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

Характерным воздействием для сухих отсеков ракеты является сжатие этих отсеков. Поэтому разрушающим усилием будет являться усилие, приводящее к потере устойчивости. Потеря устойчивости может привести к разрушению всей системы, в то время как, например, явление текучести в растянутом элементе не всегда опасно для конструкции.

В приведенных ниже расчетах рассмотрены гладкая, стрингерная и ваф

ельная конструктивно-силовые схемы хвостового отсека с определением массы каждой из схем. Расчет приводится для случая максимального нагружения хвостового отсека второй ступени, которое он испытывает в конце активного участка траектории первой ступени.

Для определения параметров конца активного участка траектории первой ступени воспользуемся программой Полет R.

Рис.2.2 Фрагмент отчета программы Полет R.

Исходные данные:

Перегрузка в конце АУТ первой ступени.

Скоростной напор.

Масса второй ступени и полезной нагрузки.

Коэффициент безопасности.

Длина хвостового отсека.

Материал обшивки хвостового отсекаАмг6.

Плотность материала

Предел прочности (при )

Предел текучести (при ).

Модуль упругости (при ).

Коэффициент Пуассона.

Сжимающая расчётная сила:

;

где

ускорение свободного падения в расчетной точке.

Расчет хвостового отсека с неподкрепленной, «гладкой» оболочкой

Толщина обшивки хвостового отсека:

.

где - коэффициент устойчивости.

Масса хвостового отсека с неподкрепленной обечайкой:

.

Расчет хвостового отсека подкрепленного стрингерами

Принимаем разрушающее напряжение для отсека из условия:

.

Шаг стрингеров из условия местной устойчивости обшивки:

;

где - толщина обшивки хвостового отсека.

Определяем число стрингеров:

.

Принимаем .

Сжимающее усилие, действующее на один стрингер:

.

Площадь поперечного сечения стрингера:

.

Рис.2.3 Расчётная схема стрингерного отсека

В качестве стрингера выбираем равнобокий уголок 410078 по ГОСТ 13737-90.

Таблица №2.1

Параметры профиля

Ширина присоединенной обшивки:

.

Площадь присоединенной обшивки:

.

Определяем совместную площадь стрингера и присоединённой обшивки:

.

Вычисляем момент инерции стрингера с присоединённой обшивкой относительно наружной поверхности обшивки:

момент инерции присоединённой обшивки относительно собственной центральной оси:

;

координата центра тяжести присоединённой обшивки относительно наружной поверхности обшивки:

;

координата центра тяжести совместного сечения присоединённой обшивки и стрингера относительно наружной поверхности обшивки:

.

момент инерции стрингера с присоединённой обшивкой относительно центральной оси совместного сечения стрингера и обшивки:

.

Общая устойчивость стрингерного отсека

Критическое напряжение потери общей устойчивости отсека:

;

где – коэффициент, зависящий от характера закрепления концов стрингера.

- гибкость стрингера;

где

- радиус инерции сечения.

Условие общей устойчивости хвостового отсека:

- условие не выполняется.

Разделим хвостовой отсек по длине на несколько участков при помощи промежуточных шпангоутов:

- общее число шпангоутов отсека:

- число панелей по длине отсека:

 Скачать реферат