Компоновочная схема ракеты

При выполнении курсовой работы необходимо спроектировать жидкостной ракетный двигатель для двухступенчатой ракеты.

В данной работе представлен расчет двигателя верхней ступени двухступенчатой ракеты.

Рис. 1. Компоновочная схема 2ой ступени ракеты.

1 – головной отсек; 2 – приборный отсек; 3 – топливный бак окислителя; 4 – топливный бак горючего; 5 – хвостовой отсек; 6 – турбонасосный агрегат; 7 – камера сгорания.

Баки служат для размещения на РН компонентов топлива. Баки – это сложнейшие отсеки, призванные обеспечить надежную работу двигательной установки, функционирование ракеты-носителя как летательного аппарата.

В данной работе топливные баки выполнены с совмещенными днищами.

Баки с совмещенными днищами, при одинаковом объеме с раздельными баками, имеют меньшую длину, и соответственно меньшую массу, что для верхних ступеней ракет существенно влияет на летательные характеристики ракеты.

Основная камера в центре неподвижна, управляющие силы создаются поворотными соплами.

Основная особенность этой схемы – небольшая тяга реактивных сопел и следовательно управляющих усилий, поэтому такая схема применяется для верхних ступеней ракеты [].

ТНА расположен над КС .

1.Расчет на прочность наружного выпуклого днища кс

Цель расчета

Определить толщину выпуклых днищ КС. Расчет на устойчивость торосферического и эллиптического днищ.

Общие вопросы теории

Наружное выпуклое днище – основной несущий элемент форсуночной головки (рис.1.).

Приведенные ниже формулы дают достаточную точность, если отношение толщины стенки h к характерному радиусу R оболочки (габаритный размер днища) удовлетворяет условию,

соответствующему определению тонкой оболочки, т.е. .

В расчете рассмотрим следующие днища: эллиптическое днище, полусферическое днище, торосферическое днище и плоское неподкрепленное среднее днище.

Рис.1. Конструктивная схема форсуночной головки: 1 – патрубок, 2 – наружное днище,

3 – силовое кольцо, 4 – внутреннее днище, 5 – среднее днище.

Схема 1.

Принимаемое допущение: , (1.1)

Рис. 1.1. Эллиптическое днище

обычно b = 0,5 R (1.2)

Если условие (1.2) выполняется, то толщина днища

где n – коэффициент запаса n = 1,2…1,5; р – давление в полости днища;

; p_к – давление в камере;

– перепад давлений на форсунках; ; R – характерный радиус днища; – предел прочности материала днища;

К_отв – коэффициент ослабления днища отверстиями и патрубком, вычисляемый по формуле:

,

где r₀ – радиус отверстия в днище

,

где предполагается, что наружная полость днища – это полость окислителя;

м/с, скорость окислителя в подводящем патрубке ФГ.

Схема 2.

Рис. 1.2. Торосферическое днище

Полусфера с радиусом равным 2-м радиусам цилиндра: R_сф = 2R_ц.

Для расчета толщины такого днища используется следующая зависимость: ,

где R_сф = 2R_ц

Схема 3.

Рис. 1.3. Полусферическое днище

Днище образовано радиусами 2-х окружностей : в виде тора и сферы, где – радиус тора,

R_сф = 2R_ц – радиус сферы.

Толщина днища находится по формуле:

,

где К_Т – коэффициент учитывающий ослабление днища в месте сопряжения сферы с торовой частью днища.

, где .

Схема 4.

Плоское неподкрепленное среднее (несущее) днище КС.

Толщина такого днища может быть определена по формуле:

,

где – перепад давления на форсунках (огневое днище мысленно отбрасывается).

– предел прочности материала днища при нормальной температуре стенки (t = ).

Толщина огневого (не несущего) днища, в приближенных расчетах принимается равной толщине среднего днища и обычно составляет: h_ср.д = h_вн.д = 2…4 мм.