Нагрузки, действующие на ракету-носитель в полете на акт. Участке траектории. Построение эпюры продольных нагрузок, действующих на ракету.
Активным участком траектории называется участок, на котором ракета движется под действием силы тяги – P работающего двигателя (реактивные силы), кроме силы тяги на ракету действует сила притяжения Земли – F (массовые силы) и аэродинамические силы – R (поверхностные силы). Моменты, вращающие ракету относительно центра масс, вызываются аэродинамической силой и силами тяги двигателей. Действие всех сил выражается в результирующем ускорении, которое получает ракета.
Продольные нагрузки - осевое усилие в произвольном сечении равно сумме осевых составляющих аэродинамических и массовых сил. Осевая составляющая массовой силы определяется как произведение веса рассматриваемой части ракеты на коэфф. осевой перегрузки. В сечениях расположенных перед местом приложения тяги, осевое усилие всегда сжимающее, а для сечений расположенных за местом приложения тяги – растягивающие. В сечении, где на корпус ракеты действует тяга, на эпюре имеется скачок на величину тяги - P. Для жидкостных ракет полагают, что массовая сила от веса топлива прикладывается в сечении, в котором обечайка соединяется с задним днищем.
Системы топливоподачи в ракетах с жрд. Заборные устройства топливных баков.
Совокупность элементов, обеспечивающая подачу компонентов топлива из баков в камеру сгорания, принято называть системой топливоподачи. Состоит из следующих элементов:
1.Баков для горючего, окислителя и вспомогательных веществ;
2.Агрегата для создания давления подачи компонентов;
3.Трубопроводов и арматур (топливозаборники баков, заправочные и сливные пробки, обратные, отсечные и другие клапаны, вентили, реле давления, редукторы давления, разрывные мембраны, дроссельные шайбы и др. элементы.).
Различают две основные системы топливоподачи ЖРД:
турбонасосные системы подачи;
вытеснительные системы.
Турбонасосная система состоит из следующих подсистем.
1. Турбонасосный агрегат (ТНА), предназначенный для увеличения давления и подачи компонентов топлива в камеру ЖРД и газогенератор. Основными элементами ТНА является турбина, развивающая мощность при подаче на нее высокотемпературного газа, и насосы, преобразовывающие мощность турбины в напор компонентов топлива.
2. Система повышения давления на входе в насосы состоит из системы предварительного наддува баков, который осуществляется, как правило, с помощью инертных газов или из системы предвключенных насосов.
3. Система запуска турбины. Запуск турбины осуществляется с помощью твердотопливного газогенератора, как правило, работающего кратковременно только в момент запуска ЖРДУ.
4. Система питания турбины. Питание турбины высокотемпературным газом осуществляется с помощью жидкостного газогенератора, работающего на основном или вспомогательном компоненте топлива, или путем подачи на лопатки турбины одного из компонентов, газифицированного в зарубашечном пространстве.
5. Система выброса генераторного газа. Для ЖРД, работающих по схеме «жидкость-жидкость» с выбросом генераторного газа в окружающую среду, система отвода включает в себя выхлопной патрубок турбины, заканчивающийся расширяющимся соплом, плоскость среза, которого обычно совпадает с плоскостью среза основных сопел камеры ЖРД.
Вытеснительные системы.
В систему наддува баков в общем случае входят следующие элементы:
1. Источник рабочего тела для наддува;
2. Регуляторы давления, обеспечивающие заданную величину давления в газовой подушке топливных баков;
3. Трубопроводы и арматура (клапаны, вентили, мембраны и прочие элементы).
Заборные устройства топливных баков
Заборные устройства - важный элемент топливных баков и систем подачи компонентов топлива к двигателю, обеспечивающих максимальную выработку компонента топлива из бака без нарушения сплошности потока. Уменьшение неиспользованных остатков топлива в баках, входящих в конечную массу ракеты, является существенным совершенствованием топливных систем ракеты.
К заборным устройствам предъявляются следующие требования: обеспечение минимальных остатков незабора; минимальное гидравлическое сопротивление; устойчивость при максимальных механических нагрузках; простота в изготовлении и монтаже в баке; минимальная масса конструкции.
На выбор типа заборного устройства определяющее влияние оказывает геометрия нижних днищ топливных баков (рис. 5.22).
