Проектирование двигательной установки и элементов конструкции второй ступени баллистической ракеты (стр. 16 из 24)

Расчет хвостового отсека с неподкрепленной, «гладкой» оболочкой

Толщина обшивки хвостового отсека:

.

где

- коэффициент устойчивости.

Масса хвостового отсека с неподкрепленной обечайкой:

.

Расчет хвостового отсека подкрепленного стрингерами

Принимаем разрушающее напряжение для отсека из условия:

.

Шаг стрингеров из условия местной устойчивости обшивки:

;

где

- толщина обшивки хвостового отсека.

Определяем число стрингеров:

.

Принимаем

.

Сжимающее усилие, действующее на один стрингер:

.

Площадь поперечного сечения стрингера:

.

Рис.2.3 Расчётная схема стрингерного отсека

В качестве стрингера выбираем равнобокий уголок 410078 по ГОСТ 13737-90.

Таблица №2.1

Параметры профиля

Высота полки
Толщина полки
Радиус скругления
Радиус скругления
Площадь сечения
Момент инерции сечения
Координата центра тяжести

Ширина присоединенной обшивки:

.

Площадь присоединенной обшивки:

.

Определяем совместную площадь стрингера и присоединённой обшивки:

.

Вычисляем момент инерции стрингера с присоединённой обшивкой относительно наружной поверхности обшивки:

момент инерции присоединённой обшивки относительно собственной центральной оси:

;

координата центра тяжести присоединённой обшивки относительно наружной поверхности обшивки:

;

координата центра тяжести совместного сечения присоединённой обшивки и стрингера относительно наружной поверхности обшивки:

.

момент инерции стрингера с присоединённой обшивкой относительно центральной оси совместного сечения стрингера и обшивки:

.

Общая устойчивость стрингерного отсека

Критическое напряжение потери общей устойчивости отсека:

;

где

– коэффициент, зависящий от характера закрепления концов стрингера.

- гибкость стрингера;

где

- радиус инерции сечения.

Условие общей устойчивости хвостового отсека:

- условие не выполняется.

Разделим хвостовой отсек по длине на несколько участков при помощи промежуточных шпангоутов:

- общее число шпангоутов отсека:

- число панелей по длине отсека:

- длина отдельной панели хвостового отсека:

Проводим повторные вычисления гибкости стрингера и критического напряжения потери общей устойчивости хвостового отсека.

Гибкость стрингера:

.

Критическое напряжение потери общей устойчивости отсека:

;

Условие общей устойчивости хвостового отсека:

- условие выполняется.

Коэффициент запаса общей устойчивости отсека:

.

Местная устойчивость стрингера

Критическое напряжение потери устойчивости ребра панельного отсека:

.

где

- коэффициент устойчивости полки стрингера.

Коэффициент запаса устойчивости стрингера:

.

Местная устойчивость обшивки между соседними стрингерами

Критическое напряжение потери устойчивости обшивки:

Коэффициент запаса устойчивости обшивки:

.

Масса отсека стрингерной конструкции

Масса обшивки хвостового отсека:

.

Масса стрингеров:

Масса отсека:

.

Расчет хвостового отсека вафельной конструкции

Вафельные оболочки являются предельной формой стрингерно-шпангоутного силового набора. Вафельные оболочки изготавливают фрезерованием толстых листов, методом электрохимического фрезерования и др. При химическом травлении радиус сопряжения между ребром и обшивкой равен высоте ребра. В настоящее время такие оболочки практически не применяются, поскольку, из-за нерациональной формы ребер, они проигрывают в массе механически фрезерованным оболочкам.

По типу расположения ребер, вафельные оболочки различают на оболочки с продольно кольцевым, с перекрестным и с перекрестно кольцевым расположением ребер.

Для проектируемого хвостового отсека выбираем оболочку с перекрестно кольцевым расположением ребер.

Рис.2.4 Расчетная схема вафельной оболочки

Толщина стенки панельной оболочки:

.

где

- безразмерный коэффициент, определяющий отношение толщины исходного листа к толщине стенки вафельной оболочки. Выбирается из диапазона .

- безразмерный коэффициент, определяющий отношение шага ребер к их толщине.

- коэффициент устойчивости вафельной оболочки. Выбирается из диапазона .

.

Толщина исходного листа:

.

Принимаем соотношение коэффициентов подкрепления в осевом и продольном направлении

, так как оболочка нагружена осевой силой.

Шаг ячейки:

.

где

.

- безразмерный коэффициент. Выбирается из диапазона .

Толщина ребра в поперечном направлении:

.

Толщина ребра в кольцевом направлении:

.