1
УДК 621.455(075.8)
Напряженно-деформированное состояние заряда РДТТ,
скрепленного с ортотропным корпусом
© В.П. Печников
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия
Исследовано совместное деформирование корпуса и скрепленного с ним заряда твер-
дотопливного ракетного двигателя при воздействии внутреннего давления и измене-
нии температуры. Цилиндрический корпус двигателя рассмотрен как ортотропная
безмоментная оболочка. Твердотопливный заряд выполнен из линейно-упругого изо-
тропного материала и представляет собой толстостенную трубу. Определено
напряженно-деформированное состояние системы оболочка корпуса — заряд в усло-
виях их совместного деформирования в окружном и осевом направлениях. Представ-
лено аналитическое решение, целью которого является нахождение контактного дав-
ления в месте скрепления корпуса и заряда с последующим определением напряжений
и деформаций в подобной конструкции. Приведены примеры расчетов. Показано, что
изменение жесткостных характеристик оболочки в продольном направлении может
привести к заметному изменению характера деформирования этой системы. По
этой причине точный учет жесткостных характеристик является необходимым
условием получения надежных результатов оценки прочности конструкции как при
силовом, так и при температурном воздействии.
Ключевые слова:
твердотопливный заряд, ортотропная безмоментная оболочка,
внутреннее давление, температура, напряженно-деформированное состояние,
коэффициент линейного расширения,
контактное давление.
Расчет на прочность и жесткость корпуса и заряда является обя-
зательным при проектировании современных ракетных двигателей
твердого топлива (РДТТ) [1–3]. Среди рассматриваемых расчетных
задач особое место занимают случай нагружения двигателя внутрен-
ним давлением в момент запуска, а также изменение температурного
режима при его изготовлении и эксплуатации.
Обычно эту задачу решают в следующей постановке. Заряд рас-
сматривают как толстостенную трубу, заключенную в абсолютно жест-
кую [4] или упругую [5, 6] обечайки. Топливный заряд представляют
как линейно-упругое тело, выполненное из изотропного материала. По-
добный подход оправдан при воздействии относительно кратковремен-
ных силовых и температурных нагрузок. Обечайку корпуса рассматри-
вают как длинную оболочку в одномерном напряженно-деформи-
рованном состоянии. В отличие от вышеупомянутых работ в работе [7]
учитывают двумерный характер напряженно-деформированного состо-
яния системы заряд — оболочка. Задачу решают в перемещениях. Для
интегрирования разрешающего уравнения задают приближенный закон
изменения осевых напряжений по радиусу заряда.
