Курсовая работа: проектировочный расчет на прочность бака горючего

ВВЕДЕНИЕ..................................................................................................................................... 4
1. Анализ нагрузок...................................................................................................................... 5
2. Выбор материалов.................................................................................................................. 6
3. Проектирование верхнего сферического днища.............................................................. 9
3.1. Определение максимального давления, действующего на верхнее сферическое днище при предстартовом наддуве 9
3.2. Проектировочный расчёт верхнего днища............................................................. 10
3.3. Проверочный расчет сферического днища............................................................. 12
4. Проектирование верхнего шпангоута.............................................................................. 13
4.1. Определение максимального давления, действующего на верхний шпангоут при движении в шахте 13
4.2. Определение максимального давления, действующего на верхний шпангоут при предстартовом наддуве 13
4.3. Определение геометрических параметров шпангоута......................................... 14
5. Проектирование цилиндрической оболочки.................................................................. 15
5.1. Расчёт цилиндрической оболочки............................................................................ 15
6. Проектирование нижнего сферического днища............................................................ 19
6.1. Определение максимального давления, действующего на сферическое днище при движении в шахте 19
6.2. Определение максимального давления, действующего на нижнее сферическое днище при предстартовом наддуве 20
6.3. Проектировочный расчет нижнего сферического днища.................................... 21
7. Проектирование нижнего шпангоута............................................................................... 22
7.1. Определение максимального давления, действующего на нижний шпангоут при движении в шахте 22
7.2. Определение максимального давления, действующего на нижний шпангоут при предстартовом наддуве 23
7.3. Выбор конструктивных размеров шпангоута......................................................... 24
8. Проектирование тонельнорасходной магистрали…………………………………………26
8.1. Определение внешнего давления, действующего на ТРМ при движении в шахте…………………………………………………………………………………………….26
8.2. Определение внешнего давления, действующего на ТРМ при предстартовом наддуве…………………………………………………………………………………………..26
8.3. Расчёт толщины стенок ТРМ ………………………………………………………….26
8.4. Расчёт трубы с кольцевым подкреплением…………………………………………...27
ЗАКЛЮЧЕНИЕ............................................................................................................................ 29
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ............................................................................................................. 30

ВВЕДЕНИЕ

Проектирование – наиболее ответственный этап разработки изделия, в процессе которого определяются его технические характеристики, и проверяется возможность реализации поставленной задачи.
В процессе проектирования изделий одно из важнейших мест занимает решение вопросов прочности ракетных конструкций и их оптимизации в плане уменьшения массы. Совершенство конструкции, ее габариты, масса, надежность, работоспособность зависят от рационального выбора ее компоновочно-силовой схемы.
При проектировании тонкостенных конструкций используются результаты теоретических исследований строительной механики и теории упругости.
Целью выполнения данной курсовой работы является практическое освоение навыков проектирования тонкостенных конструкций (обечаек, днищ), а также других элементов силовой схемы (шпангоутов).
Задачами курсовой работы являются:
1. Проведение анализа нагрузок для каждого элемента конструкции бака горючего;
2. Выбор материалов шпангоутов, днищ, цилиндрической оболочки;
3. Определение силовой схемы стенок оболочек и их геометрические параметры;
4. Определение площади распорных шпангоутов.
Расчёты будут проводиться по варианту номер 3, схема проектируемого бака показана ниже.
Рис. 1. Заданная схема бака горючего.
1. Анализ нагрузок
Для проведения расчетов на прочность бака горючего (далее будем обозначать, как бак «Г»), приведенного в задании, необходимо разделить его на составляющие и определить нагрузки, действующие на эти элементы, а также определить их силовую схему.
Конструкция бака «Г» состоит из элементов:
1. Верхнее сферическое днище. Нагрузки, действующие на днище:
1.1. Движение в шахте: давление в свободном объеме бака.
1.2. Предстартовый наддув: избыточный внешний перепад давления между баками «О» и «Г».
Днище работает на внешнее давление, следовательно, его следует выполнить вафельной конструкции.
2. Верхний шпангоут. Нагрузки, действующие на шпангоут:
2.1. Движение в шахте: внутреннее давление в свободном объеме бака.
2.2. Предстартовый наддув: внутреннее давление в свободном объеме бака горючего и внешнее давление от наддува бака окислителя.
Здесь для шпангоута определяющим будет первый случай – движение в шахте, т.к. при наддуве внешнее давление бака «О» разгружает давление в свободном объёме бака «Г»