4 / 20
Е.А. Евсеенко, Н.Н. Генералов
4
Инженерный журнал: наука и инновации
# 8·2016
Эпюра сжимающих сил (см. рис. 1) показывает, что нижний бак
слишком сильно сжат, что требует создания б
î
льшего давления надду-
ва, б
î
льшей толщины обечайки, а следовательно, и массы конструкции.
Проверим это утверждение, произведя проектные расчеты на
прочность и устойчивость в опасных сечениях для расчетного случая:
ракета на стартовом столе, баки нагружены только гидростатическим
давлением (давление наддува не учитываем) и осевыми сжимающи-
ми силами
(табл. 2).
Таблица 2
Необходимые для прочностного расчета геометрические параметры
ракеты-носителя, используемой в примере
Параметры
Условное обозначение
Значение, м
Диаметр ракеты
d
4
Длина цилиндрической части бака
окислителя первой ступени
б.ок.ц
l
13,5
Длина цилиндрической части бака
горючего первой ступени
б.г.ц
l
6
Высота днищ баков
дн
h
0,8
Радиус сферы днища
дн
R
2,9
Определение толщины обечаек баков первой ступени.
Гидро-
статическое давление в баке окислителя первой ступени
5
гс1 ок 0 б.ок.ц
1,502·10
= ρ
=
p
g l
Па,
где
ок
ρ
=
1135 кг/м
3
— плотность кислорода.
Окружное напряжение в сечении
1
(см. рис. 1)
гс1
1
1
,
2
σ =
δ
σ d
(1)
где
1
δ
– искомое значение толщины обечайки бака окислителя.
В рассматриваемом расчетном случае осевая перегрузка равна
единице, следовательно, сжимающая сила в сечении
1
(
)
6
1
1 2 3 4 5 6 7 0
1,98·10 Н.
= + + + + + +
=
N m m m m m m m g
Меридиональное напряжение в сечении
1
1
3
1
σ = −
π δ
N
d
. (2)
Эквивалентное напряжение в рассматриваемом сечении
экв1 1 3
σ = σ − σ
. (3)