КУРСОВАЯ РАБОТА ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАКЕТНЫХ СНАРЯДОВ НА ТВЕРДОМ ТОПЛИВЕ

При горении ракетного заряда имеет место истечение газов через сопло влево и, следовательно, при отсутствии внешних сил сама ракета, в силу теоремы о сохранении количества движения

2014-06-16

1.02 MB

50 чел.


Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск



КУРСОВАЯ РАБОТА ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАКЕТНЫХ СНАРЯДОВ НА ТВЕРДОМ ТОПЛИВЕ на http://refleader.ru/

КУРСОВАЯ  работА

на тему:

ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАКЕТНЫХ СНАРЯДОВ НА ТВЕРДОМ ТОПЛИВЕ


Исходные данные:

эффективная  скорость  истечения Ve =2450 м/с

полный  вес  снаряда  q0 =8.9 кг

пассивный  вес  снаряда  qп =7.72 кг

МАКСИМАЛЬНАЯ   ДАЛЬНОСТЬ   СТРЕЛЬБЫ.

Функциональную зависимость максимальной дальности стрельбы от основных,  определяющих ее факторов, можно записать в следующем виде:

                                            Xmax = f ( Vmax, θо, Ca, Sa ),                        

где      Са          -  баллистический  коэффициент;

Sa         -   длина  активного  участка  траектории;

Vmax   -   максимальная  скорость  снаряда;

θо         -   угол  бросания.

В общем случае, для ракеты, участку дальность складывается из дальности, соответствующей  активному (Sа),  и  дальности  пассивного  полета.       

Рис. 1

Почти у всех ракет класса "поверхность-поверхность" пассивный участок  траектории  значительно  больше  активного и в основном определяет полную  дальность  стрельбы. Поэтому факторами, определяющими дальность стрельбы (см. рис. 1)  будут  скорость ракетного снаряда  в  конце  активного участка Vk, угол θk и  координаты Xk , Yk.

В случае ОББ, сгорание  заряда  в  реактивном  двигателе  происходит  полностью  в  направляющей  трубе. Вследствие  этого,  после  вылета  из  пусковой  трубы  такой  снаряд  ведет себя как обычный  артиллерийский.  Длинные  трубы  по  сравнению  с  дальностями стрельбы в несколько сот метров можно пренебречь и считать, что  траектория  снаряда  ОББ  имеет  вид,  представленный  на  рис.2  и  характеризуется  начальными  параметрами   Vmax,  θo.

Рис. 2

Баллистический  коэффициент   Са,  как  известно  определяется  формулой

                                                Са = i × Dн² × 1000/qп

где :      единицы  измерения   Dн - м,  qп -  кг;

i = Cx / (Cx)эт=const  -  коэффициент  формы  снаряда,

Сх (V)  -  коэффициент  лобового  сопротивления рассматриваемого   снаряда;

х )эт (V)  - эталонный  коэффициент  сопротивления  (законы  сопротивления  43  года)

Чем  меньше  Са,  тем  ( при  прочих  равных  условиях)  больше  дальность.     

Формулу  для  Са  можно  представить  в  следующем  виде :

                                   Са = i×Dн²×п×Dн²×4000 / 4п×Dн²×q   

Отношение веса снаряда к площади его Р = 4q/H×Dн²×п  называют поперечной  нагрузкой. Используя  понятие  поперечной  нагрузки  формулу  коэффициента  Са можно  записать  в  виде :Са = 4000i / Pп  или Са = 1274i / p

ВЫБОР  ЗАВИСИМОСТИ  ДЛЯ  ОПРЕДЕЛЕНИЯ  РЕАКТИВНОЙ  СИЛЫ.

Представим  себе  ракету,  закрепленную   на  горизонтальном  стенде  (рис.3).

Рис. 3

При  горении  ракетного  заряда  имеет  место  истечение  газов  через  сопло  влево  и,  следовательно ,  при  отсутствии  внешних  сил  сама  ракета,  в  силу  теоремы  о  сохранении  количества  движения,  должна  двигаться  вправо.  Представим  себе  опорную  плоскость,  препятствующую  движению   ракеты  вправо  (рис. 3).  Корпус  ракеты  будет  находиться  в  покое.   Силу  давления  ракеты  на  опорную  плоскость  обозначим  через  R  и  будем  называть  реактивной  силой  или  реактивной  тягой.

Величина  силы  R  может  быть  измерена  на  стенде.  В  результате  измерений  получим  диаграмму  зависимости  величины  силы  R  от  времени.

Т.о. можно сказать, что реактивной силой называют  результирующую  всех  сил,  действующие на внутренние поверхности  камеры  двигателя  и сил воздействия окружающей среды на наружные поверхности снаряда (камеры) за исключением сил внешнего аэродинамического  сопротивления.  

Из  определения  реактивной  силы  (тяги)  следует,  что  для  вывода  формулы  реактивной  силы  достаточно  рассмотреть  систему  сил,  действующую  на  камеру  сгорания  двигателя  ракеты.

Рис. 4.

Рассмотрим  камеру  двигателя  цилиндрической  формы  (рис.4). Индексами  будем  обозначать  0 – дно  камеры;

1 – начало  входного  конуса;

к – критическое  сечение;

а – выходное  сечение.

Давление  неподвижного  газа  в  камере  обозначим  Ро, давление  в  выходном  сечении – Ра, в критическом  сечении – Рк.

Давление  наружной  среды  считаем  равномерно  распределенным  по  всей наружной  поверхности  и  равным Рн. Через  SоS1SкSа – обозначим  площади  соответствующих  сечений.

Для вычисления сил наружного давления проведем мысленно цилиндрическую поверхность, соосную камере и имеющую площадь поперечного сечения, равную  площади выходного сечения сопла (штриховые линии на рис.4). Вне этого  цилиндра  равнодействующая сил наружного давления на боковую и торцевые поверхности  сосуда, очевидно  равна  0.

Также равна нулю равнодействующая сил наружного давления в сопловой части внутри этого цилиндра. Остаются неуравновешенными лишь силы наружного давления. Действующие  на  дно  сосуда  внутри  указанного  цилиндра  на  площади, равной  Sa. Равнодействующая  этих  сил  Fн  равна

Fн = PнSа

и  направлена  по  оси  X  в  противоположную  сторону.

В  полученном  выражении  для F1  входят  как  параметры  критического сечения, так и  входного  сечения  сопла  1-1. Для  вычисления  равнодействующей  нам  целесообразно  выразить  параметры  потока   в   сечении 1-1 через  параметры  у  дна  камеры.

Используем  для  этого  известную  зависимость, что  падение  давления  по длине  камеры  составляет  удвоенную  величину  скоростного  напора:

Po - P1= ρV1²

Учитывая, что  секундный  расход  Gk  можно  представить  в  виде

Gk=gρV1S1

Отсюда           ρ1V1=Gk/gS1

Тогда  получим, что   Po – P1=GkV1/gS1

Поскольку  камера  двигателя  цилиндрическая (  S1=S0 ), можно  записать, что

P0S0=P1S1+GkV1/g

Сравнивая  полученное  выражение  с  формулой  для  F1,замечаем,что ее можно переписать  в  виде

F1= -( GkVk/g + PkSk ) + PoSo

Формулу  для  силы  F2  получим  путем  совершенно  аналогичным  предыдущему:

Нам  теперь  осталось  спроецировать  рассмотренные  силы  на  ось  координат Χ  и  найти  их  равнодействующую (направление оси возьмем противоположно направлению скорости  истечения  газов ):

R= - Fн+F0F1+F2= - PнSa + P0S0 + GkVk/g + PkSkP0S0 + PaSaPkSk +GkVa/gGkVk/g

R=GkVa/g + ( Pa – Pн )Sa

Режим  истечения  продуктов  сгорания  через  сопло  называется  расчетным, если  в  процессе  истечения  газы  расширяются  до  давления, равного  давлению  окружающей  среды, т.е. когда  давление  на  срезе  сопла  Pa  равно  давлению  окружающей  среды    Рн:

Pa=Pн      

В  практике  часто  встречаются  случаи, когда  Pa≠Pн. Режим, когда  Pa>Pн-называется  режимом работы с  недорасширением, а  когда  Pa <Pн - с  перерасширением.

Режим  работы  с  недорасширением  появляется  в  том  случае, когда  по  каким-либо соображениям  площадь  выходного  сечения  сопла  приходится делать  меньше  расчетной. При  истечении  с  недорасширением  двигатель  работает  достаточно  стабильно  и  устойчиво, и  наблюдается  лишь  некоторая потеря  тяги  двигателя  из-за  неполного  расширения  потока  продуктов  сгорания.

Недорасширение  может  происходить  и в том случае, когда  площадь  выходного сечения  сопла  равна  расчетной, но  во  время  полета  снаряда  давление  меняется  так, что  с  некоторого  момента  оно  становится  заметно меньше  Pa ( взлет  на  большие  высоты  с  сильным  разрежением  атмосферы ).

При  режиме  нерасширения  газ  расширяется  до  давления, меньшего, чем давление  в  окружающей  среде. Это  приводит к  тому, что  поток  движется фактически  из  области  пониженного  давления  в область  с  большим  давлением. Эксперементы  с  соплами, перерасширяющими газовый поток, показали, что  такое  движение  может  существовать. Однако возможность его существования ограничена сравнительно  низкими перепадами, а само движение газа в сопле  с  перерасширением  отличается  большой  неустойчивостью. При  значительном  перерасширением, когда  Pa/Pн≤ 0.3-0.5, внутри  сопла  могут  появиться  интенсивные  скачки, резко  нарушающие  режим  нормативного  разгона  продуктов, так  что  в  некоторых  случаях  не  будет  достигнута  даже  критическая  скорость.

При  работе  с  перерасширением  тяга  двигателя  также  может  уменьшаться  по  сравнению  с  расчетной, причем  в  этом  случае  падение   тяги  происходит  за  счет  действия  избыточного  противодавления  на   части  контура  сопла.

В общем случае характер изменения тяги двигателя при истечении газов с  перерасширением  по сравнению с тягой при расчетном истечении зависят от степени перерасширения и конфигурации сопла, причем за счет повышения скорости  истечения при перерасширении тяга двигателя несколько увеличивается, а  из-за  Pa<Pн  и  эффекта  противодавления  на  стенке  сопла снижается.

Если сопло работает в режиме недорасширения, то при уменьшении внешнего  давления, тяга  двигателя обычно несколько  возрастает.

Часто  формулу  тяги  для  всех  режимов  представляют  в  виде

R=GkVe/g,      

где  Ve=Va + ( Pa-Pн )Sag/Gk – эффективная  скорость  истечения.

  

ПОЛНЫЙ ИМПУЛЬС  РЕАКТИВНОЙ  СИЛЫ

Полным  импульсом  реактивной силы Ιn называют интегральную  характеристику   кривой  тяги  двигателя  R  по  времени

     

      Где   τ –время  работы  ракетного  двигателя,

или    

Величина  полного  импульса  комплексно  характеризует  эффективность работы  порохового  ракетного  двигателя  с  учетом  уровня  развиваемой им  тяги  и  времени  действия  тяги  на  ракету.

Нетрудно показать, что полный импульс реактивной силы практически не  зависит  от  вида  кривой  P(t). Действительно:

;

;

где    ω – вес  порохового  заряда;

ξa– отношение  диаметров  сечений;  ξa = d/dкр

πa=π( k,ξ ) = P/Po – табличная  функция  

fp – приведенная  сила  пороха  заряда  РДТТ,

χ – ( χ<1 ) - коэффициент, учитывающий  понижение  температуры  пороховых  газов  вследствие  теплоотдачи  от  газов  к  корпусу  двигателя.

Окончательно  имеем:

                                        In = Vaω/g +ξ ²  πaω ()/A – PнFaτ     

ОПРЕДЕЛЕНИЕ  СКОРОСТИ  РЕАКТИВНОГО  СНАРЯДА.

Для  оценки  максимальной  скорости, которую  может  развить  ракетный снаряд  данной  конструкции, можно  использовать  формулу  Циолковского. Формулу  Циолковского  легко  получить  путем  интегрирования  уравнения  движения  ракеты  при  следующих  допущениях:

  •  снаряд  перемещается  в  безвоздушном  пространстве;
  •  гравитационные  силы  отсутствуют.

В  этом  случае  уравнение  движения  ракеты  можно  записать  в  виде:

q(t)/gdV/dt = GkVe/g

 За  счет  сгорания  топлива  масса  снаряда  будет  все  время  уменьшаться:

Т.о.  исходное  дифференциальное  уравнение  преобразуется  к  виду

Произведем  разделение  переменных:

и  замену  переменной       

;

dZ = - Gkdt

В  новых  переменных  наше  дифференциальное  уравнение  примет  вид:

dV = VedZ/Z

Произведем  интегрирование  этого  уравнения  в  пределах  для  V  от  0  до  

V  и  для  Z  от  Z0 до Z.

Получим:

V = Veln(Z0/Z),

или, переходя  к  исходным  переменным

Максимальной  величины  скорость  снаряда  достигнет,  когда  пороховой заряд  в  двигателе  полностью  сгорит, т.е.

При        t = τ,  ∫Gkdt = ω    и   Vmax = Veln(q0/(q0 - ω))          

Полный  вес  снаряда  можно  представить  в  виде

q0 = qn + ω

Максимальную скорость реактивного снаряда  можно  записать  в  следующих двух  вариантах:

Vmax = Veln(1+ω/qn)

Vmax = Veln(q0/qn )

СПИСОК   ИСПОЛЬЗОВАННОЙ  ЛИТЕРАТУРЫ  :

Куров  В.Д.,  Должанский  Ю.М.   Основы  проектирования  пороховых  ракетных  снарядов.  М.,  Оборонгиз,  1961г -  296с.

Шапиро  Я.М.,  Мазинг  Г.Ю.,  Прудников Н.Е.  Основы  проектирования  ракет  на  твердом  топливе. М.,  Воениздат,  1968г -  352с.

Фахрутдинов  И.Х.,  Котельников  А.В.  Конструкция  и  проектирование  ракетных  двигателей  твердого  топлива. М.,  Машиностроение, 1987г.-328с.

Шапиро Я.М.,  Мазинг  Г.Ю., Прудников Н.Е.   Теория  ракетного  двигателя  на  твердом  топливе. М., Воениздат,  1966г -  256с.

КУРСОВАЯ РАБОТА ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАКЕТНЫХ СНАРЯДОВ НА ТВЕРДОМ ТОПЛИВЕ на http://refleader.ru/


 

Другие похожие работы, которые могут вас заинтересовать.
13853. Курсовая работа: учебно-методическое пособие 102.23 KB
  Учебно-методическое пособие «Курсовая работа» подготовлено в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки 030900 «Юриспруденция» (квалификация/степень бакалавр) и определяет основные требования к курсовой работе, организацию и методику ее выполнения и оформления.
66. Курсовая работа: Роль и место К. Токаева в казахстанской дипломатии 100.83 KB
  Искусный дипломат - это тонкий психолог, который умеет найти подход к любому собеседнику и убедить его в собственной правоте, при этом человек придёт к данному выводу самостоятельно и не будет чувствовать, что на него кто-то оказывает давление...
21821. Курсовая работа на тему: Психология беременности Оглавление [1] Введе 38.13 KB
  Более того в христианском мире к которому по праву принадлежит и наша страна на протяжении столетий сформировалось особое отношение к материнству как важнейшей духовно-нравственной ценности достойной почитания и прославления. Таким образом материнство понимается как осознанная потребность в рождении воспитании детей предполагающее эмоционально-ценностное отношение к ребенку как объекту любви и заботы. Объект исследования – материнство как психологический феномен.1 Различные подходы к пониманию материнства Родительство представляет собой...
21824. Курсовая работа на тему: Онтогенез речи дошкольника Оглавление [1] Вве. 30.65 KB
  Языковые правила и их усвоение детьми [4] Заключение [5] Список использованной литературы Введение Как известно развитие и становление речевых навыков ребенка происходит в дошкольный период. Актуальность нашего исследования обусловлена необходимостью систематизации теоретических и практических наработок ученых на различных этапах изучения развития речи ребенка. Для достижения цели исследования перед нами были поставлены следующие задачи: - охарактеризовать понятие предречевого развития; - рассмотреть периодизацию доречевых стадий развития...
21826. Курсовая работа на тему: Понимание учителями переживаний старшеклассников . 46.34 KB
  При всей очевидности и даже тривиальности этой констатации требуется пояснить что в данном контексте проблема понимается не в смысле учебной задачи а в смысле жизненной ситуации которая затрагивает интересы личности и воспринимается ею как неудовлетворительная и требующая разрешения. Методы исследования – беседа анкетирование использование методик стимулирующих дискуссионную окрашенность диалога выявляющих индивидуальные позиции подростков Новизна исследования заключается в том что до данного момента не было проведено основательных...
21819. Курсовая работа на тему: Создание комфортных условии при поступлении ребенка в ДОУ ОГЛАВЛЕНИЕ . 38.26 KB
  Учет психических и физических особенностей ребенка с учетом эмоционального настроения и состояния его здоровья [4. Поступление ребенка в дошкольное учреждение – это кризисный момент в его жизни. Чтобы обеспечить своевременное и полноценное развитие ребенка необходимо учитывать его особенности и создавать условия для развития которые помогли бы ему гармонично войти в мир и реализовать потенциал заложенный в нем природой и собственной программой развития.
21825. Курсовая работа на тему: Особенности взаимодействия психолога - профконсультанта с родителями самоопределя. 46.61 KB
  По мнению большинства социологов и психологов педагогов очень важно как можно раньше определиться с выбором профессии выбрать для себя то чем ты действительно хочешь заниматься и что для тебя интересно. По нашему мнению именно высококачественное профессиональное консультирование данной категории людей по вопросам самоопределения и выбора профессии поможет значительно сократить уровень безработицы в будущем. Вопросам выбора профессии с учётом профессиональной пригодности как совокупности индивидуальных особенностей человека влияющих на...
21815. Курсовая работа на тему: Проблемы и перспективные решения управления качеством образования в образовательн. 31.21 KB
  Практический анализ управления качеством образования в образовательном учреждении [3. Анализ эффективности реализации практической работы [4] Заключение [5] Библиография Введение В процессе модернизации системы образования России перед руководителями образовательных учреждений педагогами родителями обучающихся воспитанников отчетливо обозначилась проблема оценивания качества образования в том числе и в связи с активно внедряемыми ориентированными на потребителя механизмами управления качеством специального коррекционного образования....
21840. Курсовая работа на тему: Развитие образа в рисунках детей раннего возраста Содержание . 44.53 KB
  Теоретические аспекты детской изобразительной деятельности [3] Глава 2. Осознание принятие и практическая реализация педагогом идеи развития личности в изобразительной деятельности предполагает знание ответов прежде всего на такие вопросы как: что такое личность Каковы ее основные характеристики Каковы закономерности ее развития Какова роль воспитания вообще и педагога в частности в решении проблем развития личности На эти и другие вопросы пытаются ответить философия социальная и возрастная психология педагогика и другие науки. Это...
21841. Курсовая работа на тему: Особенности общения со сверстниками у детей старшего дошкольного возраста Ог. 94.69 KB
  Цель констатирующего эксперимента - изучение особенностей культуры взаимопонимания в общении детей старшего дошкольного возраста со сверстниками. Изучить педагогические условия воспитания культуры взаимопонимания в общении старших дошкольников в практике ДОУ. Определить уровни культуры взаимопонимания в общении старших дошкольников решение условных ситуаций Объясни правильно и Обида по методике А. Для решения 2-й задачи нами были выделены критерии показатели и уровневые характеристики культуры взаимопонимания в общении старших...
© "REFLEADER" http://refleader.ru/
Все права на сайт и размещенные работы
защищены законом об авторском праве.