- •12.2.1 Затраты на проектирование без использования информационных технологий………………………………………………………………....90
- •1 Выбор системы подачи, схемы и основных параметров
- •1.1 Выбор системы подачи и схемы двигателя
- •1.2 Выбор величины давления в камере сгорания и
- •1.3 Выбор коэффициента избытка окислителя для случая применения плёночного охлаждения
- •1.4 Выбор и определение коэффициентов, характеризующих совершенство процессов в камере сгорания и сопле
- •2 Тепловой расчет камеры
- •3 Определение параметров системы подачи
- •4 Профилирование внутреннего контура камеры
- •4.1 Определение объема камеры сгорания и ее основных геометрических размеров
- •4.2 Профилирование контура сверхзвуковой части сопла
- •5 Определение подогрева рабочего тела в тракте охлаждения камеры. Влияние неадиабатности процесса
- •5.1 Подогрев рабочего тела в тракте охлаждения
- •5.2 Влияние неадибатности процесса на
- •6 Проектирование и расчет смесеобразования жрд
- •6.1 Выбор формы, типа и конструктивной схемы смесительной головки
- •6.2 Дополнительные устройства, располагаемые на смесительной головке камеры
- •6.3 Выбор типа форсунок
- •6.4 Выбор схем расположения форсунок на смесительной головке
- •6.5 Массовые расходы компонента
- •6.6 Расчет двухкомпонентной центробежно-центробежной форсунки
- •6.6.1 Упрощенный гидравлический расчет наружного контура двухкомпонентной центробежно-центробежной форсунки
- •6.6.2 Поверочный расчет двухкомпонентной центробежно-центробежной форсунки
- •7 Функциональное проектирование
- •7.2 Компоновочная схема двигателя
- •7.3 Конструкция камеры
- •7.4 Расчёт теплозащиты элементов камеры
- •7.4.1 Выбор системы теплозащиты элементов камеры и вида охладителя
- •7.4.2 Подготовка данных для расчёта системы проточного охлаждения на эвм
- •7.4.3 Проектирование оребрения стенки камеры и определение коэффициента эффективности оребрения
- •7.4.4 Расчет температуры стенки с учетом оребрения
- •7.4.5 Расчёт входного патрубка и коллектора охладителя Определяем диаметр входного патрубка охладителя:
- •8 Расчет на прочность элементов камеры
- •8.1 Расчёт прочности смесительной головки
- •8.1.1 Расчёт на прочность форсуночного блока днищ
- •8.2 Расчет прочности корпуса
- •8.2.1 Расчет общей прочности камеры
- •8.2.2 Расчет на прочность сварного шва
- •8.2.3 Расчет местной прочности камеры
- •9 Выбор материалов элементов камеры двигателя
- •10 Последовательность сборки камеры
- •11 Разработка конструкции узлов качания камеры
- •11.1 Разработка узлов качания камеры
- •11.2 Расчет на прочность цапфы
- •12 Экономическое обоснование разработки конструкции камеры рулевого агрегата на основе жрд 11д55
- •12.1 Оценка стоимости и структуры затрат на разработку двигателя
- •12.1.1 Оценка затрат на этапе создания жрд
- •12.1.2 Определение структуры затрат на разработку жрд
- •12.2 Определение размера экономии на стадии проектирования
- •12.2.1 Затраты на проектирование без использования информационных технологий
- •12.2.2 Затраты на проектирование с использованием информационных технологий
- •12.3 Определение размера экономии на стадии изготовления
- •12.4 Расчет размера экономии на стадии испытаний
- •12.5 Определение общего размера экономии от использования информационных технологий
- •13 Безопасность жизнедеятельности
- •13.1 Факторы, воздействующие на конструктора при работе за пэвм
- •13.2 Анализ опасных и вредных факторов, возникающих при работе на компьютере и мероприятия, обеспечивающие снижение их
- •Естественное освещение
- •Искусственное освещение
7.4.4 Расчет температуры стенки с учетом оребрения
Определяем температуру холодной стороны стенки с оребрением:
где TL – температура охладителя в данном сечении;
- температура газа в пристеночном слое;
- плотность лучистого теплового потока;
ALG - коэффициент конвективной теплоотдачи от газа в стенку.
Величина
где - коэффициент эффективности оребрения.
Величина
где HS - толщина стенки;
U - коэффициент теплоотдачи;
Отношение эквивалентных диаметров
- эквивалентный диаметр щелевого охлаждающего тракта, м;
,
где t – высота щелевого тракта;
- эквивалентный диаметр оребренного охлаждающего тракта.
,
где - расстояние между ребрами;
- высота оребренного тракта.
Находим плотность теплового потока при оребренном тракте:
Находим температуру горячей стороны стенки с оребрением:
Проверяем выполнение условий при Кэ=1,5>1;
TCP=552,78К < TC=716,7К;
qp=103463 кВт/м2 > qs1=89920,3 кВт/м2;
ТHP=898 К < tН=1016,4 К.
Использование теплоизоляционного покрытия не требуется.
7.4.5 Расчёт входного патрубка и коллектора охладителя Определяем диаметр входного патрубка охладителя:
где – секундный расход охладителя через камеру сгорания;
Vтр – скорость движения охладителя по тракту;
плотность охладителя;
n – количество патрубков.
Определяем радиус коллектора охладителя:
Исходные данные для расчета:
, . ПринимаемVтр=40м/с.
Отсюда получаем:
.
8 Расчет на прочность элементов камеры
Для определения конструкционной прочности проводятся расчёты элементов конструкции, которые включают в себя определение их статической и динамической прочности, жёсткости, а также устойчивости формы.
Проведём прочностной расчёт по следующей схеме:
Анализ условий работы элементов конструкции и выбор расчётного режима, то есть такого, при котором данный элемент будет наиболее нагружен.
Анализ конструкции элемента, определение вида его нагружения и выбор расчётной схемы.
Определение характера изменения нагрузок по длине элемента и выбор расчётного сечения.
Выбор исходных данных для расчёта (геометрических размеров, материала для изготовления элемента и температуры, при которой он работает).
Определение величины нагрузки, напряжения или деформации в расчётном сечении.
Определение предельных значений этих величин для данного материала при соответствующей температуре.
Определение коэффициентов запаса прочности или устойчивости формы элемента.
Сравнение полученных коэффициентов запаса с нормативными и формулировка заключения по расчёту.
8.1 Расчёт прочности смесительной головки
8.1.1 Расчёт на прочность форсуночного блока днищ
1. Расчётные режимы:
а) режим запуска в момент воспламенения топлива в КС
б) основной режим работы двигателя
2. Вид нагружения – изгиб.
3. Расчётная схема – тонкая круглая пластина, защемлённая со скольжением по контуру, находящаяся под действием перепада давления .
Рисунок 13 – Расчётная схема при определении прочности блока днищ
4. Математическая модель.
При составлении математической модели расчёта блока днищ приняты допущения:
- снижение изгибной жёсткости днищ из-за наличия в них отверстий под форсунки компенсируется соединением днищ форсунками
- температура внутреннего и среднего днищ по их радиусу к толщине постоянна и равна их средней температуре
- температурные напряжения в днищах не учитываются
- из-за большого числа силовых форсунок в блоке эквивалентная пластина является однородной в радиальном и окружном направлении.
Основной режим
а) Определяется предельный продольный погонный изгибающий момент
,
где и- пределы текучести материала внутреннего и среднего днищ при рабочих температурах;
и - толщины внутреннего и среднего днищ
- величина смещения нейтральной линии сечения от внутренней поверхности среднего днища
- расстояние между средним и внутреннем днищами.
б) Определяется предельный перепад давления на форсуночном днище:
- радиус блока днищ.
в) Определяется перепад давления на форсуночном блоке днищ:
г) Определяется запас прочности:
при 700К (БрХ08) - внутреннее днище
при 495К (ст.12Х18Н9Т) - среднее днище
Режим запуска:
,
Прочность форсуночного блока днищ обеспечена на основном режиме и при запуске,. Полученные запасы прочности превышают максимально допустимые запасы прочности, но, исходя из условий пайки, уменьшать толщину днищ нецелесообразно.