ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 02.02.2024
Просмотров: 101
Скачиваний: 4
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
1. Расчет гладкого топливного бака горючего
Исходные данные:
| Радиус обечайки бака |  |
| Эксплуатационная продольная сжимающая сила |  |
| Эксплуатационный изгибающий момент |  |
| Длина цилиндрической обечайки |  |
| Внешнее давление |  |
| Плотность горючего |  |
| Материал обечайки бака | ВТ14 |
| Плотность материала |  |
| Предел прочности |  |
| Модуль упругости |  |
| Продольная перегрузка |  |
Рисунок 1 – Схема нагружения топливного бака
1.1. Расчет на прочность бака горючего
Цель расчета. Определить толщину обечайки бака:
1) при движении после выхода из шахты;
2) при предстартовом наддуве бака.
Расчетный случай 1
| Коэффициент безопасности |  |
| Высота столба жидкости |  |
| Давление наддува бака горючего |  |
| Давление наддува бака окислителя |  |
Определяем меридиональное
и окружное 
усилия, сравниваем их по абсолютной величине и по знаку, принимаем решение о варианте оценки напряженного состояния обечайки бака.Меридиональное усилие:
Окружное усилие:
Если
и 
то толщину обечайки определяем по формуле:
Расчетный случай 2
| Коэффициент безопасности |  |
| Высота столба жидкости |  |
| Давление наддува бака горючего |  |
| Давление наддува бака окислителя |  |
Меридиональное усилие:
Окружное усилие:
Если
и 
то толщину обечайки определяем по формуле:
Вывод. Т.к. толщина обечайки для первого расчетного случая
меньше толщины обечайки для второго расчетного случая 
то для дальнейших расчетов принимаем большее значение толщины обечайки:
расчетный случай 2.1.2. Проверка бака горючего на устойчивость
Исходные данные
| Эксплуатационная продольная сжимающая сила |  |
| Эксплуатационный изгибающий момент |  |
| Толщина обечайки бака |  |
Определяем результирующее осевое сжимающее усилие
с учетом разгрузки бака от давления наддува 
Находим значения коэффициентов устойчивости обечайки бака:
Коэффициент
отражающий зависимость напряжений потери устойчивости от начальных несовершенств обечайки:
Коэффициент
учитывающий влияние внутреннего давления:
Коэффициент
учитывающий совместное действие на обечайку бака изгибающего момента и осевой силы:
Коэффициент
учитывающий влияние пластических деформаций:
где
– касательный, секущий модули упругости материала.В пределах упругости
следовательно, 
Комплексный коэффициент устойчивости цилиндрической обечайки бака:
Находим напряжения хлопка цилиндрической обечайки бака:
Находим критические напряжения цилиндрической обечайки бака для упругой области деформирования
Проверка. Необходимо получить:
Результаты расчета:
Условие выполняется.2. Расчет днищ топливного бака
Расчет напряжений в днищах топливных баков ведется по безмоментной теории, а соответствующие формулы для определения толщины днища зависят от его конфигурации и характера нагружения.
При выборе формы днища стремятся к увеличению плотности компоновки ракеты и минимуму массы конструкции. Величина напряжений в днище при заданной толщине существенно зависит от радиуса кривизны днища.
Различие в нагрузке на верхнее и нижнее днища одного и того же бака приводит к различию их радиусов. При выборе радиусов днищ можно ориентироваться на следующие соотношения между радиусом бака (
) и радиусами днищ (рис. 4):
– верхнее днище;
– нижнее днище.Однако, из соображений технологичности (использование при изготовлении днищ одной и той же оснастки) можно для обоих днищ принимать и одинаковые радиусы. Такое решение будет идти в ущерб массе конструкции, но оно приведет к снижению стоимости её изготовления.
Расчет днищ бака горючего
Максимальное значение усилий, как в сферических днищах, так и в торосферических, имеет место в полюсе. Следовательно, давление, действующее на днище должно определяться в этой точке.
Исходные данные
| Радиус обечайки бака |  |
| Давление наддува бака горючего |  |
| Плотность горючего |  |
| Осевая перегрузка |  |
| Высота столба жидкости |  |
| Коэффициент безопасности |  |
| Материал обечайки | ВТ14 |
| Плотность материала |  |
| Предел прочности |  |
1. Верхнее сферическое днище
Определяем радиус сферического днища бака, принимая соотношение между радиусами днищ и радиусом бака (1,2…1,5):
Расчетной нагрузкой для верхнего днища является давление наддува топливного бака:
Толщина верхнего сферического днища равна:
2. Нижнее торосферическое днище
Расчетная нагрузка для нижнего днища равна:
где
– гидростатическое давление в полюсе днища:
– высота сферического днища равна:
Толщина нижнего днища равна
где
– внешний диаметр бака с учетом толщины стенки бака;
– коэффициент, определяемый по графику в [5].Принимаем толщину цилиндрической обечайки бака, верхнего и нижнего днищ равной
3. Расчет площади распорного шпангоута бака
Исходные данные
| Радиус обечайки бака |  |
| Расчетная нагрузка верхнего днища |  |
| Расчетная нагрузка нижнего днища |  |
| Радиус днища бака |  |
| Толщина обечайки |  |
| Коэффициент k |  |
| Материал шпангоута | В95Т1 |
| Предел прочности |  |
