Глубокоуважаемый ПостороннийВ!
ПостороннийВ>Итак, основа конструкции - решетка из балок, с примерным шагом 10 метров, на которую крепится основная обшивка из чего-то вроде профилированных плиток-ячеек стандартных форм и размеров.
Беда, коль пироги возьмется печь сапожник, а сапоги тачать - пирожник...((с)И.Крылов).
Виноват тот, кто учил вас, что горшки обжигать - это просто ((с) А. и Б.Стругацкие).
Прошу не обижаться, каждой профессии надо учиться.
Начнем, помолясь.
1. Кольца жесткости называются шпангоуты.
2. Продольные ребра называются стрингеры.
3. Шпангоутов будет не 10, а 11.
4. Вы правильно сделали, что начали с выбора силовой схемы. Так вот, она называется силовой, потому что исходит из восприятия действующих сил. Первое, на что рассчитываем конструкцию - на действие внутреннего давления, ибо других нагрузок нет. Для внешнего цилиндра, изготавливаемого из сплава АМг6М:
delta = p*R*k/sigmaB = 1*4000*1,3/3200 = 1.7 см.
По сварным швам: delta1 = delta/0.85 = 2.0 см. Ширина усиленной зоны под сварной шов около 10 толщин, т.е. по 20 см с каждой стороны.
Учитывая, что панели 10х10 м никто не прокатает на Земле, нет такой ширины прокатных станов в природе, очевидно, панели будут свариваться из полос шириной 2...3 м. Так что на утолщения под сварку смело можно положить 15% площади, или принять приведенную (среднюю) толщину 1.76 см. Далее. Толщина, полученная из расчета, является минимально необходимой. Фактически толщины по листу идут с допуском, поэтому в расчет прочности берется минимальная толщина, а в расчет веса - максимальная. Кроме того, несовпадение кромок свариваемых листов по высоте (из-за некоторой деформации листов при доставке и из-за разброса формы при прокате) дает сниже. Таким образом, считайте, что оболочка имеет толщину 2,0 см (Это я не учитываю, что при таких толщинах проката прочностные характеристики должны быть похуже малость).
5. Шпангоуты и стрингеры для такой конструкции не нужны вообще с точки зрения силовой схемы (в рамках рассматриваемой схемы нагружения - только внутренним давлением). Вместо этого логичнее сделать перегородки - диафрагмы, - вместо шпангоутов, и продольные стенки, раз уж мы хотим выгородить отсеки, в радиальных плоскостях.
6. Так назывемые "соединения" между шпангоутами внешней и внутренней оболочек не нужны, их роль будут играть диафрагмы и продольные стенки.
7. Теперь про торцы. Во-первых, площадь круга - pi*R*R, а не pi*R*R/2. Во-вторых, плоскую пластину в виде днища в бочке, у Вас вышибет с треском при очень маленьком давлении. Днище нужно делать или полусферическим, что даст его толщину 0.5 от толщины цилиндра, или эллипсоидное. Посмотрите, все герметичные отсеки у космических аппаратов сделаны так. Если же днище будет иметь радиус больше, чем цилиндр (то есть более плоское, чем полусфера), то в месте стыка днища с цилиндром надо делать распорный шпангоут. Так что на первых порах можно принять полусферу. Площадь полусферы = 2*pi*R*R.
8. Посчитаем. Все в сантиметрах. Объем оболочки V = 2*pi*R*L*delta + 2*2*pi*R*R*delta*0.5 = 2*3.14*4000*10000*2.0 + 2*2*3.14*4000*4000*1.0*0.5 = 603 200 000 см3. (Округляем в 4-м знаке). Масса = V*gamma = 603200000*0.0027 = 1 628 600 кг = 1 630 т. Здесь 0.0027 кг/см3 - плотность АМг6М.
Итак, масса внешней оболочки из условий прочности на действие внутреннего давления 1 атмосфера - 1 630 тонн.
9. Дальше. Внешняя оболочка герметична? Вроде, да. А внутренняя? Если я Вас правильно понял, то вакуумироваться будут только пеналы. Тогда не очень рационально делать второй цилиндр. Достаточно поставить диафрагмы, про которые я говорил, и продольными стенками нарезать полученные объемы на служебные помещения. Но! При вакуумировании пенала его оболочка будет нагружаться ВНЕШНИМ давлением из герметичных отсеков. Вот тут-то и нужен силовй подкрепляющий набор. Вафельные конструкции таких габаритов не сделать, придется переходить на сотовые конструкции. Это я к тому, что обычный силовой набор - шпангоуты и стрингеры пришлось бы делать очень частыми, чтобы оболочка не проваливалась внутри клеток. Поэтому общую устойчивость будут обеспечивать диафрагмы, о которых разговор будет далее, а для местной придется делать сотовую оболочку панели, что с учетом обеспечения герметичности, задачка еще та. Тем не менее, толщина трехслойной сотовой панели будет сантиметров 10-20, но ее масса в пересчете на гладкую алюминиевую панель, должна быть около 2 см (т.е. масса сотовой трехслойной панели будет такая же, как у гладкой алюминиевой оболочки толщиной 2 см; в натуре гладкая была бы толщиной около 4 см). Днища ориентировочно примем такой же массы на единицу площади.
[ слишком длинный топик - автонарезка ]