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: 266

Скачиваний: 18

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

Примечание. Формула связи между кинематической и динамической вязкостью жидкости:

,

где - кинематическая вязкость жидкости, м2/с;

- динамическая вязкость жидкости, ;

- плотность жидкости, кг/м3.

Кинематическая вязкость окислителя:

м2/с;

м2/с.



Предварительные вычисления

Длина магистрали окислителя (горючего):





Площадь поперечного сечения бака:



Масса окислителя (горючего) в топливном баке в момент старта ракеты (ступени):





Высота столба жидкости, определяемая от зеркала жидкости в топливном баке до входа в насос окислителя (горючего) в момент старта ракеты (ступени):





Падение давления на лопатке насоса:



где - искомое кавитационное падение давления на лопатке насоса;

- кавитационный запас по давлению, представляющий собой превышение заданного давления над срывным. Можно принимать:



Принимаем

Тогда




Окончательно получаем:




Расчет давления наддува Рнад

Диаметр трубопровода низконапорной магистрали окислителя (горючего):





В соответствии с ГОСТ 18482-79 «Трубы прессованные из алюминия и алюминиевых сплавов. Технические условия» принимаем диаметр трубопровода:





Число Рейнольдса:

;

.

Так как Re > 106 , то коэффициент потерь вычисляем по формуле:



Для трубопроводов из алюминиевых сплавов принимаем коэффициент шероховатости тогда шероховатость трубопровода подачи окислителя (горючего):





Таким образом, коэффициент потерь:





Потери напора на трение в магистрали окислителя (горючего):





Допустимый напор на входе в насос:





где - коэффициент запаса. Принимаем

- максимальное разряжение на лопатке крыльчатки насоса, вычисляемое по формуле:





Необходимый напор на входе в колесо насоса:






Необходимое давление на входе в колесо насоса:





Гидростатическое давление столба жидкости на входе в колесо насоса:





где - коэффициент осевой перегрузки ракеты;

( )- высота столба жидкости, определяемая от зеркала жидкости в топливном баке до входа в насос окислителя (горючего):





где ( ) - текущая масса окислителя (горючего) в топливном баке в момент времени t, определяемая по формуле:





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.

По результатам вычислений сравниваем необходимое давление на входе в колесо насоса с минимальным гидростатическим давлением столба жидкости.

Минимальное гидростатическое давление столба жидкости равно (в момент старта ракеты), а необходимое давление на входе в колесо насоса равно
, .

Таким образом, минимальное давление наддува в баке окислителя ( горючего) из условия бескавитационной работы насоса окислителя (горючего):





Учитывая полученные результаты расчета, а также данные статистики по параметру давления наддува, выбираем ближайшее значение из рекомендуемого диапазона. Принимаем давление наддува в топливном баке окислителя (горючего) для проектируемой ракеты , .

Определяем действительное давление жидкости (окислителя, горючего) на входе в насос с учетом принятого давления наддува топливного бака:





Определяем приведенную высоту гидростатического столба жидкости (окислителя, горючего) с учетом давления наддува топливного бака:





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


Таблица 1

t,c



, кг



, Па

, Па

, м

0

1

41996

13.163

1.933

3.573

24.331

1

2.08

41528

13.073

3.993

5.633

38.360

2

2.09

41060

12.983

3.985

5.625

38.302

3

2.11

40592

12.893

3.995

5.635

38.371

6

2.15

39187

12.622

3.985

5.625

38.304

9

2.21

37782

12.351

4.008

5.649

38.463

12

2.27

36378

12.080

4.027

5.667

38.589

20

2.4

32632

11.357

4.003

5.643

38.425

30

2.43

27950

10.454

3.731

5.371

36.572

40

2.74

23268

9.551

3.843

5.483

37.338

50

3.18

18586

8.648

4.039

5.679

38.670

60

3.72

13904

7.746

4.231

5.871

39.981

70

4.34

9222

6.843

4.361

6.001

40.864

80

5.01

4540

5.940

4.370

6.010

40.925

87

5.56

1263

5.307

4.334

5.974

40.677





Рис.1. График изменения действительного давления на входе в насос окислителя РБ1

Таблица 2

t,c



, кг



, Па

, Па

, м

0

1

6000

2.835

2.247

3.675

46.360

1

2.08

5933

2.811

4.634

3.913

49.372

2

2.09

5866

2.787

4.617

3.912

49.350

3

2.11

5799

2.763

4.621

3.912

49.355

6

2.15

5598

2.691

4.587

3.909

49.311

9

2.21

5398

2.620

4.589

3.909

49.314

12

2.27

5197

2.548

4.585

3.908

49.309

20

2.4

4662

2.357

4.483

3.898

49.181

30

2.43

3993

2.118

4.079

3.858

48.671

40

2.74

3324

1.879

4.080

3.858

48.673

50

3.18

2655

1.640

4.133

3.863

48.739

60

3.72

1986

1.401

4.130

3.863

48.736

70

4.34

1318

1.162

3.996

3.850

48.567

80

5.01

649

0.923

3.664

3.816

48.148

87

5.56

180

0.755

3.329

3.783

47.725