Проверка на устойчивость торосферического днища

При проверке на устойчивости днища должно выполнятся условие (1.4).

R_сф = 1,15R_ц = 0,174 м.

м,

где МПа.

Принимаем h_T = м из условия .

Радиус тора м,

где ,

. МПа.

Проверяем выполнения условий (1.4):

0,25R_ц = 0,037 м

, , условия выполнены.

Проверка на устойчивость эллиптического днища (рис. 1.1) a = R_ц = 0,151 м;

b = 0,5 R_ц = 0,076 м.

МПа

Проверка условия устойчивости:

Условие выполнено.

Найдем окружные и меридиональные напряжения для эллиптического днища по формулам:

– меридиональные напряжения;

– окружные напряжения,

где R₁ и R₂ - главные радиусы кривизны, находящиеся по формулам:

– меридиональный радиус;

– окружной радиус.

В эллиптических днищах max напряжения, обычно в полюсе днища:

МПа.

Найденные значения занесем в таблицу 1.1 и построим по найденным данным эпюру.

Таблица 1.1

Результаты вычисления напряжений возникающих в эллиптическом днище

, град	R1, м	R2, м	, МПа	, МПа
0	0,302	0,302	541	541
10	0,265	0,289	518,1	471,2
20	0,237	0,26	465,5	302,1
30	0,013	0,228	409	102,2
40	0,09	0,202	361,5	– 86,6
50	0,066	0,182	325,6	– 247,6
60	0,052	0,168	300,1	– 375,1
70	0,043	0,158	283,2	– 467,1
80	0,039	0,153	273,6	523,5
90	0,038	0,151	270,5	– 541

Рис. 1.5. Расчётная схема эллиптического днища.

_Вывод

Если сравнивать толщины наружных днищ то самые небольшие толщины имеют полусферическое и эллиптическое днище h. Так как все днища изготовлены из одного материалаХ16Н16, то их стоимость будет отличаться незначительно из-за габаритов. Таким образом выбираем эллиптическое днище.

2.Тепловой расчёт проектируемой КС двигателя второй ступени Цель расчета Выполнить тепловой расчет камеры сгорания и определить геометрические параметры сопла.

Исходные данные

Топливо (27% АТ + 73% АК) + Тонка 250

Суммарная тяга двигательной установки

Тяга единичной камеры

Количество КС

Теоретическое значение удельного импульса тяги

Давление в камере сгорания

Давление на срезе сопла

Коэффициент избытка окислителя:

- в ядре - в пристеночном слое

Относительный расход топлива: - в ядре - в пристеночном слое

Соотношение компонентов топлива:

- в ядре

- в пристеночном слое

- средний параметр по поперечному сечению КС

Угол полураствора сопла на срезе

Коэффициент потери тяги в камере сгорания

Расчет

По заданным значениям находим по справочнику Глушко значения расходного комплекса в критике для ядра и пристеночного слоя КС:

Определяем среднее теоретическое значение расходного комплекса по поперечному сечению проектируемой камеры сгорания:

Действительное значение расходного комплекса:

Относительная площадь камеры сгорания: где - относительная расходонапряжённость; принимаем

Условие изобаричности КС соблюдается, если найденное значение относительной площади камеры сгорания лежит в диапазоне:

Получено Условие изобаричности проектируемой КС выполняется, принимаем .

Определение коэффициента скорости на входе в сопло производим на основании следующего уравнения:

где - показатель изоэнтропы, который определяется по справочнику Глушко для ядра потока в критике КС и равен для проектируемой КС: .

Строим график изменяя параметр в пределах от 0,1 до 0,7, рис.1:

Рис.1. График изменения относительной площади КС.

Из полученного графика видно, что для расчетного , Примем окончательно:

Определяем коэффициент восстановления давления торможения на входе в сопло :

Коэффициент снижения удельного импульса тяги из-за неизобаричности камеры сгорания:

где - показатель изоэнтропы в ядре потока на срезе сопла, который определяется по справочнику Глушко и равен: .

Определяем теоретическую геометрическую степень расширения сопла для ядра потока и пристеночного слоя КС по справочнику Глушко:

Находим среднее значение геометрической степени расширения сопла по поперечному сечению камеры сгорания:

Действительная геометрическая степень расширения сопла равна:

где - коэффициент рассеивания энергии продуктов сгорания из-за не параллельности истечения газов из сопла, рис.2, скорость .

Рис.2. Схема истечения продуктов сгорания из сопла

Удельная площадь критики определяется по формуле:

Удельная площадь выходного сечения сопла:

Действительное значение удельного импульса тяги КС двигателя:

_,

где

Для двигателя второй ступени среднее значение скорости истечения газов:

Универсальная газовая постоянная:

где - средний молекулярный вес продуктов сгорания для ядра потока на срезе сопла, определяемый по справочнику Глушко.

Средняя температура газов в выходном сечении сопла:

Массовый секундный расход топлива отдельной (единичной) КС ДУ:

Массовый секундный расход окислителя и горючего отдельной (единичной) КС ДУ соответственно:

Расход топлива через ядро и пристеночный слой отдельной (единичной) КС ДУ соответственно:

Расход окислителя и горючего через ядро и пристеночный слой соответственно:

Определение площади критики камеры сгорания:

Площадь среза сопла:

Площадь камеры сгорания:

Диаметры критики, среза сопла и камеры сгорания соответственно:

Вывод:

Полученные в приведенном расчете геометрические параметры сопла не значительно отличаются от данных расчета этой же КС по методике, изложенной в работе (1).

В которой