Объемный расчет топливного отсека

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Омский государственный технический университет»

Кафедра «Авиа- и ракетостроение»

Направление 24.03.01 Ракетные комплексы и космонавтика

Домашнее задание

По дисциплине: «Основы устройства ракет»

на тему: «Объемный расчет топливного отсека»

Пояснительная записка

Выполнила: студентка группы РК-191

Клименко И.А

Проверила: ст.п.

Шандер Александра Юрьевна

Омск 2022 г

Введение

Для примера рассмотрим схему бака горючего, представленного на рис.1.

Геометрический объем бака складывается, в общем случае, из следующих отдельных объемов

Конфигурация бака формируется при конструировании ракеты. Обычно объемы получается в процессе геометрической компоновки бака с другими отсеками ракеты и, будучи получены один раз, не изменяются. В случае необходимости изменяют, объем цилиндрической части бака, варьируя длиной цилиндрической части при постоянном диаметре бака.

Рис.1. Бак горючего (к объемному расчету)

На рисунке обозначено: - объем элементов люка; - объем верхнего днища; - объем вспомогательного оборудования; -объем нижнего днища; - объем цилиндрической части бака.

Объем бака в общем случае зависит от объем заправленного в него топлива, объема внутренних деталей и объема газовой подушки

Где - объем заправленного горючего;

= 0.025…0.035- относительный объем бака горючего, который занимает газовая подушка.

В дальнейшем относительный объем бака горючего, который занимает газовая подушка уточняется с учетом способа наддува бака, температуры газов наддува и других параметров;

- объем, занимаемый деталями и другими узлами, расположенными внутри бака.

Примечание. На начальном этапе проектирования объем, занимаемый внутренними деталями , принимается равным нулю. После того, как становится известным объемы деталей, располагаемых внутри бака, общий объем бака подсчитывается более точно и в соответствии с этим уточняется значение длины цилиндрической обечайки бака.

Объем заправленного горючего равен

Где - масса заправляемого горючего.

Масса заправки горючего равна

Где - масса горючего, расходуемая при полете ракеты;

- добавочная масса горючего заправляемого в ракету;

- достартовый расход горючего; масса горючего, расходуемая от момента запуска двигательной установки до момента отрыва ракеты от стартового стола.

Величина добавочной массы горючего заправляемого в ракету равна.

Где - достартовый расход горючего;

- гарантийный запас горючего;

- остатки недозабора горючего;

- масса горючего, расходуемая на наддув баков;

- масса горючего, необходимого для заливки двигателя.

Таким образом, добавочная масса горючего заправляемого в ракету равна:

Где .

Достартовый расход горючего равен:

Где .

Таким образом, получены все данные для определения , и всего объема бака горючего.

Аналогично определяется объем бака окислителя.

Объемный расчет топливного отсека РБ1

Цел расчета. Определить объемные и габаритные характеристики баков ракетного блока первой ступени.

Исходные данные

Диаметр ракеты

Время полета 1-й ступени

Топливная пара Кислород + Керосин

Массовое соотношение компонентов топлива

Расход топлива ДУ 1-й ступени

Плотность горючего

Плотность окислителя

Расчет бака окислителя

Принимаем схему топливного отсека РБ1 (рис.2) с раздельным расположением топливных баков. Баки разделены межбаковым отсеком. Расчетная схема бака окислителя приведена на рис.3.

Принимаем

Принимаем

Определяем расход окислителя (горючего) 1-й ступени

Определяем массу окислителя (горючего) расходуемую в полете 1-й ступени

Принимаем dок1=dг1=0.031

Добавочная масса окислителя (горючего) заправляемого в ракету равна

Масса заправки окислителя (горючего) в топливный бак равна

Объем заправленного в бак окислителя (горючего) равен

Полный объем бака окислителя (горючего) равен

Расчет продольных размеров бака окислителя

Принимаем, что верхнее и нижнее днища баков горючего и окислителя первой и второй ступени имеют одинаковую сферическую форму и размеры.

Определяем радиус сферического днища бака, принимая соотношение между радиусами днищ и радиусом бака (1.3-1.5),

Где-

Геометрический объем бака окислителя равен

Где - объем цилиндрической части бака окислителя;

- объем сферического днища бака.

Определяем высоту сферического днища бака, а также его объем

Определяем объем цилиндрической части бака окислителя

Определяем длину цилиндрической части бака окислителя

Длина бака окислителя равна

Определяем длину топливного отсека РБ1

Расчет бака горючего РБ1 проводим по выше приведенным формулам. Результаты расчетов представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Объемный расчет приборного, переходного и хвостового отсеков

Приборный отсек

Объемный расчет приборного отсека связан с рациональным размещением приборов в небольшом пространстве приборного отсека. Приоры размещаются таким образом, чтобы они занимали, как можно меньше места и в тоже время к каждому из них был обеспечен свободный доступ.

Принимаем длину межбакового (приборного) отсека РБ1 равной

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.5. Схема межбакового (приборного) отсека РБ1

Переходный отсек

Переходный отсек предназначен для соединения последовательно расположенных ракетных блоков первой и второй ступени. Выбираем способ «горячего разделения» ступеней. При «горячем разделении» зазор между соплом двигателя второй ступени и днища верхнего бака РБ1 должен обеспечит площадь растекания газов не менее площади среза сопла (см. рис. 5.).

топливный отсек ракетный

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.6 Влияние способа разделения ступеней и формы днища отделяемого ракетного блока на габариты переходного отсека.

На рисунке обозначено: 1-отделяемая ступень; 2- форма днища при холодном разделении; 3-форма днища при горячем разделении; 4-отделяемый ракетный блок; - минимальная длина переходного отсека; D-диаметр ступени;- диаметр среза сопла.

Принимаем длину переходного отсека

Хвостовой отсек

Хвостовой отсек образует хвостовую част ступени (ракетного блока) и предназначен для размещения двигателей и агрегатов двигательной установки. Корпус хвостового отсека 2-ой и последующей ступеней, обычно сбрасываемый, также выполняет роль переходного отсека.

Перед расчетом хвостового отсека необходимо спроектировать (или подобрать) двигательную установку. Диаметр хвостового отсека обычно выбирают равным диаметру ракеты (ступени). Длина хвостового отсека зависит от габаритов двигательной установки (камеры сгорания, турбонасосного агрегата, рамы крепления двигателя).

Принимаем длину хвостового отсека РБ1 равной

Определение длины ракеты

Определяем длину РБ1

Определяем длину ракеты

Определяем отклонение по длине ракеты, полученное при расчете габаритных размеров ракеты.

Заключение

В ходе работы выполнили расчет топливного бака, а так же расчет приборного, переходного и хвостового отсека. И рассчитали длину ракеты.

По результатам определили отклонение по длине ракеты 2.57%

Размещено на Allbest.ru