Супер-"вафля"

[Shestoper]

Предлагаю для ракетных баков большого диаметра (более 10 метров) следующую технологию изготовления цилиндрических обечаек: отливается слиток из алюминиевого сплава толщиной порядка полуметра и площадью примерно 5x5 метров - по габаритам нечто вроде плиты броневого пояса линкора, но не плоский, а в виде сегмента цилиндрической поверхности.
Потом этот слиток проковывается на большом молоте (для упроченения, литые детали уступают в прочности катаным и кованым).
Затем на поверхности слитка фрезеруется "вафля" с размером ячейки порядка 2 метров (толщина продольных и поперечных ребер жесткости ~ 200 мм) - вплоть до толщины основного листа около 50 мм.
После этого на поверхности листа фрезеруется обычная "вафля", а на боковых поверхностях больших стрингеров и шпангоутов (высотой порядка полуметра) фрезеруется их двухтавровое сечение, и поперечные ребра жесткости.
Нечто вроде этого: сплошной линией показана наружная поверхность баков, пунктиром -  сечение основных шпангоутов и стрингеров, точками - "малая вафля" на поверхности бака и ребра жесткости на "больших" стрингерах и шпангоутах. Красной линией - место сварки с соседним листом.


------------
 : ] :
 : ] :
 : ] :
 : ] :
 : ] :
 : ] :                                                            
: ].:.................................................................
__]__________]___________]____________]


Понятно что при таком методе производства расходы металла будут очень велики. Зато можно соединить сложный силовой набор переменной высоты со сложной формой ребер жесткости в единое целое с минимумом сварных швов - весовое совершенство конструкции будет очень высоким, особенно учитывая большой диаметр  (15-20 метров) и малое удлинение баков.
Такая конструкция будет обладать большой жесткостью (за счет большой высоты стрингеров и шпангоутов), что очень важно при воздействии аккустических нагрузок при старте сверхтяжелых ракет.
Малое количество сварных соединений (и отсутствие клепаных и клееных) повышает живучесть конструкции при сильных вибрациях.

[RadioactiveRainbow]

Ик!  :shock:  :shock:  :shock:  :shock:  :shock:

Э-э-э...
мнуэ...
гхм.
Вы себе хоть отдаленно представляете себестоимость такой вафельки?  :|


P.S.
Не, я не спорю. Если средства не ограничены - тогда да...

[Shestoper]

Насчет себистоимости - это ещё вопрос.
С одной стороны расход металла будет большим. С другой стороны, сварки мало, клепки нет - это в отличии от традиционных конструкций с наборным силовым каркасом. Фрезерование вафельных ячеек легко автоматизировать.
Плюс ещё высокая прочность соединения двухтавровых элементов каркаса с обшивкой и между собой - они являются одним целым.

Расход металла можно значительно уменьшить, если модифицировать технологию. Например отливать цилиндрический фрагмент гигантской "вафли" с размером ячейки 1,5-2 метра, с высотой ребра 0,5 метра, и толщиной этих ребер 200-300 мм (а самого листа - 50-100 мм). И потом эту заготовку засунуть в очень большой и мощный пресс, с усилием десятки тысяч тонн (естественно с фигурными пуансонами, по форме вафли) - прессование значительно повысит прочность.
Во время войны штамповкой на прессе изготовляли башни Т-34. Толщина броневого листа была относительно небольшой - 45 мм, но там штамповали из плоского проката. А у нас будет литая заготовка, у которой форму изменять практически не надо.
Так что в результате получим сегмент цилиндра с "вафлей" c очень большими ячейкками и толстыми ребрами - нечто наподобие внутренней поверхности бетонного купола римского Парфенона (она тоже вафельная).
И уже потом поверхность этой заготовки фрезеровать - вырезать вафельные ячейки на будущей стенке бака и на боковой поверхности стрингеров.
Такое производство требует дорогого уникального оборудования для литья и прессования огромных заготовок. Но трудоемкость и себистоимость производства может быть даже ниже традиционной, если производство будет крупносерийным.
Не зря у танков часто применялся выпуск литых башен и даже цельнолитых корпусов (в США).
Губанов писал, что у Энергии литой блок "Я" был бы дешевле сварного, но изготовление литых стальных деталей такого размера в то время не было освоено на заводах космической отрасли.


Возможно, что за счет монолитности такая конструкция даже чистто литая (без дальнейшей ковки или прессования) окажется сопоставима по прочности с традиционной конструкцией из листа с наборным каркасом (обычная вафля из катаных листов тут не обеспечит устойчивость оболочки из-за большого диаметра бака).
Тогда производство будет намного проще и технологичнее - отлил заготовку, выточил вафельные ячейки - и готово, и никакой сварки или клепки каркаса.

[Chilik]

Тогда производство будет намного проще и технологичнее - отлил заготовку, выточил вафельные ячейки - и готово, и никакой сварки или клепки каркаса.

Есть сомнения по поводу стоимости такого изделия. И здесь дело даже не в стоимости собственно металла, а в необходимости технологического обеспечения этой операции. К примеру, однозначно для такой отливки должна быть печка, в которой слиток будет изотермически охлаждаться долго-долго. Несколько недель, а то и месяцев. Т.е. трёхсменная работа бригады в помещении размером со средний ангар и с большим расходом воды/электричества.

С другой стороны, лет 10 назад довелось поговорить по душам с уехавшим от нас человеком, который сейчас разрабатывает и продаёт источники ионов для имплантации полупроводников. По его словам, сейчас для них дешевле корпус сверхвысоковакуумной установки примерно метровых габаритов вырезать из куска специального чистого алюминия. Просто делаются дюймовой толщины стенки, никаких сварных швов и микротечей через них, и никаких проблем с усталостью. В полной стоимости системы это немного, делает один мужик за несколько дней на универсальном обрабатывающем центре. Отличие той технологии от предлагаемой просто в том, что неправильный материал. Там берётся почти чистый алюминий, он достаточно пластичен. Я не знаю, возможно ли в принципе получить равнопрочную отливку без трещин из высоколегированных сплавов.

[Shestoper]

А если реализовать центробежное литье? Причем можно отливать цилиндрический сегмент бака высотой несколько метров целиком.
Центробежное литье дает высокопрочные заготовки, сравнимые с коваными: http://www.12821-80.ru/
Причем целиком отлитая заготовка обечайки вообще не будет иметь сварных швов. Фрезеруй на ней вафельные ячейки - и готово.

Конечно понадобятся огромное вращающиеся литейные формы, несколько метров диаметром. По размерам нечто вроде роторов гидротурбин: http://gatchina3000.ru/great-soviet-encyclopedia/bse/010/209.htm
Можно удешевить производство, если скооперироваться например с подводниками - им для лодок тоже пригодятся цельнолитые высокопрочные цилиндрические обечайки (конечно фрезеровать до нескольких мм они их не будут). Отливать можно из титана, у подводников титановые технологии освоены.

Думаю что цельнолитое на центрифуге кольцо из титана сможет поспорить по удельной прочности даже с намотанным композитным баком.