Применимость упругих элементов в задаче расслоения трансверсально-составного криогенного бака
Авторы: Егоров А.В., Васильев Ф.Ал.
Опубликовано в выпуске: #7(175)/2026
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Проектирование, конструкция, производство, испытания и эксплуатация летательных аппаратов
Задача расслоения решается на основе конечно-элементного анализа напряженно-деформированного состояния цилиндрического криогенного бака, усиленного внешней упругой сеткой. Считается, что бак состоит из двух слоев: внутреннего несущего — металлического и наружного теплоизоляционного — пенопластового. В процессе захолаживания бака между слоями возникает нежелательный зазор, который предлагается устранять с помощью натянутой поверх пенопласта упругой сетки. Оценка толщины зазора и необходимой силы натяжения осуществляется путем сравнения результатов двух расчетов: без сетки и при ее наличии. Учитывая осесимметричность конструкции бака, в качестве расчетной схемы выбрано трансверсально-составное тонкостенное кольцо, имитирующее центральную цилиндрическую часть бака. В качестве нагрузок выступает температура, которая охлаждает во времени внутреннюю поверхность металлического кольца от нормального значения до криогенного, при этом внешняя поверхность пенопластового кольца не охлаждается. На внутреннюю поверхность металлического кольца действует постоянное давление наддува. Построенный таким образом представительный элемент криогенного бака имеет уменьшенный диаметр при сохранении исходных толщин слоев бака. Расчеты представительного элемента выполнены в программном комплексе ANSYS.
EDN JEOBTJ
Литература
[1] Игнатьев А.В. Развитие метода конечных элементов в форме классического смешанного метода строительной механики: дис. … д-ра техн. наук: 05.23.17. Волгоград, 2019, 294 с.
[2] Орлов В.Г., Щербакова Т.Н., Телегин С.В., Мальков В.В., Александров Н.Г. Пакет тепловой изоляции и способ его изготовления. Пат. №2459743 С1, Российская Федерация, 2012, бюл. № 24, 7 с.
[3] Залетаев С.В., Копяткевич Р.М. Программный комплекс теплового проектирования и анализа тепловых режимов космических аппаратов. Космонавтика и ракетостроение, 2014, № 4 (77), с. 84–91.
[4] Попов А.Н. Моделирование конструктивно-нелинейных контактных задач в программном комплексе ANSYS. Форум молодежной науки, 2021, вып. 2, № 2, с. 4–10.
[5] Описание разрабатываемого кислородно-водородного разгонного блока. Центр Хруничева. URL: http://www.khrunichev.ru/main.php?id=52 (дата обращения: 26.02.2026).
[6] Мишин В.П., Карраск В.К., ред. Основы конструирования ракет-носителей космических аппаратов. Москва, Машиностроение, 1991, 416 с.
[7] Каблов Е.Н. Конструкционные композиционные материалы. Москва, ФГУП ВИАМ, 2012, 58 с.
[8] Щербакова Т.Н., Сереженкова В.В., Яншин Х.Я., Кудряшова Н.В., Савватеева О.А. Многослойное изделие и способ его изготовления (варианты). Пат. №2298480, Российская Федерация, 2007, бюл. №13, 9 с.
[9] Описание конструкции и эксплуатации блока Ц РН «Энергия». Буран.ru URL: http://www.buran.ru/htm/15-3.htm (дата обращения: 21.02.2026).
[10] Касымов У.Т., Толебай С.А., Берик М.Б. Система заправки ракеты-носителя с трехкомпонентными жидкостными ракетными двигателями. IV Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов, преподавателей «Прикладные вопросы точных наук». 13–14 ноября, Армавир, Армавирский государственный педагогический университет, 2020, с. 51–54.
[11] Басов К.А. ANSYS в примерах и задачах. Москва, КомпьютерПресс, 2002, 224 с.
[12] Балабух Л.И., Алфутов Н.А., Усюкин В.И. Строительная механика ракет. Москва, Высшая школа, 1984, 391 с.