Б8 расчет масс элементов ракеты-носителя
На этапе предварительного расчета масс основных элементов конструкции ракеты-носителя использовались статистические данные по относительным массам элементов конструкции РН.
Расчет проводился с помощью программы UMRMK.EXE. Исходные данные по геометрическим характеристикам ракеты брались с компоновочной схемы. Кроме того, использовались исходные данные, полученные в результате расчетов на предыдущих этапах выполнения курсового проекта. Протокол расчета представлен ниже.
Протокол расчета масс элементов конструкций ракеты-носителя
Ракетный блок первой ступени:
Расчетная конструктивная характеристика: S расч = 7.98.
Ракетный блок второй ступени:
Расчетная конструктивная характеристика: S расч = 12.19.
Ракетный блок третьей ступени:
Расчетная конструктивная характеристика: S расч = 9.45.
Предварительная массовая сводка (чтобы не показывать ее дважды) приведена в начале следующего раздела совместно с промежуточными результатами расчета по координатам центра масс и моментов инерции элементов ракеты-носителя.
Б9 расчет центровочных характеристик и моментов инерции
Предварительная массовая сводка ракеты-носителя представлена в таблице Б9.1. Там же представлены промежуточные результаты расчета по координатам центра масс и моментов инерции элементов РН. Расчет проводился по методике [1] с использованием табличного процессора Excel.
Таблица Б9.1 - Предварительная массовая сводка и результаты расчета по координатам центра масс и моментов инерции РН
№ эл. |
Наименование |
кг |
, м |
кг·м |
кг·м2 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
1 |
ПН (с САС) |
8500 |
9 |
76500 |
688500 |
2 |
ГО |
1572 |
8,76 |
13762,86 |
120494 |
|
о |
|
|
|
|
|
3-й РБ: |
|
|
|
|
|
Группа А: |
|
|
|
|
3 |
приборный отсек |
220 |
13,64 |
2999,8 |
40904 |
4 |
Приборы |
146 |
13,43 |
19610,0 |
26339 |
5 |
Верх днище бака О |
114 |
13,94 |
1589,2 |
22153 |
6 |
Обечайка бака О |
18 |
15,52 |
279,4 |
4336 |
7 |
Нижнее днище бака О |
125 |
17,09 |
2136,8 |
36526 |
8 |
Верх днище бака Г |
114 |
17,63 |
2010,2 |
35445 |
9 |
Обечайка бака Г |
84 |
18,08 |
1518,7 |
27459 |
10 |
Нижнее днище бака Г |
125 |
18,55 |
2318,8 |
43013 |
11 |
МО |
123 |
17,30 |
2127,8 |
36808 |
12 |
ХО |
68 |
18,62 |
1266,2 |
23576 |
13 |
Переходный отсек |
71 |
12,79 |
908,1 |
11614 |
14 |
ЖРД |
2289 |
18,61 |
42589,1 |
792413 |
15 |
Рама ЖРД |
76,4 |
17,60 |
1344,6 |
23663 |
16 |
Теплозащита |
188 |
13,60 |
2556,8 |
34772 |
17 |
Рулевые ЖРД |
57 |
17,87 |
1018,6 |
18202 |
18 |
Система наддува |
31 |
17,30 |
536,3 |
9278 |
19 |
Кабели |
972 |
13,25 |
12879 |
170647 |
20 |
Незабор топлива |
176 |
17,86 |
3143,36 |
56140 |
21 |
Прочие массы |
131 |
17,20 |
2253,2 |
38755 |
|
о |
|
|
|
|
|
Сумма по группе А |
5128 |
|
85436,7 |
1452044 |
|
о |
|
|
|
|
|
Группа Б: |
|
|
|
|
22 |
Окислитель |
9604 |
15,65 |
150302,6 |
2352236 |
23 |
Горючее |
2134 |
18,11 |
38646,7 |
699892 |
|
о |
|
|
|
|
|
Сумма по группе Б |
11738 |
|
188949,3 |
3052128 |
|
о |
|
|
|
|
|
2-й РБ: |
|
|
|
|
|
Группа А: |
|
|
|
|
24 |
Приборы |
295 |
23,8 |
7021 |
167100 |
25 |
Верх днище бака О |
114 |
19,71 |
2246,9 |
44287 |
,
,
,
Продолжение таблицы Б9.1
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
26 |
Обечайка бака О |
97 |
21,51 |
2086,1 |
44863 |
27 |
Нижнее днище бака О |
125 |
23,36 |
2920 |
68211 |
28 |
Верх днище бака Г |
114 |
24,211 |
2760,1 |
66824 |
29 |
Обечайка бака Г |
368 |
30,26 |
11136,4 |
337010 |
30 |
Нижнее днище бака Г |
125 |
36,32 |
4539,5 |
164856 |
31 |
МО |
204 |
23,75 |
4844,8 |
115059 |
32 |
ХО |
242 |
37,86 |
9162,1 |
346878 |
33 |
Переходный отсек |
173 |
19,35 |
3346,9 |
64748 |
34 |
ЖРД |
2289 |
38,34 |
87760,3 |
3364728 |
35 |
Рама ЖРД |
191 |
37,23 |
7110,0 |
264669 |
36 |
Теплозащита |
188 |
19,5 |
3666 |
71487 |
37 |
Рулевые ЖРД |
572 |
36,90 |
21108,5 |
778968 |
38 |
Система наддува |
31 |
36,67 |
1136,78 |
41685 |
39 |
Кабели |
984 |
23,91 |
23527,4 |
562541 |
40 |
Незабор топлива |
593 |
36,37 |
21567,4 |
784407 |
41 |
Прочие массы |
430 |
36,71 |
15783,2 |
579321 |
|
о |
|
|
|
|
|
Сумма по группе А |
7135 |
|
231723,3 |
7867643 |
|
о |
|
|
|
|
|
Группа Б: |
|
|
|
|
42 |
Окислитель |
32340 |
21,61 |
698932,1 |
15105320 |
43 |
Горючее |
7187 |
30,34 |
218053,6 |
6615746 |
|
о |
|
|
|
|
|
Сумма по группе Б |
11738 |
|
188949,3 |
3052128 |
|
о |
|
|
|
|
|
1-й РБ: |
|
|
|
|
|
Группа А: |
|
|
|
|
44 |
Приборы |
1020 |
50,10 |
51097,9 |
2559801 |
45 |
Верх днище бака О |
114 |
39,40 |
4491,9 |
176996 |
46 |
Обечайка бака О |
307 |
44,50 |
13660,0 |
607800 |
47 |
Нижнее днище бака О |
125 |
49,58 |
6197,5 |
307272 |
48 |
Верх днище бака Г |
114 |
50,50 |
5757,0 |
290729 |
49 |
Обечайка бака Г |
183 |
53,64 |
9815,2 |
526439 |
50 |
Нижнее днище бака Г |
125 |
56,78 |
7097,5 |
402996 |
51 |
МО |
204 |
50,04 |
10208,8 |
510878 |
52 |
ХО |
734 |
58,33 |
42814,2 |
2497353 |
53 |
Переходной отсек |
363 |
38,44 |
13953,0 |
536325 |
54 |
ЖРД |
9143 |
60,23 |
550673,8 |
33166529 |
55 |
Рама ЖРД |
762 |
57,82 |
44058,8 |
2547482 |
56 |
Теплозащита |
188 |
39,15 |
7359,3 |
288078 |
57 |
Система наддува |
31 |
57,45 |
1781,0 |
102319 |
Окончание таблицы Б9.1
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
58 |
Кабели |
3867 |
50,06 |
193590,0 |
9691490 |
59 |
Незабор топлива |
2453 |
56,09 |
139575,7 |
7941857 |
60 |
Прочие массы |
1880 |
57,30 |
107724,0 |
6172585 |
|
о |
|
|
|
|
|
Сумма по группе А |
21613 |
|
1209855,3 |
68326930 |
|
о |
|
|
|
|
|
Группа Б: |
|
|
|
|
70 |
Окислитель |
113537 |
44,59 |
5062614,8 |
225741995 |
71 |
Горючее |
50016 |
53,78 |
2689760,4 |
144649937 |
|
о |
|
|
|
|
|
Сумма по группе Б |
163553 |
|
7752375,3 |
370391933 |
|
о |
|
|
|
|
|
Сумма по РН |
258766 |
|
10475588,4 |
473620737 |
Рассчитаем координату центра масс ракеты-носителя по оси по следующей зависимости:
;
Определим момент
инерции ракеты относительно оси
,
проходящей через центр масс ракеты,
следующим образом:
Расчет времени работы ступеней и секундного расхода окислителя и горючего
Результаты расчета представлены в таблице Б9.2.
Таблица Б9.2 - Результаты расчета времени работы ступеней и расхода окислителя и горючего
Расчет проводился по следующим зависимостям [1]:
секундный расход топлива в целом (окислителя и горючего)
;
продолжительность работы отдельных ступеней
;
секундный расход окислителя и горючего
;
.
Расчет изменения координат центра масс РН в полете
Расчет проводился по методике, изложенной в подразделе 13.4 учебного пособия [1]. Расчетная зависимость для определения текущего значения координат центра масс ракеты следующая:
,
(Б10.1)
где
- секундный расход топлива (окислителя
и горючего вместе).
и
- массы и координаты элементов, относящихся
к группе А;
,
,
,
,
,
- массы, секундные расходы и координаты
окислителя и горючего (элементов группы
Б);
- стартовая масса ракеты-носителя.
Результаты расчета (центровочная ведомость) изменения координат центра масс ракеты-носителя по времени полета на участке работы первой ступени представлены в таблице Б9.3.
Таблица Б9.3 - Центровочная ведомость
На рисунке Б9.1 представлен график изменения координаты центра масс ракеты в полете.
Рисунок Б9.1 - График изменения координаты центра масс РН в полете