Балтийский государственный технический
университет “ВОЕНМЕХ”
Им. Д.Ф. Устинова
Кафедра A4
Лабораторные работы
по курсу: проектирование стартовых комплексов морского базирования (СК МБ)
1. Определение параметров старта МБР с ЖРД.
2. Определение потерь тяги ЖРД под водой.
3. Численное моделирование процессов старта МБР с ЖРД с учетом потерь тяги.
4. Определение параметров старта изделия с помощью ПАД.
5. Анализ схем КПУ.
6. Отработка заряда ПАД при переменной внешней нагрузке.
| Выполнил: | |
| студент(ка) | |
| группа | |
| Проверил: | |
Санкт-Петербург 200 г.
Определение параметров старта МБР с ЖРД.
Рассматривается подводный старт МБР из затопленной шахты с помощью ЖРД при наличии воздушного колокола (рис. 1.1).
Рисунок 1.1
Рисунок 1.1 Схема ШПУ с МБР.
Математическая модель процесса старта МБР с ЖРД.
Допущения:
1. Изделие абсолютно твердое тело, движение изделия одномерное;
2. Рабочие газы в подракетном объеме подчиняются уравнению состояния идеальных газов;
3. Принимаем значение температуры рабочей смеси в подракетном объеме меньшим температуры насыщенных паров воды (температура принимается 330 – 360 К, жидкость несжимаемая);
4. Влиянием ударно-волновых процессов на параметры движения изделия пренебрегаем;
5. Трение поясов амортизации ракеты о стенки шахты учитывается коэффициентами по мере выхода каждого пояса амортизации из шахты.
Система уравнений.
1. Уравнение изменения температуры газа в подракетном объеме.
,
2. Уравнение изменения давления в подракетном объеме.
,
3. Уравнение изменения подракетного объема.
,
4. Уравнение движения ракеты в шахте:
,
где 
- перемещение,
- скорость,
- ускорение.
- присоединенная масса жидкости – фиктивная масса жидкости движущаяся с ускорением ракеты, энергия которой равна энергии реально движущихся частиц с разными скоростями в окрестностях головной части (ГЧ) ракеты. Зависит от формы ГЧ.
,
.
В начальный момент времени 
;
5. Уравнение движения жидкости в кольцевом зазоре.
,
где 
- перемещение,
- скорость,
- ускорение.
Полученная система дифференциальных уравнений первого порядка решается методом Рунге-Кутта.
Начальные условия при 
:
1. 
| 2. 
| 3. 
|
4. 
| 5. 
| 6. 
|
7. 
| 8. 
| 9. 
|
В результате решения системы дифференциальных уравнений определяются кинематические параметры движения ракеты и жидкости в кольцевом зазоре, а также газодинамические величины.
Исходные данные для выполнения расчета.
Ваши исходные данные
Результаты расчета.
В таблицу 1.1 сведены результаты расчета, полученные при выполнении программы «MBR_RX» с начальными данными представленными выше.
Таблица 1.1
Таблица Ваших результатов
Рисунок 1.2
Рисунок 1.2 Циклограмма запуска двигательной установки первой ступени МБР
Рисунок 1.3
Рисунок 1.3 Кинематические параметры движения изделия
Рисунок 1.4
Рисунок 1.4 Кинематические параметры движения жидкости в кольцевом зазоре.
Рисунок 1.5
Рисунок 1.5 График изменения давления в подракетном объеме от времени.
Определение потерь тяги ЖРД под водой.
Расчет потерь тяги ЖРД выполнялся с помощью компьютерной программы «RF».
Ваши исходные данные и результаты расчета
В таблицу 2.1 помещены значения отношения давления в камере сгорания к давлению в задонном объеме и соответствующий этой величине процент потерь импульса тяги.
Таблица 2.1
Таблица 2.1
По данным приведенным в таблице 2.1 построен график (см. рис.2.1).
Рисунок 2.1.
Рисунок 2.1 График изменения импульса тяги РД от отношения давления в КС к ЗО.
3. Численное моделирование процессов старта МБР с ЖРД
с учетом потерь тяги.
Численное моделирование процессов старта выполняется с помощью расчетной компьютерной программы «MBR_RX». В таблице 3.1 приведены варианты расчета и соответствующие им значения изменяемых величин.
Таблица 3.1
| Номер варианта | Переменная 1 | Переменная 2 | Переменная 3 |
Ниже приведены результаты расчетов по вариантам из таблицы 3.1.
Вариант 1
Исходные данные и результаты Вашего варианта 1
Вариант 2
Исходные данные и результаты Вашего варианта 2
Вариант 3
Исходные данные и результаты Вашего варианта 3
Вариант 4
Исходные данные и результаты Вашего варианта 4
Вариант 5
Исходные данные и результаты Вашего варианта 5
Вариант 6
Исходные данные и результаты Вашего варианта 6
Вариант 7
Исходные данные и результаты Вашего варианта 7
Графическое представление результатов расчета
для базового варианта (Ваш номер варианта)
Рисунок 3.1
Рисунок 3.1 Кинематические параметры движения изделия
Рисунок 3.2
Рисунок 3.2 Кинематические параметры движения жидкости в кольцевом зазоре.
Рисунок 3.3
Рисунок 3.3 Циклограмма запуска двигательной установки первой ступени МБР
Графическое представление результатов расчета для всех вариантов
Рисунок 3.4
Рисунок 3.4 График изменения давления в подракетном объеме от времени.
Рисунок 3.5
Рисунок 3.5 График зависимости скорости изделия при выходе из шахты
от величины противодавления.
Рисунок 3.6
Рисунок 3.6 График зависимости максимального давления в ЗО при старте изделия
от величины противодавления.
