1.4. Расчет на прочность наконечника головного обтекателя

Исходные данные

Материал наконечника сплав Д16АТ

Предел прочности

Предел текучести

Предел пропорциональности

Модуль Юнга

Толщина стенки сферического наконечника

Расчет наконечника на устойчивость

Расчётное давление

Напряжение в сферическом наконечнике

Коэффициенты устойчивости

Критическое напряжение потери устойчивости

Проверка: , следовательно

Запас прочности по общей устойчивости наконечника

1.5. Расчет стыковочного шпангоута головного обтекателя

Исходные данные

Диаметр ракеты

Угол полураствора конуса

Длина конической части обтекателя

Толщина обшивки ГО

Материал обшивки 20ХНФА

модуль упругости

коэффициент Пуассона

Материал промежуточных шпангоутов 50ХФА

модуль упругости

Момент инерции промежуточного шпангоута

Количество промежуточных шпангоутов

Полная осевая сила, действующая на ГО

Изгибающий момент в месте стыка ГО

Момент инерции стыковочного шпангоута

Длина конуса ГО по образующей

Изгибная жесткость стыковочного шпангоута

Момент инерции стыковочного шпангоута

По сортаменту выбираем неравнобокий уголок № 454 (рис. 1.5.1), для которого:

Рис.1.5.1. Стыковой шпангоут с присоединенной обшивкой

Площадь шпангоута

Координата центра тяжести шпангоута

Момент инерции

Расчет нагрузок в сечении шпангоута

1-й вариант нагружения

Максимальная погонная нагрузка

2-й вариант нагружения

Максимальная погонная нагрузка

1.6. Расчет заклепочного соединения

Исходные данные

Материал заклепок сплав В65

Предел прочности заклепок на срез

Диаметр заклепок

Число рядов заклепок

Шаг заклепок

Диаметр ракеты

Равнодействующая распределенных сил

Расчет заклепок производится для большего значения , (первый вариант нагружения стыка ГО).

Общее число заклепок

Принимаем число заклепок

Усилие среза, действующее на одну заклепку

Напряжение среза в заклепке

Запас прочности на срез

2. Расчет сухого (лонжеронного) отсека

2.1. Конструкция лонжеронного отсека

Сухие отсеки – это приборные, межбаковые, хвостовые отсеки, различного рода обтекатели. Сухие отсеки слабо герметизированы, работают без наддува и нагружаются силами реакций соседних отсеков корпуса ракеты и местным аэродинамическим давлением.

Сухие отсеки стрингерной и лонжеронной конструкции нашли наиболее широкое применение на ракетах-носителях и баллистических ракетах большой дальности, т. к. они легки, прочны, просты и технологичны. Отсеки представляют собой тонкостенные оболочки цилиндрической или конической формы, подкрепленные продольным и поперечным силовым набором, изготовленные клепкой (возможно точечной сваркой) из деформируемых алюминиевых сплавов. Обшивки выполняются из листов, а стрингеры и шпангоуты из прессованных профилей различной формы.

Основными силовыми элементами сухих отсеков являются: обшивка, продольный (стрингеры, лонжероны) и поперечный (шпангоуты) наборы.

Продольный набор лонжеронного отсека воспринимает изгибающий момент и перерезывающую силу. Кроме того, лонжероны подкрепляют обшивку, повышая её критическое напряжение потери устойчивости. Поперечный набор (шпангоуты) обеспечивает сохранение формы отсека и равномерное распределение воздействия сосредоточенных сил. Являясь опорой для лонжеронов и обшивки, шпангоуты увеличивают их критическое напряжение потери устойчивости. Обшивка служит в основном для восприятия крутящего момента и перерезывающей силы, а также вместе с продольным набором сопротивляется осевой силе и изгибающему моменту. Конструктивное исполнение силового набора зависит в основном от характера нагружения отсека и величины сжимающей силы.

В лонжеронном отсеке допускается потеря устойчивости обшивки. После потери устойчивости обшивка не участвует в восприятии сжимающих сил. Только узкая полоса обшивки, прилегающая к лонжерону, работает совместно с ним. Эту часть обшивки называют присоединенной.

Ширину присоединенной обшивки определяют по приближенной формуле

,

где σ_рл – расчетное напряжение в лонжероне;

δ_об – толщина обшивки;

_{Ел – модуль упругости материала лонжерона}

Площадь присоединенной обшивки при различных вариантах крепления обшивки к лонжерону определяется следующим образом.

Если обшивка прикреплена к лонжерону так, как показано на рис. 2.1.1 а (замкнутый профиль) и при этом расстояние Δ > b_пр, то ширина присоединенной обшивки равна t = 2∙b_пр.

В том случае, если Δ < b_пр (рис. 2.1.1 б), то ширина присоединенной обшивки равна

t = Δ+b_пр

Если обшивка прикреплена к лонжерону так, как показано на рис. 2.1.1 в (незамкнутый профиль), то половина ширины b_пр, определяемая по формуле, должна быть отложена от точки крепления обшивки к лонжерону в обе стороны. Общая ширина присоединенной обшивки t будет равна b_пр .

Таким образом, суммарная площадь лонжерона с присоединенной обшивкой равна

.

а	в
	Рис. 2.1.1 Схема к определению длины присоединенной обшивки лонжеронного отсека
б

Сжимающее напряжение в лонжероне с присоединенной обшивкой определяется по формуле

,

где n_л – число лонжеронов; F_л – площадь лонжерона.

Отсек необходимо спроектировать так, чтобы напряжение σ_рл не превышало бы критического напряжения сжатия для лонжерона как стержня. Из условия σ_рл = σ_крл путем подбора можно определить площадь F_л и момент инерции сечения J_хл лонжерона.