Воробей В.В., Маркин В.Б. Основы технологии и проектирования корпусов ракетных двигателей

Подождите немного. Документ загружается.

ïðîâåäåííûõ ðàñ÷åòîâ. Ðàñ÷åò ñóììàðíîãî òåïëîâîãî ýôôåêòà õèìè

÷åñêîãî óíîñà óãëåðîäà ñ ïîâåðõíîñòè ïîêðûòèÿ, ðàáîòàþùåãî â ïî

òîêå ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ íàïîëíèòåëÿ, ïî ôîðìóëå (6.30) ñ èñïîëü

çîâàíèåì äàííûõ òàáë. 6.2 äàåò

∑

==+

0 647 14 474,;

êÄæ/êã

Ïîëó÷åííûå ÷èñëîâûå çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðîâ õèìè÷åñêîãî óíîñà

ìàòåðèàëà îáóãëåííîãî ñëîÿ èñïîëüçóþòñÿ ïðè ðàñ÷åòàõ âíóòðåííåãî

ïîêðûòèÿ.

6.2.3. Óðàâíåíèå íåñòàöèîíàðíîé òåïëîïðîâîäíîñòè

ñ êðàåâûìè óñëîâèÿìè äëÿ ñëó÷àÿ íåÿâíîãî ó÷åòà

âíóòðåííåãî è ïîâåðõíîñòíîãî óíîñà ìàññû

ñ èñïîëüçîâàíèåì ýìïèðè÷åñêîãî êîýôôèöèåíòà äåñòðóêöèè

Äëÿ ðàñ÷åòà íåñòàöèîíàðíîãî òåìïåðàòóðíîãî ïîëÿ â ñòåíêå êîð-

ïóñà â äàííîì ñëó÷àå èñïîëüçóåòñÿ óðàâíåíèå òåïëîïðîâîäíîñòè, çà-

ïèñàííîå â ñèñòåìå êîîðäèíàò OY â ñëåäóþùåì âèäå:

rlñ













∂

(6.31¢ )

ãäå r, ñ, l — ïëîòíîñòü, òåïëîåìêîñòü è òåïëîïðîâîäíîñòü ìàòåðèà-

ëîâ ñòåíêè â çàâèñèìîñòè îò òåìïåðàòóðû.

Êðàåâûå óñëîâèÿ ê óðàâíåíèþ (6.31¢ ) èìåþò ñëåäóþùèé âèä.

Íà÷àëüíîå óñëîâèå:

Ty T y(, ) ().0

Ãðàíè÷íîå óñëîâèå íà ïîâåðõíîñòè âíóòðåííåãî ïîêðûòèÿ:

à) ïðè 0 <t

≤

()

−













=−+ −

∂

=−

la s

TT T T

ãã ï ýô ã ï

()

(6.32)

èëè

−













=−

∂

=−

ãï

();

(6.32¢ )

á) ïðè t>t

Ò=T

= const, (6.33)

Ðàñ÷åò è ïðîåêòèðîâàíèå âíóòðåííåé òåïëîçàùèòû êîðïóñà 111

ãäå

— êîýôôèöèåíò êîíâåêòèâíîãî òåïëîîáìåíà ìåæäó ãàçîâûì

ïîòîêîì è âíóòðåííåé ïîâåðõíîñòüþ êîðïóñà;

= fxt(,)

— “ñóì

ìàðíûé” êîýôôèöèåíò òåïëîîáìåíà, âêëþ÷àþùèé ëó÷èñòóþ ñî

ñòàâëÿþùóþ;

Tfxt

Tã

= (,)

— òåìïåðàòóðà â ÿäðå ïîòîêà, îìûâàþùåãî

ðàáî÷óþ ïîâåðõíîñòü ïîêðûòèÿ;

xxd= /

— îòíîñèòåëüíàÿ äóãîâàÿ

êîîðäèíàòà, îòñ÷èòûâàåìàÿ îò öåíòðà ê ïåðèôåðèè äíèùà; d—äèà

ìåòð êîðïóñà; A

ýô

— ðàñ÷åòíàÿ èëè ýìïèðè÷åñêàÿ ôóíêöèÿ ðàäèàöè

îííûõ ïàðàìåòðîâ ïðèñòåííîãî ñëîÿ ãàçîâîãî ïîòîêà è ïîâåðõíîñòè;

s — ïîñòîÿííàÿ Ñòåôàíà—Áîëüöìàíà; Ò

— òåìïåðàòóðà êîêñîâàíèÿ

ïîêðûòèÿ.

Óñëîâèÿ íà ãðàíèöàõ ìåæäó ñëîÿìè:

∂

























=− =+

yy yy

(6.34)

ÒT

=−

(6.35)

ãäå

— êîîðäèíàòà m-é ãðàíèöû ìåæäó ñëîÿìè.

Íà íàðóæíîé ïîâåðõíîñòè ñòåíêè èñïîëüçóåòñÿ óñëîâèå (6.20).

Â ðàññìàòðèâàåìîì ñëó÷àå ïðè ÷èñëåííîì ðåøåíèè óðàâíåíèÿ òåï-

ëîïðîâîäíîñòè ñ ìîìåíòà ïðîãðåâà ïîâåðõíîñòè âíóòðåííåãî ïîêðû-

òèÿ äî òåìïåðàòóðû êîêñîâàíèÿ ó÷èòûâàåòñÿ ïåðåìåùåíèå åãî ïî-

âåðõíîñòè ïî çàêîíó (6.2).

6.3. Îïðåäåëåíèå ïàðàìåòðîâ òåïëîìàññîîáìåíà

ìåæäó ãàçîâûì ïîòîêîì

è ïîâåðõíîñòüþ âíóòðåííåãî ïîêðûòèÿ

Íàãðåâ êîðïóñà èçíóòðè íà÷èíàåòñÿ ñ ìîìåíòà âûõîäà â îêðåñò

íîñòü ðàññìàòðèâàåìîãî ñå÷åíèÿ åãî ñòåíêè (ñ âíóòðåííèì ïîêðûòè

åì) ôðîíòà ãîðåíèÿ íàïîëíèòåëÿ. C ýòîãî ìîìåíòà íà âíóòðåííþþ

ïîâåðõíîñòü êîðïóñà äåéñòâóåò ïîòîê ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ, ñîäåðæà

ùèõ â ñâîåì ñîñòàâå ÷àñòèöû êîíäåíñèðîâàííîé ôàçû è îêèñëÿþ

ùèå óãëåðîä êîìïîíåíòû. Òåìïåðàòóðà ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ ïîñòîÿí

íà âî âðåìåíè. Äàâëåíèå èçìåíÿåòñÿ âî âðåìåíè â ñîîòâåòñòâèè ñ

ðàñ÷åòíîé äèàãðàììîé.

Ðàñ÷åò èíòåíñèâíîñòè êîíâåêòèâíîãî òåïëîîáìåíà ìåæäó äâóõ

ôàçíûì ïîòîêîì ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ è ïîâåðõíîñòüþ êîðïóñà, çà

ùèùåííîé àáëèðóþùèì ïîêðûòèåì, ïðîèçâîäèòñÿ ñ ó÷åòîì ñëåäóþ-

112 Ãëàâà 6

ùèõ ôàêòîðîâ

: çàïûëåííîñòü ïîòîêà ÷àñòèöàìè êîíäåíñèðîâàííîé

ôàçû; ïåðåìåííîñòü ñêîðîñòè âäîëü ïîâåðõíîñòè, åå êðèâèçíà è øå

ðîõîâàòîñòü; íàëè÷èå âäóâà ãàçîâ ñ ïîâåðõíîñòè.

Ïðîâåäåííûå òåîðåòè÷åñêèå è ýêñïåðèìåíòàëüíûå èññëåäîâà

íèÿ ïîêàçàëè, ÷òî äëÿ èíæåíåðíîé ïðàêòèêè äîñòàòî÷íóþ òî÷íîñòü

ïðè èçâåñòíîé ïðîñòîòå îáåñïå÷èâàåò ïðèáëèæåííûé ïîäõîä ê ðàñ

÷åòó êîíâåêòèâíîãî òåïëîîáìåíà, îñíîâàííûé íà èñïîëüçîâàíèè

ïðèíöèïà ñóïåðïîçèöèè ïî îòíîøåíèþ ê ïåðå÷èñëåííûì îñëîæ

íÿþùèì ôàêòîðàì.

Ñîãëàñíî ýòîìó ïîäõîäó â êà÷åñòâå îñíîâíîé ðàñ÷åòíîé çàâèñè

ìîñòè èñïîëüçóåòñÿ øèðîêî èçâåñòíàÿ êðèòåðèàëüíàÿ ôîðìóëà Àâ

äóåâñêîãî äëÿ ÷èñëà Ñòàíòîíà íà ãëàäêîé íåïðîíèöàåìîé ïëàñòèíå,

îáòåêàåìîé ïîòîêîì ãàçà, íå ñîäåðæàùåãî ÷àñòèöû êîíäåíñèðîâàí

íîé ôàçû:

St rM

02 06

039

00296 1





















−

,Re

–, ,





011,

(6.36)

ãäå

St u

rr0













— ÷èñëî Ñòàíòîíà;













— êîýôôèöèåíò

òåïëîìàññîîáìåíà íà ãëàäêîé íåïðîíèöàåìîé ïëàñòèíå;

—

ïëîòíîñòü ãàçà ó ïîâåðõíîñòè; u

— ñêîðîñòü â ÿäðå ïîòîêà;

— ÷èñëî Ðåéíîëüäñà; õ — õàðàêòåðíûé ðàçìåð;

—

âÿçêîñòü ãàçà ïðè òåìïåðàòóðå ïîâåðõíîñòè; Ðr — ÷èñëî Ïðàíäòëÿ

ïðè òåìïåðàòóðå ïîâåðõíîñòè; I

, I

— ýíòàëüïèÿ ãàçîâ ó ïîâåðõíî

ñòè è â ÿäðå ïîòîêà; Ì — ÷èñëî Ìàõà; k, r — ïîêàçàòåëü àäèàáàòû è

êîýôôèöèåíò âîññòàíîâëåíèÿ.

Ôîðìóëà äëÿ ðàñ÷åòà êîýôôèöèåíòà êîíâåêòèâíîãî òåïëîìàññî

îáìåíà ïðèíèìàåò âèä

St u













Çàêîí òåïëîîáìåíà êîíñåðâàòèâåí ê âëèÿíèþ ïåðåìåííîñòè

ñêîðîñòè ãàçîâîãî ïîòîêà âäîëü ïîâåðõíîñòè ïëàñòèíû. Ýòîò ðåçóëü

òàò ïîçâîëÿåò îáîñíîâàííî èñïîëüçîâàòü äëÿ ðàñ÷åòà êîýôôèöèåíòà

Ðàñ÷åò è ïðîåêòèðîâàíèå âíóòðåííåé òåïëîçàùèòû êîðïóñà 113

* Ýòè ôàêòîðû ñóùåñòâåííî îñëîæíåíû ïî ñðàâíåíèþ ñ ðàñ÷åòîì õîðîøî èçó

÷åííîãî òåïëîîáìåíà íà ãëàäêîé íåïðîíèöàåìîé ïëàñòèíå, îáòåêàåìîé áåçãðàäèåíò

íûì ïîòîêîì “÷èñòîãî” ãàçà.

òåïëîîáìåíà ôîðìóëó (6.36) ïðè ëþáûõ çàêîíàõ èçìåíåíèÿ ñêîðîñòè

ãàçà âäîëü ïîâåðõíîñòè ïëàñòèíû, åñëè â êðèòåðèé Re ââîäèòü ëî

êàëüíûå (ìåñòíûå) çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðîâ íåâîçìóùåííîãî ïîòîêà.

Ýòó ôîðìóëó ìîæíî ïðèìåíÿòü è ïðè ðàñ÷åòå êîíâåêòèâíîãî

òåïëîîáìåíà íà ïîâåðõíîñòè òåëà ïðîèçâîëüíîé ôîðìû, åñëè â êà÷å

ñòâå õàðàêòåðíîãî ðàçìåðà èñïîëüçîâàòü ýôôåêòèâíóþ äëèíó ïëà

ñòèíû (x

ýô

), íà êîòîðîé íàðàñòàåò ïîãðàíè÷íûé ñëîé ñ òîé æå òîë

ùèíîé ïîòåðè èìïóëüñà, ÷òî è íà ïîâåðõíîñòè ïðîèçâîëüíîé ôîð

ìû. Ýôôåêòèâíàÿ äëèíà ïëàñòèíû ðàññ÷èòûâàåòñÿ ïî ôîðìóëå

[]

urx dx

ýô

∫

()

(6.37)

ãäå x — äóãîâàÿ êîîðäèíàòà ðàñ÷åòíîãî ñå÷åíèÿ, îòñ÷èòûâàåìàÿ îò

òî÷êè (ëèíèè) íà÷àëà ôîðìèðîâàíèÿ ïîãðàíè÷íîãî ñëîÿ (íàïðèìåð,

îò ëèíèè ïðèñîåäèíåíèÿ ïîòîêà ê ïîâåðõíîñòè); r(x) — ðàññòîÿíèå

îò ïîâåðõíîñòè äî îñè ñèììåòðèè.

Äëÿ ïîâåðõíîñòåé, èìåþùèõ îòíîñèòåëüíî ìàëóþ êðèâèçíó,

ìîæíî ñ äîñòàòî÷íîé äëÿ ïðàêòèêè òî÷íîñòüþ ïðèíèìàòü õ

ýô

=x.

Âëèÿíèå íà êîýôôèöèåíò òåïëîîáìåíà îñëîæíÿþùèõ ôàêòîðîâ

ó÷èòûâàåòñÿ ïóòåì ââåäåíèÿ â ðàñ÷åò ñîîòâåòñòâóþùèõ ïîïðàâîê

âèäà

























êê

(6.38)

ãäå













— êîýôôèöèåíò òåïëîìàññîîáìåíà, îïðåäåëåííûé ñ ó÷å

òîì âëèÿíèÿ i-ãî îñëîæíÿþùåãî ôàêòîðà.

Ïîïðàâêè K

îïðåäåëÿþòñÿ, êàê ïðàâèëî, ýêñïåðèìåíòàëüíî, íà

ãàçîäèíàìè÷åñêèõ èëè ãèäðàâëè÷åñêèõ ìîäåëÿõ, â êîòîðûõ âîñïðîèç

âîäèòñÿ âëèÿíèå íà òåïëîìàññîîáìåí ñîîòâåòñòâóþùåãî ôàêòîðà. Ýêñ

ïåðèìåíòàëüíûå äàííûå îáîáùàþòñÿ â âèäå çàâèñèìîñòåé K

îò ïàðà

ìåòðîâ, õàðàêòåðèçóþùèõ êîëè÷åñòâåííîå âëèÿíèå äàííîãî ôàêòîðà íà

òåïëîìàññîîáìåí. Èòîãîâîå çíà÷åíèå êîýôôèöèåíòà òåïëîìàññîîá

ìåíà â óñëîâèÿõ êàìåðû ñãîðàíèÿ ðàññ÷èòûâàåòñÿ ïî ôîðìóëå âèäà

êê













∏

ãäå I — êîëè÷åñòâî ôàêòîðoâ, îñëîæíÿþùèõ òåïëîîáìåí.

114 Ãëàâà 6

Âëèÿíèå äâóõôàçíîñòè ãàçîâîãî ïîòîêà íà êîýôôèöèåíò êîíâåê

òèâíîãî òåïëîîáìåíà ó÷èòûâàåòñÿ ïîïðàâêîé âèäà

mñ

êô êô

êô













′

−

045,

(6.39)

ãäå

êô

— ìàññîâàÿ äîëÿ êîíäåíñèðîâàííîé ôàçû â ãàçîâîì ïîòîêå.

Âëèÿíèå êîíäåíñèðîâàííîé ôàçû, ñîäåðæàùåéñÿ â ïðîäóêòàõ

ñãîðàíèÿ, íà ëó÷èñòûé òåïëîîáìåí ó÷èòûâàåòñÿ ïðè ðàñ÷åòå èõ ýô

ôåêòèâíîé èçëó÷àòåëüíîé ñïîñîáíîñòè

()e

ýô

Ïîäà÷à ãàçà ñ ïîâåðõíîñòè ïîêðûòèÿ â ïîãðàíè÷íûé ñëîé (âäóâ)

óìåíüøàåò òðåíèå è êîíâåêòèâíûé òåïëîîáìåí. Âëèÿíèå âäóâà íà êî

ýôôèöèåíò êîíâåêòèâíîãî òåïëîîáìåíà ðàññ÷èòûâàåòñÿ ïî ôîðìóëå

âä

=−













1019,,

(6.40)

ãäå

ïï

(/)

— ïàðàìåòð âäóâà;

ïï ï

vm≡

′′

— ìàññîâàÿ ñêîðîñòü

âäóâà; M

, M

— ìîëåêóëÿðíûå ìàññû ãàçà â ÿäðå ïîòîêà è ó ïîâåðõ-

íîñòè.

Ïîêàçàòåëü ñòåïåíè m â ýòîé ôîðìóëå çàâèñèò îò çíà÷åíèÿ

ãï

ïðè

02 1,/ppMM

ãï

m = 0,35;

ïðè

18ppMM

ãï

m = 0,7;

ïðè

ãï

/,= 14 5

m = l,0.

Ýòà ôîðìóëà ïðèìåíèìà ïðè 0,1

≤

âä

≤

5. Ïî ìåðå äàëüíåéøåãî

óâåëè÷åíèÿ èíòåíñèâíîñòè ïîäà÷è âäóâàåìîãî ãàçà êîíâåêòèâíûé

òåïëîâîé ïîòîê ê ïîâåðõíîñòè àñèìïòîòè÷åñêè ñòðåìèòñÿ ê íóëþ.

Ëó÷èñòûé òåïëîâîé ïîòîê îò ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ ê âíóòðåííåé

ïîâåðõíîñòè êîðïóñà ðàññ÷èòûâàåòñÿ ïî ôîðìóëå

()

qÀ ÒÒ

ëýôã ï

=−s

(6.41)

ãäå À

ýô

— êîýôôèöèåíò ëó÷èñòîãî òåïëîîáìåíà ìåæäó çàïûëåííûìè

÷àñòèöàìè êîíäåíñèðîâàííîé ôàçû ïðîäóêòàìè ñãîðàíèÿ ñ òåìïåðà

òóðîé Ò

è ïîâåðõíîñòüþ ñ òåìïåðàòóðîé Ò

; s — ïîñòîÿííàÿ Ñòåôà

íà—Áîëüöìàíà.

Â ïðåäïîëîæåíèè î òîì, ÷òî ïîòîê ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ è ñòåíêà

êîðïóñà ÿâëÿþòñÿ ñåðûìè òåëàìè ñî ñòåïåíÿìè ÷åðíîòû e

è e

ñîîò

Ðàñ÷åò è ïðîåêòèðîâàíèå âíóòðåííåé òåïëîçàùèòû êîðïóñà 115

âåòñòâåííî, âûðàæåíèå äëÿ êîýôôèöèåíòà ëó÷èñòîãî òåïëîîáìåíà

èìååò âèä

ýô

ãï

=+−













(6.42)

Çíà÷åíèÿ

äëÿ ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ íàïîëíèòåëÿ ìåíÿþòñÿ â

äîâîëüíî óçêèõ ïðåäåëàõ:

= 0,6–0,85. Ïîýòîìó äëÿ åãî ðàñ÷åòà

ìîæíî èñïîëüçîâàòü ðåãðåññèîííîå ñîîòíîøåíèå

= 0,229+0,0616d

+0,00011

– 0,3684

êô

+ 0,00502

– 0,00338L,

(6.43)

ãäå d

— ñðåäíèé îïòè÷åñêèé äèàìåòð ÷àñòèö êîíäåíñèðîâàííîé

ôàçû;

êô

— èõ ìàññîâàÿ äîëÿ â ïðîäóêòàõ ñãîðàíèÿ;

— äàâëåíèå

â êîðïóñå; L — õàðàêòåðíûé ðàçìåð ñå÷åíèÿ êîðïóñà.

6.4. Ïðîâåäåíèå ðàñ÷åòîâ

è îáðàáîòêà èõ ðåçóëüòàòîâ

Äëÿ ðàñ÷åòà òðåáóåìûõ òîëùèí ïîêðûòèÿ â ñå÷åíèÿõ êîðïóñà èñ-

ïîëüçîâàíû ñëåäóþùèå èñõîäíûå äàííûå:

1. Äîïóñêàåìàÿ èç óñëîâèÿ ñîõðàíåíèÿ ïðî÷íîñòè ñèëîâîé îáî-

ëî÷êè êîðïóñà òåìïåðàòóðà íà âíóòðåííåé ïîâåðõíîñòè ñèëîâîé îáî-

ëî÷êè — 373 Ê.

2. Òåìïåðàòóðà ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ — 3415 Ê.

3. Âðåìÿ ðàáîòû êîðïóñà — 42,4 ñ.

4. Çàâèñèìîñòè îò âðåìåíè ñêîðîñòè* îáòåêàíèÿ âíóòðåííåé ïî

âåðõíîñòè äíèù êîðïóñà.

5. Òåïëîôèçè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ìàòåðèàëà ïîêðûòèÿ è ñè

ëîâîé îáîëî÷êè ñîîòâåòñòâåííî â èñõîäíîì ñîñòîÿíèè: ïëîòíîñòü —

1060 è 1300 êã/ì

; òåïëîåìêîñòü — 985 è 1140 Äæ/(êã × Ê); òåïëîïðî

âîäíîñòü — 0,233 è 0,184 Âò/(ì × Ê).

6. Òåìïåðàòóðà êîêñîâàíèÿ — 773 Ê.

7. Âðåìåíà âñêðûòèÿ ñå÷åíèé êîðïóñà, ïîëó÷åííûå ïî ðåçóëüòà

òàì ãåîìåòðè÷åñêîãî ðàñ÷åòà*.

8. Âðåìÿ ðàáîòû ðàñ÷åòíûõ ñå÷åíèé*.

9. Êîýôôèöèåíò äåñòðóêöèè ïîêðûòèÿ ëèíåéíî èçìåíÿþùèéñÿ

â äèàïàçîíå ñêîðîñòåé îò 20 äî 4 ì/ñ îò 0,0012 äî 0,0008 ì/ñ

–0,5

10. Âðåìÿ ïðîãðåâà ïîâåðõíîñòè ïîêðûòèÿ äî òåìïåðàòóðû êîê

ñîâàíèÿ — 1 ñ.

116 Ãëàâà 6

* Ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòà ïî ï. 1.

11. Êîýôôèöèåíò, ó÷è

òûâàþùèé âëèÿíèå èíåð

öèîííûõ ïåðåãðóçîê, — 1,2.

12. Êîýôôèöèåíò çà

ïàñà — 1,4.

13. Òîëùèíû ñèëîâîé

îáîëî÷êè â ðàñ÷åòíûõ ñå

÷åíèÿõ.

14. Íà÷àëüíàÿ òåìïå

ðàòóðà — 293 Ê.

Ïðè ðàñ÷åòå òîëùèí

âíóòðåííåãî ïîêðûòèÿ èñ

ïîëüçîâàëîñü ÷èñëåííîå

ðåøåíèå óðàâíåíèÿ íåñòà-

öèîíàðíîé òåïëîïðîâîäíî-

ñòè ìíîãîñëîéíîé ïëàñòè-

íû ñ êðàåâûìè óñëîâèÿìè

äëÿ íåÿâíîãî ó÷åòà âíóò-

ðåííåãî è ïîâåðõíîñòíîãî

óíîñà ìàññû ñ èñïîëüçîâà-

íèåì ýìïèðè÷åñêîãî êîýô-

ôèöèåíòà äåñòðóêöèè (ñì.

ðàçä. 6.2).

Äëÿ ðàñ÷åòà òîëùèí

âíóòðåííåãî ïîêðûòèÿ â

êàæäîì ñå÷åíèè çàäàâàëàñü

òîëùèíà ñèëîâîé îáîëî÷êè

è ïðåäïîëàãàåìàÿ òîëùèíà

âíóòðåííåãî ïîêðûòèÿ ïðè

ñîîòâåòñòâóþùèõ ãðàíè÷

íûõ óñëîâèÿõ. Ïî ðåçóëüòà

òàì ðàñ÷åòà àíàëèçèðîâà

ëàñü òåìïåðàòóðà íà ãðàíè

öå âíóòðåííåå ïîêðûòèå —

ñèëîâàÿ îáîëî÷êà. Â ñëó÷àå

ïðåâûøåíèÿ äîïóñêàåìîãî

çíà÷åíèÿ òåìïåðàòóðû òîë

ùèíà âíóòðåííåãî ïîêðû

òèÿ óâåëè÷èâàëàñü, â ïðî

òèâíîì ñëó÷àå — óìåíüøà

ëàñü. Ïîñëå íåñêîëüêèõ ïðè

Ðàñ÷åò è ïðîåêòèðîâàíèå âíóòðåííåé òåïëîçàùèòû êîðïóñà 117

Òàáëèöà 6.3

Òîëùèíû ïîêðûòèÿ ïåðåäíåãî äíà è öèëèíäðè÷åñêèé ÷àñòè êîðïóñà, ìì

Ðàäèóñ 141 160 180 200 220 240 262 289 320 357

Ðàñ÷åòíûå òîëùèíû 12,4 12,1 11,8 11,3 10,9 10,6 10,1 9,7 9,2 8,8

Ðàäèóñ/ðàññòîÿíèå îò ýêâàòîðà

399/— 463/— 501/— 552/— 610/— 660/— 678/— —/–11 —/35

Ðàñ÷åòíûå òîëùèíû 8,3 8,3 8,7 8,8 9,1 8,3 7,8 7,1 6,6

Ðàññòîÿíèå îò ýêâàòîðà 70 101 132 159 187 215 244 273

Ðàñ÷åòíûå òîëùèíû 6,2 5,6 5,2 4,6 4,1 3,5 2,8 2,0

Òàáëèöà 6.4

Òîëùèíû ïîêðûòèÿ çàäíåãî äíà è öèëèíäðè÷åñêîé ÷àñòè êîðïóñà, ìì

Ðàäèóñ 408 428 448 468 488 508 528 548 568 558

Ðàñ÷åòíûå òîëùèíû 11,6 11,2 10,6 10,2 90,8 9,2 8,8 8,4 8,0 7,6

Ðàäèóñ/ðàññòîÿíèå îò ýêâàòîðà 608/— 628/— 648/— 662/— 671/— 678/— 682/— —/–21 —/11 —/41

Ðàñ÷åòíûå òîëùèíû 701 6,6 6,2 5,7 5,2 4,6 4,1 3,5 2,8 2,0

áëèæåíèé âûáèðàëàñü òîëùèíà âíóòðåííåãî ïîêðûòèÿ, ïðè êîòîðîé

íà ãðàíèöå âíóòðåííåå ïîêðûòèå — ñèëîâàÿ îáîëî÷êà äîñòèãàëàñü çà-

äàííàÿ äîïóñêàåìàÿ òåìïåðàòóðà. Çàòåì ïî ôîðìóëå (6.1) îïðåäåëÿ-

ëàñü ðàñ÷åòíàÿ òîëùèíà âíóòðåííåãî ïîêðûòèÿ â äàííîì ñå÷åíèè.

Ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòà òîëùèí ïîêðûòèÿ ïåðåäíåãî äíà è ïðèëå-

ãàþùèõ ê íåìó ðàñ÷åòíûõ ñå÷åíèé öèëèíäðè÷åñêîé ÷àñòè êîðïóñà

ïðèâåäåíû â òàáë. 6.3. Çäåñü æå äàíû âíóòðåííèå ðàäèóñû ðàñ÷åòíûõ

ñå÷åíèé è ïðîåêòíûå òîëùèíû ïîêðûòèÿ.

Ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòà òîëùèí ïîêðûòèÿ çàäíåãî äíà è ïðèëåãàþ-

ùèõ ê íåìó ðàñ÷åòíûõ ñå÷åíèé öèëèíäðè÷åñêîé ÷àñòè êîðïóñà ïðè-

âåäåíû â òàáë. 6.4. Çäåñü æå äàíû âíóòðåííèå ðàäèóñû ðàñ÷åòíûõ ñå

÷åíèé è ïðîåêòíûå òîëùèíû ïîêðûòèÿ.

Ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòà òåìïåðàòóðíûõ ïîëåé â ñèëîâîé îáîëî÷êå

êîðïóñà äëÿ õàðàêòåðíûõ ñå÷åíèé ïåðåäíåãî è çàäíåãî äíèù ïîêàçà

íû íà ðèñ. 6.1 è 6.2.

Ãëàâà 7

Ïðîåêòèðîâàíèå äíèùà êîðïóñà

ñ ëîêàëüíûìè îòâåðñòèÿìè

7.1. Ðàñ÷åòíî-ýêñïåðèìåíòàëüíîå îáîñíîâàíèå

îáîëî÷êè êîðïóñà, ïîäêðåïëåííîé â çîíå îòâåðñòèé

Ïðàêòèêà ïðîåêòèðîâàíèÿ êîíñòðóêöèé èç êîìïîçèöèîííûõ

ìàòåðèàëîâ ñòàâèò íàñóùíóþ çàäà÷ó òåîðåòè÷åñêîãî è ýêñïåðèìåí

òàëüíîãî èññëåäîâàíèÿ íàïðÿæåííîãî ñîñòîÿíèÿ ñëîèñòûõ îáîëî÷åê

118 Ãëàâà 7

Ðèñ. 3.1. Ïðîôèëè òåìïåðàòóð ïî òîëùèíå ñèëîâîé îáîëî÷êè ïåðåäíåãî (a)è

çàäíåãî (á) äíà, R = 678 ìì.

1 — t =42c;2 — t =35c;3 — t =30c.

ñ ëîêàëüíûìè îòâåðñòèÿìè. Íàëè÷èå âíåöåíòðîâûõ îòâåðñòèé â îáî

ëî÷êå ïðèâîäèò ê âîçíèêíîâåíèþ çîí êîíöåíòðàöèè íàïðÿæåíèé

ëîêàëüíîãî õàðàêòåðà, èãðàþùèõ îñíîâíóþ ðîëü ïðè îïðåäåëåíèè

íåñóùåé ñïîñîáíîñòè êîíñòðóêöèè. Ïîòåðÿ íåñóùåé ñïîñîáíîñòè

àðìèðóþùèõ âîëîêîí â çîíå îòâåðñòèé îïðåäåëÿåò íåîáõîäèìîñòü

ñîîòâåòñòâóþùåãî óñèëåíèÿ è ïîäêðåïëåíèÿ êðàåâûõ çîí îòâåðñòèé.

Òåîðåòè÷åñêîìó èññëåäîâàíèþ ýòèõ âîïðîñîâ ïîñâÿùåí ðÿä ôóíäà

ìåíòàëüíûõ ðàáîò [4, 10]. Îïóáëèêîâàíû ðàáîòû ïî èññëåäîâàíèþ

óñèëåíèÿ ëîêàëüíûõ âûðåçîâ â íèòÿíûõ îáîëî÷êàõ, èìåþùèå â îñ

íîâíîì òåõíîëîãè÷åñêèé õàðàêòåð è îáîáùàþùèå îòå÷åñòâåííûé è

çàðóáåæíûé îïûò [14].

Ðàññìîòðèì âîïðîñû, ñâÿçàííûå ñ ýêñïåðèìåíòàëüíûì îïðåäå

ëåíèåì íàïðÿæåííî-äåôîðìèðîâàííîãî ñîñòîÿíèÿ ñëîèñòîé îáî

ëî÷êè â çîíå êðóãîâîãî îòâåðñòèÿ, ïîäêðåïëåííîãî øèðîêèìè îðòî

òðîïíûìè íàêëàäêàìè.

Ýêñïåðèìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ ïðîâîäèëèñü íà îáîëî÷êàõ,

ïîëó÷åííûõ ñïèðàëüíîé íàìîòêîé ñòåêëîíèòè ÂÌÏÑ6-7, 2X2Õ4-78,

ïðîïèòàííîé ñâÿçóþùèì ÝÄÒ-10. Ôèçèêî-ìåõàíè÷åñêèå õàðàêòåðè-

ñòèêè ìàòåðèàëà, ïîëó÷åííûå íà îäíîíàïðàâëåííûõ îáðàçöàõ, èìå-

ëè ñëåäóþùèå çíà÷åíèÿ:

= 5500 Ïà; Å

= 1000 Ïà; G = 365 Ïà; v

= 0,038; v

= 0,2;

= 130 Ïà.

Êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà îáîëî÷êè ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ. 7.1, à îñ-

íîâíûå ãåîìåòðè÷åñêèå ïàðàìåòðû èìåëè ñëåäóþùèå ñîîòíîøåíèÿ:

0242/,;= dD

01/,;= DD

077/,;= dd

13/,;= dd

/var.=

Âíóòðåííÿÿ ïîâåðõíîñòü îáîëî÷êè îáðàçîâàíà âðàùåíèåì âî

êðóã îñè êðèâîé, çàäàííîé óðàâíåíèÿìè [6]:

yR Fk kEk













−1

(, ) (, ) ,qq

rR k=−1

sin q.

Òîëùèíà îáîëî÷êè èçìåíÿåòñÿ â ìåðèäèîíàëüíîì íàïðàâëåíèè

â ñîîòâåòñòâèè ñ ôîðìóëîé

cos

ãäå îáîçíà÷åíèÿ ñîîòâåòñòâóþò ïðèíÿòûì â ðàáîòå [6].

Èññëåäîâàíèÿ ïðîâîäÿòñÿ íà òðeõ òèïàõ îáîëî÷åê, îòëè÷àþùèõ

ñÿ äðóã îò äðóãà òîëüêî òèïàìè ïîäêðåïëåíèÿ íàêëàäîê, ñòðóêòóðà è

ìåðèäèîíàëüíîå ñå÷åíèå êîòîðûõ ïðèâåäåíû íà ðèñ. 7.1.

Ïðîåêòèðîâàíèå äíèùà êîðïóñà ñ ëîêàëüíûìè îòâåðñòèÿìè 119

Íàêëàäêè äëÿ îáîëî÷åê 2 è 3 èçãîòàâëèâàþòñÿ èç ñòåêëîòêàíè

ÒÑÓ. Ìåæäó íèìè ðàâíîìåðíî ïî êðóãó è ïî êàñàòåëüíîé ê ïðîðå

çàåìûì îòâåðñòèÿì óêëàäûâàþòñÿ 16 ïðåäâàðèòåëüíî ïðîïèòàííûõ

ñòåêëîëåíò èç íèòè ÂÌÏÑ. Ïðè ýòîì ìåõàíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè

îäíîíàïðàâëåííîãî ñòåêëîïëàñòèêà (ëåíòû) äëÿ ñëîåâ ïîäêðåïëåíèÿ

èìåþò ñëåäóþùèå çíà÷åíèÿ:

= 5500 Ïà; Å

= 1000 Ïà; G

= 365 Ïà; v

= 0,02;

= 0,2.

Â îáîëî÷êå 1 ïîäêðåïëåíèå îñóùåñòâëÿåòñÿ òîëüêî òêàíåâûìè

ñàëôåòêàìè ïîñòîÿííîé òîëùèíû ñ ñîîòíîøåíèåì

25/,=

(Å

= 3200 Ïà;

= 2100 Ïà; G = 320 Ïà; v

= 0,14;

= 0,19).

Îáîëî÷êè îáðàçîâàíû íàìîòêîé 6 ñïèðàëüíûõ ñëîåâ ñ äîïîëíè

òåëüíîé ïîäìîòêîé íà öèëèíäðå 15 êîëüöåâûìè ñëîÿìè ÂÌÏÑ-6.

Àðìèðóþùèå íàêëàäêè óêëàäûâàëèñü ïîñëîéíî ïîñëå íàìîòêè ñïè

120 Ãëàâà 7

Ðèñ. 7.1. Ñòðóêòóðà è ìåðèäèîíàëüíûå ñå÷åíèÿ îáîëî÷êè êîðïóñà.