Проектирование двигательной установки и элементов конструкции второй ступени баллистической ракеты с ЖРД

Рефераты / Производство и технологии / Проектирование двигательной установки и элементов конструкции второй ступени баллистической ракеты с ЖРД

Температуру стенок КС можно поддерживать в допустимых пределах с помощью одного из следующих способов:

- наружного (или регенеративного) охлаждения.

- внутреннего охлаждения.

- смешанного охлаждения.

- радиационного охлаждения.

- абляционного охлаждения.

- защита внутренних стенок термостойкими покрытиями.

- емкостного охлаждения.

- транспирационного охлаждения.

На процесс теплообмена в КС также оказывает влияние форма и размеры охлаждающего тракта. В оребренном охлаждающем тракте теплообмен увеличивается за счет увеличения поверхности охлаждения и возможности выполнения более тонкой огневой стенки. Помимо улучшения теплообмена применение оребрения увеличивает прочность и жесткость камеры.

Для расчета эффективности системы охлаждения ЖРД необходимо определить конструкцию и основные размеры охлаждающего тракта, выбрать способ охлаждения.

Для проектируемого двигателя, в качестве основного, принимаем наружное охлаждение с помощью одного из компонентов топлива. Данный способ организации охлаждения получил название проточного.

Охлаждающий тракт с продольными ребрами, выполненными фрезерованием. Данный выбор обусловлен тем, что КС охлаждается небольшим количеством охладителя т. е. предъявляются высокие требования к точности изготовления охлаждающего тракта.

Достоинствами КС с фрезерованными пазами являются:

-высокая (по сравнению с КС имеющих гофрированные проставки) прочность.

-качество тракта охлаждения. Пазы любой конфигурации получают механической обработкой, т. е. наиболее точным способом (особенно на станках с программным управлением).

К недостаткам конструкции данного типа относятся большая масса и значительная трудоемкость изготовления.

5.1 Расчет максимального шага оребрения КС

Максимальный шаг ребер рассчитывается для закритической части сопла в режиме гидроопрессовки.

Исходные данные:

Толщина внутренней стенки:.

Материал огневой стенки:12Х18Н10Т

Предел прочности материала огневой стенки (при ):.

Давление в КС:.

Материал припоя:ПЖК-1000

Предел прочности материала припоя:

Рабочее давление в межрубашечном зазоре:

где - гидравлические потери в охлаждающем тракте.

- перепад давления на форсунках.

Давление гидроопрессовки:

По рекомендациям давление гидроопрессовки . Расчетное давление гидроопрессовки получилось выше рекомендуемого. Принимаем давление гидроопрессовки равным наибольшему рекомендуемому значению .

Максимальный шаг ребер из условия прочности внутренней стенки:

;

где - толщина ребра, - коэффициент запаса прочности.

Максимальный шаг ребер из условия прочности спая:

Из двух полученных расчетных значений выбираем наименьшее, которое и будет определять местную прочность КС. По данным статистики шаг ребер лежит в диапазоне от 2 до 6,5 мм. Принимаем максимальный шаг ребер, с учетом рекомендаций, равным .

Рис. 1.15 Геометрические параметры охлаждающего тракта

Расчет местной прочности внутренней оболочки КС

Изгибающий момент в зоне защемления внутренней стенки КС:

где

Момент сопротивления защемленной балки единичной ширины, толщиною :

Рис.1.16 Схема нагружения огневой стенки при гидроопрессовке

Напряжение местного изгиба в точке защемления:

Напряжение среза во внутренней стенке в месте защемления:

Эквивалентное напряжение для внутренней стенки:

Коэффициент запаса прочности:

5.2 Расчет числа секций оребрения в закритической части сопла

Под секцией будем понимать участок, в пределах которого число ребер охлаждающего тракта остается постоянным. Изменение числа ребер в секциях связано с увеличением шага ребер по диаметру , при движении от критического сечения к срезу сопла вдоль образующей, что ведет к уменьшению прочности огневой стенки. Увеличение количества ребер происходит в момент, когда шаг ребер достигает критического значения определенного выше и равного .