Проектирование двухступенчатой баллистической ракеты

Считаем, что .

Определяем расчетное давление.

Для верхнего днища

Для нижнего днища



Расчет накладок для верхнего днища: На верхнем днище расположены два отверстия: отверстие под люк-лаз и под тоннельную трубу, рис.8. Накладка под люк-лаз. Принимаем: радиус люка-лаза толщина накладки

Определяем ширину кольцевой накладки под люк-лаз

Принимаем ширину кольцевой накладки под люк-лаз

Накладка под отверстие для тоннельной трубы, рис.9.

Определим диаметр расходной магистрали окислителя проходящей через бак горючего. Принимаем скорость движения окислителя расходной магистрали W_ок=10 м/с.

Принимаем

Рис.17. Схема пластины накладки для тоннельной трубы:

1 - днище быка; 2 - накладка; 3 - тоннельная труба



Выбираем диаметр тоннельной трубы

Радиус тоннельной трубы

Принимаем: внутренний радиус накладки

толщину накладки

Определяем ширину кольцевой накладки под тоннельную трубу

Принимаем ширину кольцевой накладки для тоннельной трубы на верхнем днище

Расчет накладок для нижнего днища бака: На нижнем днище расположены два отверстия: под тоннельную трубу и под расходную магистраль горючего, см. рис.8.

Для накладок нижнего днища бака применяем пластичный материал, так как нагрузка на нижнее днище больше, чем на верхнее, особенно при вибрации жидкости.

С повышением пластичности уменьшается предел прочности материала. Для накладок нижнего днища применяем сплав АМг6.

Накладка на отверстие под тоннельную трубу на нижнем днище

Принимаем:

Определяем ширину кольцевой накладки под тоннельную трубу для нижнего днища бака



Принимаем ширину кольцевой накладки для тоннельной трубы на нижнем днище

Накладка на отверстие под тоннельную трубу на нижнем днище

Определим диаметр расходной магистрали горючего. Принимаем скорость движения горючего расходной магистрали W_Г=8м/с.

Принимаем ;

Получаем

Принимаем ширину кольцевой накладки под расходную магистраль на нижнем днище

13.4 Расчет заборных устройств

Заборные устройства (ЗУ) ТБ, предназначены для обеспечения бесперебойного поступления компонентов топлива из баков в топливные магистрали при всех заданных режимах работы ЖРД. Нарушения подачи топлива, вызываемые воронкообразованием, кавитацией или динамическим «провалом» уровня свободной поверхности топлива, проявляющимся в неравномерном опускании топлива, недопустимы.

Конструкция ЗУ зависит от области применения ЛА, а также от конструктивного выполнения и компоновки ТБ и ДУ.

На маломаневренных ЛА обычно применяются тарельчатые или сифонные ЗУ. При сливе КТ через сливное отверстие в баке в конце опорожнения образуется воронка, приводящая к двухфазному течению в сливном трубопроводе.

Переход к двухфазному течению при вихревом воронкообразованием происходит при больших высотах уровня, чем при возникновении воронки без вращения. Поэтому для уменьшения остатков незабора применяют ЗУ, понижающие величину критического уровня.

На величину остатков незабора топлива оказывают влияние:

1. форма топливного бака;

2. форма днища, с которого производится забор КТ;

3. место отбора (центральное или боковое);

4. способ, применяемый для исключения вихревой воронки;

5. массовый секундный расход КТ.

Для бака окислителя и горючего выбираем ЗУ тарельчатого типа с центральным отбором КТ.

13.4.1 Геометрические размеры ЗУ первой ступени

Диаметр трубопровода окислителя на всасывающей линии

Диаметр трубопровода горючего на всасывающей линии

Скорость окислителя на всасывающей линии

Скорость горючего на всасывающей линии

Коэффициент осевой перегрузки

Плотность окислителя

Плотность горючего

Кинематическая вязкость окислителя

Кинематическая вязкость горючего

Радиус ракеты

Радиус полусферического днища бака

Высота днища

Диаметр баков О и Г

Высота цилиндрической части бака О

Высота цилиндрической части бака Г

Высота гасителей колебаний бака О

Высота гасителей колебаний бака Г

Рис. 18. Расчетная схема

13.4.2 Расчет основных геометрических размеров заборных устройств

Число Рейнольдса в сливном трубопроводе окислителя



Число Рейнольдса в сливном трубопроводе горючего

Число Фруда в сливном трубопроводе окислителя

Число Фруда в сливном трубопроводе горючего

Диаметр тарели для бака О

Диаметр тарели для бака Г

Высота установки тарели над днищем бака О



Высота установки тарели над днищем бака Г

Вычисляем диаметр ребер тарели, радиус внутреннего контура, радиус перехода для бака О

Вычисляем диаметр ребер тарели, радиус внутреннего контура, радиус перехода для бака Г

13.4.3 Геометрические размеры ЗУ второй ступени

Исходные данные

Диаметр трубопровода окислителя на всасывающей линии

Диаметр трубопровода горючего на всасывающей линии

Скорость окислителя на всасывающей линии

Скорость горючего на всасывающей линии

Коэффициент осевой перегрузки

Плотность окислителя

Плотность горючего

Кинематическая вязкость окислителя

Кинематическая вязкость горючего

Радиус ракеты

Радиус полусферического днища бака

Высота днища

Диаметр баков О и Г

Высота цилиндрической части бака О

Высота цилиндрической части бака Г

Высота гасителей колебаний бака О

Высота гасителей колебаний бака Г

Рис. 21. Расчетная схема

13.4.4 Расчет основных геометрических размеров заборных устройств

Число Рейнольдса в сливном трубопроводе окислителя



Число Рейнольдса в сливном трубопроводе горючего

Число Фруда в сливном трубопроводе окислителя

Число Фруда в сливном трубопроводе горючего

Диаметр тарели для бака О

Диаметр тарели для бака Г

Высота установки тарели над днищем бака О



Высота установки тарели над днищем бака Г

Вычисляем диаметр ребер тарели, радиус внутреннего контура, радиус перехода для бака О

Вычисляем диаметр ребер тарели, радиус внутреннего контура, радиус перехода для бака Г

13.5 Расчет приборного отсека

Приборный отсек предназначен для размещения в нем приборов системы управления и измерения. В двухступенчатых ракетах с ЖРД приборы системы управления и измерения первой ступени размещаются в межбаковом отсеке, а приборы системы управления и измерения второй ступени - в специальном приборном отсеке, который располагается впереди топливного отсека.

В одноступенчатых ракетах с ЖРД приборы системы управления и измерения размещаются в специальном приборном отсеке, который располагается впереди топливного отсека.

Объем приборного отсека зависит от объема, занимаемо приборами системы управления и измерения, а также от плотности компоновки приборного отсека.

В первом приближении можно ориентироваться на следующие размеры приборного отсека:

- для первой ступени двухступенчатой ракеты с ЖРД с диаметром ракеты 2 м длина межбакового отсека равна 0,4…0,8 м;

- для второй ступени двухступенчатой ракеты с ЖРД длина приборного отсека равна ? 0,5 м



Заключение

В данном курсовом проекте была разработана двухступенчатая баллистическая ракета. Выбраны проектные параметры ракеты и программа ее движения на активном участке траектории.

Так же были произведены оценочные, гидравлические, водные и другие расчеты.

В ходе проектирования прочерчена баллистическая ракета с учетом всех конструктивных решений и с выноской отдельных элементов и узлов крепления.



Библиографический список

1. В.П. Глушко. Термодинамические и теплофизические свойства продуктов сгорания: справочное издание.

2. М.В. Добровольский. Жидкостные ракетные двигатели: учебное пособие. - М.: «Машиностроение», 1967. - 398 с.

3. А.И. Михайлов. Рабочий процесс и расчет камер сгорания газотурбинных двигателей: учебное пособие. - М.: «Государственное издательство оборонной промышленности», 1959. - 286 с.

4. Беляев Н.М., Уваров Е.И., Степанчук Е.М. Пневмогидравлические системы. Расчет и проектирование: учебное пособие для технических вузов. - М.: Высш. Школа., 1988. -271.:ил.

5. Пневмогидравлические системы и автоматика ЛА: Методические указания к курсовому проекту для студентов специальностей 130400, 130600/ Сост. А.Б. Яковлев, В.Ю. Куденцов - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2001-32 с.: ил.

6. И.Н. Гречух, Л.И. Гречух, - Расчет на прочность ракетных конструкций. Учебное пособие. - Омск: издательство ОмГТУ, 2008, - 148 с.

7. Расчет безмоментных оболочек: по дисциплине «Прочность конструкций» для студентов направления 160100.62 - «Авиа- и ракетостроение» составители Л.И.Гречух, И.Н.Гречух. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2007. - 56 с.

8. Мишин В.П., Карраск В.К. и др. Основы конструирования ракет-носителей космических аппаратов: Уч. пособие. - М: Химия, 1977 - 416 с.

9. Основы проектирования баллистических ракет: Метод. указания к курс. и дипломному проектированию по дисциплине «Основы устройства и конструирования ракет» для специальностей 130600 - Ракетостроение, 130400 - Ракетные двигатели/ Сост. И.Н.Гречух. - Омск, 2002. - 56 с.: ил.

Размещено на Allbest.ru

...