14.2. Программа для расчета масс составных частей ракеты-носителя и предварительной массовой сводки
С помощью этой программы выполняются расчеты масс составных частей РН при заданных геометрических характеристиках отсеков и внешнего контура. Математические модели рассмотрены в разделе 12 настоящего учебного пособия.
Окно программы «Проектировочный расчет масс составных частей ракеты-носителя» представлено на рис. 14.5. После выбора схемы РН вводятся исходные данные. При необходимости можно корректировать значения используемых коэффициентов и характеристик конструкционных материалов.
Рис. 14.5. Окно программы «Проектировочный расчет масс составных частей ракеты-носителя»
Для этого необходимо нажать на кнопку «Коэффициенты и характеристики материалов». В результате появляется окно программы, показанное на рис. 14.6.
Расчет производится при нажатии кнопки «Расчет». Результаты расчета представляются в правой части окна, показанного на рис. 14.5. Результаты можно распечатать, нажав на кнопку «Печать», или сохранить, причем в текстовом редакторе Word, если нажать кнопку Вывод результатов в Word.
Рис. 14.6. Окно программы «Коэффициенты и характеристики материалов»
Ниже в таблицах приведён пример расчета масс составных частей РН с последовательной схемой соединения ракетных блоков.
Исходные данные по массам и геометрическим характеристикам РН приведены в табл. 14.2, а по характеристикам отдельных блоков и их составным частям – в табл. 14.3. Все ракетные блоки РН имеют баки цилиндрической формы.
Результаты расчета некоторых геометрических характеристик составных частей ракеты-носителя представлены в табл. 14.4, а предварительная массовая сводка - в табл. 14.5.
Таблица 14.2. Исходные данные по массам и геометрическим характеристикам РН
Параметр |
Значения |
Стартовая масса РН, кг |
163000 |
Масса полезной нагрузки, кг |
4000 |
Длина РН, м |
44 |
Диаметр головного обтекателя, м |
3 |
Длина головного обтекателя, м |
8,34 |
Таблица 14.3. Исходные данные по характеристикам составных частей ракеты-носителя
Характеристики ракетных блоков |
РБ первой ступени |
РБ второй ступени |
Удельный импульс (на земле/в пустоте), м/с |
3288/3590 |
|
Конструктивная характеристика |
16 |
10 |
Масса РБ, кг |
130953 |
24844 |
Диаметр блока, м |
3 |
3 |
Отношение масс окислителя и горючего |
2,8 |
2,5 |
Плотность окислителя, кг/м3 |
1140 |
1140 |
Плотность горючего, кг/м3 |
780 |
780 |
Длина переходного отсека, м |
0,967 |
0,967 |
Длина межбакового отсека, м |
0,990 |
2,036 |
Длина хвостового отсека, м |
3,548 |
2,075 |
Радиусы днищ баков, м |
2,4 |
1,5 |
Длина бака окислителя, м |
13,235 |
3,706 |
Длина бака горючего, м |
6,860 |
2,263 |
Тяга ДУ, кН |
1715 |
300 |
Таблица 14.4. Некоторые геометрические характеристики составных частей РН
Геометрические параметры, мм |
РБ первой ступени |
РБ второй ступени |
Приведенная толщина переходного отсека |
3,5 |
2,5 |
Приведенная толщина межбакового отсека |
5 |
3 |
Приведенная толщина хвостового отсека |
4 |
3,5 |
Толщина верхнего днища бака «О» |
3 |
1,5 |
Толщина нижнего днища бака «О» |
3,5 |
1,5 |
Толщина обечайки бака «О» |
5 |
3 |
Толщина верхнего днища бака «Г» |
4 |
1,5 |
Толщина нижнего днища бака «Г» |
4 |
2 |
Толщина обечайки бака «Г» |
5 |
3,5 |
Толщина стенки магистрального трубопровода |
1 |
1 |
Толщина стенки тоннельного трубопровода |
1 |
1 |
Таблица 14.5. Предварительная массовая сводка РН, полученная с помощью разработанного программного обеспечения
Параметр |
Значения |
|
Стартовая масса РН, кг |
158910 |
|
Масса полезной нагрузки, кг |
4000 |
|
Масса головного обтекателя, кг |
796 |
|
Массовые характеристики ракетных блоков |
РБ первой ступени |
РБ второй ступени |
Конструктивная характеристика |
18,30 |
12,84 |
Масса ракетного блока, кг |
129866 |
24248 |
Масса конструкции, кг |
7097 |
1889 |
Масса топлива, кг |
122768 |
22360 |
Масса окислителя, кг |
90461 |
15971 |
Масса горючего, кг |
32307 |
6388 |
Масса двигательной установки, кг |
1626 |
492 |
Масса переходного отсека, кг |
129 |
92 |
Масса межбакового отсека, кг |
189 |
233 |
Масса хвостового отсека, кг |
542 |
277 |
Масса приборов, кг |
917 |
174 |
Масса верхнего днища бака «О», кг |
77 |
69 |
Масса нижнего днища бака «О», кг |
90 |
69 |
Масса обечайки бака «О», кг |
1860 |
65 |
Масса верхнего шпангоута бака «О», кг |
119 |
60 |
Масса нижнего шпангоута бака «О», кг |
139 |
60 |
Масса верхнего днища бака «Г», кг |
103 |
69 |
Масса нижнего днища бака «Г», кг |
103 |
92 |
Масса обечайки бака «Г», кг |
887 |
0 |
Масса верхнего шпангоута бака «Г», кг |
159 |
60 |
Масса нижнего шпангоута бака «Г», кг |
159 |
79 |
Масса магистрального трубопровода, кг |
20 |
3 |
Масса тоннельного трубопровода, кг |
23 |
4 |