А.5.1 Исходные данные

- Координаты внутреннего профиля L / R (см):

0/2,0; 0/10,0; 30,0/10,0; 30,0/2,0;

- координаты зоны ограничения соплового блока L ^¢/ R ^¢ (см):

30,0/1,85; 27,0/1,80; 26,0/0;

- рекомендуемая форма заряда – цилиндрическая;

- диаметр критического сечения сопла d_кр =2,20 см;

- время работы двигателя t _п = 10 с (до давления в камере
р_к =2 кгс/см² );

- максимальное допустимое давление не должно превышать 80 кгс/см²;

- предельные разбросы давления = 15 %;

- удельный импульс тяги I ₁ = 180 кгс·с/кг;

- коэффициент истечения А = 0,006 1/с;

- плотность топлива r _т =0,0017 кг/см³;

- закон скорости горения при ν = 0,3.

Примечание – Размерности приведены в технической системе единиц, поскольку реальное практическое измерение давления в камере сгорания РДТТ датчиками различного типа при огневых стендовых испытаниях и последующая обработка результатов в настоящее время пока проводится в единицах килограмм (сила), делённый на квадратный сантиметр.

А.5.2 Расчёт

По исходным данным производится построение расчётно-габа-ритной схемы и расчёт выгорания топлива с шагом D e (рисунок А.4).

Рассчитывается поверхность горения заряда: начальная S ₀, текущая с использованием формул

;

,

где r_i – радиус канала заряда;

R – внешний радиус заряда;

h_i – длина заряда.

Определяется поверхность S _max = 1230,88 см².

R

0 30,0

10,0 10,0

5-

0 D e 30,0

2,0 2,0

0 10 20 30 L

26,0 27 30,0

0 1,8 1,85

Рисунок А.4 – Схема заряда

Результаты расчёта поверхности представлены в таблице А.1, график представлен на рисунке А.5.

Таблица А.1 – Результаты расчёта поверхности

S, см²

е, см

Рисунок А.5 – Зависимость поверхности горения от свода

Рассчитывается объём корпуса V_к, объём топлива V_т, объём зоны ограничения V_с.б. с использованием формул:

- для усеченного конуса ;

- для полого цилиндра ,

где R, r – радиусы оснований, см;

h – высота, см.

Таким образом, V_к = 9420,0 см³, V _т = 9043,2 см³, V_{с.б .} = 34,8 см³.

Определяется коэффициент заполнения камеры топливом:

Определяется масса топлива m (кг):

= 15,37.

Вычисляется требуемая скорость горения (см/с):

.

Рассчитывается средний массовый расход (кг/с):

По уравнению баланса массы рассчитывается среднее давление
(кгс/см²):

где см².

Находится единичная скорость горения (см/с):

= 0,2262 при р = 67,4 кгс/см².

Текущее давление определяется согласно разделу А.2.2.

Результаты расчёта р( t ) представлены в таблице А.2.

Таблица А.2 - Результаты расчётов

t, с	р, кгс/см2	, кг/с
	54,67	1,25
2,66	71,37	1,63
5,12	76,16	1,74

Продолжение таблицы А.2

Примечание - Значение t _п при p_к = 2 кгс/см² и время, соответствующее p_к, находятся интерполяцией и заносятся в таблицу А.2.

Предельное максимальное давление при заданном значении составляет:

=87,6 кгс/см².

По рассчитанным значениям р (t) определяются текущие значения массового расхода (см. таблицу А.2)

= Ap (t)s _кр.

Графики зависимостей р (t) и приведены на рисунках А.6, А.7 соответственно.

р, кгс/см²

τ, с

Рисунок А.6 – Зависимость давления от времени

, кг/с

τ, с

Рисунок А.7 – Зависимость расхода от времени

Из проведенных расчётов следует, что предельное максимальное давление превышает требуемое. Выполнение требований задания по снижению максимального давления возможно за счёт следующих условий.

1. Уменьшение скорости горения топлива. Для определения величины скорости горения, при которой значение максимального давления не превышает требуемое - 80 кгс/см², вычисляется максимальное давление на номинальном режиме по формуле . Значение равно 69,6 кгс/см².

Из формулы Бори при р = 69,6 кгс/см² и S = 1230,88 см² величина и ₁ равна 0,2124. Исходя из зависимости вычисляется требуемая скорость горения при среднем давлении р_ср = 67,4 кгс/см², которая составляет 0,75 см/с.

2. Увеличение начального диаметра критического сечения сопла. Исходя из =69,6 кгс/см² находим из формулы Бори s _кр при
S = 1230,88 см². Требуемая величина площади критического сечения сопла должна быть не более 4,05 см², а диаметр критического сечения - 2,27 см.

3. Изменение начальной поверхности горения заряда. Необходимо уменьшить поверхность горения в точке максимума этой функции на 75,2 см², что возможно за счёт бронирования части торцевой поверхности или изменения конструкции заряда.

ЛИТЕРАТУРА

1. Лавров, Л.Н. Конструкции ракетных двигателей на твёрдом топливе/ Л.Н. Лавров и [др.]; под общ. ред. Л.Н. Лаврова. – М.: Машиностроение, 1993. – 215 с.

2. Липанов, А.М. Проектирование ракетных двигателей твёрдого топлива: учебник для студентов вузов / А.М. Липанов, А.В. Алиев.– М.: Машиностроение, 1995. – 400 с.

3. Фахрутдинов, И.Х. Конструкция и проектирование ракетных двигателей твёрдого топлива: учебник для машиностроительных вузов / И.Х. Фахрутдинов, А.В. Котельников. - М.: Машиностроение, 1987.– 328 с.

4. Ерохин, Б.Т. Теория внутрикамерных процессов и проектирование РДТТ: учебник для высших технических учебных заведений. - М.: Машиностроение, 1991. – 560 с.

5. Космонавтика. Маленькая энциклопедия / гл. редактор
В.П. Глушко. - М.: Советская энциклопедия, 1970. – 592 с.

6. Яскин, А.В. Конструктивные схемы РДТТ. Справочные материалы: учебное пособие по дисциплине «Основы конструирования ракетных двигателей» для студентов специальности 130400 / А.В. Яскин, С.Н. Вагичев. - Бийск: Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова, БТИ, 2005. - 67 с.

7. Белов, Г.В. Композиционные материалы в двигателях летательных аппаратов / Г.В. Белов, Б.Т. Ерохин, В.П. Киреев. - М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998. – 344 с.

8. Цуцуран, В.И. Военно-технический анализ состояния и перспективы развития ракетных топлив: учебник / В.И. Цуцуран,
Н.В. Петрухин, С.А. Гусев. – М.: Министерство обороны РФ, 1999. – 332 с.

9. Макарова, Н.М. Проектный расчёт заряда РДТТ: методические рекомендации к курсовому проекту для студентов специальности 130400 / Н.М. Макарова, А.В. Яскин; Алт. гос. тех. ун-т им. И.И. Ползунова, БТИ. – Бийск, 2002. – 20 с.

10. Жарков, А.С. Опыт создания составов топлива и зарядов для БРПЛ / А.С. Жарков, В.И. Марьяш, Г.В. Сакович, В.А. Шандаков,
А.В. Яскин // Ракетно-космическая техника: Расчёт, экспериментальные исследования и проектирование баллистических ракет с подводным стартом: научно-технический сборник. Серия 14, выпуск 1(44). - ГРЦ «КБ им. академика В.П. Макеева», 2000. - С. 89-97.

11. Анисимов, И.И. Совершенствование конструкций зарядов маршевых РДТТ для повышения энерговооруженности БРПЛ РСМ-52 (вариант) / И.И. Анисимов, С.Н. Вагичев, А.С. Жарков, А.П. Жуков, А.В. Яскин // Ракетно-космическая техника: Расчёт, экспериментальные исследования и проектирование баллистических ракет с подводным стартом: научно-технический сборник. Серия 14, выпуск 1(50). - ГРЦ «КБ им. академика В.П. Макеева», 2004. - С. 118-128.

12. Вагичев, С.Н. О сохранности характеристик зарядов маршевых РДТТ БРПЛ РСМ-52 после длительной эксплуатации / С.Н. Вагичев, В.Н. Ерёмин, А.С. Жарков, Г.П. Коваленко, С.Н. Козлов, А.В. Лит-винов, А.В. Яскин / Ракетно-космическая техника: Расчёт, экспериментальные исследования и проектирование баллистических ракет с подводным стартом: научно-технический сборник. Серия 14, выпуск 1(56). - ГРЦ «КБ им. академика В.П. Макеева», 2009. - С. 96-106.

13. Сакович, Г.В. Научный подвиг Алтая: Твёрдое топливо для первых отечественных ракет РВСН С.П. Королёва создано на Алтае / Г.В. Сакович, А.С. Жарков, А.В. Яскин // Родина. - Вып. 12, 2009. -
С. 62-63.

14. Баллистические ракеты подводных лодок России. Избранные статьи / под общей редакцией И.И. Величко; сост. Р.Н. Канин,
О.Е. Лукьянов, Ю.Г. Тарасов. - Миасс: Государственный ракетный центр «КБ им. академика В.П. Макеева, 1994. - 279 с.

15. Аликин, В.Н. Пороха, топлива, заряды. Т. 1. Методы математического моделирования для исследования зарядов твёрдого топлива / В.Н. Аликин, Ю.М. Милёхин, З.П. Пак. - М: Химия, 2003. - 216 с.

16. Гребёнкин, В.И. Силовые характеристики маршевых твёрдотопливных двигательных установок и двигателей специального назначения / В.И. Гребёнкин, Н.П. Кузнецов, В.И. Черепов. - Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2003. - 356 с.

17. Николаев, Ю.М. Инженерное проектирование управляемых баллистических ракет с РДТТ / Ю.М. Николаев, Ю.С. Соломонов. - М.: Воениздат, 1979. - 240 с.

18. Соломонов, Ю.С. Ядерная вертикаль. - М.: ИД «Интервестник», 2009. - 336 с.

19. Дюнзе, М.Ф. Ракетные двигатели твёрдого топлива для космических систем / М.Ф. Дюнзе, В.Г. Жимолохин. - М.: Машиностроение, 1982. - 160 с.

20. Калинин, В.В. Нестационарные процессы и методы проектирования узлов РДТТ / В.В. Калинин, Ю.Н. Ковалёв, А.М. Липанов. - М.: Машиностроение, 1986. - 216 с.

21. Космонавтика и ракетостроение. Биографическая энциклопедия. - М.: Столичная энциклопедия, 2006. - 896 с.

22. СКБ-85, КБ машиностроения, ГРЦ «КБ им. академика В.П. Ма-кеева / сост. Р.Н. Канин, Н.Н. Тихонов; под общей ред. академика РАРАН В.Г. Дегтяря. - М.: Государственный ракетный центр «КБ им. академика В.П. Макеева»; «Военный парад», 2007. - 408 с.

23. Методический подход к проблеме взрывобезопасности при ликвидации РДТТ открытым сжиганием на стенде ФГУП «ФНПЦ «АЛТАЙ» / А.В. Яскин, А.С Жарков, А.П. Жуков, С.Н. Вагичев,
М.Г. Потапов // Высокоэнергетические материалы: демилитаризация, антитерроризм и гражданское применение: тезисы Второй международной конференции «HEMs-2006» 11–14 сентября 2006 г. (г. Белокуриха). – М.: ЦНИИХМ. – С. 33-35.

24. Технология и структура процесса огневой ликвидации крупногабаритных зарядов РДТТ на открытых стендах / А.В. Яскин,
С.Н. Вагичев, Г.П. Коваленко, С.Н. Козлов, А.В. Литвинов // Высокоэнергетические материалы: демилитаризация, антитерроризм и гражданское применение: тезисы Четвёртой международной конференции «HEMs-2006» 3–5 сентября 2008 г. (г. Белокуриха). - Бийск: ФГУП «ФНПЦ «АЛТАЙ»; ИПХЭТ СО РАН, 2008. – С. 187–189.

25. Скворцов, И.Д. История создания первых отечественных стратегических твёрдотопливных ракет / И.Д. Скворцов, М.С. Шур. – М.: Металхим-Прогресс,1995. – 20 с.

26. Разработка в ОКБ-1 первых отечественных стратегических ракет на твёрдом топливе 8К95, 8К98, 8К98П/ И.Н. Садовский // Из истории отечественной пороховой промышленности: Создание первой твёрдотопливной межконтинентальной ракеты. – М.: ЦНИИНТИКПК, 1997. – С. 13–29.

27. Гапаненко, В.И. Особенности РДТТ для БРПЛ / В.И. Гапаненко, Г.А. Зыков, М.И. Соколовский // Ракетно-космическая техника: Расчёт, экспериментальные исследования и проектирование баллистических ракет с подводным стартом»: научно-технический сборник. Серия 14, выпуск 1(44). - ГРЦ «КБ им. академика В.П. Макеева», 2000. - С. 139-147.

28. Стратегические ракетные комплексы наземного базирования. – М.: Военный парад, 2007. – 248 с.

29. Губертов, А.М. Газодинамические и теплофизические процессы в ракетных двигателях твёрдого топлива / A.М. Губертов [и др.]; под редакцией А.С. Коротеева. – М.: Машиностроение, 2004. – 512 с.

30. Бурдюгов, С.И. Утилизация твёрдотопливных ракетных двигателей (РДТТ) / С.И. Бурдюгов [и др.]; под общей ред. Н.П. Кузнецова. – Москва; Ижевск: Институт компьютерных исследований; НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2008. – 512 с.

31. Высокоэнергетические твёрдые топлива – основа конструктивного совершенства и баллистической эффективности РДТТ для БРПЛ / С.А. Биткин, С.В. Козлов, Н.А. Обухов, С.А. Рязанов // Проблемы и методология утилизации смесевых твёрдых топлив, отходов спецпроизводств и остатков жидких ракетных топлив в элементах ракетно-космической техники. Проектирование, отработка и испытания твёрдотопливных двигательных установок: сборник докладов Третьей всероссийской научно-практической конференции 25–27 сентября 2003 г. (г. Бийск). – Бийск: ФГУП «ФНПЦ «АЛТАЙ», РА РАН, 2004. –
С. 32-40.

32. Попов, А.С. Применение флегматизирующих покрытий для регулирования расхода ЭУ / А.С. Попов // Проблемные вопросы методологии утилизации смесевых твёрдых топлив, отходов и остатков жидких ракетных топлив в элементах ракетно-космической техники: сборник докладов Второй всероссийской научно-практической конференции 26–28 сентября 2001 г. (г. Бийск). – Бийск: ФГУП «ФНПЦ «АЛТАЙ»; РА РАН, 2003. – С. 136-145.

33. Cоркин, Р.Е. Теория внутрикамерных процессов в ракетных двигателях на твёрдом топливе: внутренняя баллистика / Р.Е. Соркин. – М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1983. – 288 с.

34. Козлов, С.Н. Структура обеспечения экологической безопасности при огневых испытаниях РДТТ / С.Н. Козлов, В.И. Марьяш,
Б.Д. Олейников, М.А. Фёдоров, А.В. Яскин // Проблемные вопросы методологии утилизации смесевых твёрдых топлив, отходов и остатков жидких ракетных топлив в элементах ракетно-космической техники: сборник докладов научно-технической конференции. – Бийск: Научно-издательский центр БиГПИ, 2000. – С. 48-57.

35. Аникеев, Б.М. Разработка в НИИ-9 СРТТ, промышленной технологии изготовления зарядов из них и конструкций зарядов к маршевым двигательным установкам стратегических ракет 8К98, 8К98П / Б.М. Аникеев, Ю.Н. Одинцов // Из истории отечественной пороховой промышленности: Создание первой твёрдотопливной межконтинентальной ракеты. – М.: ЦНИИНТИКПК, 1997. – С. 81-87.

36. Абугов, Д. И. Теория и расчёт ракетных двигателей твёрдого топлива: учебник для машиностроительных вузов / Д.И. Абугов,
В.М. Бобылев. – М.: Машиностроение, 1987. – 272 с.

37. Коллектив авторов. О жизни и деятельности академика
Б.П. Жукова. - Гриф и К, 2008. - 304 с.

38. Аликин, В.Н. Пороха, топлива, заряды. Т. 2. Пороха, топлива, заряды / В.Н. Аликин, А.М. Липанов, С.Ю. Серебренников, М.И. Соколовский, В.Н. Стрельников. - М: Химия, 2004. - 204 с.

39. ФГУП «ФНПЦ «АЛТАЙ». – Новосибирск: Издательство «Приобские ведомости», 2008. – 80 с.

40. Милёхин, Ю.М. Надёжность ракетных двигателей на твёрдом топливе / Ю.М. Милёхин, Л.Ю. Берсон, В.К. Кавицкая, Э.И. Эренбург. – М.: МГУП, 2005. – 878 с.

41. Brower, D.B. Russian Solid Motor demilitarization safety issues / D.B. Brower, L.A. Losse // Asto Tehnology unc.: Jannaf 49^th. Propellant development. – Houston TX, 1999. – Р. 131-143.

42. Шишков, А.А. Рабочие процессы в ракетных двигателях на твёрдом топливе: справочник / А.А. Шишков, С.Д. Панин, Б.В. Румянцев. – М.: Машиностроение, 1989. – 240 с.

43. Фахрутдинов, И.Х. Ракетные двигатели твёрдого топлива / И.Х. Фахрутдинов. – М.: Машиностроение, 1981. – 223 с.

44. Жарков, А.С. Безопасность работ при ликвидации РДТТ методом статического сжигания / А.С. Жарков, В.И. Марьяш, А.П. Жуков, С.Н. Вагичев, Г.П. Коваленко, А.В.Яскин // Высокоэнергетические материалы. Демилитаризация и гражданское применение: тезисы Международной конференции «HEMs-2004» 6-9 сентября 2004 г. (г. Белокуриха Алтайского края). - Бийск: ФГУП «ФНПЦ «АЛТАЙ», 2004. – С. 81–82.

45. Алемасов, В.Е. Теория ракетных двигателей: учебник для студентов высших технических учебных заведений / В.Е. Алемасов, А.Ф. Дрегалин, А.П. Тишин; под редакцией В.П. Глушко. – М: Машиностроение, 1989. – 464 с.

46. Полежаев, Ю.В. Газодинамические испытания тепловой защиты: справочник / Ю.В. Полежаев, А.А. Шишков. – М.: Промедэк, 1992. – 248 с.

47. Никитин, А.Т. Теплозащитные покрытия в динамике сплошных сред / А.Т. Никитин, В.А. Лошкарёв. – Издательство Ростовского университета, 1982. – 256 с.

48. Цандер, Ф.А. Проблемы межпланетных полётов / Ф.А. Цандер. – М.: Наука, 1988. – 232 с.

49. Орлов, Б.В. Термодинамические и баллистические основы проектирования ракетных двигателей на твёрдом топливе / Б.В. Орлов, Г.Ю. Мазинг. – М.: Машиностроение, 1979. – 392 с.

50. Сухина, Г.А. Ракетный щит отечества / Г.А. Сухина,
В.И. Ивкин, М.Г. Дюрягин; под общей ред. В.А. Яковлева. – М.: ЦИПК РВСН, 1999. – 254 с.

Учебное издание

Яскин Алексей Васильевич

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: