Н-1

Старый, хоть и Старый а считает так же, как многие в детстве - если что-то ему непонятно, значит, глупо сделали... а поправку сделать, что ему что-то неизвестно, не догадывается .

К счастью, по мере того, как он постепенно разбирается, какие-то глупости перестаёт утверждать...

Ого! Да тут оказывается полемика продолжается, хотя вроде бы уже всё ясно. Ну ладно, прийдётся продолжить.

VK>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.

Рассчётов я естественно не делаю. Нафиг они нужны. Речь идёт лишь о характере нагрузок. Если вам охота, давайте посмотрим, кто из нас в этом вопросе лучше разбирается. Для начала проделайте опыт. С рулоном фотоплёнки я уже не советую, это слишком ненаглядно. Давайте как вы предложили - на физической модели. Склейте из бумаги усечёный конус (надеюсь это не трудно) и приложите к его малому основанию продольную нагрузку доведя до разрушения. Внимательно изучите характер разрушения. Имеет место смятие (от нагрузок на сжатие) или имеет место смещение (от нагрузок на сдвиг)? О результатах сообщите.

VK>Хотел разобрать снова Ваши аргументы пункт за пунктом, но раздумал. Повторять все проектные расчеты, сравнивать варианты компоновок и конструктивных решений...

Жаль. Мы бы узнали много нового. Видать прийдётся сделать эти расчёты за вас (если жив буду).

VK>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.

Вера дело хорошее. Но неплохо бы и знать. Я прекрасно (возможно лучше вас) знаю, почему была выбрана именно такая схема. Ещё раз повторяю: причиной столь необычной компоновки была высокая плотность выбранного топлива.
Ни ухом ни рылом я никогда не считал и не называл разработчиков Н-1 дураками. Напротив, мне показалось, что это вы их выставляете дураками: мол напроектировали 5-сантиметровых листов, не сумели их сварить и из-за этого пустились во все тяжкие.

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

Океюшки.

VK>Речь идет о Вашей идее разгружать давлением ВСЮ нагрузку от сжатия.

На всякий случай повторяю мой пост с 5-й страницы.
"Сэр, вы не хуже меня знаете, что устойчивость от сжатия обеспечивается давлением газа наддува." Речь не идёт о снятии ВСЕЙ нагрузки. Позже я ещё уточнил, что это производиться в "той или иной мере" то есть наиболее оптимально в каждом конкретном случае.


VK> 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.

Ну вы сначала посчитайте, а потм делайте выводы, кто погорячился. Вообще то продольное разгружающее усилие, создаваемое давлением наддува прямо пропорционально площади днища. Получается, что у тонких баков за счёт какраз малой площади днищ какраз продольная сила, создаваемая давлением окажется невелика. Нахаляву будем газ наддува возить, и стенки нагружать, а толку - чуть. А чем толще бак - тем меньшее давление требуется чтоб создать необходимое продольное усилие.

[ слишком длинный топик - автонарезка ]

Старый>> В случае Н-1 это дополнительное давление вряд ли могло превышать 2 кг/кв.см.
VK>По моим прикидкам - 2.6 - фактическое, то есть, 3.9 кгс/см2 - расчетное давление.

Как вы интересно это получили? При плотности жидкого кислорода 1.14 давление 2 атм получается при 17-метровом столбе кислорода. Реально он никак не мог быть больше 12 метров. Так что как ни умножай на перегрузки, больше 2 атм не получится. Напоминиаю, речь идёт о давлении на нижнюю часть стенки бака.


Старый>> Тем не менее на большинстве ракет применяют гладкие оболочки.
VK>А как Вы посчитали большинство?

Я посчитал Союз/Молнию, Протон, Ариан-4, Атлас. (Извиняюсь, если кого забыл) По вашему это не большинство? Из массовых супостатовских ракет фрезеровка стенок только на первой ступени Дельты и на Титане. Из наших - на Зените. И всё. Ну, Зенит, не забывайте, это первая ступень Энергии, то есть "престижной пилотируемой программы".
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.
VK>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.

Ну, я вам привёл список ракет с гладкими стенками. Подозреваю, что мнение их создателей не расходится с моим Теперь и вы будете знать, как на самом деле. Кстати, насчёт баков из фольги и наддува гелием вы уже разобрались? Вопросов больше нет?
Насчёт вот этого: "Весовое преимущество вафельных оболочек тем больше, чем больше сжимающая нагрузка". А я насколько слышал (может ошибаюсь) водородный бак Шаттла вообще не испытывает в полёте сжимающих нагрузок. Только разрывающие. И тем не менее стенки фрезерованные. Хотя может быть ошибаюсь. Какое там давление наддува, я запамятовал?
Это я
к чему? К тому, что вафельные стенки в ЛЮБОМ случае имеют весовое преимущество перед гладкими, но не преимущестиво в стоимости.

VK>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.

ВДОЛЬ шва? А каков механизм их возникновения? И что, они так велики и страшны?

Старый>> Отсеки сделали без сварки, сделали бы и баки.
VK>Опять Вы за свое: ну как баки без сварки?

Ещё раз. Вы уже наверно забыли, с чего всё началось. Вы сказали, что схема Н-1 с ненесущими баками была выбрана из-за того, что в схеме с несущими пришлось бы варить 5-см листы. А я вам говорю: можно было бы элементарно решить эту проблему. Разгрузить баки наддувом, сварить их из тонких листов и подкрепить внутренним набором и т.д. Вы продолжаете настаивать на 5-см листах, или уже всё? Вы побеседовали с участниками работ? Они однозначно настаивают, что схема была выбрана исключительно из-за проблем со сваркой?

Старый>>> В случае Н-1 это дополнительное давление вряд ли могло превышать 2 кг/кв.см.
VK>> По моим прикидкам - 2.6 - фактическое, то есть, 3.9 кгс/см2 - расчетное давление.
Старый> Как вы интресно это получили? При плотности жидкого кислорода 1.14 давление 2 атм получается при 17-метровом столбе кислорода. Реально он никак не мог быть больше 12 метров. Так что как ни умножай на перегрузки, больше 2 атм не получится. Напоминиаю, речь идёт о давлении на нижнюю часть стенки бака.

Перемножаем плотность переохлажденного кислорода 0.001185 кгс/см3 на высоту гидростолба 1300 см, на перегрузку 1.64, которую получили делением стартовой тяги 4615 тонн на стартовую массу 2820 тонн, и, наконец, домножаем на коэффициент безопасности 1.5. Получаем:
0.001185*1300*1.64*1.5 = 3.79 кгс/см2.


Старый> Я посчитал Союз/Молнию, Протон, Ариан-4, Атлас. (Извиняюсь, если кого забыл) По вашему это не большинство? Из массовых супостатовских ракет фрезеровка стенок только на первой ступени Дельты и на Титане. Из наших - на Зените. И всё.

А Янгелевские, Макеевские ракеты? По-моему, там сплошная вафля.

Старый> Кстати, насчёт баков из фольги и наддува гелием вы уже разобрались? Вопросов больше нет?

Есть. Разве фольга - не то, что менее 0.1 мм? А 1 мм - это, батенька, чересчур. Я топтался по баку 6100 блока Д, у которого все горловины открыты были, а оболочка - 0.9 мм алюминия, и ничего! А насчет гелия - это непринципиально, как Вы выражаетесь. Есть чем утечку компенсировать - вперед.

Старый> Насчёт вот этого: "Весовое преимущество вафельных оболочек тем больше, чем больше сжимающая нагрузка". А я насколько слышал (может ошибаюсь) водородный бак Шаттла вообще не испытывает в полёте сжимающих нагрузок. Только разрывающие. И тем не менее стенки фрезерованные. Хотя может быть ошибаюсь. Какое там давление наддува, я запамятовал?

Не знаю. Некогда было выяснять, а потом стало неинтересно.

Старый> Это я к чему? К тому, что вафельные стенки в ЛЮБОМ случае имеют весовое преимущество перед гладкими, но не преимущество в стоимости.

Цитирую: "При малых значениях коэффициента эффективности (psi менее 3) вафельные оболочки не имеют ощутимых преимуществ в массе по сравнению с гладкими." (В.Т.Лизин, В.А.Пяткин. Проектирование тонкостенных конструкций. М.: Машиностроение, 1976, стр.45). Так что НЕ В ЛЮБОМ случае, Старый.

VK> Поэтому в поперечных швах растягивающие напряжения от наддува есть вседа, они направлены вдоль шва.

Старый> ВДОЛЬ шва? А каков механизм их возникновения? И что, они так велики и страшны?

Для пионаров, интересующихся основами проектирования баков ракет и космических аппаратов:
механизм тот же, что и просто в оболочке. Кольцевые напряжения в цилиндрической оболочке, рассчитываются по формуле:
sigma = P*R/h,
где P - расчетное давление (эксплуатационное, умноженное на коэффициент безопасности), R - радиус цилиндрической оболочки, h - толщина оболочки. А уж есть там сварной шов, или нет - напряжениям до фени. Предел прочности АМг6, например, 3200 кгс/см2, для сварного шва коэффициент ослабления 0.85 для толщин менее 6 мм, 0.7 - при толщинах до 10-12 мм, а при больших вообще до 0.5. Удачи Вам, юные пионары!

Старый> Рассчётов я естественно не делаю. Нафиг они нужны.

Да и правильно. Пусть эти кретины, что неправильные ракеты строят, раССчеты делают, а нам и так все ясно. Главное, чтобы сдвига не было.

Старый> Речь идёт лишь о характере нагрузок. Если вам охота, давайте посмотрим, кто из нас в этом вопросе лучше разбирается. Для начала проделайте опыт. С рулоном фотоплёнки я уже не советую, это слишком ненаглядно. Давайте как вы предложили - на физической модели.

А Вы даже не поняли, что я не физическую модель предложил, а расчетную. Ну да, Вы же военный...

Старый> Склейте из бумаги усечёный конус (надеюсь это не трудно) и приложите к его малому основанию продольную нагрузку доведя до разрушения. Внимательно изучите характер разрушения. Имеет место смятие (от нагрузок на сжатие) или имеет место смещение (от нагрузок на сдвиг)? О результатах сообщите.

Сообщите - в смысле, подайте рапорт? Беда, коль сапоги начнет тачать пирожник, ну и так далее. Старый, в тонкостенных оболочках НЕ БЫВАЕТ сдвига. Я подробно было Вам все разжевал, но связь разконнектилась, а второй раз жевать сил нет. Возьмите какую-нибудь книжку по расчету оболочек, там все написано.

Старый> Ну вы сначала посчитайте, а потом делайте выводы, кто погорячился. Вообще то продольное разгружающее усилие, создаваемое давлением наддува прямо пропорционально площади днища. Получается, что у тонких баков за счёт какраз малой площади днищ какраз продольная сила, создаваемая давлением окажется невелика. Нахаляву будем газ наддува возить, и стенки нагружать, а толку - чуть. А чем толще бак - тем меньшее давление требуется чтоб создать необходимое продольное усилие.

Да посчитать-то в принципе несложно. Я тут прикинул два варианта: со сферическими баками и с цилиндрическими. Вернее, два варианта полуступени - бак и отсек.
1. Сферический бак О, диаметр 14 м, плотность кислорода 1.185, перегрузка 1.6, наддув 2 атм. Бак помещен в цилиндрический каркасированный отсек диаметром 14.4 м, длиной 14 м. Расчетное усилие сжатия на отсек - 5100 тонн. Конструктивными элементами крепления и прочей фурнитурой пока пренебрегаем.
Толщина сферы от 3.3 мм до 7.1 мм. С учетом зон сварных швов (15% площади) толщиной 10 мм получаем массу 12 тонн. Цилиндр выполнен из оболочки 3 мм спродольно-поперечным приклепанным подкреплением П-образного вида. Приведенная толщина оболочки - 5 мм. Масса отсека - 5 тонн. Итого - 17 тонн.

2. Цилиндрический бак с днищами сферической формы. Диаметр бака - 12 м, радиус днищ - 7 м, высота обечайки - 11 м. Кроме того, необходим межбаковый отсек 6 м длины. Усилие сжатия то же - 5100 тонн. Наддув получается оптимальным при величине 3.0 атм. Толщина днищ - 5.0 и 9.3 мм. Разгружающее усилие - 3400 тонн. Толщина цилиндрической оболочки получается двумя путями - от давления и от сжатия. Из условия прочности от внутреннего давления получаем вверху - 8.5 мм, внизу - 14.3 мм. От сжатия необходимая толщина равна 15.0 мм, то есть оболочка практически равнопрочна, оптимальней не сделать, изменяя давление. Масса днищ 7.2 тонны, масса цилиндрической обечайки - 16.8 тонны, масса распорных шпангоутов(надо объяснять, что это такое?) - 3.2 тонны. Плюс межбаковый отсек - 2.2 тонны. Итого 29.4 тонны. Оболочку можно сильно облегчить, сделав ее вафельной. На этом можно сэкономить тонн 6 - 7. Тем не менее - выводы делайте сами.

[ слишком длинный топик - автонарезка ]

VK>2. Цилиндрический бак с днищами сферической формы. Толщина цилиндрической оболочки получается двумя путями - от давления и от сжатия. Из условия прочности от внутреннего давления получаем вверху - 8.5 мм, внизу - 14.3 мм. От сжатия необходимая толщина равна 15.0 мм, то есть оболочка практически равнопрочна, оптимальней не сделать, изменяя давление. Тем не менее - выводы делайте сами.

Ну а теперь заявление, с которого вы начали:
"Сэр! Все, что Вы написали - туфта полная. Причина одна, проста и давно объявлена: несущие баки для обеспечения устойчивости от сжатия должны иметь значительную толщину гладкой оболочки, либо хим.фрезерованной вафельной - по сварным швам все равно оставляется гладкая оболочка. В то время варить толщины 40-50 мм и более не умели."

Вы сами посчитали, что толщина оболочки (даже гладкой и вообще не подкреплённой) не более 15 мм. Такие варить умели? Будете продолжать настаивать, что причиной выбора такой схемы были проблемы со сваркой, или уже склонитесь к версии об экономии веса?

VK> Ну да, Вы же военный...
Старый>> О результатах сообщите.
VK>Сообщите - в смысле, подайте рапорт?

Когда военные хотят получить рапорт, они говорят "доложите". Сразу видать: не спец!

Спор интересный, но слишком эмоциональный.
Очевидно, что Старый - не специалист, а что-то слышал, да подзабыл. Однако, и нападки на него не всегда обоснованы и напоминают попытки воспользоваться его естественной (вполне нормальной) неосведомленностью.

Последний пример:

VK>В тонкостенных оболочках НЕ БЫВАЕТ сдвига. Возьмите какую-нибудь книжку по расчету оболочек, там все написано.

Ну, это уже ни в какие ворота... Будь у Старого под рукой любая книжка по расчету на прочность л.а. - он бы Вам ответил...

В общем случае сдвиг в корпусах ракет надо учитывать, а если отсек конический, то возникают дополнительные сдвиговые напряжения, которые уменьшают сдвиг от внешней нагрузки. А Вы на базе двойного частного случая (симметричность нагрузки и симметричность геометрии) делаете слишком общие заключения.

Но с главной идеей - прежде чем оценивать чей-то реальный инженерный проект докажи, что ты способен хотя бы на подобное - я абсолютно согласен. Форум кишит дилетантами, которые направо и налево разбрасываются оценками и определениями ("сон разума") при том, что сами перегрузку от ускорения не отличают (к примеру).

VK>2. Цилиндрический бак с днищами сферической формы. Диаметр бака - 12 м, радиус днищ - 7 м, высота обечайки - 11 м.

Чтото у вас както с размером бака... На Н-1 сферический бак диаметром 12.8 метра. Если его сделать цилиндрическим, то как же он будет диаметром 12 метров, да ещё высотой обечайки 11? Да плюс ещё сегменты днищ... Ой, как там у нас вычисляется объём сферы... Вобщем на Сатурне-5 стоял бак диаметром 10 метров и длиной от верхушки до верхушки днища 19 метров. Запас топлива на Сатурне-5 (на первой ступени) на четверть больше, чем на Н-1, так что бак нужно брать наверно как на Сатурне, только на четверть короче, вобщем диаметром 10 метров и общей длиной метров 15.
Нужно ещё учесть такую фигню: бак керосина был диаметром 10 метров. То есть если сделать бак кислорода с несущими стенками и диаметром 10 метров, то бак керосина всё равно останется сферическим и ненесущим. А вы 12 метров берёте!


VK>2 Кроме того, необходим межбаковый отсек 6 м длины.

Да уж. Сферический бак горючего надо же куда-то вставлять...

VK>2 Усилие сжатия то же - 5100 тонн.

Тут опять чегото не то. Это если бы пустотная тяга ВСЕХ 30-ти двигателей передавалась бы на вторую ступень, то так бы оно и было. Но на начальном этапе полёта тяга расходуется в основном на разгон самой первой ступени (то есть передавалась в основном только на днище бака кислорода), а примерно на 2/3 полёта 6 двигателей выключались, и суммарная тяга оставалась никак не более 4000 тонн. Казалось бы разница не принципиальна, ан нет...

VK>2 Разгружающее усилие - 3400 тонн.

Ага. То есть сжимающее усилие вы очевидно считали как 5100-3400=1700 и исходили из этого значения. А надо 4000-3400=600. То бишь разница примерно в три раза.

VK>Толщина цилиндрической оболочки получается двумя путями - от давления и от сжатия. Из условия прочности от внутреннего давления получаем вверху - 8.5 мм, внизу - 14.3 мм. От сжатия необходимая толщина равна 15.0 мм,

Ну, диаметр бака уменьшили, высоту тоже, значит нагрузки от внутреннего давления тоже уменьшатся. Пусть раза в полтора. Если кажется многовато, то ещё какой нибудь прибамбасик применим. Например будем увеличивать давление наддува постепенно, по мере того, как высота столба жидкости уменьшается, а нагрузки растут. А шпангоуты вместо распорных сделаем стягивающими. Вобщем от давления оболочка станет в полтора раза тоньше. От сжатия тоже (мы там посчитали, что нагрузки на сжатие уменьшились в три раза, но надо ж не забывать, что с уменьшением диаметра и разгружающее усилие уменьшится). Вобщем толщины стенок в сантиметр нам хватит.


VK> Масса днищ 7.2 тонны, масса цилиндрической обечайки - 16.8 тонны, масса распорных шпангоутов - 3.2 тонны. Плюс межбаковый отсек - 2.2 тонны. Итого 29.4 тонны.

Ну, вобщем оболочку сделали в полтора раза тоньше, да сам бак меньше, вот оно в два раза легче и получится . Шучу, шучу, ладно, пусть в 1.7 Вобщем 17 тонн. А если ещё фрезеровка?
Ну, правда справедливости ради нужно сказать, что вы забыли приплюсовать вес газа наддува.


VK>(надо объяснять, что это такое?)

Конечно надо! Не могу понять почему шпангоуты "распорные"? Нафига баки ещё распирать, если их и так распирает усилием в 30 тонн на квадратный метр? Я всю жизнь считал, что поперечный набор, в том числе и шпангоуты, служат обратной цели: стягивать стенки баков, разгружать их от распирающих нагрузок, создаваемых наддувом.

VK> и, наконец, домножаем на коэффициент безопасности 1.5.

Что это за коэффициент безопасности такой? Это на случай, если тяга двигательной установки вдруг возрастёт в полтора раза?

VK>А Янгелевские, Макеевские ракеты? По-моему, там сплошная вафля.

Ничего подобного. Прежде всего, мы считаем только космические ракеты-носители. Те, что я привёл, уже составляют больше половины.
У Янгелевских РН дело обстоит так: на обоих ступенях Циклона и на первой ступени Космоса-3М баки сварены из продольных панелей, на которых методом пресования сделаны продольные рёбра. Поперечный набор из штампованых шпангоутов, которые крепятся к упомянутым рёбрам на тех самых фитингах. Вторая ступень Космоса-3М имеет гладкие стенки.
Удивительны две вещи:
1. Судя по всему сделанные таким образом Янгелевские ракеты это самые относительно лёгкие конструкции всех времён и народов.
2. Судя по всему так же сделана и первая ступень Сатурна-5. То есть и тут не стали морочиться с фрезеровкой вафель.
Что же касается боевых ракет, то ясное дело тут ситуация иная. Для оружия денег не считают, поэтому тут фрезеровка вафель идёт в полный рост. Особенно когда требуется в ту же шахту (ещё особеннее в подводной лодке) запихать более мощную ракету. Тут уж каждый сантиметр на счету, поэтому фрезеруют, ой фрезеруют! И это ещё не самое крутое, что там наворачивают. Двигатели - "утопленники" и сварка алюминия со сталью это говорят ещё не самый последний писк.

VK>Есть. Разве фольга - не то, что менее 0.1 мм? А 1 мм - это, батенька, чересчур. Я топтался по баку 6100 блока Д, у которого все горловины открыты были, а оболочка - 0.9 мм алюминия, и ничего!

Да конечно, если 1 мм то это уже не фольга. У меня в гараже ворота из такого листа сварены. Сначит будем считать жестью А вот 0.2 мм это уже скорее фольга. Всего в три раза толще лезвия бритвы. И если из такого листа делают баки довольно больших ракет, значит 1 см хватит всегда.

VK>А насчет гелия - это непринципиально, как Вы выражаетесь. Есть чем утечку компенсировать - вперед.

Нет никаких утечек, но это действительно непринципиально. Принципиально то, что вы об этом не знали, и сказали что такого не может быть.

Старый>> вафельные стенки в ЛЮБОМ случае имеют весовое преимущество перед гладкими, но не преимущество в стоимости.
VK>Цитирую: "При малых значениях коэффициента эффективности (psi менее 3) вафельные оболочки не имеют ощутимых преимуществ в массе по сравнению с гладкими." Так что НЕ В ЛЮБОМ случае, Старый.

Но НЕОЩУТИМЫЕ преимущества значит остаются? Хорошо, исправимся. В любом РАЗУМНОМ случае. В водопроводных трубах наверно действительно стенки фрезеровать не стоит.


VK>> Поэтому в поперечных швах растягивающие напряжения от наддува есть вседа, они направлены вдоль шва.
Старый>> ВДОЛЬ шва? А каков механизм их возникновения? И что, они так велики и страшны?

VK>Для пионаров, интересующихся основами проектирования баков ракет и космических аппаратов:
VK>механизм тот же, что и просто в оболочке. Кольцевые напряжения в цилиндрической оболочке, рассчитываются по формуле:
Удачи Вам, юные пионары!

Пионеры ничего не поняли. Речь идёт о КОЛЬЦЕВЫХ напряжениях, а не о любых. Пионеры всю жисть так и считали, что энти самые кольцевые нагрузки создают ПОПЕРЕЧНЫЕ напряжения в ПРОДОЛЬНЫХ швах. А вы говорите о неких нагрузках напаравленых ВДОЛЬ ПОПЕРЕЧНЫХ швов. Наоборот, понимаете? Сэры-пионэры в замешательстве. На пальцах объяснить можете?

Прочнист_>Но с главной идеей - прежде чем оценивать чей-то реальный инженерный проект докажи, что ты способен хотя бы на подобное - я абсолютно согласен. Форум кишит дилетантами, которые направо и налево разбрасываются оценками и определениями ("сон разума") при том, что сами перегрузку от ускорения не отличают (к примеру).

Спасибо за поддержку со сдвигом. Конечно лучше всего ткуть книжкой, но имхо, и приведённые две физических модели достаточно наглядны.

Что касается оценок, то я ни ухом ни рылом не осуждал создателей Н-1 за якобы неграмотность. Напротив, я лишь пытаюсь объяснить, что в тех условиях (керосиновое топливо и много маленьких двигателей) у них не было другого выхода.

Старый> Вы сами посчитали, что толщина оболочки (даже гладкой и вообще не подкреплённой) не более 15 мм. Такие варить умели? Будете продолжать настаивать, что причиной выбора такой схемы были проблемы со сваркой, или уже склонитесь к версии об экономии веса?

Раз уж мы начали цитировать друг друга с трехстраничной давностью, позволю привести Ваше высказывание, с чего все началось: "А сделать несущие баки конической формы куда как труднее. Поэтому конструкторы быстро уговорили себя, что лучшая форма для бака это сфера, а о весе несущих конструкций предпочли забыть."

Вот про это я и сказал:"Полная туфта", и объяснил: конус сделать так же просто, как и цилиндр, и утверждать, что "конструкторы быстро уговорили себя", и "о весе несущих конструкций предпочли забыть" - это глупость наивысшей пробы.
Мое заявление остается в силе.
Что касается 50 мм - да, я уже объяснял (или Вы через абзац читаете ответы?), что это я приукрасил для наглядности, поскольку не помнил, какие фактические толщины были на Н1. То, что я насчитал - не уверен, что соответствует действительности, поскольку я не имею всех исходных данных для расчета по Н1. Но это не меняет дела - читайте снова мои предыдущие разъяснения. 15 мм - это чистая толщина, без допуска на толщину листа и без учета ослабления под сварку. Фактически варить надо было не менее 20 мм. То, что аргоно-дуговой сваркой это не сварить - факт. Электронно-лучевая многопроходная была освоена на Энергии, во времена Н1 ее не было. Так что все мои аргументы от замены 50 на 20 остаются без изменения.

Старый> Когда военные хотят получить рапорт, они говорят "доложите". Сразу видать: не спец!

В смысле, не военный? Ну да, чего нет, того нет, бог миловал.

Прочнист_>В общем случае сдвиг в корпусах ракет надо учитывать, а если отсек конический, то возникают дополнительные сдвиговые напряжения, которые уменьшают сдвиг от внешней нагрузки. А Вы на базе двойного частного случая (симметричность нагрузки и симметричность геометрии) делаете слишком общие заключения.

Судя по Нику, Вы имеете отношение к прочности... Тогда с Вами можно разговаривать на понятном языке. Если Вы имеете в виду сдвиг от поперечной нагрузки, то он достаточно мал - раз, для пластичных материалов типа АМг6 используется теория прочности, по которой разрущение происходит по максимальному растягивающему напряжению, без вклада от сдвиговых напряжений - два. Ну и, наконец, в ТОНКИХ оболочках, каковыми являются корпуса баков и ракет вообще, сдвиговые напряжения НЕ УЧИТЫВАЮТСЯ, поскольку тонкая оболочка НЕ УМЕЕТ их воспринимать - три. Конечно, если нагрузить конус поперечным усилием, то сдвиг будет, в плоскости нагружения и параллельных плоскостях, но создаваемый момент будет восприниматься системой усилий сжатия - растяжения, которыми и будет определяться прочность (устойчивость) оболочки.
Чтобы познакомиться - как Прочнист, где Вы работали в этом качестве? Про себя: изучал теорию оболочек на кафедре 603 в МАИ у профессора Авдонина, а потом под его руководством писал диссертацию. 15 лет работал в отделе прочности в Энергии, причем последние несколько лет возглавлял группу расчета баков. Поэтому, эти вопросы мне знакомы не понаслышке, хоть для Старого это все не аргумент.

Старый> Что-то у вас как-то с размером бака... На Н-1 сферический бак диаметром 12.8 метра. Если его сделать цилиндрическим, то как же он будет диаметром 12 метров, да ещё высотой обечайки 11? Да плюс ещё сегменты днищ... Ой, как там у нас вычисляется объём сферы...

Я не привязывался к точным размерам Н1 - если честно, я ими не интересовался. Я взял массу кислорода на ступени А от Н1, посчитал объем, добавил газовую подушку и получил примерный размер бака. Для того примера, что я Вам хотел привести в качестве аргумента, на мой взгляд, этого более чем достаточно.

Старый> Нужно ещё учесть такую фигню: бак керосина был диаметром 10 метров. То есть если сделать бак кислорода с несущими стенками и диаметром 10 метров, то бак керосина всё равно останется сферическим и ненесущим. А вы 12 метров берёте!

Еще раз Вам объясняю: это просто пример расчета, меня не интересовали истинные размеры на Н1. Считайте, что это другая ракета, похожая по размерам и нагрузкам.

VK>>2 Кроме того, необходим межбаковый отсек 6 м длины.
Старый> Да уж. Сферический бак горючего надо же куда-то вставлять...

Какой же Вы непонятливый... Два сферических днища выступают по 3 метра, и их надо закрыть межбаковым отсеком - можете считать, двумя половинками по 3 метра.

VK>>2 Усилие сжатия то же - 5100 тонн.
Старый> Тут опять чегото не то. Это если бы пустотная тяга ВСЕХ 30-ти двигателей передавалась бы на вторую ступень, то так бы оно и было. Но на начальном этапе полёта тяга расходуется в основном на разгон самой первой ступени (то есть передавалась в основном только на днище бака кислорода), а примерно на 2/3 полёта 6 двигателей выключались, и суммарная тяга оставалась никак не более 4000 тонн. Казалось бы разница не принципиальна, ан нет...

Из Ваших дальнейших слов я увидел, что для Вас остается загадкой, что такое "коэффициент безопасности" и, следовательно, термины "эксплуатационная нагрузка" и "расчетная нагрузка". Разъясню ниже, а здесь только скажу, что 5100 тонн - расчетная нагрузка, на которую испытывали, кстати, тот самый отсек, о котором ведем речь.

VK>>2 Разгружающее усилие - 3400 тонн.
Старый> Ага. То есть сжимающее усилие вы очевидно считали как 5100-3400=1700 и исходили из этого значения. А надо 4000-3400=600. То бишь разница примерно в три раза.

Ну, Вашу ошибку я уже указал.

Старый> Ну, диаметр бака уменьшили, высоту тоже, значит нагрузки от внутреннего давления тоже уменьшатся. Пусть раза в полтора. Если кажется многовато, то ещё какой нибудь прибамбасик применим. Напримербудем увеличивать давление наддува постепенно, по мере того, как высота столба жидкости уменьшается, а нагрузки растут.

[ слишком длинный топик - автонарезка ]

Не понял: оболочка нагружена максимальным сжатием СРАЗУ, а разгружающее давление Вы дадите потом? Ну и сложится Ваш бак на старте.

Старый> А шпангоуты вместо распорных сделаем стягивающими.

А что это такое? Объясните профану.

Старый> Вобщем от давления оболочка станет в полтора раза тоньше. От сжатия тоже (мы там посчитали, что нагрузки на сжатие уменьшились в три раза,

Как мы видели, не уменьшились.

Старый> но надо ж не забывать, что с уменьшением диаметра и разгружающее усилие уменьшится). Вобщем толщины стенок в сантиметр нам хватит.

Если бы так считали ракеты, то ни одна бы не взлетела!

Старый> Ну, вобщем оболочку сделали в полтора раза тоньше, да сам бак меньше, вот оно в два раза легче и получится . Шучу, шучу, ладно, пусть в 1.7 Вобщем 17 тонн. А если ещё фрезеровка?

Фрезеровка может облегчить обечайку раза в полтора (чтобы сказать точно, надо считать), но по сварным швам все останется без изменения, даже будет чуть хуже, ибо при переходе с вафли на гладкую оболочку (варить можно только гладкую) появятся изгибающие моменты, в результате сварной шов будет догружаться изгибом, поэтому его придется утолщать.

Старый> Ну, правда справедливости ради нужно сказать, что вы забыли приплюсовать вес газа наддува.

Ну, это я оставил за скобками.

Старый> Не могу понять почему шпангоуты "распорные"? Нафига баки ещё распирать, если их и так распирает усилием в 30 тонн на квадратный метр?

В стыке цилиндрической обечайки с сегментом днища две оболочки стыкуются под углом. Поскольку усилия в днище действуют под углом к цилиндрической оболочке, они создают распределенную сжимающую нагрузку на цилиндр. Для того, чтобы это сжатие воспринять, в стыке ставят шпангоут, называемый "распорным", ибо он должен распирать стык, не давая ему сложиться. Это усилие тем больше, чем выше давление.

Старый> Я всю жизнь считал, что поперечный набор, в том числе и шпангоуты, служат обратной цели: стягивать стенки баков, разгружать их от распирающих нагрузок, создаваемых наддувом.

Шпангоуты никак не помогают оболочке держать давление. Они служат для того, чтобы повысить устойчивость оболочки от осевого сжатия, разбивая ее на более короткие участки. Если есть стрингеры, то шпангоуты повышают и устойчивость стрингеров, также создавая промежуточные опоры в местах пересечений (конечно, они должны быть скреплены друг с другом соответствующим образом).

Старый> Что это за коэффициент безопасности такой? Это на случай, если тяга двигательной установки вдруг возрастёт в полтора раза?

Коэффициент безопасности учитывает ряд факторов - разброс нагрузки, сочетание различных внешних условий, разброс прочностных и жесткостных характеристик и т.д. Между собой прочнисты называют его "коэффициент незнания". Но эта штука узаконена, и если Вы определили перегрузку, как тягу, деленную на массу, то Вы получили "эксплуатационную перегрузку". Умножив ее на коэффициент безопасности, Вы получите "расчетную перегрузку", на которую и обязаны провести все расчеты на прочность и прочностные испытания. Величина этого коэффициента в ракетной технике обычно принимается от 1.2 до 1.5, и назначается для различных нагружающих факторов отдельно решением высокого начальства. 1.2 - это пониженный коэффициент, его принимают, когда запасов прочночти не хватает, а выхода нет.
На давление обычно берут 1.5. Но с давлением особая штука. Вы назначили давление, но возможна ситуация, когда система контроля за давлением откажет, и наддув будет продолжаться бесконтрольно. На такой случай существует дренажный клапан, настроенный на некоторую величинудавления, при которой он открывается. Это давление называется аварийным, на него принимают коэффициент безопасности 1.3.
А по части коэффициента безопасности на величину усилия сжатия на бак - не забывайте, что существуют продольные колебания, пульсация тяги, вот для этого и придуман этот коэффициент.


VK>>А Янгелевские, Макеевские ракеты? По-моему, там сплошная вафля.

Старый> Ничего подобного. Прежде всего, мы считаем только космические ракеты-носители.

Да? Я их как-то не разделял. Ракты, они и в Африке ракеты. Ну, да не в том суть.

Старый> У Янгелевских РН дело обстоит так: на обоих ступенях Циклона и на первой ступени Космоса-3М баки сварены из продольных панелей, на которых методом пресования сделаны продольные рёбра. Поперечный набор из штампованых шпангоутов, которые крепятся к упомянутым рёбрам на тех самых фитингах.

В общем да, можно разным способом делать подкрепляющий набор, зависит от имеющейся технологии и воли Генерального конструктор. Просто вафля - наиболее логичная конструкция. Поскольку конструктивных вариантов подкрепления много, оптимальный выбрать трудно, если не невозможно. Обычно ограничиваются "рациональным" решением.

[ слишком длинный топик - автонарезка ]

Старый> сварка алюминия со сталью это говорят ещё не самый последний писк.

Знаю про штуцеры, где трением сваривается сталь с алюминием. Это элементы трубки диаметром 20 - 50 мм. Даже на блоке Д таких полно.

VK>>А насчет гелия - это непринципиально, как Вы выражаетесь. Есть чем утечку компенсировать - вперед.
Старый> Нет никаких утечек, но это действительно непринципиально. Принципиально то, что вы об этом не знали, и сказали что такого не может быть.

Во-первых, я не говорил, что "не может быть". Я сказал, что гелий - хуже. А во-вторых, когда я сдавал кандидатский экзамен, Корженевский (если Вы читали Чертока, должны были встретить эту фамилию) задал вопрос: какой толщины должен быть алюминий, чтобы не пропускать гелий. Правильный ответ: никакой толщины не хватит, гелий будет просачиваться все равно. Принципиально то, что вы об этом не знали (не про то, что меня Корженевский спросил, а про то, что все равно будет просачиваться).


Старый> Но НЕОЩУТИМЫЕ преимущества значит остаются? Хорошо, исправимся. В любом РАЗУМНОМ случае. В водопроводных трубах наверно действительно стенки фрезеровать не стоит.

Если они не работают на сжатие. Поэтому я и говорил - вафля тем выгоднее, чем больше сжимающая нагрузка. При малых сжатиях нет смысла мучиться с фрезерованием.

Старый> Пионеры ничего не поняли. Речь идёт о КОЛЬЦЕВЫХ напряжениях, а не о любых. Пионеры всю жисть так и считали, что энти самые кольцевые нагрузки создают ПОПЕРЕЧНЫЕ напряжения в ПРОДОЛЬНЫХ швах. А вы говорите о неких нагрузках напаравленых ВДОЛЬ ПОПЕРЕЧНЫХ швов. Наоборот, понимаете? Сэры-пионэры в замешательстве. На пальцах объяснить можете?

Энти самые кольцевые нагрузки создают ПОПЕРЕЧНЫЕ напряжения во ВСЕЙ оболочке, включая поперечные и продольные швы. Более того, в любом месте оболочки есть как продольные, так и поперечные напряжения. В сфере они равны, а в цилиндре кольцевые в два раза больше продольных (от внутреннего давления). Только и всего.

Старый> Конечно лучше всего ткуть книжкой, но имхо, и приведённые две физических модели достаточно наглядны.

Если честно, по этим моделям я не возражал из-за лени. Объяснять, чем рулон пленки отличается от оболочки - на пальцах дилетанту в теории оболочек, - может и не получиться, больно муторно. Насчет бумажного конуса - то же самое. Прения про локальное нагружение, краевые эффекты и неадекватность модели - на фига мне это надо?

Как известно, Старый не доказывает, а рассказывает то, что иногда он рассказывает сказки, ему не понять. Он просто упрямо долбит в одну точку и надеется рассказать последним

Поэтому его ракеты и не летают.

Старый>Что касается оценок, то я ни ухом ни рылом не осуждал создателей Н-1 за якобы неграмотность. Напротив, я лишь пытаюсь объяснить, что в тех условиях (керосиновое топливо и много маленьких двигателей) у них не было другого выхода.

Прошу прошения если (а таки да) я неясно выразился. Конечно я не Вас имел в виду. Не сомневаюсь, что Вы отличаете перегрузку от ускорения.

Но в большинстве случаев (практически во всех) я с Вами не соглашусь. Изложение VK безупречно с точки зрения прочности, а та его оговорка об отсутствии касательных напряжений в тонкостенных конструкциях - это оговорка профессионала. Привык он к вертикально взлетающим ракетам. А без поперечной силы касательных напряжений в оболочке не будет. Так же, как и в Ваших примерных конусах.

avmich>Поэтому его ракеты и не летают.

А нифига. "Мои" ракеты какраз и летают во всём мире.

Ой, ни фига себе вы тут наговорили! Ладно, прочитаю когда вернусь.