Определение оптимального расположения топливных баков ракеты, спроектированной по схеме "тандем", из условия минимума стартовой массы

6 / 20

Е.А. Евсеенко, Н.Н. Генералов
6 Инженерный журнал: наука и инновации # 8·2016
Условие устойчивости (6) не выполняется. При заданной тол-
щине стенки бак потеряет устойчивость. Определим необходимую
толщину обечайки из условия сохранения устойчивости
экв1 хл1 1,1 ; σ = σ
гс1 1 1
хл
1 1
1,1 ;
2 / 2
      δ
− − =
     
    δ π δ
 
p d N k E
d d
( )
гс1 1
1
хл
1,1 11,828 мм.
2 2
     
δ = − − =
     
   π
 
p d N d
d k E
Проверим выполнение условия устойчивости в сечении 2 (см.
рис. 1) бака горючего первой ступени:
8
экв2 2, 083·10 σ = Па;
6 2
хл2 хл 5,151·10
/ 2
δ
σ = = k E
d
Па.
Условие устойчивости (6) не выполняется. При заданной тол-
щине стенки бак потеряет устойчивость. Необходимая толщина обе-
чайки из условия сохранения устойчивости
( )
гс2 2
2
хл
1,1 9,543 мм.
2 2
     
δ = − − =
     
   π
 
p d N d
d k E
Полученные значения толщины стенок слишком велики, что сви-
детельствует о необходимости перехода к бакам стрингерной кон-
струкции (определенная из прочностного расчета толщина обечаек,
1 2 2,198 мм; 1, 431 мм). δ = δ = Но для расчета массы топливного от-
сека будем использовать значения толщины обечаек, полученные из
расчета на устойчивость, полагая, что таким образом будет учтена
масса стрингеров.
Расчет толщины днищ топливных баков первой ступени. Гид-
ростатическое давление бака на днище окислителя первой ступени
5
ок 0 дн ( ) 1, 591·10 Па. = ρ ( = g h
Напряжение, вызываемое гидростатическим давлением на днище
бака окислителя:
дн
дн
,
2
σ =
δ
R
где дн δ — толщина стенки днища.
Расчетные напряжения: з . σ = σf