Метод проектирования выворачивающихся диафрагм-разделителей удлиненных топливных баков

• Автор: Кубриков, Максим Викторович
• Шифр специальности: 05.07.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 125 с. : ил.

Содержание
Введение
1 Обзор литературы по конструкциям и методам расчета топливных баков
1.1 Конструкции топливных баков с механическим разделением
газовой и жидкой фазы
1.1.1 Топливные баки с механическим разделением жидкой и газовой фазы
1.1.2 Выворачивающиеся металлические диафрагмы-разделители топливных баков
1.1.3 Требования, предъявляемые к механическим диафрагмам-разделителям и их проектированию
1.1.4 Описание процесса выворачивания металлических диафрагм-разделителей
1.2 Цель работы:
2 Математическая модель процесса выворачивания разделителя
2.1 Физическая модель выворачивания металлических диафрагм-разделителей
2.2 Основные параметры процесса выворачивания
2.3 Давление выворачивания и радиус зоны перекатывания
2.4 Мгновенное положение разделителя
2.5 Объем, вытесненный разделителем
2.6 Выводы по разделу
3 Экспериментальные исследования процесса выворачивания разделителя при малых углах наклона образующей
3.1 Экспериментальная установка
3.1.1 Пневмогидравлическая схема установки
3.2 Объект исследования
3.3 Методика испытаний
3.4 Измерение геометрических параметров и деформаций
разделителя
3.5 Погрешность измерений
3.6 Результаты испытаний
4 Проектирования разделителя топливного бака по уточненной модели
4.1 Исследование диафрагмы-разделителя при малых углах наклона
образующей
4.2 Условные обозначения
4.3 Расчет параметров начальной точки и определение геометрических
характеристик
4.4 Расчет вытесненного объема и параметров положения разделителя
на участке конус
4.5 Расчет вытесненного объема и параметров положения разделителя
на участке тор
4.6 Расчет вытесненного объема и параметров положения разделителя
на участке сфера
4.7 Программное обеспечение по реализации математической модели
процесса выворачивания диафрагмы-разделителя
Заключение
Литература

Введение
Актуальность темы. Обеспечение бесперебойной работы и эксплуатационной надежности жидкостных ракетных двигателей можно отнести к актуальным направлениям теоретических и экспериментальных исследований в области космического машиностроения. Для решения большинства космических задач необходимы двигатели малых тяг, многократно запускаемые в условиях невесомости с увеличенным сроком их использования. Аварийные ситуации с жидкостными ракетными двигателями космических аппаратов возникают из-за неравномерной подачи компонентов топлива, попадания газовых пузырей в топливные магистрали. Это послужило основанием для целенаправленных научно-исследовательских работ в области проектирования и эксплуатации топливных баков.
Для гарантированного запуска и работы двигателя в условиях невесомости необходимо обеспечить бесперебойную подачу компонента в двигатель в жидкой фазе, что обеспечивается разделением жидкой и газообразной фаз механическим способом. Для решения данной задачи применяются металлические пластически выворачивающиеся разделители, вытесняющие компонент из бака. Они гарантированно обеспечивает надежный запуск и останов двигательной установки, строго определяют положение центра масс жидкости в любой момент работы двигательной установки летательного аппарата. Выворачивающиеся металлические разделители обеспечивают долговечность конструкции при контакте с химически-активными компонентами топлива, они просты в конструктивном выполнении, технологичны, их весовые характеристики близки к бакам с неметаллическими разделителями.
Проектирование осесимметричных топливных баков увеличенного объема с металлическими диафрагмами-разделителями с высокими эксплуатационными характеристиками, является существенной технической проблемой и требует подробного исследования.' Проектирование топливных баков с цилиндрическими

Рис.2.2 - Кинематические характеристики серединной поверхности зоны перекатывания
отсюда
vK = -vc=o.
Угловая скорость вращательного движения
Кроме того, каждая точка М сечения торовой поверхности, отстоящая от серединной торовой поверхности на расстояние S, за счет деформации меридиана ем получит относительное перемещение вдоль соответствующей окружности с относительной скоростью в соответствии с рисунком 2.3. За время dt точка М по дуге меридиана торовой поверхности переместилась бы при неизменном меридиане на величину
dl - co{r + s)dt. (2.5)