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.
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
:

  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

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



, 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 .
  1. 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.

    1. 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