчетной точкой умножить на перегрузку) - в поперечном направлении надо чем-то эту нагрузку держать.

В случае Н-1 это дополнительное давление вряд ли могло превышать 2 кг/кв.см.

VK> Так вот, делать гладкие баки для воспринятия сжимающих усилий невыгодно с точки зрения массы, поэтому их делают вафельными - чтобы повысить устойчивость.

Тем не менее на большинстве ракет применяют гладкие оболочки. Фафельные оболочки невыгодны с точки зрения стоимости, и это повышение стоимости не окупается экономией веса. Вафельные оболочки применяются в основном в престижных пилотируемых программах, где требуется экономия веса любой ценой. Например в Сатурне-5 и Энергии. Там, где важна стоимость/эффективность, применяются гладкие оболочки.

VK> Ваша идея все брать давлением не нова, но страшно нерациональна.

Идея эта не моя, она страшно рациональна и широко используется абсолютно во всех ракетах-носителях, даже там, где вафельные стенки.

VK> По мере расхода компонента в баке объем газа для наддува надо пополнять, правильно? При этом перегрузки-то растут, сжимающая нагрузка увеличивается! В итоге Вы полракеты потратите на газ для наддува.

Я же вроде посчитал: в случае первой ступени Н-1 дополнительно примерно 4 тонны. Это полракеты? Или есть сомнение в расчёте?

VK> От такой идеи давно отказались, хотя в каких-то небольших
изделиях на это можно пойти, где нагрузки небольшие, да и дорогую вафлю делать е хочется, чтоб сэкономить.

[ слишком длинный топик - автонарезка ]

Разгрузка баков давлением наддува в той или иной степени используется во всех ракетах носителях.

VK>Не, не знаю. А где это так? Да, кстати, насчет фольги: а что Вы называете фольгой?

Это в ракетах Атлас вплоть до Атласа-2АS. А фольгой я называю стальной лист толщиной 0.25-1.02 мм. Конечно если лист в три раза толще лезвия безопасной бритвы, то действительно можно спорить, фольга это или нет. Но без наддува мнётся в точности как фольга, даже от собственного веса.

Старый>> Толщина стенок тут вообще не при чём.
VK>Так не бывает.

Ну естественно не бывает. Газ наддува надо же чем-то держать. Погорячился слегка Ну вобщем толщина стенок выбирается отнюдь не только из соображений несения продольных нагрузок.

Старый>> Сварные швы не испытывают усилий на разрыв от продольных нагрузок. Продольные швы испытывают нагрузки только от давления газа наддува.
VK>Повторяю: не только и не столько от наддува, а от внутреннего давления=наддув+давление гидростолба.

То есть вы уже согласны, что продольные нагрузки тут не при чём. При любом сценарии давление на нижнюю часть стенок бака кислорода (это максимальное во всей ракете) не будет превышать 3 кг/кв.см. При диаметре бака 10 метров это даст разрывающее усилие на продольные швы 150 тонн/погонный метр. Какой толщины нужны листы и швы чтоб такое выдержать? Ого! Это полторы тонны на сантиметр. Прилично... Какова у нас там прочность на разрыв одного квадратного сантиметра сварного соединения?

VK>В поперечных швах те же внутренние усилия, также на растяжение от внутреннего давления, и его также надо держать.

Поперечные швы сжаты весом ракеты. Усилие на разрыв там может возникнуть только если произойдёт уже перенаддув.

VK> А сварка уменьшает прочность материала в зоне нагрева от 15% до 40-50%, соответственно, надо увеличивать толщину. Причем, чем толще свариваемый материал, тем больше коэффициент ослабления прочности шва.

Интересно, каковы реальные значения в килограммах на квадратный сантиметр?

VK>При увеличении диаметра в 2.5 раза внутренние усилия возрастут тоже в 2.5 раза (от давления). Устойчивость оболочки ухудшится, ибо она зависит от кривизны оболочки. Так что толщины придется увеличить, и без хим.фрезерования не обойтись, а поскольку вафельную оболочку не варят, топо стыкам остается та же гладкая оболочка.

Энто верно. Продольная несущая способность возрастёт, но и поперечные нагрузки увеличатся. Значит надо увеличить толщину листов в 2.5 по сравнению с Протоном. Если это уже нельзя, значит применить иные средства: шпангоуты кольцевые поставить, проволкой какой-нибудь снаружи обмотать .

VK>Что? Где Вы видели ферму такой массы? Да еще и клепаную? А Вы действительно имели в виду ферму?

Оговорился, оговорился. Конечно клёпаные отсеки. Н-1 представляет собой большой клёпаный отсек размером во всю ракету. И отдельно от него баки. А стержневые фермы занимают лишь около 1/4 этого отсека. Ну дык давление наддува в Н-1 было вроде бы 1.5 кг/кв.см (если я не путаю) и увеличение его вдвое, чтобы снять большую часть продольных нагрузок потребовало бы дополнительно примерно 4 тонны газа. Зато бы позволило отказаться от большей части этих клёпаных отсеков. Вобще интересно, если отсеки нагрузку выдерживали, то почему бы баки не выдержали бы? Да, почему к бакам нельзя изнутри/снаружи приварить/приклепать эти самые стрингеры/шпангоуты? Совсем за дурака не держите, понимаю что в стенках баков нельзя долбить заклёпки. Но как все делают: тонкая обшивка, небольшие пресованные/фрезерованные продольные рёбра и к ним уже клепай/вари что хочешь, хоть даже болтами на фитингах. (кстати, что такое "фитинг"?) И получается и бак и отсек в одном флаконе.

VK>Гелий - хуже! Его же не удержишь долгое время, он прсачивается через любые толщины. А уж по сварным швам он идет, как через форточку.

Ничего себе! А чего ж его применяют сплошь и рядом? От Сатурна-5 до Арианы-5. И даже на Ангару парят. Не знают чтоли, что он утекает? Или за те пять минут, что ракета летит, он не успевает утечь?

VK>А Черток и не мог это описать.

Ну а зачем же вы на него ссылаетесь? Думали не проверю?

VK> Это все варилось в конструкторском комплексе, конкретно - в отделе прочности при активном участии конструкторов. Черток же - управленец, он "берущие за душу описания" мог бы сочинить только исходя из того, что слышал на оперативках у Королева. Я имел в виду, какой дефицит массы был по Н-1 (например, стр. 97-98, 227 и еще во многих местах), так что "уговорить себя" и вложить лишний вес у конструкторов не было возможности никакой.

Черток наверняка был в курсе дела. Он отвечал за управление этим корытом, и выбор схемы вряд ли мог пройти без его участия или хотя бы присутствия. На хдой конец при написании книги мог уточнить у участников событий.
А дефицит веса возник уже намного позже того момента, когда "все себя уговорили", и принципиально менять схему было уже поздно. Предлагались уже только паллиативные решения: втыкание дополнительных двигателей, заправка переохлаждённым кислородом и т.п.

[ слишком длинный топик - автонарезка ]

Старый>> НЕ специалисту без сомнения будет понятно.
VK>Я имел в виду - Вы ведь не специалист по прочности ракетно-космической техники, не правда ли?

Не специалист. Но вы говорили это применительно к словам Чертока, а там ни слова о прочности. Удовлетвориться тем одним абзацем мог действительно совсем уж неспециалист...

VK>Четыре тома Чертока у меня есть. Зачем вторые экземпляры? Но все равно спасибо за совет. Когда Ваши мемуары будут изданы, куплю там обязательно.

Не дождётесь! Там порой бывают и другие интересные книжки. Но счас чтото ракетно-космическая тематика сходит с их повестки дня...

VK>Дело не в больших нагрузках, а в том, что требовались большие толщины (как следствие больших нагрузок, конечно), которые не умели варить. Причина - отсутствие технологии сварки листов больших толщин.

Знаю, знаю, как Энергию варили. Слава богу на Буран.ру захаживаю. Не нужна была на Н-1 сварка больших толщин. Отсеки сделали без сварки, сделали бы и баки.

VK>Да нет, там тоже положение было аховое. Масса груза меньше, но перегрузки выше. Так что подход был одинаковый по одинаковой причине. А вот блоки Г и Д - там чисто конструктивно невыгодно было делать несущие баки.

Ой, чтото я путаюсь... Блок Г это 4-я ступень? Там-то вроде точно были несущие, или опять путаю?
Ну а на третей что? Там уж вроде и веса и нагрузки были не больше, чем у Протона?

Вот насчёт "чисто конструктивно" вы полностью правы. Именно это и было причиной. Но не только для блока Д, но и для всей остальной ракеты. Кислород-керосиновое топливо плотное, баки получаются компактные, и на блоке просто негде размещать двигатель, особенно когда он высотный, с большим соплом. Вот поневоле и приходится городить огромные пустые отсеки, в которых размещаются двигатели.

Вот как я кумекаю: У Атласа толщина стенок керосинового бака (максимальная) 1.02 мм. Давление наддува - 4.2 кг/кв.см. Диаметр бака - 3 метра. Если диаметр увеличить до 9 метров, чтоб было достаточно для ракеты класса Н-1, то при равном давлении наддува нагрузки на разрыв тоже возрастут в три раза. Значит делаем стенки толщиной 3 мм и дело в шляпе. 3 мм листы тогда варить умели? Ну пусть люмень. На сколько он менее прочен, чем сталь? Раза в три? Тогда 9 мм. Вот и все дела.

Посмотрел тут ещё раз на все материалы, на схему...
И ещё более утвердился в имхо: только ради места для двигателей. Делать бак цилиндрическим с нормальным удлинением это значит уменьшить диаметр по сравнению со сферой как минимум раза в два. Ну никак при несущих баках они бы не смогли обеспечить каждой из ступеней такой широкий зад...

Ну и глупо. Кто мешал поставить движки в два кольца? Два движка во внешнем, один во внутреннем... 12 движков в одном, 24 в другом... А движки в свою очередь закрепить на отдельной раме...

Что же до второй ступени - поставили бы 6, и даже 7 движков шестиугольником, опять же на такой же раме...

На самом деле всё далеко не просто. Там был применён способ управления по поперечным осям путём форсирования/дросселирования противоположных двигателей. Также было предусмотрено выключение отказавших двигателей и противоположных им. В результате получилось, что двигатели должны быть "с запасом" и все они должны быть в равном положении относительно продольной оси ракеты. Вот и получилось, что двигатели пришлось ставить по кругу, а на второй ступени их должно быть не меньше восьми.

Marsianin>Я в разных источниках встречал разные схемы возвращения ЛОК к Земле.
Marsianin>По одной схеме он , после стыковки с вернувшимся ЛК ОТСТРЕЛИВАЛ ЛК вместе с орбитальным отсеком. Т.к. в нем хранятся скафандры, есть отдельная система двигателей ориентации, стыковочный узел одноразовый, а также там много всего, что не обязательно тянуть к Земле - этот вариант кажется истинным. Но в литературе чаще говорится, что ЛОК должен был возвращатся к Земле целиком.
Marsianin>Кто знает истину - просветите !

> Схема с отстрелом орбитальным отсеком могла появиться только из-за дефицита массы. С одной стороны как-бы весь полёт был продуман с возвращением всего ЛОКа к Земле. Полёт к Земле длится несколько суток а санузел в ЛОКе. Но если например ЛОК потратил бы топливо на стыковку с ЛК больше чем планируеться?
Выход один: уменьшить массу аппарата стартующего к Земле. Космонавтам придеться потерпеть в тесноте зато живы будут.

Старый> Ладно, лень мне ещё и в эту полемику влезать. Тем более, что действительно этот вопрос в данном случае не принципиален.

Это - не принципиально. Принципиально, что Вы спорите о том, в чем не очень разбираетесь, как насчет сдвига, например. И полемика - это рассуждения, а здесь нужны расчеты.

Хотел разобрать снова Ваши аргументы пункт за пунктом, но раздумал. Повторять все проектные расчеты, сравнивать варианты компоновок и конструктивных решений - труд огромный, проделанный в свое время очень грамотными специалистами, с многими из которых я вместе работал - правда, позже закрытия Н1. И я им верю. Мне вполне понятно, почему для Н1 выбрана такая схема, а для Энергии - другая, хоть я и не просчитывал Н1 лично. Если Вам нравится считать, что они все дураки, не увидели того, что Вам, НЕ специалисту, очевидно - флаг Вам в руки. Надеюсь, вопросы типа сдвиговых напряжений в конической оболочке Вам будут не часто попадаться, тогда Ваши расуждения будут выглядеть более достоверно.

Но, чтобы не казалось, что я ухожу от ответов, коротко отвечу на некоторые Ваши вопросы.

VK>> Ваша идея все брать давлением не нова, но страшно нерациональна.
Старый> Идея эта не моя, она страшно рациональна и широко используется абсолютно во всех ракетах-носителях, даже там, где вафельные стенки.

Речь идет о Вашей идее разгружать давлением ВСЮ нагрузку от сжатия. Это можно применять на длинных баках малого диаметра, где мал вклад от массы днищ и малы кольцевые растягивающие напряжения. При прочих условиях выгоднее делать более тонкие днища, более тонкие сварные швы, а сжатие воспринимать оболочкой, повышая ее несущую способность за счет вефельной конструкции. А вообще в каждом конкретном случае надо считать.
Так что насчет "страшно рациональных" гладких оболочек Вы погорячились.


Старый> В случае Н-1 это дополнительное давление вряд ли могло превышать 2 кг/кв.см.

По моим прикидкам - 2.6 - фактическое, то есть, 3.9 кгс/см2 - расчетное давление.

Старый> Тем не менее на большинстве ракет применяют гладкие оболочки.

А как Вы посчитали большинство?

Старый> Вафельные оболочки невыгодны с точки зрения стоимости, и это повышение стоимости не окупается экономией веса. Вафельные оболочки применяются в основном в престижных пилотируемых программах, где требуется экономия веса любой ценой. Например в Сатурне-5 и Энергии. Там, где важна стоимость/эффективность, применяются гладкие оболочки.

Весовое преимущество вафельных оболочек тем больше, чем больше сжимающая нагрузка и чем больше диаметр оболочки. Так что дело не в престиже. Насчет того, что повышение стоимости за счет применения вафли не окупается экономией веса - это сугубо Ваше мнение. Насколько я знаю, все наоборот.

Старый> Поперечные швы сжаты весом ракеты. Усилие на разрыв там может возникнуть только если произойдёт уже перенаддув.

Вы не учитываете, что напряжения действуют в двух направлениях, и абсолютно безразлично, от каких - по иксу или по игреку, - начнется разрушение. Поэтому в поперечных швах растягивающие напряжения от наддува есть вседа, они направлены вдоль шва.

[ слишком длинный топик - автонарезка ]

Старый> Интересно, каковы реальные значения в килограммах на квадратный сантиметр?

Для АМг6 предел прочности 3200 кгс/см2, для сплава 1201 - от 3700 до 4100 кгс/см2. Запас прочности от 1,3 до 1,5. Итого - действующие напряжения от 2400 до 3100 кгс/см2. Конкретно все определяется местом в конструкции, расчетным случаем и фактическим сочетанием нагружающих факторов.

Старый> Если это уже нельзя, значит применить иные средства: шпангоуты кольцевые поставить, проволкой какой-нибудь снаружи обмотать.

Не пойдет. Без сварки будут люфты, которых хватит, чтобы оболочка лопнула, не передав нагрузку на шпангоут, а сварка ослабляет оболочку. Опять же, надо не местное усиление, а сплошное.

Старый> Да, почему к бакам нельзя изнутри/снаружи приварить/приклепать эти самые стрингеры/шпангоуты?

Можно. Есть такие конструкции. Многодельно, но если нет другого выхода... Обычно все-таки вафля помогает решить проблему. Дело в том, что основной вклад в вес дает оболочка, а не подкрепляющие элементы. Когда ставим подкрепление (не важно, каким способом), определяющей становится устойчивость оболочки между подкреплением - т.н. местная утойчивость. Чтобы тонкая оболочка выдерживала, надо делать мельче клетку подкрепления. Отсюда приходим к вафельной конструкции - такую частую клетку не склепаешь, только химфрезерование. Еще лучше сотовая трехслойная конструкция, но у нее проблемы с герметичностью и технологичностью, поэтому это уже экзотика.

Старый> кстати, что такое "фитинг"?

Почти то же, что и "кронштейн", но обычно (не обязательно)приварной. Либо к оболочке, либо к стержням фермы. А вообще это переходной крепежный элемент.

Старый> А дефицит веса возник уже намного позже того момента, когда "все себя уговорили", и принципиально менять схему было уже поздно. Предлагались уже только паллиативные решения: втыкание дополнительных двигателей, заправка переохлаждённым кислородом и т.п.

Дефицит веса на Н1 возник, когда выяснили, что на 70 тоннах, заложенных в первоначальном проекте, на Луну не улететь, потребовалось 95 тонн. А вообще-то дефицит веса есть всегда, принято в критические моменты объявлять конкурс на снижение веса с выплатой премии по назначенной расценке: столько-то рублей за килограмм. Вот 25 тонн полезного груза никак было не наэкономить.

Старый> Отсеки сделали без сварки, сделали бы и баки.

Опять Вы за свое: ну как баки без сварки?

Старый> Блок Г это 4-я ступень? Там-то вроде точно были несущие, или опять путаю?

Путаете. На Н1 не было несущих баков. Блок Г по компоновке похож на блок Д увеличенных размеров.

Старый> Вот поневоле и приходится городить огромные пустые отсеки, в которых размещаются двигатели.

Ну, не такие уж они и пустые, поскольку в них двигатели. Это и есть опровержение Вашей идеи - при несущих баках Н1 просто сделали бы двигательный отсек и все. Не такой и большой по высоте, кстати, так как днище нижнего бака все равно было бы сегментом сферы. А под центральные движки можно было бы сделать сегмент обратной кривизны, как на Энергии.