Курсовой проект по прочности. 1. Расчет гладкого топливного бака горючего
 Скачать 246.14 Kb.
|
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  и окружное  усилия, сравниваем их по абсолютной величине и по знаку, принимаем решение о варианте оценки напряженного состояния обечайки бака.Меридиональное усилие:  Окружное усилие:  Если  и  то толщину обечайки определяем по формуле: Расчетный случай 2
Меридиональное усилие:  Окружное усилие:  Если и  то толщину обечайки определяем по формуле: Вывод. Т.к. толщина обечайки для первого расчетного случая  меньше толщины обечайки для второго расчетного случая  то для дальнейших расчетов принимаем большее значение толщины обечайки: расчетный случай 2.1.2. Проверка бака горючего на устойчивостьИсходные данные
Определяем результирующее осевое сжимающее усилие  с учетом разгрузки бака от давления наддува   Находим значения коэффициентов устойчивости обечайки бака:  Коэффициент  отражающий зависимость напряжений потери устойчивости от начальных несовершенств обечайки: Коэффициент  учитывающий влияние внутреннего давления: Коэффициент  учитывающий совместное действие на обечайку бака изгибающего момента и осевой силы: Коэффициент  учитывающий влияние пластических деформаций: где  – касательный, секущий модули упругости материала.В пределах упругости  следовательно,  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:  Условие выполняется.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 (  ) и радиусами днищ (рис. 4): – верхнее днище; – нижнее днище.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  – гидростатическое давление в полюсе днища:  – высота сферического днища равна: Толщина нижнего днища равна  где  – внешний диаметр бака с учетом толщины стенки бака; – коэффициент, определяемый по графику в [5].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. |
