Жидкостные ракетные двигатели Волков Е.Б. Головков Л.Г. Сырицын Т.А., страница 98

У!то ПО.!иогп1! и гол»ьо 1и1, ппт» 1ю тсатпост» ризрабятыг„п моп 1ю!1;П1,!»НОН !ггпяои! и, по и гиосвр! мсппо внести со! т»с!О!Г!1и~п!Пг»орр! »п!Пы и процесс! раитаботкп лля иовыО1с11пя палс.! Пост!1. В габт. ! !.! Прппсдспы зпа !спин !титспспвностп оп!азов и» даицыт! фпрт! «,'!'»нп» и «т1артип» для некоторых элемсипе двпгатслыюй усгаповки 1451. Таблица 141 Интснснвности отказов элементов двигательной установки 1, пп Пак спс апис э«с«сита яия сяй ппсзст сгсзкге сатина зпачсппс пгс!Еп 1,24 0.112 1.11 16,8 0,135 37,2 18,9 7,7 56,0 15,0 0,77 0,65 1,12 3,33 2.6 2,21 0,25 0,157 6,21 5,26 ,! 9 16,67 19,0 18,6 4,85 5,22 2,52 0,324 0,48 0,1 влсипя Оцспивая надсжиость схеи!ы двигательной установки, нужно собл!одатл следу!О!Пий порядок расчета !.

Госта!»те!и!с гх!-Мы расчета иядгжпостн. 1!! х«дныи для сг!с Гз».!»Нпи !" ' М11 ягл'О 1сп ириппппиалы1зя стгм;1 двиГптсл»ной Зсгапоикп. Все илиме!Иы двигательной устаповкп групппруются !ю одпотиппости и вреиенп работы. йбй Дрспалтныс клапаны Гидравлические клзпяпы Пружиняыс клапаны Шарпковь!с клапаны Псрвоклапапы Манометры Рсдукторы гидравлнчссквс Рсзукторы газовые Регуляторы давленая и расзода !!асосы Турбины Как!ар!! двигателя Тсплообмснпяни Трубопровоты Трубопроводы высокого давления Трубопрочоды гпбкис Топлинныс баки Резервуары для газов высокого да О, 22-! 6,4 5,7 4 6 30,0 1,3 3,55 2,4 2,03 1,35 10,0 7,8 15,0 1,1 3.97 0,67 1,5 0,18 ! руины элементом обоз>сачсптотся прямоуго,тьпиками, в которых указывается число элементов Йт, интенсивность отказов Лт и время работы .

(рпс. !4.! !). 2. В соответстг>нн со схемой (рис. 14.! !) составляется таолнца расчета (табл. 14.2). Тяпкина 11ЛС Э>а;с>:н >,> М яа Эяе аятн Пав а, Кя>мря >ня>а>сая 11яснсм 3. По формулам (14г20) и (!4.21) определяется вероятность исправной работы элехтсчттов н лвигательпой устапоп- г ч трае ккааак Трагика касас капекс ккк,хкл кт>~ > "к Лк к,,л, Рнс. 14.11. Структурная схема нялежяостн "кУ кп.

Табстица расчета показывает распрелслепие интенсивности отказов ктсжлу агрегатамн двигателю>ой установки и па какие агрегаты слелует обращать особое внимание при нх отработке. Оценка надежности при постепенных отказах Постепенные отказы п двигательной установке могут возникать вследствие неточности настройки, влияния внешних и внутренних факторов, влияния систем регулирования, а также старения илн износа злеутентов. Запача расчета формулируется слелутошим образом: требуется найти вероятность того, что в течение времени; выходные характеристики не выйдут за Лопустпмые пределы. Выходными характеристиками двигательной установки в этом случае могут бттть лааление в камер> сгорания, козффнцнЕпт СООт>ЮШ>НПМ НОК1ПОПЕ>ттОМ тОПЛННа и др.

РаГЧЕтнрО- изводится прп слклуя>птпх упродакпппх предполо к> нпях, !. Параметры агрегатов лвигатсльпой установки являются случайными функциями времени. ббб 2. Выходпыс характеристики от возмущающих факторов зависят линейно. Первое допугцснпс означает, что отказы агрегатов являются независимыми. Допушепис о линейной зависимости параметров п общем случае несправедливо. Однако это допущение может бьыь принято, так как при влиянии возмущений параметры изменяются незначительно и может оыть применен принцип лпнсаризапни, как «то было сделано в 9 9хй Расчет зздежностп при постепенных отказах аналопшен расчету влияния внешних и впутрспних факторов на режим работы днигате„п.иой установки, только в этом случае учитываются статистические характеристики.

Пусть нсоохолнмо определить вероятность того, что давление в камере сгорания будет находиться в допустимых пределах ва время работы двигательной установки. Это можно записать следующим образом: (14.22) Давление в камере сгорания зависит от ряда факторов: р„=р„(хи х,,..., х„), (14.23) где х,— внсшнис и внутренние факторы. Мо кно определить отклонение дзвления от номинального значения под воздействием этих факторов (см.

й 9.6). Если внешние и внутренние факторы распределяются по нормальному закону, то и закон распределения давления в камере сгорания также будет нормальный с плотностью распределения (г,-р,)з 2~э гк у(р)= е (14.24) 2ж«р где р,— среднее значение давления в камере сгорания, т. е. давление при нормальных условиях; «р †дисперс распределения давления в камере сгорания. Дисперсию да|вления можно определить, используя завн. симости 9 9.6, следующим образом: э =Х ("х") э + 2 Х Гр') (-Р') г, (14 25) где аэ — дисперсия распределения возмущающего факто«с ра, определяется обработкой статистических данных; г, — коэффициент корреляции х; н хь также опреде. ляется по статистическим данным. Тогда вероятность того, что давлгцпс я камере сгорания буисо находиться в допустимых пределах, определится след,висим образом: Рк.

мккк Г (Рк.мккк эРк --кРк, мик) = ) .) (Рк) ССРк=" Рк. мнн )с)> Рк. мнкс Рк ср Рк. мнд Рк ~ ~ ()42ц Такой расчет проводится па стадии проектирования. Ои достаточноо точен, так как в этом случае в полной мере могут быть использованы данные прототипов. Входными данными являются номинальные параметры н)нос ктируемой двигательной установки и нозмуисясощие факторы. которые включасот технологический разброс размеров, онщбки настройки, разброс удельных весов компонентов топлива, температуры, коэффициентов полезного дсйствия н др. Вы зтп величины мало изменяются от двпгятсля к двигателю и определяются статистической обработкой предшествуюпгих исньпяпий.

Оценка надежности конструкции. Выбор коэффициентов запасов прочности !)ри работе элементов двигательной установки па нпх воздейггяэют ряз.~ичиого рода нагрузки: механическая (давления), тс яловая (зексперяту)за и рядияпия),:щизмическяя (удары, ~ ибряция) и др. )(огдя говорят, ~го интенсивность опсазоп постоянная, зо при этом имеют в виду определенный уровень рабочих нагрузок. Интенсивность отказов изменяется прп изменении нагрузки. Именно взаимодействие между прочностью элемента, с одной стороны, и уровнем нагрузки, воздействующей на рабочий элемент, с другой стороны, определяет интенсивность отказов.

Элементы конструкции, выбранные из партии готовой продукции, никогда нс имеют одинаковые характеристики прочности. Прочность элемента означаег его сопротивление механическим, тепловым, коррозиониым и драгим нагр)зкям. Прочность элементов имеет нормальное илп нормально-логарифмическое распределение вокруг среднего значения параметра прочности з с некоторым стандартным отклонен»см от него.

Аиалопщпо можно представить, что нагрузки также распределяются вокруг некоторого среднего значения пагруз- ки Й со сищсм стандартным отклоссением. Онссако то'спо опрсттессссть прс -сносгь и нагрузку практически не иренссавляется воз аожны.с, так как онн зависят от различного рода факто. ров. Кроме того, как прочность, так и нагрузка являются случайными функциями времени. Поэтому рещение задачи надежности конструкции в общем виде является очессь сложцой ссроб.сс тссй1. Задача сранннтетсьно просто решается т юнко н д терхсинссстской постановке, к~гав (лзссматрннакстся пнонарны, процессы.

7(ля кз нного элемснтз (зсрегата) двпгат липой тттзповки можно записать углонне надс жной рнбопл н глсдукнцс м щсле: з — Й>0, (14.27) где з — и~роя~ность, нли несущая опособность, злсехсе~нта конструкции; Й вЂ” нагрузка, действующая на элемент конструкции, Касс з, так и Й являются случайшлми функциями некоторых переменных го своими законами распретгелессия.

Для нероятшн:ти исиранпой работы можщс записать урлвпение (14.28) где )'()) — закон рзспредсссессссгс 4. Для прочности п нагрузки з,ссмспта конструкции могут быть составлены зависимогти: Й = Й (хн ус); а = з(е„хс), где х,.— параметры раоо'сего процесса; у,— геометрические размеры; е,.— характеристики прочности (пределы прочности,текучести п др ). Фусскссиоссальссые связи (14.28) для каждого элемента конструкции определяются по заслисссхсостялс расчета сса прочность, влияния щсешпих и ппутреппи.с факторов иа режимы работы, Из уравнения (14.28) следует, по в искоторылк случаях между прочностью и нагрузкой существует взаимосвязь, которая определяется коэффициентом корреляссий р, „. Например, если в качестве элемента конструкции рассматривается камера двигателя, то ее иесусцая способссость и нагрузка гб8 (лавлеиие в камере) будут взаимосвязаны через диаметр критического сечепия сопла.