51.Устойчивость цилиндрических оболочек. Основные уравнения устойчивости цилиндрических оболочек. Устойчивость цилиндрических оболочек при осевом сжатии и внешнем давлении.

52. Основные силы, действующие на корпус ла в полёте и характер их изменений. Определение осевых сил, действующих на корпус ла в полёте.

-угол атаки;R- сила тяги ракеты;Y- подъёмная сила;X- сила лобового сопротивления;и- нормальная и тангенсальная составляющая инерционной силы;угол междуи горизонтом;oXY– скоростная с.к.;r– радиус кривизны траектории;- скорость изменения угла;перегрузка аппарата в направление осиOY.

;

;

;

;

;

;;

;;

Выражение перегрузок в связанных координатах:

Как правило величины аэр. сил задаются в естественных координатах, однако при расчётах корпуса ЛА на прочность и жесткость нужно знать перегрузки вдоль оси корпуса и по нормали вдоль оси корпуса.

;

;

;

и- поперечные и осевая нагрузка;

;

Определение осевых сил действующих на корпус ЛА и их уравновешивание:

В осевом направление действует: массовая сила; сила тяги двигателя; сила лобового сопротивления. Зависят от высоты полёта, от вида траекторий; скорости полёта; от времени полёта; измен. вдоль оси корпуса.

Массовая сила:H– высота;t- время;-gна высоте;- начальная масса ракеты;- массовый секундный расход;R=6371 км.

;

.

H<200:.

- время отделения первой ступени;- время работы первой ступени;- скорость истечения на срезе;- площадь сечения;- давление на срезе;- давление на высоте.

Уравновешивание поверхностных, осевых сил:

;

;

Для расчёта необходимо знать величину осевой силы в каждом сечение ЛА.

;

53.Расчет топливных отсеков. Расчет корпуса рдтт. Расчет сферических, эллиптических и торосферических днищ. Особенности расчета на прочность конструкции жрд.

При расчете корпуса РДТТ их на прочность обычно применяется безмоментная теория оболочек, в которой моменты, возникающие в оболочке не учитываются.

Обечайки могут быть металлические, композиционные, комбинированные. Чаще всего используют металлические обечайки.

Толщина обечайки при пренебрежении радиальными и осевыми напряжениями определяется , гдеP– давление в камере сгорания,R– наружный радиус обечайки,_B– предел прочности материала,– запас прочности на ослабление конструкции из-за наличия сварного шва (1,2),f– коэффициент безопасности (1,15…1,5). Вблизи торца обечайки напряжения возрастают (краевой эффект). Напряжение изгиба в можно определить ,

где – коэффициент Пуассона.

Иногда необходимо проводить расчет обечайки на устойчивость. Критическую силу, с учетом подкрепляющего действия заряда твердого топлива, можно определить по следующей формуле

E, E_Т– модуль материала обечайки и топлива,,_Т– коэффициент Пуассона материала обечайки и топлива.

Критическое давление при действии наружного давления

для длинных обечаек (длина обечайки )

Оценка устойчивости обечайки при кручении, которое может возникнуть при управлении ракетой по крену, определяется по критическим значениям касательных напряжений(для длинных обечаек, имеющих). Действующие касательные напряжения определяются, гдеМ_кр– крутящий момент. Определение устойчивости обечайки при изгибе, которое может возникнуть при управлении ракетой по тангажу или рысканию производится по величине соответствующих критических напряжений(для обечаек средней длины ) Напряжения изгиба определяют. Обычно определяют необходимую толщину обечайки при действии осевых нагрузоки при действии тангенциальных напряжений. При проектировании обечайки выбирается максимальная расчетная толщина.

Cферическое днище.В данном днище возникает безмоментное деформированное состояние с равными меридиональными и окружными напряжениями

гдеР– давление в камере сгорания,– толщина днища. Меридиональными напряжениями называются напряжения, действующие в плоскости, содержащей продольную ось двигателя. гдеR– радиус обечайки,b – вылет днища,– безразмерный вылет днища.где– предел прочности материала,– запас прочности. Площадь поверхности днища. Соотношение между массой и объемом днища.Безразмерный вылет днищаопределяется из весового анализа конструкции. Для этого определяется относительная масса днища.

где,h_ТЗП,_ТЗП– толщина и плотность теплозащитного покрытия днища.

Данное выражение сводится к уравнению . Оптимальное значение относительного вылета при котором достигается минимальная масса днища составляет(без учета ТЗП). Наличие ТЗП уменьшает значение оптимального вылета днища.

Эллиптическое днище.Напряжения определяются из уравнения Лапласа:

Напряжения в меридиональном и окружном сечениях определяются

Толщину стенки днища и его поверхность и массу можно рассчитать по следующим формулам:,,Минимум массы днища достигается при, при этом масса эллиптического днища будет больше массы сферического. С учетом массы ТЗП оптимальный вылет эллиптического днища будет. Эллиптическое днище менее выгодно, чем сферическое, т. к. у него большая масса, более сложно в изготовлении, имеются зоны потери устойчивости. Достоинством эллиптического днища является большая величина его объема при том же вылете днища, это позволяет увеличить массу топлива в камере сгорания за счет применения нависающих торцов заряда.

Торосферическое днищеобразуется соединением части тора с радиусомR_Tи сферы. Напряжения на участке тора:,.Напряжения на участке сферы

Торосферическое днище обладает примерно тем же объемом, что и эллиптическое, но у него отсутствуют сжимающие напряжения на кромке, т. е. нет потери устойчивости. Кроме этого равенство окружных напряжений на кромке днища и обечайке дает возможность сделать безмоментный стык. Недостаток торосферического днища - концентрация напряжений в точке стыка тора и сферы. Толщина стенки днища

Размеры днища подбираются конкретно к любой конструкции исходя из условия обеспечения минимальной массы.