Diplom_Pavlenko_prezentatsiya

1.

Колледж космического машиностроения и технологий
Дипломный проект на тему:
«Разработка конструкции корпуса переходного отсека из
композиционного материала»
Выполнил: обучающийся группы ЛА1-22
Павленко Даниил Дмитриевич
Руководитель: Кучеров Б.А.
г. Королёв
2026г.

2.

Актуальность темы
Для вывода на орбиту большого полезного груза нужны
многоступенчатые ракеты-носители. Ступени и части корпуса
соединяют между собой переходные отсеки.
Переходной отсек — негерметичный отсек корпуса ракетыносителя, предназначенный для соединения ступеней между
собой или последней ступени с головной частью.
В проекте разрабатывается отсек, соединяющий последнюю
ступень с головным обтекателем (на схеме выделен красным).

3.

Цель и задачи проекта
Цель: разработка конструкции корпуса переходного отсека с учётом современных
достижений в ракетно-космической технике.
Задачи:
1. Анализ современных конструкций переходных отсеков и выбор рационального
конструктивного решения;
2. Анализ условий производства, разработка технологии изготовления с подбором
оборудования, оснастки, режимов и определение норм времени;
3. Анализ методов контроля конструкции, выбор оптимального, анализ
технологичности;
4. Расчёт себестоимости изготовления переходного отсека.

4.

Описание конструкции переходного отсека
Основные требования к переходным отсекам:
1 – минимальные габариты;
2 – доступ к наиболее ответственным элементам
полезной нагрузки во время подготовки к пуску;
3 – возможность термостатирования полезной
нагрузки перед пуском.
Обечайка из углепластика КМУ-4К: наружный
диаметр 3600 мм, длина 1210 мм; сборные
торцевые шпангоуты из АМг6; соединение
клееболтовое.
Переходной отсек из углепластика

5.

6.

7.

8.

9.

Характеристики удельной прочности и жёсткости
однонаправленных углепластиков серии КМУ-4
Наименование материала
Плотность
ρ, кг/м³
Удельная
прочность σ/ρ,
км
Удельная
жёсткость
(E·10⁻³)/ρ, км
Углепластик КМУ-4Л-0,1 на основе углеродной
ленты ЛУП-0,1
1 500
43,3
10,7
Углепластик КМУ-4Э-0,08 на основе
углеродной ленты Элур-0,08П
1 500
53,3
8,0
Углепластик КМУ-4К на основе углеродной
ленты Кулон-П
1 700
41,2
15,9
Углепластик КМУ-4У на основе углеродной
ткани УТ-900/2500 (схема армирования 0°/90°)
1 500
40,0
4,0

10.

Расчёт оболочки на устойчивость
Исходные данные:
Расчётные формулы:
m = 10 700 кг – наседающая масса
σ₁ = Nр / (2π·R·δ)
g = 9,81 м/с²
σкр = k·E·δ/R
Nр = m·g = 10 700 · 9,81 = 104 967 Н
k = (1/π)·⁸√((100·δ/R)³)
R = 1,8 м; L = 1,21 м
Результат:
E = 13,5·10¹⁰ Па
толщина стенки δ = 2 мм; 20 слоёв по 0,1 мм;
f = 1,5 – коэффициент безопасности
η = σкр/σ₁ > 1;
схема укладки: 90°/0°/90°кп*/90°/0°, где * – слой
клеевого препрега

11.

Расчёт болтового соединения
Исходные данные: масса 10 700 кг; болты из стали 35Х (ГОСТ 7798-70), τср = 270
МПа, σр = 440 МПа; узлов i = 2, болтов в узле K = 40.
1) Количество болтов: N = K·i = 2·40 = 80 шт.
2) Нагрузка: P = M·g·nx·k = 10 700·10·4,5·1,3 = 626 кН
3) Нагрузка на один болт: P₁ = P / N = 626·10³ / 80 = 7 825 Н
4) Из конструктивно-технологических соображений принят болт М10×25 (диаметр
10 мм).

12.

Схема пропиточной установки
1 – шпулярник с натяжным наполнителем
2 – распределительный барабан
3 – вакуумный насос
4 – вакуумная камера
5 – нагреватель
6 – компенсатор уровня связующего
7 – вакуумный затор
8 – отжимное устройство
9 – фильтр
10 – сушильная печь
11 – нагреватель
12 – бобина с разделительной пленкой
13 – рулон с готовым препрегом
14 – калибрующее устройство
15 – ресивер
16 – ванна со связующим
17 – нагреватель

13.

Автоклавное формование и режим работы автоклава

14.

Изготовление шпангоутов из центробежнолитой
заготовки-шайбы

15.

Технологический процесс изготовления шпангоутов
№ оп.
Название операции
Оборудование
005
Контролировать геометрические параметры
заготовки
Установка для координатного измерения
010
Точить шпангоут согласно чертежу
Токарно-карусельный станок 1525,
прижимы, резцы
015
Точить местные усложнения формы согласно
чертежу
Фрезерный станок, прижимы, фрезы
020
Приварить усилительные рёбра с обеих сторон
шпангоута
Аппарат для аргонодуговой сварки,
прижимы
025
Сверлить отверстия в полке шпангоута согласно
чертежу
Сверлильный станок, прижимы, сверла

16.

Контроль и испытания изделия
Акустический метод контроля
Стенд для статических испытаний сухих отсеков

17.

Нормы времени на изготовление корпуса отсека
Наименование операции
Трудоёмкость, час
1. Пропитка препрега
28
2. Выкладка пакета
16
3. Выдержка
24
4. Подпрессовка
3,5
5. Автоклавное формование
48
6. Механическая обработка торцов
2,5
7. Снятие изделия с оправки
3,5
8. Сборка отсека
Коэффициент использования материала: КИМ = 0,97
62

18.

Себестоимость изготовления корпуса переходного
отсека
Затраты, руб.
Удельный вес затрат в
стоимости продукции, %
Материалы
809 093
52,1
Основная ЗП производственных рабочих
167 054
10,8
Дополнительная ЗП
32 074
2,1
Взносы на социальное страхование и обеспечение
95 795
6,2
Износ инструментов и приспособлений
63 481
4,1
Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования
91 880
5,9
Общепроизводственные расходы
167 054
10,8
Общехозяйственные расходы
100 232
6,5
Прочие производственные
25 058
1,6
Итого производственная себестоимость
1 551 721
100
Элементы затрат

19.

Охрана труда: вредные производственные факторы
Физические – движущиеся механизмы, шум и вибрация, недостаточная освещённость, статическое электричество,
повышенное напряжение в цепи.
Химические – вещества с токсическим, раздражающим, канцерогенным и мутагенным действием.
Биологические – патогенные микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности.
Психофизиологические – физические и нервно-психические перегрузки.
Таблица – Характеристика вредных веществ
ПДК, мг/м³
Агрегатное
состояние
Класс
опасности
Особенности
действия
Углеродные волокнистые материалы
4/2
а
4
–
Эпоксидные смолы
4/2
п
2
А
Наименование вещества
п – пары и/или газы; а – аэрозоль; А – вещества, способные вызывать аллергические заболевания. Классы: 2-й – высокоопасное, 4-й –
малоопасное вещество.

20.

Охрана труда: требования к помещениям и средства
защиты
Требования к рабочему помещению:
Средства индивидуальной защиты:
• Входной контроль сырья – на изолированном
участке с приточно-вытяжной вентиляцией
• специальная защитная одежда
• Отделка помещений исключает накопление пыли,
лёгкая в уборке
• специальная обувь
• Полы и площадки нескользкие, ступени – с
рифлением
• респиратор
• перчатки, полуперчатки
• защитные закрытые очки
• Влажная уборка в конце каждой смены
• защитные кремы, очистители кожи
• Очистка промышленных стоков
• комплексные средства защиты

21.

Заключение
1. Разработана конструкция корпуса переходного отсека из композиционного материала,
соединяющего последнюю ступень ракеты с головным обтекателем.
2. Конструкция: обшивка из углепластика КМУ-4К, внешний и внутренний шпангоуты из АМг-6,
фитинг из сплава AlSi7Mg0,6.
3. Разработаны технологические процессы изготовления и сборки, подобраны инструмент,
оснастка и оборудование, определены нормы времени.
4. Рассчитана себестоимость изготовления отсека – 1 551 721 руб.
5. В разделе «Охрана труда» рассмотрены основные вопросы безопасного производства.
6. В графической части выполнены чертежи конструктивных составляющих и сборочный чертёж
изделия, технологической оправки.
Спасибо за внимание!