Курсовой проект по прочности. 1. Расчет гладкого топливного бака горючего
![]()
|
1. Расчет гладкого топливного бака горючегоИсходные данные:
![]() Рисунок 1 – Схема нагружения топливного бака 1.1. Расчет на прочность бака горючегоЦель расчета. Определить толщину обечайки бака: 1) при движении после выхода из шахты; 2) при предстартовом наддуве бака. Расчетный случай 1
Определяем меридиональное ![]() ![]() Меридиональное усилие: ![]() Окружное усилие: ![]() Если ![]() ![]() ![]() Расчетный случай 2
Меридиональное усилие: ![]() Окружное усилие: ![]() Если ![]() ![]() ![]() Вывод. Т.к. толщина обечайки для первого расчетного случая ![]() ![]() ![]() 1.2. Проверка бака горючего на устойчивостьИсходные данные
Определяем результирующее осевое сжимающее усилие ![]() ![]() ![]() Находим значения коэффициентов устойчивости обечайки бака: ![]() Коэффициент ![]() ![]() Коэффициент ![]() ![]() Коэффициент ![]() ![]() Коэффициент ![]() ![]() где ![]() В пределах упругости ![]() ![]() Комплексный коэффициент устойчивости цилиндрической обечайки бака: ![]() Находим напряжения хлопка цилиндрической обечайки бака: ![]() Находим критические напряжения цилиндрической обечайки бака для упругой области деформирования ![]() ![]() Проверка. Необходимо получить: ![]() Результаты расчета: ![]() 2. Расчет днищ топливного бакаРасчет напряжений в днищах топливных баков ведется по безмоментной теории, а соответствующие формулы для определения толщины днища зависят от его конфигурации и характера нагружения. При выборе формы днища стремятся к увеличению плотности компоновки ракеты и минимуму массы конструкции. Величина напряжений в днище при заданной толщине существенно зависит от радиуса кривизны днища. Различие в нагрузке на верхнее и нижнее днища одного и того же бака приводит к различию их радиусов. При выборе радиусов днищ можно ориентироваться на следующие соотношения между радиусом бака ( ![]() ![]() ![]() Однако, из соображений технологичности (использование при изготовлении днищ одной и той же оснастки) можно для обоих днищ принимать и одинаковые радиусы. Такое решение будет идти в ущерб массе конструкции, но оно приведет к снижению стоимости её изготовления. Расчет днищ бака горючего Максимальное значение усилий, как в сферических днищах, так и в торосферических, имеет место в полюсе. Следовательно, давление, действующее на днище должно определяться в этой точке. Исходные данные
1. Верхнее сферическое днище Определяем радиус сферического днища бака, принимая соотношение между радиусами днищ и радиусом бака (1,2…1,5): ![]() Расчетной нагрузкой для верхнего днища является давление наддува топливного бака: ![]() Толщина верхнего сферического днища равна: ![]() 2. Нижнее торосферическое днище Расчетная нагрузка для нижнего днища равна: ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() Толщина нижнего днища равна ![]() где ![]() ![]() Принимаем толщину цилиндрической обечайки бака, верхнего и нижнего днищ равной ![]() 3. Расчет площади распорного шпангоута бакаИсходные данные
![]() Рисунок 2 – Схема сопряжения оболочек и площадь давления с учетом присоединения оболочек (в заштрихованную площадь стыка помещают шпангоут) Рассчитываем значение угла β для сферического днища: ![]() Определяем потребную площадь сечения верхнего шпангоута: ![]() где ![]() Определяем потребную площадь сечения верхнего шпангоута: ![]() ЗАКЛЮЧЕНИЕВ результате выполненного курсового задания был рассчитан топливный бак горючего, состоящий из днищ, цилиндрической обечайки и распорных шпангоутов. В качестве материала обечайки и днищ был выбран титановый сплав ВТ14. Он характеризуются высокими температурой плавления и удельным электросопротивлением, прочностью, сравнимой с большинством марок легированных сталей, коррозионной стойкостью в воздухе, воде и химически агрессивных средах и многими другими полезными свойствами. Плюс ко всему титан очень легок – его удельный вес составляет 56% удельного веса стали, он биологически инертен и хорошо обрабатывается давлением. В качестве материала шпангоутов выбран алюминиевый сплав В95Т1. Он очень легкий, при этом является самым прочным среди всех алюминиевых сплавов. По своей прочности и другим механическим характеристикам сплав В95Т1 сопоставим с некоторыми марками стали. Был проведен расчет на прочность и устойчивость цилиндрической обечайки, а также расчет на прочность днищ гладкого топливного бака. Исходя из условий технологичности изготовления и увеличения запаса прочности для обечайки и днищ была принята толщина ![]() Также была рассчитаны потребные площади распорных шпангоутов верхнего и нижнего днищ ![]() ![]() СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ1. Гречух И.Н., Гречух Л.И. Прочность ракетных конструкций: учеб. пособие; Минобрнауки России, ОмГТУ. Омск : Изд-во ОмГТУ,2019. 1 эл. опт. диск (CD‑ROM). 2. Гречух И.Н., Гречух Л.И. Расчет на прочность ракетных конструкций: учеб. пособие; Минобрнауки России, ОмГТУ. Омск : Изд-во ОмГТУ,2008. 149 с. 3. Гречух И.Н., Гречух Л.И. Расчет на прочность топливных баков ракеты: метод. указания. Омск: Изд-во ОмГТУ,2019. 35 с. 4. Гречух И.Н., Гречух Л.И. Материалы и профили, применяемые в РКТ: метод. указания. Омск: Изд-во ОмГТУ,2015. 15 с. 5. ГОСТ 34233.2-2017 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет цилиндрических и конических обечаек, выпуклых и плоских днищ и крышек. Введен 2018-08-01. Стандартинформ, 2018, 58 с. |