|
|
расчет бака. Расчет сф.бака справ. материал. 2. 1 Свойства материалов топливных баков
ЖРД обеих ступеней ракеты и разгонного блока построены по замкнутой схеме и работают на жидком кислороде и керосине. На первой ступени установлен четырехкамерный двигатель РД-171 (11Д520) тягой на земле 74О.тс (7259 кН), в вакууме -806.7 тс (7911 кН). На второй ступени - однокамерный маршевый РД-120 (11Д123) тягой в вакууме 85.05 тс (834 кН) и четырехкамерный рулевой двигатель 11Д513 тягой в вакууме 7.95 тс (78 кН). На разгонном блоке используется маршевый двигатель 11Д58М тягой 8.5 тс (83.4 кН).
Основной вклад в массовый баланс РБ вносят топливные отсеки, заполненные компонентами топлива. Топливные отсеки служат для размещения компонентов топлива, обеспечения требуемых условий их хранения и использования на различных этапах применения РБ. С одной стороны, это сложнейшие агрегаты, призванные обеспечить надежную работу двигательной установки, а с другой - корпус топливных баков является материальной основой силовой схемы РБ. По сложности конструкции и массе хранимого компонента топлива представляет интерес бак окислителя (емкость "О"), который и станет предметом дальнейшей работы в данном проекте.
2.1 Свойства материалов топливных баков
Основным требованием, предъявляемым к конструкционным материалам, является обеспечение минимальной массы конструкции. При выборе материала для топливных баков следует учитывать требования химической совместимости с компонентами топлива, коррозионной стойкости, сохранения механических характеристик (прочность, пластичность, вязкость) при действии низких температур (жидкий кислород -183 °С). Особенно важными требованиями для изготовления топливных баков являются свариваемость и деформируемость. Механические свойства материалов топливных баков при нормальной температуре приведены в табл. 2.1.
В таблице приводятся прочностные и механические характеристики основных материалов, используемых в конструкции емкостей "О" и "Г".характеристики материалов при низких температурах приводятся как справочные и не учитываются непосредетвенно в расчетах на прочность.
7
2.2. Нагрузки для топливных емкостей
Для емкости «О» с учетом гидростатического перепада давления рассмотрим следующие расчетные случаи:
S - момент отрыва изделия от стартового стола;
А - режим максимального скоростного напора;
В1 - максимальное продольное ускорение в конце работы первой ступени;
КЗ - максимальная отрицательная осевая перегрузка при отделении разгонного блока, ОД -автономная работа блока на орбите;
ГИ - гидравлические испытания.
Запасы прочности для всех режимов эксплуатации кроме режима ГИ определяются как отношение разрушающих напряжений к расчетным напряжениям. В случае ГИ запас прочности определяется как отношение предельно допустимого напряжения к эксплуатационным значениям напряжений. Изменение прочностных характеристик материалов при понижении температуры конструкции не учитывается.
Значения перегрузок для расчета гидростатического перепада давления приведены в таблице 2.2, при этом использовалось максимальное значение суммы статической и динамической составляющей с учетом знаков по каждому из приведенных режимов нагружения.
В таблице 2.3 приведены значения нагрузок на узлы подвески емкости "О" для различных режимов эксплуатации. Для расчета узлов крепления приняты максимальные значения нагрузок как огибающие по всем случаям нагружения.
9
Таблица 2.2
Режимы нагружения узлов подвески бака "О"
Режим нагружения
|
Nx
|
Qy
|
Qz
|
мх
|
му
|
мz
|
|
тс
|
|
гс.м
|
|
1 Транспортирование РБ по железной дороге
|
+2.5
|
1.8
|
0.7
|
0.0
|
0.2
|
0.4
|
2.Транспортирование РБ автомобильным транспортом
|
+1.2
|
1.2
|
0.2
|
0.0
|
0.1
|
0.3
|
3.Перегрузка РБ с причала на СКС вар. перегр. кранами)
|
+0.2
|
1.1
|
0.2
|
0.0
|
0.1
|
0.3
|
4.Перегрузка РБ с причала на СКС (вар. перекатывания)
|
+ 1.2
|
1.2
|
0.2
|
0.0
|
0.1
|
0.3
|
5.Транспортирование на СКС (гориз. положение)
|
+0.3
|
1.6
|
0.5
|
0.0
|
0.1
|
0.3
|
6. Транспортирование
на СКС (верт. положение)
|
-1.9
|
0.3
|
0.4
|
0.0
|
0.1
|
0.1
|
7.Подъем и перенос РБ кранами (заправленный бак Г)
|
+0.2
|
* 1.1
|
0.2
|
0.0
|
0.05
|
* 0.26
|
8.Подъем РН кранами (вариант 1)
|
+0.13
|
* 0.79
|
0.13
|
0.0
|
0.03
|
* 0.19
|
9.Подъем РН кранами (вариант 2)
|
+0.13
|
* 0.79
|
0.13
|
0.0
|
0.03
|
* 0.19
|
10.Транспортирование на СП (Q=0,V=12,вариант1)
|
+0.1
|
* 0.88
|
0.14
|
0.0
|
0.03
|
* 0.21
|
10
11
12
13
49.Режим ОД включение ДУ (вариант 2)
|
-10.6
|
0.4
|
0.4
|
0.0
|
0.1
|
0.1
|
50. Режим ОД выключение ДУ (вариант 2)
|
-1.6
|
0.2
|
0.2
|
0.0
|
0.1
|
0.1
|
51. Режим УС стоянка сухой РН
|
-0.6
|
0.0
|
0.0
|
0.0
|
0.0
|
0.0
|
Максимальное значение
|
-61.2 45.5
|
8.6
|
16.7
|
1.5
|
0.7
|
1.1
|
Нагрузки для компонент Qу, Qz, Мх, Му, Мг кроме вариантов, отмеченных символом (*) принимать со знаком (+).
В таблице 2.3 приведены данные расчетных давлений для емкости "О" с учетом гидростатического перепада давления для основных расчетных случаев (по данным предприятия): момент отрыва изделия от стартового стола, режим максимального скоростного напора, максимальное продольное ускорение в конце работы первой ступени, максимальная отрицательная осевая перегрузка при отделении РБ, автономная работа блока на орбите, гидравлические испытания..
14
Таблица 2.3
Расчетные величины давлений в емкости "О"
Расчетная точка
|
Расчетный случай
|
Огибающая
|
5
|
А
|
В1
|
К З
|
од
|
ГИ
|
1
|
3.36
|
3.33
|
3.31
|
4.58
|
4.68
|
3.33
|
4.68
|
2
|
3.40
|
3.34
|
3.32
|
4.58
|
4.68
|
3.33
|
4.68
|
3
|
3.46
|
3.38
|
3.36
|
4.56
|
4.69
|
3.34
|
4.69
|
4
|
3.57
|
3.48
|
3.50
|
4.52
|
4.71
|
3.36
|
4.71
|
5
|
3.69
|
3.60
|
3.66
|
4.43
|
4.74
|
3.38
|
4.74
|
6
|
3.82
|
3.73
|
3.88
|
4.32
|
4.77
|
3.40
|
4.77
|
7
|
3.97
|
3.87
|
4.12
|
4.19
|
4.81
|
3.42
|
4.81
|
8
|
4.11
|
4.02
|
4.38
|
4.04
|
4.85
|
3.46
|
4.85
|
9
|
4.14
|
4.05
|
4.43
|
4.00
|
4.86
|
3.47
|
4.86
|
10
|
4.17
|
4.08
|
4.48
|
3.96
|
4.87
|
3.48
|
4.87
|
11
|
4.22
|
4.13
|
4.60
|
3.88
|
4.89
|
3.50
|
4.89
|
12
|
4.27
|
4.18
|
4.70
|
3.82
|
4.91
|
3.52
|
4.91
|
13
|
4.38
|
4.30
|
4.91
|
3.67
|
4.96
|
3.54
|
4.96
|
14
|
4.42
|
4.38
|
5.06
|
3.54
|
4.99
|
3.56
|
5.06
|
15
|
4.44
|
4.43
|
5.20
|
3.42
|
5.02
|
3.58
|
5.20
|
16
|
4.43
|
4.46
|
5.27
|
3.35
|
5.04
|
3.59
|
5.27
|
17
|
4.40
|
4.45
|
5.28
|
3.32
|
5.05
|
3.60
|
5.28
|
18
|
4.39
|
4.43
|
5.27
|
3.31
|
5.05
|
3.60
|
5.27
|
19
|
4.40
|
4.45
|
5.28
|
3.32
|
5.05
|
3.60
|
5.28
|
20
|
4.43
|
4.46
|
5.27
|
3.35
|
5.04
|
3.59
|
5.27
|
15
21
|
4.44
|
4.43
|
5.20
|
3.42
|
5.02
|
3.58
|
5.20
|
22
|
4.42
|
4.38
|
5.06
|
3.54
|
4.99
|
3.56
|
5.06
|
23
|
4.38
|
4.30
|
4.91
|
3.67
|
4.96
|
3.54
|
4.96
|
24
|
4.27
|
4.18
|
4.70
|
3.82
|
4.91
|
3.52
|
4.91
|
25
|
4.22
|
4.13
|
4.60
|
3.88
|
4.89
|
3.50
|
4.89
|
26
|
4.17
|
4.08
|
4.48
|
3.96
|
4.87
|
3.48
|
4.87
|
27
|
4.14
|
4.05
|
4.43
|
4.00
|
4.86
|
3.47
|
4.86
|
28
|
4.11
|
4.02
|
4.38
|
4.04
|
4.85
|
3.46
|
4.85
|
29
|
3.97
|
3.87
|
4.12
|
4.19
|
4.81
|
3.42
|
4.81
|
30
|
3.82
|
3.73
|
3.88
|
4.32
|
4.77
|
3.40
|
4.77
|
31
|
3.69
|
3.60
|
3.66
|
4.43
|
4.74
|
3.38
|
4.74
|
32
|
3.57
|
3.48
|
3.50
|
4.52
|
4.71
|
3.36
|
4.71
|
33
|
3.46
|
3.38
|
3.36
|
4.56
|
4.69
|
3.34
|
4.69
|
34
|
3.40
|
3.34
|
3.32
|
4.58
|
4.68
|
3.33
|
4.68
| | |
|
|
Скачать 7.94 Mb.