CC BY
19Решетневскце чтения
ненную физическую модель для диафрагмы-разделителя с цилиндрическим или коническим участком.
Одной из важных проблем при проектировании подкрепленных оболочек является схема расположения ребер жесткости по поверхности оболочки.
Для более детального рассмотрения вопроса были изучены характеристики материала АД-1, из которого возможно изготовление баков.
В дальнейшем будет проведено испытание материала АД-1 на сопротивление усталости и сделан вывод о его прочностных характеристиках и устойчивости.
Исследования напряженно-деформированного состояния оболочек сопряжены с большими математическими трудностями, поскольку описывающие их уравнения имеют достаточно высокий общий порядок. С усложнением схемы загружения оболочек, появлением неоднородностей, связанными с усилением ребрами жесткости, трудности расчета резко возрастают. Все отмеченные и другие сложности в большинстве случаев исключают возможность аналитического расчета тонких оболочек. В этом случае на первый план выходят численные методы.
Одной из важных проблем при проектировании подкрепленных оболочек является схема расположения ребер жесткости по поверхности оболочки. Пове-
дение цилиндрической оболочки при различном расположении продольных и поперечных ребер жесткости различно. Исследовалось влияние поперечных и продольных ребер на устойчивость цилиндрической оболочки.
Как было выяснено, схема расположения ребер жесткости существенно влияет на устойчивость подкрепленной оболочки и в каждом конкретном случае зависит от схемы загружения оболочки внешними нагрузками и условий опирания.
Продольную жесткость отсекам придают с помощью связей, расположенных вдоль образующих, или выполнением отсека из нескольких сегментов. Наибольшей жесткостью и прочностью обладают гофро-вые и сотовые конструкции.
Спиральные и зигзагообразные ребра увеличивают наряду с продольной и поперечной жесткостью также жесткость на кручение; их изготовление, однако, труднее, чем прямых продольных ребер.
Конические отсеки усиливают, вводя кольцевые пояса жесткости, придавая стенкам сводчатые формы.
По результатам ранее проведенных экспериментов определены причины и характер потери устойчивости удлиненных диафрагм-разделителей. Исследовано влияние различных видов подкрепления цилиндрических участков разделителя на процесс выворачивания.
M. V. Kubrikov, Ya. Yu. Bakulin Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk
RESEARCH OF PLASTIC DEFORMATIONS OF FUEL TANK RIGIDITY EDGES
The method to design fuel tanks of the increased volume with the forming cylindrical sites is considered. Research of plastic deformations of supporting rigidity edges is carried out.
© Кубриков М. В., Бакулин Я. Ю., 2012
УДК 621.453/457
Е. Ю. Меньщиков
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск
ПРИМЕНЕНИЕ САПР ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ОБЪЕМНЫХ НАСОСОВ ГИДРОПИТАНИЯ РУЛЕВЫХ МАШИН РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Рассмотрена возможность применения программного пакета SolidWorks при проектированиии объемных насосов гидропитания рулевых машин ракетных двигателей.
Одной из важнейших задач ракетостроения и дви-гателестроения является создание высокопроизводительных узлов, агрегатов и систем, обеспечивающих эффективную работу ракетного двигателя (РД). Большая роль в решении этих вопросов отводится внедрению новых технологий проектирования и производства двигателей.
В работе рассматривается использование пакета SolidWorks при проектировании насосов рулевых машин ракетного двигателя. Рулевые машины являются силовыми элементами в системе угловой стабилиза-
ции летательного аппарата, управляющими положением рулевых ракетных двигателей, газовых рулей или положением ракетного двигателя с карданным подвесом. Рулевые машины обеспечивают исполнение команд, вырабатываемых системой управления ракетой.
Широкое применение гидравлических приводов на современных летательных аппаратах обусловлено преимуществами этих приводов, основными из которых являются малые габариты и вес, приходящиеся на единицу мощности [1].
Ракетно-космические двигатели, энергетические установки и системы терморегулирования летательных аппаратов
Гидравлические машины сообщают протекающей через них жидкости механическую энергию, или получают от жидкости часть энергии и передают ее рабочему органу машины для полезного использования.
Это определение гидравлических машин (гидромашин) является одновременно и классификацией по их преобразованию энергии, а именно: гидромашины, преобразующие подводимую к ним механическую энергию в энергию движущейся жидкости, называются гидромашинами первого рода, или насосами; гидромашины, преобразующие энергию движущейся жидкости в механическую работу, называются гидродвигателями или гидромашинами второго рода [2].
По принципу работы гидромашин обоих родов их так же подразделяют на два основных вида: динамические и объемные.
Рассмотрим объемные гидромашины. Объемный насос перемещает жидкость (газ в вакуумных насосах) путем периодического изменения объема рабочей камеры, попеременно сообщающейся с входом и выходом насоса.
Объемный насос является высокотехнологичной системой, включающей стандартизованные и унифицированные узлы и детали. Поэтому на каждом этапе его проектирования - в гидравлических схемах, расчетах, при выборе рабочих параметров и элементов конструкции, а также в терминологии используются существующие государственные и отраслевые стандарты, технические условия, другие нормативные документы и рекомендации.
Проектирование элементов объемного насоса рулевых машин РД связано с жесткими весовыми ограничениями, что обусловливает плотную компоновку деталей, сложную пространственную разводку трубопроводов и сложную конструкцию корпусных деталей. Именно эти особенности проектирования предполагают использование систем автоматизированного проектирования.
В работе рассматривается программный комплекс САПР SolidWorks, адаптированный для автоматизации работ на этапах конструкторской и технологической подготовки производства летательных аппаратов и ракетных двигателей, который обеспечивает разработку изделий любой степени сложности и назначения.
Используя базовый пакет программного комплекса SolidWorks, можно спроектировать трехмерные модели всех деталей и узлов объемного насоса, проверить их на собираемость и оценить их весовые характеристики.
Пользуясь модулем SolidWorks Simulation, можно провести полноценный статический анализ как детали узла, так и готового изделия.
Модуль SolidWorks Motion предназначен для расчета движения механизмов. С его помощью мы можем оценить перемещение, скорости, ускорения, силы, моменты, другие кинематические характеристики для соединений, пружин и демпферов объемного насоса в численном, табличном и графическом виде.
Одним из важных и необходимых инструментов для проектирования можно считать модуль SolidWorks Flow Simulation - модуль, позволяющий проводить гидрогазодинамический анализ. С его помощью можно моделировать стационарные и нестационарные течения, сжимаемые и несжимаемые (жидкости или газы) течения, включая до-, транс- и сверхзвуковые режимы, использовать идеальные и реальные газы, неньютоновские жидкости, одно- и многокомпонентные течения без химического взаимодействия и разделения фаз, рассчитывать ламинарные и турбулентные течения, конвективный теплообмен, шероховатости стенки и многое другое [3].
Проектирование сборных и гнутых трубопроводов, гибких подводок и инженерных коммуникаций возможно с помощью модуля SolidWorks Routing.
Помимо инструментов проектирования SolidWorks обладает исчерпывающим набором инструментов прочностного анализа. В нем можно рассчитывать детали и сборки со сложной геометрией, схемой на-гружения, разнообразными условиями закрепления и взаимодействия объектов, выполнять расчет на линейную устойчивость, резонанс, термоупругость, а также проводить параметрическую оптимизацию.
Стоит также упомянуть о том, что данная система позволяет создавать программы фрезерной, токарной, токарно-фрезерной и проволочной эрозионной обработки, что существенно облегчает изготовление изделия.
Применение систем автоматизированного проектирования SolidWorks, Autodesk Inventor, T-FLEX и многих других необходимо не только при проектировании объемных насосов гидропитания рулевых машин ракетных двигателей, но и для других узлов и агрегатов ракетного двигателя, потому что эти системы позволяют улучшить качество проектирования, уменьшить затраты трудочасов, позволяют исправить возможные ошибки на этапах конструкторского и технологичного проектирования.
Библиографические ссылки
1. Башта Т. М. Гидравлические приводы летательных аппаратов. М. : Машиностроение, 1967.
2. Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей / под общ. ред. Г. Г. Гахуна. М. : Машиностроение, 1989.
3. SolidWorks Russia : сайт. URL: www.solidworks.
E. Yu. Menschikov
Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk
CAE SYSTEM TO DESIGN POSITIVE DISPLACEMENT PUMPS FOR HYDROSUPPLY STEERING
MACHINES OF THE ROCKET ENGINE
The possibility to use a software package, specifically SolidWorks, to design positive displacement pumps of hydrosupply of steering machines of the rocket engine is under investigation.
© Меньщиков Е. Ю., 2012
