|
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
| | |
|
|