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: 269
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
м.
Определяем высоту сферического днища бака, а также его объем:
м;
м3.
Определяем расход окислителя (горючего) 2-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
:
Результаты расчета для бака окислителя приведены в таблице 1. Результаты расчета для бака горючего приведены в таблице 2.
Таблица 1
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 = 47320,74 Па. Соответственно этому значению расчетная точка равна t= 2с , , .
Таблица 2
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 = 15075,283 Па. Соответственно этому значению расчетная точка равна t= 20с , , .
Заключение. По результатам расчета гидростатического давления в топливных баках РБ1 и РБ2 были построены графики зависимости гидростатического давления от времени работы ДУ. По графикам видно, что для РБ1 максимальное гидростатическое давление в баке окислителя при полете ракеты на активном участке траектории составляет Ргсток max =193186 Па при t=1 с в баке горючего: Ргстг max = 58740 Па при t=1 с . Для РБ2 максимальное гидростатическое давление в баке окислителя при полете ракеты на активном участке траектории составляет
Ргсток max =47320,74 Па при t= 2с , в баке горючего: Ргстг max =15075,283 Па при t=20 с .
работы насоса
Цель расчета. Определить давление бака окислителя из условия бескавитационной работы насоса.
Давление наддува в топливных баках создается для обеспечения бескавитационной работы
топливных насосов. Обычно оно составляет (1.5...5.0) 105 Па.
Оптимальный выбор этого давления обеспечивает снижение силовой нагрузки на стенки топливного бака от избыточного давления в полости этого бака. Снижение нагрузки позволяет снизить толщину стенки топливного бака, а значит уменьшить его массу. Учитывая габариты топливного бака, снижение его массы за счет толщины стенки может быть существенным.
работы насоса РБ1
Исходные данные
Определяем высоту сферического днища бака, а также его объем:
м;
м3.
Определяем расход окислителя (горючего) 2-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 | 0,85 | 0 | 0 | 2,291 | 28573,912 | |
1 | 1,41 | 0.034 | 0.01 | 2,281 | 47193,287 | |
2 | 1,42 | 0.069 | 0.02 | 2,272 | 47320,74 | |
3 | 1,42 | 0.103 | 0.03 | 2,262 | 47113,49 | |
6 | 1,44 | 0,207 | 0.06 | 2.232 | 47146,551 | |
9 | 1,46 | 0,31 | 0.09 | 2,202 | 47162,099 | |
12 | 1,48 | 0,413 | 0.119 | 2,172 | 47160,133 | |
20 | 1,54 | 0,689 | 0,199 | 2,092 | 47273,913 | |
30 | 1,6 | 1,034 | 0,298 | 1.993 | 46780.537 | |
40 | 1,67 | 1,378 | 0,398 | 1.893 | 46389,803 | |
50 | 1,75 | 1,723 | 0,497 | 1.794 | 46057,925 | |
60 | 1,83 | 2,067 | 0,597 | 1.694 | 45492,526 | |
70 | 1,91 | 2.412 | 0,696 | 1.595 | 44693,605 | |
80 | 2,01 | 2,757 | 0,796 | 1,496 | 44099,968 | |
87 | 2,11 | 3,101 | 0,895 | 1,396 | 43214,429 |
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 = 47320,74 Па. Соответственно этому значению расчетная точка равна t= 2с , , .
Таблица 2
t, с | | , м3 | , м | ,м | , Па | ||
0 | 0,85 | 0 | 0 | 1,346 | 9057,025 | ||
1 | 1,41 | 0.019 | 0.005 | 1,34 | 14962,941 | ||
2 | 1,42 | 0.038 | 0.011 | 1,335 | 15007,562 | ||
3 | 1,42 | 0.057 | 0.016 | 1,329 | 14946,064 | ||
6 | 1,44 | 0.114 | 0.033 | 1,313 | 14969,477 | ||
9 | 1,46 | 0,17 | 0.049 | 1,296 | 14987,693 | ||
12 | 1,48 | 0,227 | 0.066 | 1,28 | 15000,712 | ||
20 | 1,54 | 0,379 | 0.109 | 1,236 | 15075,283 | ||
30 | 1,6 | 0,568 | 0.164 | 1.182 | 14969,689 | ||
40 | 1,67 | 0,758 | 0,219 | 1.127 | 14901,354 | ||
50 | 1,75 | 0,947 | 0,273 | 1.072 | 14857,285 | ||
60 | 1,83 | 1,137 | 0.328 | 1,017 | 14743,922 | ||
70 | 1,91 | 1,326 | 0,383 | 0,963 | 14561,264 | ||
80 | 2,01 | 1,516 | 0,438 | 0.908 | 14453,124 | ||
90 | 2,11 | 1,705 | 0,492 | 0.853 | 14258,367 |
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 = 15075,283 Па. Соответственно этому значению расчетная точка равна t= 20с , , .
Заключение. По результатам расчета гидростатического давления в топливных баках РБ1 и РБ2 были построены графики зависимости гидростатического давления от времени работы ДУ. По графикам видно, что для РБ1 максимальное гидростатическое давление в баке окислителя при полете ракеты на активном участке траектории составляет Ргсток max =193186 Па при t=1 с в баке горючего: Ргстг max = 58740 Па при t=1 с . Для РБ2 максимальное гидростатическое давление в баке окислителя при полете ракеты на активном участке траектории составляет
Ргсток max =47320,74 Па при t= 2с , в баке горючего: Ргстг max =15075,283 Па при t=20 с .
- Расчет давления наддува в топливных баках РБ1 и РБ2 из условия безкавитационной
работы насоса
Цель расчета. Определить давление бака окислителя из условия бескавитационной работы насоса.
Давление наддува в топливных баках создается для обеспечения бескавитационной работы
топливных насосов. Обычно оно составляет (1.5...5.0) 105 Па.
Оптимальный выбор этого давления обеспечивает снижение силовой нагрузки на стенки топливного бака от избыточного давления в полости этого бака. Снижение нагрузки позволяет снизить толщину стенки топливного бака, а значит уменьшить его массу. Учитывая габариты топливного бака, снижение его массы за счет толщины стенки может быть существенным.
-
Расчет давления наддува бака окислителя (горючего) из условия бескавитационной
работы насоса РБ1
Исходные данные
Диаметр ракеты | Dр = 2.1 м |
Время работы ДУ | τ1= 87 с |
Давления в камере сгорания ДУ | МПа |
Давление на входе в насос при старте ракеты | МПа |
Топливная пара (20% АТ+80% АК) + НДМГ | |
Расход окислителя | кг/c |
Расход горючего | кг/c |
Плотность окислителя | ρок=1497 кг/м3 |
Плотность горючего | ρг= 808 кг/м3 |
Динамическая вязкость окислителя | |
Динамическая вязкость горючего | |
Давление насыщенных паров окислителя | Па |
Давление насыщенных паров горючего | Па |
Длина бака окислителя | м |
Длина бака горючего | м |
Длина межбакового отсека | м |
Высота сферического днища бака | м |
Объем сферического днища бака | м3 |
Расстояние от нижнего днища бака горючего до оси турбонасосного агрегата | м |
Скорость течения окислителя (горючего) на входе в насос | м/c |