(2.18)

2.2.3 Определить запасы прочности

Запасы прочности определяют для каждого расчетного случая в каждой рассматриваемой точке сечения (с наветренной и подветренной стороны) по формуле:

(2.19)

2.2.4Определить запасы устойчивости Запасы устойчивости определяют для случая, когда продольные напряжения отрицательны , (т.е. оболочка отсека подвержена сжатию в продольном направлении) по формуле:

(2.20)

Расчет входящих в эту формулу напряжений осуществляется по изложенной выше методике расчета по формулам:

(2.21)

(2.22)

; (2.23)

; (2.24)

. (2.25)

Если критическое напряжение окажется больше предела пропорциональности материала , т.е. > , то необходимо пересчитать его значение с учетом пластичности по формуле

, (2.16)

где

. (2.17)

2.2.5 Сделать выводы о прочности и устойчивости гладкой оболочки топливного отсека.

3 Методика экспериментального определения несущей способности

гладких модельных оболочек при действии внутреннего избыточного

давления и осевого сжатия

3.1 Задачи экспериментального исследования

Экспериментальное определение несущей способности моделей топливных баков РСН сводится к опытному определению соотношений между основными действующими нагрузками при которых достигается предельное равновесие конструкции, т.е. к определению границы области значений разрущающих нагрузок.

Расчетными случаями нагружения для топливных отсеков ракет являются:

- максимум внутреннего давления в баков, обусловленного наддувом и весом столба жидкости компонентов топлива;

- максимум продольного нагружения;

- максимум нагрева конструкции;

- максимум поперечных нагрузок.

Все перечисленные нагрузки действуют на корпуса РСН комплексно, но в отдельные моменты времени, в зависимости условий полета на АУТ, наиболее опасных значений достигают указанные в расчетных случаях составляющие внешних силовых факторов. Наиболее характерным и опасным с позиций прочности для топливных отсеков является сочетание осевой сжимающй силы и внутреннего избыточного давления. Действие осевой сжимающей силы может привести к потере устойчивости оболочки корпуса РСН, а действие внутреннего давления – к ее разрушению от чрезмерных окружных напряжений. Комплексное действие этих силовых факторов на оболочку приводит к появлению более сложных эффектов в механизме разрушения конструкции. Выявление таких эффектов также составляет задачу экспериментального исследования несущей способности моделей топливных отсеков. Другой, не менее важной, задачей является определение границ области, которой соответствуют предельные сочетания силовых факторов, при которых оболочка может разрушиться.

Нагрев и изгибающие моменты являются дополнительными факторами, способствующими разрушению конструкций, однако учет этих факторов приведет к необходимости проведения более сложного многофакторного эксперимента, что уже выходит за рамки одной учебной лабораторной работы.

Таким образом задача экспериментального исследования несущей способности моделей топливных баков жидкостных ракет состоит в установлении эмпирической зависимости между критическими значениями внутреннего избыточного давления и осевого сжатия, а также в выявлении эффектов и механизмов разрушения моделей в однофакторном эксперименте. При этом, в качестве независимого аргумента целесообразно использовать фиксированные значения внутреннего давления, а разрушающие значения осевой сжимающей силы использовать в качестве отклика системы.

3.2 Порядок проведения эксперимента

3.2.1 Для проведения эксперимента используется тонкостенная гладкая цилиндрическая оболочка из алюминиевого сплава диаметром 66·10-3 м, длиной 115·10-3 м, толщиной 0,15·10-3 м.

3.2.2 Установить на оболочке герметичные фланцы, позволяющие надежно закрепить торцы оболочки, а также осуществлять наддув и осевое сжатие оболочки.

3.2.3 Заполнить внутреннюю полость оболочки и гидравлическую систему установки водой.

3.2.4 Осуществить нагружение оболочки внутренним давлением с помощью ручного насоса при отсутствии осевого сжатия до разрушения оболочки.

3.2.5 Определить по контрольному манометру величину критического значения давления при котором оболочка разрушилась.

3.2.6 Установить новый образец оболочки с фланцами, не заполненный водой и осуществить шарнирное соединение штока гидравлического пресса с торцевой опорой верхнего фланца оболочки.

3.2.7 Довести оболочку до разрушения (до потери устойчивости) путем осевого сжатия с помощью гидравлического пресса при отсутствии внутреннего давления в оболочке.

3.2.8 Определить критическое значение сжимающего усилия гидравлического пресса при котором оболочка потеряла устойчивость, по манометру, тарировка которого проведена в единицах силы осевого сжатия.

3.2.9 Установить новый образец оболочки, подготовленный одновременно к нагружению осевой сжимающей силой и внутренним давлением, выполнив указанные выше операции.

3.2.10 Нагрузить оболочку внутренним давлением до значения, указанного руководителем занятия.

3.2.11 Нагрузить оболочку осевой сжимающей силой до разрушения.

3.2.12 Определить критическое значение сжимающего усилия гидравлического пресса при котором оболочка потеряла устойчивость.

3.2.13 Повторить комплексное нагружение оболочек в соответствии с пунктами 3.2.9-3.2.12 данной методики для фиксированных значений внутреннего давления Рi (от 0 до Рразр) с шагом ∆Р = 0,2 Рразр и определить в каждом опыте значение предельной осевой сжимающей силы Nразр (Рi).

3.2.14 Занести полученные опытные значения предельных соотношений нагрузок в протокол испытаний и установить экспериментальную зависимость между этими величинами. топливного отсека.

4 Лабораторная установка для исследования несущей способности

моделей корпусов ракет с ЖРД

4.1 Назначение и состав установки