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: 267
Скачиваний: 18
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
ФГАОУ ВО «Омский государственный технический университет» Кафедра «Авиа- и ракетостроение»
Содержание пояснительной записки (перечень подлежащих разработке разделов)
Перечень графического материала (с указанием обязательных чертежей)
Основная рекомендуемая литература
2. Объемный расчет головной части
Объемный расчет топливного отсека РБ2
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, ,м3 | 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 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 :
-
- в момент старта ракеты (0…3с); -
- на начальном участке полета (3…12с); -
- 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 | ,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 | ,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 ... 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