Файл: Объемные расчеты двухступенчатой баллистической ракеты с жидкостным ракетным двигателем по дисциплине Основы устройства ракет.docx

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 23.11.2023

Просмотров: 304

Скачиваний: 18

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Результаты расчета топливных блоков



Параметры

Баки РБ1

Баки РБ2

«О»

«Г»

«О»

«Г»

1

Расчетная масса компонента топлива, mi,кг

31412.256

9321.144

10626.173

3153.167

2

Плотность компонента топлива, кг/м3

1497

808

1497

808

3

Масса дополнительного топлива, ,кг

691.07

205.065

233.776

69.37

4

Объем топлива заправленного в бак,3

21.445

11.79

7.254

3.988

5

Относительный объем газовой подушки,

0.025

0.025

0.025

0.025

6

Радиус сферического днища, RД, м

1.575

7

Высота сферического днища, hД, м

0.401

8

Объем сферического днища, VД, м3

0.728

9

Полный объем бака, Vб, м3

21.995

12.092

7.44

4.091

10

Длина цилиндрической части бака, Lц , м

5.93

3.071

1.728

1.181

11

Длина бака, Lб, м

6.732

3.873

2.53

1.582

12

Длина топливного отсека, Lто , м

11.105

3.711



Заключение

По результатам объемных расчетов топливного отсека отклонение по длине ракеты, полученное при расчете габаритных размеров ракеты, составляет 0.6%
    1. 1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12

Расчет гидростатического давления в топливном баке ракеты





Исходные данные

Диаметр ракеты

Dр = 2.1 м

Время полета 1-й ступени

τ1= 87 с

Топливная пара

(20% АТ+80% АК)+ НДМГ

Массовое соотношение компонентов топлива

КМ= 3.37

Расход топлива ДУ 1-й ступени

кг/c

Плотность горючего

ρг= 808 кг/м3

Плотность окислителя

ρок=1497 кг/м3



Расчет на прочность топливного бака производится при постоянном давлении наддува и максимальном гидростатическом давлении в баке при полете ракеты на активном участке траектории (АУТ). Максимальное гидростатическое давление в баке соответствует моменту наибольшего значения произведения:



где - осевая перегрузка, действующая на ракету при полете на АУТ;

- высота уровня жидкости в баке при полете ракеты на АУТ.

Произведем расчет изменения уровня жидкости в баке в зависимости от времени полета.

Определяем радиус сферического днища бака, принимая соотношение между радиусами днищ и радиусом бака (1.3-1.5),

м,

где м.

Определяем высоту сферического днища бака, а также его объем:

м;

м3.

Определяем расход окислителя (горючего) 1-й ступени:

кг/с;

кг/с.

Объем окислителя (горючего), заправленного в бак:





Уровень жидкости в баке в начальный момент времени (момент старта ракеты):





Объемный расход окислителя:





Изменение объема жидкости в баке в зависимости от времени полета:





где t - текущий момент времени.

Изменение уровня жидкости в баке в момент времени t:





Уровень жидкости в баке в текущий момент времени:





Гидростатическое давление жидкости в баке в текущий момент времени:





где - ускорение свободного падения на Земле.

При вычислении параметров , , , в зависимости от времени полета t принимаем переменный шаг по времени :

  1. - в момент старта ракеты (0…3с);

  2. - на начальном участке полета (3…12с);

  3. - полет после 20с полета.

Результаты расчета для бака окислителя приведены в таблице 1. Результаты расчета для бака горючего приведены в таблице 2.

Таблица 1

t, с



, м3

, м



, Па

0

1

0

0

6.401

93899

1

2.08

0.241

0.07

6.331

193186

2

2.09

0.482

0.139

6.261

191979

3

2.11

0.724

0.209

6.192

191661

6

2.15

1.447

0.418

5.983

188705

9

2.21

2.171

0.627

5.774

187198

12

2.27

2.894

0.836

5.565

185323

20

2.4

4.824

1.393

5.008

176321

30

2.43

7.236

2.089

4.311

153701

40

2.74

9.648

2.785

3.615

145318

50

3.18

12.059

3.482

2.919

136167

60

3.72

14.471

4.178

2.222

121286

70

4.34

16.883

4.874

1.526

97163

80

5.01

19.295

5.571

0.83

60981

87

5.56

20.983

6.058

0.342

27915




Рис.2. График изменения гидростатического давления в баке окислителя

По графику определяем максимальное гидростатическое давление в баке окислителя при полете ракеты на активном участке траектории Ргст max = 193186 Па. Соответственно этому значению расчетная точка равна t= 1с , , .

Таблица 2

t, с



, м3

, м



, Па

0

1

0

0

3.605

28543

1

2.08

0.133

0.038

3.566

58740

2

2.09

0.265

0.077

3.528

58389

3

2.11

0.398

0.115

3.49

58308

6

2.15

0.796

0.23

3.375

57458

9

2.21

1.193

0.345

3.26

57051

12

2.27

1.591

0.459

3.145

56536

20

2.4

2.652

0.766

2.839

53953

30

2.43

3.978

1.149

2.456

47261

40

2.74

5.304

1.531

2.073

44985

50

3.18

6.63

1.914

1.691

42568

60

3.72

7.956

2.297

1.308

38520

70

4.34

9.282

2.68

0.925

31784

80

5.01

10.608

3.063

0.542

21503

87

5.56

11.536

3.331

0.274

12065



Рис.3. График изменения гидростатического давления в баке горючего

По графику определяем максимальное гидростатическое давление в баке горючего при полете ракеты на активном участке траектории Ргст max = 58740 Па. Соответственно этому значению расчетная точка равна t= 1с , , .





    1. 1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   12

Расчет гидростатического давления в баке окислителя (горючего) РБ2 при полете ракеты на активном участке траектории


Исходные данные

Диаметр ракеты

Dр = 2.1 м

Время полета 2-й ступени

τ2= 206 с

Топливная пара

(20% АТ+80% АК)+ НДМГ

Массовое соотношение компонентов топлива

КМ= 3.37

Расход топлива ДУ 2-й ступени

кг/c

Плотность горючего

ρг= 808 кг/м3

Плотность окислителя

ρок=1497 кг/м3



Расчет на прочность топливного бака производится при постоянном давлении наддува и максимальном гидростатическом давлении в баке при полете ракеты на активном участке траектории (АУТ). Максимальное гидростатическое давление в баке соответствует моменту наибольшего значения произведения:



где - осевая перегрузка, действующая на ракету при полете на АУТ;

- высота уровня жидкости в баке при полете ракеты на АУТ.

Произведем расчет изменения уровня жидкости в баке в зависимости от времени полета.

Определяем радиус сферического днища бака, принимая соотношение между радиусами днищ и радиусом бака (1.3-1.5),

м,

где