Объёмный расчёт баков окислителя и горючего

Данная часть расчёта проводится согласно [3].

Исходные данные:

Расход горючего    ;

Расход окислителя ;

Время работы двигателя ;

Плотность горючего ;

Плотность окислителя ;

Диаметр ракеты .

Выполнение расчёта:

Полный объём бака горючего:

 

,

 

где  - расчётный объём горючего;

;

 

 - объём гарантированного запаса горючего;

 

;

 

Принимаем ;

 - достартовый объём горючего;

 

;

 

 - объём горючего при работе двигателя на самотёке.

Принимаем .

 

-

 

объём горючего, расходуемого от момента включения в работу ТНА до выхода двигателя на расчётный режим.

Принимаем .

 - коэффициент объёма воздушной подушки.

принимаем .

Полный объём бака окислителя:

По аналогии с расчётом объёма бака горючего рассчитываем объём бака окислителя.

,

где ;

;

;

 ;

;

 

Принимаем .

Расчёт продольных размеров баков

 

Определяем радиус сферы верхнего и нижнего днищ баков (рис.5.):

 

,

 

где .

Высота верхнего и нижнего днищ баков:

 

.

 

Объём сферического сегмента днищ:

.

 

Размеры бака горючего.

Высота цилиндрической части бака горючего:

 

.

 

Полная высота бака горючего:

 

.

 

Объём заправляемого горючего:

 

.

 

Объём воздушной подушки:

 

.

 

Высоту воздушной подушки от зеркала жидкости до полюса верхнего днища бака найдём из выражения:

 

.

Получаем .

Рис.5. Расчётная схема топливного бака

 

Высота уровня жидкости в баке:

 

.

 

Размеры бака окислителя.

По аналогии с расчётом размеров бака горючего рассчитываем размеры бака окислителя.

Высота цилиндрической части бака окислителя:

 

.

 

Полная высота бака окислителя:

 

.

 

Объём заправляемого окислителя:

.

 

Объём воздушной подушки:

 

.

 

Высоту воздушной подушки от зеркала жидкости до полюса верхнего днища бака найдём из выражения:

 

.

 

Получаем .

Высота уровня жидкости в баке:

 

.

 

Оценочный расчет массы топливного отсека

 

Массу топливного отсека определяют суммой масс топливных баков под основные компоненты топлива, массы устройств наддува и узлов крепления и массы вспомогательных баков, при наличии таковых.

При работе ТНА на основных компонентах топлива масса топливного отсека равна:

 

,

 

где ,  - массовые коэффициенты, определяемые по формулам:

;

.

 

,  - коэффициенты, характеризующие массу топливных баков под основное топливо.

,  - коэффициенты, характеризующие массу устройств наддува и узлов крепления.

 

, .

 

В оценочных расчетах можно принять:

 

;

,

 

где  - плотность топлива;

 - относительная толщина оболочки для алюминиевых сплавов.

Масса бака горючего:

 

.

 

Масса бака окислителя:

 

.

Составление компоновочной схемы ступени

Рис.6. Компоновочная схема первой ступени ракеты (М 1:50)