Балабух Л.И., Алфутов Н.А., Усюкин В.И. - Строительная механика ракет (1061784), страница 62
Текст из файла (страница 62)
Расстояние между продольными подкреплениями из условия местной устойчивости обшивки должно быть не более определяемого форх улой (12.17) Ге=1>9Ь Е 'о — 0,1ЕЬЯ 7,2 10з й' 120 †,1 7,2 104 2/1600 Выбираем /е = 60 мм. Тогда сила, приходящаяся на один продольный элемент, ~с 60 Е= — (Мп, „— п,()Ьо) = (4000 — зт.з 2 10 з 120) Н=11 кН, п0 ""' . п3000 Площадь каждого элемента Е 11 5= — = мз=92 1О з мз=92 ммз. о 12 104 Гслп теперь принять высоту подкрепления Ь = 20 мм, то толщина его будет Ь = Я/Ь = 4,6 мм (рис. 12.10).
Определим момент инерции сечения относительно центра тяжести Чьз ( ~ьз 60 2 1 +20 4,6 12 '( ~ 60 2+20 4,6 "./~=~ /;+,'~„Е; (р' — р,)з= / 60.2з 4 6.20з = ~ — + — ' +120 4,8'+ 92 6,2з ммз= 9400 ммз. 12 12 11в Зчзь И48 Приведенная толщина обшивки отсека Я,. / 92~ Ьс=Ь+ — ="~ 2+ — ! мм=3,53 мм, 60 Если в отсеке отсутствует поперечный набор, то Ьщ — — Ь. Критические напряжения общей устойчивости отсека определим по уравнению (12.23) при коэффициенте Ь = 0,3; 2Е ч I Хсйш ° Г Ис тс 2 7,2 104 ъ Г 9400 2 1 1500 3,53 ~ 60 Это напряжение выше по значению, чем заданное, поэтому отсек удовлетворяет условию общей устойчивости. Критические напряжения потери местной устойчивости ребра прн Ь/Ь = 20/4,6 = 4,35 оказываются значительно выше предела текучести материала, В $12.1 рассматривались особенности конструкций сухих отсеков, имеющих панели из гофров.
Расчет таких подкрепленных отсеков, по существу, мало отличается от расчета стрингерного панельного отсека. Общую устойчивость проверяют по формуле (12.23) с коэффициентом А = 0,3. Особое внимание необходимо уделить местной устойчивости элементов гофрированной панели. Для этого всю конструкцию расчленяют на систему плоских пластин и цилиндрических оболочек. Критические напряжения местной потери устойчивости плоского элемента определяют по формуле (12.13), а цилиндрического — по формуле (12.7) при коэффициенте /т,л = 0,1. Расчет лонжеронного отсека. Лонжеронный отсек — это конструкция, в которой допускается потеря устойчивости обшивки раньше потери устойчивости продольных элементов (лонжеронов).
Расстояние между лонжеронами уже не лимитируется устойчивостью обшивки. Число лонжеронов выбирают из других соображений. Так, в двигательных отсеках число лонжеронов обычно бывает минимальным и определяется конструкцией двигательной установки. В переходных отсеках число лонжеронов должно удовлетворять требованиям равномерной передачи нагрузок. Толщина обшивки в лонжеронном отсеке может быть минимальной — она определяется температурными и технологическими условиями.
Например, чересчур тонкая обшивка сильно нагревается на активном участке полета — максимальная температура обшивки не должна быть выше той, при которой происходит значительное снижение механических характеристик материала. После потери устойчивости обшивка почти не участвует в передаче сжимающих сил. Только узкая полоса обшивки, прилегающая к лонжерону, работает совместно с ним на сжатие. Эта часть обшивки называется присоединенной ' обшивкой. Ве ширину Ь, обычно определяют по приближенной формуле где дл — напряжение в лонжероне; Ь вЂ” толщина обшивки; Й— модуль упругости материала. Формула (12.24) получена из условия равенства критического сжимающего напряжения длинной шарнирно опертой пластины шириной Ьпр напряжению о .
Площадь присоединенной обшивки при различных вариантах крепления обшивки к лонжерону определяется следующим образом. Если обшивка прикреплена к лонжерону так, как показано на рис. 12.11, а, то участок шириной Ь,р, определенный по формуле (12.24), должен располагаться симметрично относительно точки крепления обшивки к лонжерону. Общая ширина присоединенной обшивки 1= Ь р. Если обшивка прикреплена к лонжерону так, как показано на рис. 12.11, б, а, н Е р меньше Е )научай б), то ь„,)ачр.,)а' ширина присоединенной обшивки 1 = 2Ь р.
Если Л ( Ь„(случай в), ширина присоединенной обшивки 1= Л+ Ь„р. Суммарная площадь лонжерона и присоединенной об- шивки 3„+ й. Если и — число лонжеронов, то разрушающее сжи- мающее напряжение пл = Л)р.энем (~л + 1В)) (12 2б) Рпс. 12.11 Пример. Пусть лонжеронный отсек имеет размеры Р = — 3000 мм, 1 = 1000 мм и нагружен сжимающей силоЙ йрр э 4000 кН. Материал отсека — алюминиевый сплав с механическими характеристиками Е = 72 000 МПа, оа = 400 МПа, от = 280 МПа. Определим основные конструктивные размеры отсека.
При выборе толщины обшивки должны учитываться возможный аэродинамический нагрев и технологические требования. 11римем толщину обшивки Ь = 1 мм. Для определения геометрии лонжерона нужно задаться числом лонжеронов п, Примем и=24, Тогда усилие, воспринимаемое одним лонжероном, Рл Лр экв/и =(4 10эаа24) кН 167 кН. Это напряжение не должно превышать критическое сжимающее напряжение лонжерона как стержня. Из условия о = онр путем проб можно определить площадь и момент инерции сечения лонжерона. Так как обшивка не позволяет изгиоаться лонжерону в плоскости, касательной к поверхности отсека, то онр определяют по формулам (12.9) или (12.12) и момент инерции сеченьйя нужно брать относительно оси, параллельной этой плоскости.
При небольших критических напряжениях потери общей устойчивости лонжерона отсек можно подкрепить шпангоутами, разбив длину лонжерона на два или более участков. Форму сечения лонжерона выбирают по результатам расчетов его элементов на местную устойчивость. 3 Чтобы продолжить расчет, нужно задаться значением напряжения и лонжеронй. Примем в первом приближении оп = а = 250 МПа. Тогда площадь поперечного сечения лонжерона с присоединенной обшивкои Бл+ Й = Ел/о = (167/25 10') м' = 6,68 10 — ' ма = 668 мя1т.
Выберем форму сечения лонжерона в виде трапециевидного отбортованного швеллера (рис. 12.12). У такого лонжерона две точки крепления к обшивке. При расстоянии Л между точками, большем, чем Ь р, площадь присоединенной обшивки равна Й = 2Ьпр/я. Из формулы (12.24) « Г Е з I 7 2 !ОЯ Ь вЂ” — 1 9/я ~/ — =1 9 1 1/ ' мм==-32,2 мм.
Площадь. присоединенной обшивки Й = 2Ьпр/я =- 2 32,2 1 мм~ = 64,4 мм'. Площадь лонжерона Ел = (668 — 64,4) мм' = 603,6 мяяз. По сортаменту стандартных профилей для подобного сечения выбираем профиль с геометрическими характеристиками Ял = 608,8 мм', /„= 25,1 ° 104 мм' (рис,. 12,12). Местную Рис.
12.12 устойчивость полок лонжерона проверяем по формуле (12.13). Для наклонных полок Ья = 47 мм, Ь = 3 мм. Принимая А = 4,0, получаем икр = О 9ЬЕ (Ь/Ья)т = О 9. 4.7,2 1О» (3/47)' ) ат; для нижней горизонтальной полки пир=О 9АЕ(/я/Ьз)е=0,9 0,46 ° 7,2 104(3/19)')от. Для определения общей устойчивости подсчитаем гибкость лонжерона с учетом присоединенной обшивки, Центр тяжести сечения (рис. 12.12) / 5ч — 608'8 25*11 + 164'4 0'5 Ут= Е! У! о! — ' мы=22,7 мм. 673,2 Момент инерции, если уе — центр тяжести обшивки относительно наружной поверхности / = /т + Ел (Ул — Ут)т + Й (Ут — Уо)т = (25 ! '10' + 608,8 (25,1 — 22,7)' + + 64,4 (22,7 — 0,5)') мм = 28,9 10з мм~; радиус инерции Р = )///(Ел+ Й) = Р'28,9 104/(608,8+ 64,4) мм = 42,9 мм; гибкость Х = !/р = 1000/42,9 = 23,3.
11о >1>ормуле (12.9) находим критические напряжения общей устойчивости> счи. тая с= 2: онр =- 2п'ЕЙ' = 2 9,87 7,2 10Ч23>за ~ от. Полученные значения критических напряжений местной и общей устойчивости выше, чем напряжения, принятые в качестве первого приближения. Лон. жеронный отсек в этом случае не теряет несущую способность, ф 12.3. Ферменные переходные отсеки и узлы крепления двигателей На рис. 12.13 изображена схема переходного отсека. Отсек состоит из двух кольцевых шпангоутов, соединенных с обшивкой каждой ступени ракеты, и симметрично расположенных стержневых элементов фермы. От ступеней ракеты на отсек действуют нагрузки, значения которых определяют из эпюр моментов М, нормальных 1>>' и перерезывающих Я сил для соответствующего расчетного случая.
Фермы неподвижно закрепленных двигателей часто выполняют по такой схеме, что и переходные отсеки. Нагрузки на ферму крепления двигателя определяются осевой силой Ф, перерезывающей силой Я и изгибающим моментом М. и и Осевая сила М = (Р— б„а„)т1„, (12.26) ° В а где à — тяга двигательной установки; бд — вес камеры двигателя и 2 агрегатов, прикрепленных к ферме; а„ вЂ” осеваЯ пеРегРУзка; т1и — коэффициент динамичности. Наибольшие Г значения коэффициента динамичности в соответствуют старту, переходному режиму, отсечке двигателя. Прибли- > женно коэффициент динамичности для ! старта можно определить, зная отно- Рис. 12,13 шение времени 1, выхода двигателя на режим к периоду Т собственных колебаний системы двигательв ферма.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
