![](/user_photo/19115_OVnlY.jpg)
-
Силовой анализ киля.
2.1. Расчет
внешних нагрузок, действующих на киль,
построение эпюр
,Q
и
Mизг.
В полете на киль действуют распределенные аэродинамические силы, приложенные непосредственно к обшивке в виде сил разряжения и давления, массовые силы конструкции киля, распределенные по всему объему киля, и сосредоточенные массовые силы от агрегатов(руль направления), приложенные в узлах навески.
Рис.5 Эпюры qвозд(даН/м);Q(даН);Мизг(даН*м)
Располагаем передний лонжерон на расстоянии 20% от хорды b. А задний на 71,8% b.
Центр давлений располагаем на 28% b.
Мы рассматриваем 3 сечения, в которых находятся узлы навески руля направления.
Параметры этих сечений:
1. Значения хорд (b):
=1192,5
мм.
=2459
мм.
=3161
мм.
2. Положение относительно высоты
=4780
мм.
=1800
мм.
=150
мм.
Необходимо: распределить перерезывающую силу между лонжеронами (пропорционально их высотам) и построить эпюры перерезывающих сил для каждого лонжерона.
ОБОЗНАЧЕНИЯ.
b-
хорда, мм. Х1
–координата оси переднего лонжерона
от носка профиля, мм. Х2
– координата центра давления ( Ц.Д. )-
точки приложения равнодействующей силы
ƩQ
= Q2
, от носка профиля, мм. Х3
– координата центра жёсткости ( Ц.Ж. )
от оси переднего лонжерона , мм. Х4
–координата оси заднего лонжерона от
носка профиля, мм. Х5
-
расстояние между лонжеронами, мм. Х6
–
расстояние от оси переднего лонжерона
до координаты Ц.Д.,мм.
Х7
- координата оси узла навески руля
направления ( Р.Н. ), мм. Q1
– нагрузка на киль без учёта нагрузки
на узел навески Р.Н., даН. Q2
– нагрузка на киль с учётом нагрузки
на узел навески Р.Н., даН. Q3
= Q2
– Q1
– нагрузка на узел навески Р.Н., даН.
Нпер.л-на
– строительная высота переднего
лонжерона, мм. Нзадн.
л-на
– строительная высота заднего лонжерона,
мм.
– реактивная сила ( реакция ), действующая
вдоль стенки переднего лонжерона от
воздействия силы Q,
даН.
– реактивная сила ( реакция ), действующая
вдоль стенки переднего лонжерона от
воздействия крутящего момента Мкрут.,
даН.
– реактивная сила ( реакция ), действующая
вдоль стенки заднего лонжерона от
воздействия силы Q,
даН.
– реактивная сила ( реакция ),
действующая вдоль стенки заднего
лонжерона от воздействия крутящего
момента Мкрут.,
даН. F-
площадь, ограниченная теоретическим
контуром и осями переднего и заднего
лонжеронами, мм2.
H’-высота середины контура.
Определение геометрических параметров и нагрузок, действующих в сечении 1-1.
Сечение 1-1 – сечение, проходящее навеску Р.Н.
b
= 1192,1мм.
( определено компьютером ); Х1
= 20%
= 0
1192,1
238,42мм.
Х2
=
28%
= 0
333,788мм.
; Х4
= 71,8%
= 0
855,9278мм.
Х5 = Х4 - Х1 = 855,9278– 238,42= 617,5078мм. Х6 = Х2 - Х1 = 333,788– 238,42= 95,368мм.
Х7
= 77%
= 0
917,917мм.
Q1
= 0,01
13800 = 138
даН. Q2
= 0,06
13800 = 828
даН. Q3
= Q2
– Q1
=
828
– 138
= 690 даН. Нпер.л-на
= 2
4,3%
мм.
( для симметричного профиля 0009 при
20%-ном расположении переднего лонжерона
высота профиля в одну сторону составляет
4,3% хорды ). Нзадн.
л-на
= 62,4мм (определено компьютером );
Распределение нагрузки ƩQ = Q2 между стенками переднего и заднего лонжеронов производится исходя из того, что данная нагрузка ( условно ) приложена в Ц.Ж. сечения, т.е. отсутствует крутящий момент. Распределение производится по формуле:
=
ƩQ
= 828
= 604,42даН.
ƩQ
= 8556
= 223,58
даН.
Проверка:
+
= 604,42+
223,58=
828=
828
даН.
Итак
:
=
604,42даН
;
223,58
даН.
Определение
Ц.Ж. – точки, относительно которой сумма
моментов от действия сил
и
Х3.=
=
166,73мм.
Проверка:
) =
166,73
– 166,73
) = 100780,1=
100780,1.
ВСЁ
ПРАВИЛЬНО.
Расстояние от Ц.Ж. до Ц.Д. Х8 = Х3 – Х6 = 166,73 - 95,368= 71,36851мм.
Крутящий
момент Мкрут.=
ƩQ
Х8
= 828
59093,13
Площадь
контура F
=
=
50944,3935
мм2.
Поток
касательных напряжений
=
=
= 0,579
.
=
Нпер.л-на
=
59,505
Суммарная
перерезывающая сила для переднего
лонжерона Ʃ
=
+
663,933даН.
=
Нзад..л-на
=
36,1905
Суммарная
перерезывающая сила для заднего лонжерона
Ʃ
=
-
187,38даН.
В
данном сечении в обшивке действует
поток
0,579
.
H’=99,5 мм
Расчет
=2,83
даН/мм.
Определение геометрических параметров и нагрузок, действующих в сечении 2-2.
Сечение 2-2 – сечение, проходящее через средний узел навески Р.Н.
b
= 2459мм. ( определено компьютером ); Х1
= 20%
= 0
491,9мм.
Х2
=
28%
= 0
688,66мм.
; Х4
= 71,8%
= 0
1765,92мм.
Х5 = Х4 - Х1 = 1765,92 – 491,9 = 1274,02мм. Х6 = Х2 - Х1 = 688,66 – 491,9 = 196,76мм.
Х7
= 77%
= 0
1893,82мм.
Q1
= 0,47
13800 = 6486 даН. Q2
= 0,62
13800 = 8556 даН. Q3
= Q2
– Q1
=
8556
– 6486 = 2070 даН. Нпер.л-на
= 2
4,3%
мм.
( для симметричного профиля 0009 при
20%-ном расположении переднего лонжерона
высота профиля в одну сторону составляет
4,3% хорды ). Нзадн.
л-на
= 128,5мм (определено компьютером );
Распределение нагрузки ƩQ = Q2 между стенками переднего и заднего лонжеронов производится исходя из того, что данная нагрузка ( условно ) приложена в Ц.Ж. сечения, т.е. отсутствует крутящий момент. Распределение производится по формуле:
=
ƩQ
= 8556
= 6249,2даН.
ƩQ
= 8556
= 2306,8
даН. Проверка:
+
= 6249,2
+ 2306,8= 8556= 8556 даН.
Итак
:
=
6249,2даН
;
2306,8даН.
Определение
Ц.Ж. – точки, относительно которой сумма
моментов от действия сил
и
Х3.=
=
343,5
мм.
Проверка:
) =
– 343,5 ) = 2146545,9
= 2146545,9. ВСЁ ПРАВИЛЬНО.
Расстояние от Ц.Ж. до Ц.Д. Х8 = Х3 – Х6 = 343,5 - 196,76 = 146,73 мм.
Крутящий
момент Мкрут.=
ƩQ
Х8
= 8556
Площадь
контура F
=
=
216583,57мм2.
Поток
касательных напряжений
=
=
= 2,8982
.
=
Нпер.л-на
=
612,983
Суммарная
перерезывающая сила для переднего
лонжерона Ʃ
=
+
6862,183
даН.
=
Нзад..л-на
=
372,427
Суммарная
перерезывающая сила для заднего лонжерона
Ʃ
=
-
1934,372
даН.
В
данном сечении в обшивке действует
поток
2,8982
.
H’=203,8 мм
Расчет
=23,47
даН/мм.
Определение геометрических параметров и нагрузок, действующих в сечении 3-3.
Сечение 3-3 – сечение, проходящее навеску Р.Н.
b
= 3161мм.
( определено компьютером ); Х1
= 20%
= 0
632,2мм.
Х2
=
28%
= 0
885,08мм.
; Х4
= 71,8%
= 0
2269,59мм.
Х5 = Х4 - Х1 = 2269,59– 632,2= 1637,39мм. Х6 = Х2 - Х1 = 885,08– 632,2= 252,88мм.
Х7
= 77%
= 0
2433,97мм.
Q1
= 0,94
13800 = 12972
даН. Q2
= 0,99
13800 = 13662
даН. Q3
= Q2
– Q1
=
13662
– 12972
= 690 даН. Нпер.л-на
= 2
4,3%
мм.
( для симметричного профиля 0009 при
20%-ном расположении переднего лонжерона
высота профиля в одну сторону составляет
4,3% хорды ). Нзадн.
л-на
= 165,2мм (определено компьютером );
Распределение нагрузки ƩQ = Q2 между стенками переднего и заднего лонжеронов производится исходя из того, что данная нагрузка ( условно ) приложена в Ц.Ж. сечения, т.е. отсутствует крутящий момент. Распределение производится по формуле:
=
ƩQ
= 828
= 9976,482даН.
ƩQ
= 8556
= 3685,518даН.
Проверка:
+
= 9976,482+
3685,518=
13662=
13662
даН.
Итак
:
=
9976,482
даН
;
3685,518
даН.
Определение
Ц.Ж. – точки, относительно которой сумма
моментов от действия сил
и
Х3.=
=
441,71
мм.
Проверка:
) =
1637,398–
441,71
) = 4406725,17=
4406725,17.
ВСЁ ПРАВИЛЬНО.
Расстояние от Ц.Ж. до Ц.Д. Х8 = Х3 – Х6 = 441,71 - 252,88= 188,831мм.
Крутящий
момент Мкрут.=
ƩQ
Х8
= 13662
2579814
Площадь
контура F
=
=
357771,46мм2.
Поток
касательных напряжений
=
=
= 3,6054
.
=
Нпер.л-на
=
979,946
Суммарная
перерезывающая сила для переднего
лонжерона Ʃ
=
+
10956,42даН.
=
Нзад..л-на
=
595,6110331
Суммарная
перерезывающая сила для заднего лонжерона
Ʃ
=
-
3089,9даН.
В
данном сечении в обшивке действует
поток
3,6054
.
H’=261,7 мм
Расчет
=43,69
даН/мм.
Рис.6. Сечения. Распределение перерезывающей силы Q.
Рис.7 Центр жесткости. Крутящий момент Мкр.
Рис.8 ΣR.
Рис.9
и
.
Рис. 10. Загруженность конструкции.