Файл: 1. Расчет гладкого топливного бака горючего.docx

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 горючегоМаксимальное 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 днищеОпределяем 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 днищеРасчетная нагрузка для нижнего днища равна:где – гидростатическое давление в полюсе днища: – высота сферического днища равна:Толщина нижнего днища равнагде – 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