48862

Автоматика и регулирование РДТТ

Курсовая

Астрономия и авиация

Для РДТТ стартующих в диапазоне температур окружающей среды и имеющего номинальные параметры кН МПа: Определить количество сменных вкладышей если их будет более 4 нужно изменить величину разброса и вычислить каждого вкладыша для определенного диапазона окружающей среды при настройке на Р=const; Построить в натуральную величину профиль обечайки по известным...

Русский

2013-12-16

445 KB

8 чел.

Государственный Технический Университет имени Н. Э. Баумана

Факультет     Энергомашиностроение

Кафедра     Ракетные двигатели

РАСЧЕТНО - ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе

"Автоматика и регулирование РДТТ"

Студент: Черных В.С.

Группа: Э1-112

Преподаватель: Андреев Е.А.

    Москва, 2010


Содержание:

[0.1]
Расчёт сменных сопловых вкладышей

[0.1.1] Определение параметров сменных вкладышей

[0.1.2] Определение давления в камере сгорания и тяги двигателя

[0.2] Значение основных параметров при регулировании с использованием центрального тела:

[0.3] Т, К

[0.4] Fкр_тело(Т)/10-3, м2

[0.5] рк(Т), МПа

[0.6] х(Т)/10-3, м

[0.7] 223

[0.8] 3,370

[0.9] 6,557

[0.10] 0

[0.11] 273

[0.12] 3,898

[0.13] 5,756

[0.14] 7,251

[0.15] 323

[0.16] 4,505

[0.17] 5,054

[0.18] 14,310

[0.19]
Конструкция центрального тела

 
Задание на курсовое проектирование

Вариант №11.

Для РДТТ, стартующих в диапазоне температур окружающей среды  и имеющего номинальные параметры , кН, МПа:

  1.  Определить количество сменных вкладышей (если их будет более 4, нужно изменить величину разброса ) и вычислить  каждого вкладыша для определенного диапазона окружающей среды при настройке на Р=const;
  2.  Построить в натуральную величину профиль обечайки (по известным размерам центрального тела) и положение центрального тела в момент запуска двигателя при . Определить зависимость перемещение центрального тела от температуры и разброс тяги при  принимая  при .
  3.  Параметры топлива:
  •  Плотность топлива  ;
  •  Удельный импульс топлива  ;
  •  Температура ПС в КС = 2820 ;
  •  Молекулярная масса ПС = 26,3 ;
  •  Показатель процесса расширения = 1,22;
  •  Единичная скорость горения топлива =  ;
  •  Показатель степени в законе горения топлива = 0,47;
  •  Физико-химическая константа топлива B= 700;
  •  Физико-химическая константа топлива m= 0,00017;
  1.  Спроектировать сопло с центральным телом.


Расчёт сменных сопловых вкладышей

Основные допущения используемые в расчетах:

  •  Заряд находится в тепловом равновесии с окружающей средой;
    •  Температурное поля заряда равномерно;
    •  Сопло двигателя работает на расчётном режиме.

Определение параметров сменных вкладышей

Газовая постоянная продуктов сгорания (далее ПС):

.

Постоянная топлива:

.

Единичная скорость горения топлива в пересчёте на минимальную температуру эксплуатации заряда ( = 223 К):

;

Комплекс приведённый к минимальной температуре эксплуатации:

;

Принимаем коэффициент сопла:

;

Коэффициент тепловых потерь:

;

Комплекс , зависящий от рода газа:

;

Площадь горения заряда:

;

Определяем минимальную и максимальную площадь критики при минимальной температуре, соответствующие максимальной и минимальной тяге:

;

;

Получим выражения Fкр=f(T), соответствующие максимальному и минимальному давлениям в камере сгорания:

Графики данных зависимостей представлены на рис 1:

Принимаем за площадь критического сечения первого вкладыша Fвкл1=, данный вкладыш обеспечит заданное давление до температуры Т1:

Диаметр критического сечения первого вкладыша равен:

Принимаем величину температурного перекрытия вкладышей равную 5 К, тогда температура Т2, начала работы второго вкладыша будет равна:

Т2нач1кон-5=265,374-5=260.734 K

Площадь критического сечения второго вкладыша определяется по формуле:

Второй вкладыш обеспечит заданное давление до температуры Т3:

Диаметр критического сечения второго вкладыша равен:

Температура начала работы третьего вкладыша равна:

Т3нач2кон-5=303,468-5=298,468 К

Площадь критического сечения третьего вкладыша определяется по формуле:

Третий вкладыш обеспечит заданное давление до температуры Т5:

Диаметр критического сечения третьего вкладыша равен:

Определение давления в камере сгорания и тяги двигателя

Найдем зависимость изменения давления в камере сгорания двигателя при использовании сменных вкладышей от температуры окружающей среды. Для первого вкладыша:

№ вкладыша

1

223

265,374

3,595

67,7

5,814

6,569

2

260,374

303,468

4,010

71,5

5,270

5,954

3

298,468

323

4,473

75,5

4,777

5,397

Расчет площадей критического сечения вкладышей рис.2

Зависимость давления в камере сгорания от температуры окружающей среды представлена на рис. 3

Изменения тяги в КС в зависимости от температуры окружающей среды при использовании сменных вкладышей:

№ вкладыша

1

28000

32000

2

28000

32000

3

28000

32000

Зависимость изменения тяги от температуры окружающей среды. Рис. 4

Расчёт центрального тела

Для проведения предстартовой настройки РДТТ при использовании перемещающегося в сопле центрального тела определим зависимость между температурой окружающей среды и перемещением  центрального тела.

Определение площади критического сечения и тяги двигателя

Площадь критического сечения сопла зависит от температуры следующим образом (для номинального значения тяги P=30000 Н):

 

Изменение площади критического сечения при регулировании на постоянство тяги:

Рис. 5


Изменение площади критического сечения при регулировании на постоянство тяги:

Рис. 6


Определение перемещений центрального тела

Для упрощения расчетов примем некоторые допущения:

  •  Сверхзвуковая часть сопла – коническая, угол полураскрытия равен 15˚;
    •  Область максимального сечения центрального тела и область минимального сечения обечайки имеют нулевую протяженность в осевом направлении.

Максимальный диаметр центрального тела по рекомендациям к выполнению курсового проекта:

;

Диаметр критического сечения сопла с учётом центрального тела в положении для минимальной температуры эксплуатации ():

;

Значение радиуса обечайки:

Длину отрезка :

 При перемещении центрального тела для образования критического сечения будут характерны два случая.


Первый случай:

 

В данном случае критического сечение образуется вдоль отрезка DE, длина которого зависит от перемещения центрального тела, при этом, отрезок DE при перемещении центрального тела поворачивается вокруг точки D.

Изменение длины отрезка , как функция от перемещения центрального тела :

Изменение площади критического сечения сопла, как функция от перемещения центрального тела:


Второй случай:

В данном случае критического сечение образуется вдоль отрезка DE, перпендикулярного образующей сопла.

Изменение длины отрезка , как функция от перемещения центрального тела :

Длина отрезка :

Изменение площади критического сечения сопла, как функция от перемещения центрального тела:

Граничное значение перемещения центрального тела:


Граничное значение температуры:

При  из уравнения:

,

Находим

Перемещение центрального тела от температуры:

 

Рис. 7

Значение основных параметров при регулировании с использованием центрального тела:

Т, К

Fкр_тело(Т)/10-3, м2

рк(Т), МПа

х(Т)/10-3, м

223

3,370

6,557

0

273

3,898

5,756

7,251

323

4,505

5,054

14,310


Конструкция центрального тела

Начальное положение центрального тела соответствует минимальной площади критического сечения, а значит и минимальной температуре эксплуатации 223К. Перемещение центрального тела происходит путём его вращения относительно вала с помощью ключа.

При перемещении вала вправо (см. приведённую схему) будет происходить увеличение площади критического сечения.

Величину перемещения центрального тела для данной температуры возможно контролировать одним из способов:

  •  Заранее рассчитанный и нанесённый в виде спирали график перемещения тела от температуры;
    •  Аналогично первому варианту, но дискретные значения перемещений в виде рисок на вале;
    •  Оптико-механические системы измерения перемещений.

Фиксация центрального тела 4 производится с помощью специальной гайки 5.

1 - неподвижный вал;

2 – крепление неподвижного вала;

3 – сопло;

4 – центральное тело;

5 – гайка.


Использованная литература

  1.  А.М.Виницкий, Ракетные двигатели на твердом топливе, М.:Машиностроение, 1973.
  2.  Е.А.Андреев, Конспект лекций по курсу «Динамика и регулирование РДТТ».
  3.  Д.А.Ягодников, Конспект лекций по курсу «Расчет, проектирование и конструкция РДТТ».
  4.  

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

22394. КЛАССИФИКАЦИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ. КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ НАДЗЕМНОЙ ЧАСТИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ 213.84 KB
  Различные строительные объекты здания и сооружения в зависимости от их назначения можно подразделить на четыре основные группы: жилые и общественные здания которые объединяются общим названием гражданские здания; к общественным зданиям относятся общежития клубы больницы школы.различные административные здания учебные театральнозрелищные торговые здания и т.; промышленные здания здания фабрик заводов и других производственных помещений здания гаражей электростанций котельных и т. сельскохозяйственные здания здания...
22395. Системный (структурный) уровень компьютерного проектирования сложных объектов 230 KB
  Системный подход к задаче автоматизированного проектирования технологического процесса; 2. Системный анализ сложных процессов 3 Этапы проектирования сложных систем 1. Системный подход к задаче автоматизированного проектирования технологического процесса Системный подход к задачам автоматизированного проектирования требует реализации совместного проектирования технологического процесса ТП и автоматизированной системы управления этим процессом АСУТП.
22396. Системный уровень компьютерного проектирования сложных объектов 110.5 KB
  Системный подход направление методологии научного познания и социальной практики в основе которого лежит рассмотрение объектов как системы; ориентирует исследователя на раскрытие целостности объекта на выявление многообразных типов связей в нем и сведения их в единую теоретическую картину. Основная процедура – построение обобщающей модели отражающие взаимосвязи реальной ситуации; техническая основа системного анализа – ЭВМ и информационные системы. Основной общий принцип системного подхода заключается в рассмотрении частей явления или...
22397. Математические модели объектов проектирования 148 KB
  3 Функциональные и структурные модели; 3. В САПР для каждого иерархического уровня сформулированы основные положения математического моделирования выбран и развит соответствующий математический аппарат получены типовые ММ элементов проектируемых объектов формализованы методы получения и анализа математических моделей систем. Это обстоятельство приводит к расширению множества используемых моделей и развитию алгоритмов адаптивного моделирования.
22398. Математическое обеспечение САПР 86 KB
  4 Постановка и решение задач синтеза 4.6 Место процедур синтеза в проектировании 4. Специфика предметных областей проявляется прежде всего в математических моделях ММ проектируемых объектов она заметна также в способах решения задач структурного синтеза.4 Постановка и решение задач синтеза 4.
22399. Интегрированные системы автоматизированного проекти 122 KB
  1Типы САПР в области машиностроения Среди CADсистем различают системы нижнего среднего и верхнего уровней. Системы верхнего уровня называемые также тяжелыми САПР или hiend разрабатывались для реализации на рабочих станциях или мейнфреймах. Эти системы были более универсальными но и дорогими ориентированными на геометрическое твердотельное и поверхностное моделирование.
22400. Системы и технологии управления проектированием и жизненным циклом изделия (PDM-, PLM-, CALS-технологии) 147 KB
  Однако попытки использовать имевшиеся в то время СУБД не приводили к удовлетворительным результатам в силу разнообразия типов проектных данных распределенного и параллельного характера процессов проектирования с одной стороны и недостаточной развитости баз данных с другой стороны. Однако они не учитывали или в недостаточной степени удовлетворяли требованиям обеспечения целостности данных управления потоками проектных работ многоаспектного доступа пользователей к данным. Они предназначены для информационного обеспечения проектирования и...
22401. CASE-технологии компьютерного проектирования 94.5 KB
  1 Введение CASEтехнологии; 7.2 CASEсредства.4 Структурный подход к проектированию ИС CASE средствами.
22402. CASE-средства анализа и синтеза проектных решений информационных систем 238 KB
  Взаимодействие блоков друг с другом описываются посредством интерфейсных дуг выражающих ограничения которые в свою очередь определяют когда и каким образом функции выполняются и управляются; строгость и точность. отделение организации от функции т. Методология SADT может использоваться для моделирования широкого круга систем и определения требований и функций а затем для разработки системы которая удовлетворяет этим требованиям и реализует эти функции. Диаграммы главные компоненты модели все функции ИС и интерфейсы на них...