Проектирование пневмогидросистемы первой ступени баллистической ракеты

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Авиа- и ракетостроение»

Специальность 160801- «Ракетостроение»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «ПГС и автоматика ЛА»

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПГС

ПЕРВОЙ СТУПЕНИ БАЛЛИСТИЧЕСКОЙ РАКЕТЫ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

КП-2068998.00.00.00.00.000 ПЗ

Омск 2006

Омский государственный технический университет

Кафедра «Авиа- и ракетостроение»

Специальность 160801 – «Ракетостроение»

Задание №

на курсовое проектирование

по дисциплине «ПГС и автоматика ЛА»

Студент _

1. Тема проекта: Проектирование ПГС первой ступени баллистической ракеты.

2. Исходные данные к проекту:

Дальность полета
9500 км
Тяга ступени
1103 кН
Время работы ДУ
91 с
Диаметр ракеты
2,25 м
Топливо
Кислород+ Керосин
3. Содержание проекта:
3.1 Разделы пояснительной записки:
- проектировочный расчёт;
- гидравлический расчёт;
- массовый расчёт;
- оценочные расчёты.
3.2 Перечень графического материала:
а) Принципиальная схема ПГС – 1 лист формата А1;
б) Схема размещения ПГС на верхнем днище бака– 1 лист формата А1;
в) Элемент автоматики ЛА – 1 лист формата А3.
4. Дата выдачи задания: 6 сентября 2006 г.
Аннотация
В ходе курсового проектирования была произведено проектирование и расчёт ПГС двухступенчатой баллистической ракеты.
Выполненный курсовой проект включает в себя пояснительную записку объёмом 56 страниц формата A4, содержит 15 рисунков и 2 таблицы. Список использованных источников состоит из 7 публикаций.
Графическая часть курсового проекта включает в себя:
а) Принципиальную схему ПГС – 1 лист формата А1;
б) Сборочный чертёж верхнего днище бака окислителя – 1 лист формата А1;
в) Сборочный чертёж элемента автоматики ЛА – 1 лист формата А3.
Содержание
Введение
1. Анализ схемных решений и выбор базового варианта подачи компонентов топлива
2. Оценочный расчёт проектных параметров ЖРД
3. Расчёт топливного отсека
3.1 Объёмный расчёт баков окислителя и горючего
3.2 Оценочный расчёт массы топливного отсека
4. Составление компоновочной схемы ступени
5. Выбор и обоснование схемы системы наддува
5.1 Оценочный расчёт массы и габаритов “холодной” системы наддува
5.2 Оценочный расчёт массы и габаритов “горячей” системы наддува
6. Описание схемы ПГС и её работа на всех этапах функционирования:
6.1 Описание схемы ПГС
6.2 Описание работы ПГС
6.2.1 Подготовка ракеты к запуску
6.2.2 Запуск двигателя
6.2.3 Работа ПГС в полёте
6.2.4 Выключение ДУ
6.2.5 Аварийный режим работы ПГС
7. Выбор диаметров трубопроводов окислителя и горючего
8. Выбор типов заборных устройств и расчёт остатков незабора
8.1 Выбор типов и основных геометрических размеров заборных устройств
8.2 Расчёт полных остатков незабора
9. Расчёт гидравлических потерь в магистралях трубопроводов
9.1 Расчёт гидравлических потерь в магистралях горючего
9.2 Расчёт гидравлических потерь в магистралях окислителя
10. Уточнённый расчёт топливного отсека
11. Расчёт элемента автоматики
12. Расчёт времени заправки
13. Воздействие компонентов топлива на экологию
Заключение
Список использованных источников
Приложения
Спецификация к сборочному чертежу верхнего днища бака окислителя
Спецификация к сборочному чертежу элемента автоматики
Введение
Важнейшим элементом летательных аппаратов, оснащённых жидкостными ракетными двигательными установками (ЖРДУ) является пневмогидравлическая система (ПГС), которая обеспечивает заправку ЛА основными компонентами топлива; хранение запаса компонентов топлива и рабочих тел ПГС и автоматики ЛА на борту без изменения химических и физических свойств в заданном диапазоне параметров; предстартовый и основной наддув топливных баков; подачу компонентов топлива в КС с заданными параметрами на протяжении всего времени работы ДУ.
Целью данного курсового проекта является проектирование ПГС первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.
1. Анализ схемных решений и выбор базового варианта подачи компонентов топлива
В зависимости от назначения к ЖРД предъявляют различные требования по величине тяги, продолжительности и условиям работы. Это приводит к большому разнообразию применяемых способов подачи компонентов и схем ДУ.
Одним из важнейших элементов, характеризующих двигательную установку в целом, является система подачи топлива.
По типу агрегата, создающего давление подачи, различают вытеснительную и турбонасосную подачу топлива.
Отличительной особенностью вытеснительной системы подачи топлива является то, что баки с компонентами топлива находятся под большим давлением, значительно превышающим давление в КС. По этой причине топливные баки приходится делать толстостенными, а, следовательно, массивными.
Применение вытеснительной системы подачи топлива целесообразно при давлениях в КС не больше . Газовытеснительные системы подачи топлива находят в основном применение в двигателях небольшой тяги, рассчитанных на малое время работы.
При насосной системе подачи топлива нет необходимости поддерживать в баках высокое давление. Небольшое давление воздушной подушки в баках () создаётся для обеспечения бескавитационной работы насосов. Насосная система подачи топлива значительно сложнее вытеснительной, но для двигателей средних и больших тяг она предпочтительнее, т. к. вес всей системы питания ЖРД, включая баки с топливом, будет меньше.
Системы питания ЖРД с насосной подачей топлива бывают:
1) с автономной (независимой) турбиной (схема “без дожигания”);
2) с предкамерной турбиной (схема “с дожиганием”).
Системы ЖРД с автономной турбиной применяются для маршевых двигателей средней тяги (максимальное значение давления в КС ). Следует учитывать то, что автономные турбины являются высокоперепадными () и малорасходными, а также то, что они снижают удельный импульс тяги двигателя на 2-6 % из-за выброса “мятого” газа за борт ракеты.
Системы ЖРД с предкамерной турбиной используются в двигателях большой тяги с высоким давлением в КС (). Предкамерные турбины являются высокорасходными и низкоперепадными (). Двигатели данной схемы более экономичны, так как в них исключаются потери удельного импульса тяги из-за расходования топлива на питание турбин. [1]