Требования, предъявляемые к ракете. Определение составляющих стартовой массы, геометрические характеристики. Обоснование целесообразности отделения боевой части в полете. Главные требования, предъявляемые к системам отделения и их принципиальные схемы.
Аннотация к работе
В сложившейся современной сложной международной обстановке Российское правительство следуя принципам мирного сосуществования государств с различными общественными строями прилагает титанические усилия, чтобы предотвратить ядерную войну, сохранить и упрочить мир. Особое внимание уделяется развитию военной техники и оснащение ею Вооруженных Сил России, обеспечивающих защиту и обороноспособность нашей страны. В настоящее время Российские Вооруженные Силы оснащены новейшей боевой техникой, в любой момент готовой дать отпор агрессору, посягнувшему на независимость России. Особенно важно выполнение такой задачи, как замена уже устаревших образцов вооружения, на новые, где использованы последние достижения научно-технических работ, новые подходы в проектировании. Кроме того, ракеты с РДТТ используются в народном хозяйстве (для борьбы с градом, бурение скважин, зондирование высоких слоев атмосферы).В частности, по типу применяемого двигателя ракеты можно разделить на следующие группы: - ракеты с ЖРД, работающие на жидком топливе; По типу применяемой СУ ракеты подразделяются на ракеты с автономной и комбинированной СУ. Пуск одной ракеты в большом диапазоне дальностей с экономической точки зрения невыгоден, т.к. это приводит к усложнению эксплуатации ракеты, уменьшает ее эффективность и маневренность. Надежность комплекса, в первую очередь, обеспечивается контролем изготовления агрегатов и систем на заводе, проведением заводских испытаний агрегатов, систем и ракеты в целом, а также проведением испытаний ракеты непосредственно перед пуском. Она зависит от размеров ракеты, ее массы и прочностных характеристик, чувствительности элементов ракеты к тряске при перевозке и перегрузке, а также от того, в каком виде перевозится ракета (собранном, отдельными ступенями, с топливом или без топлива).При проектировании рассматривают упрощенные уравнения движения центра масс ракеты относительно стартовой системы координат, связанных с Землей, которую считают неподвижной. Для вывода уравнений движения на активном участке траектории рассмотрим схему сил, действующих на ракету (рисунок 2.1). При принятых допущениях уравнения движения примут вид: (2.1) где m - текущие значение массы ракеты; В начальный момент времени, т.е. в точке старта ракеты, когда естественно необходимо принять , где начальный угол тангажа (угол старта ракеты). Необходимо определить относительную массу проектных частей корпуса ракеты , которые определяются на основе метода весового подобия по существующим прототипам ракет с учетом статистических данных.С отрицательными последствиями конструкции ракеты с отделяемой БЧ приходиться мириться, т.к. для ракет с большими дальностями полета преимущество, заключающееся в величине стартовой массы ракеты более существенно. Плотные слои атмосферы АУТ все ракеты (независимо от дальности) проходят практически с одинаковыми скоростями (скорость всех ракет в пределах высоты от земли до 20 км изменяется от нуля до некоторой величины примерно для всех ракет с одинаковым темпом). Для ракеты с отделяемой в полете БЧ отпадает необходимость в стабилизирующем оперении, поскольку стабилизация на АУТ обеспечивается системой управления, а на ПУТ в стабилизации нуждается лишь БЧ. Большой разброс импульса последействия в ракетах с РДТТ является основной причиной низкой точности пусков, что делает целесообразным применение отделяемых БЧ при меньших, чем у ракет с ЖРД, дальностях пуска. В процессе отделения относительное ускорение, скорость и перемещение корпуса ракеты и БЧ должны быть стабильными от ракеты к ракете и возможно ближе соответствовать расчетным; отклонение их от расчетных приводит к рассеиванию точек падения БЧ.В результате выполнения дипломной работы спроектирована одноступенчатая твердотопливная ракета с отделяемой в полете БЧ, управляемая в полете на всей траектории и предназначена для поражения объектов противника, находящихся на удалении до 310 км. Пуск ракеты осуществляется в любых погодных условиях при скорости ветра до 20 м/с. Выбрана ККС ракеты, ее основные проектные параметры, конструкционные материалы из которых изготавливаются корпуса отсеков, выбрано смесевое топливо СТ 15/18 с высокими энергетическими характеристиками, что позволило провести баллистический расчет и получить массовые и геометрические характеристики ракеты: стартовая масса ракеты m0 = 3911 кг; Проведен баллистический расчет на ЭВМ, в результате которого определены относительная масса ракеты = 0,3849 и относительный запас топлива на борту = 0,6247. В соответствии с заданием на дипломную работу разработана система отделения БЧ, обеспечивающая надежное крепление БЧ к корпусу ракеты с помощью разрывных болтов.
Вывод
В результате выполнения дипломной работы спроектирована одноступенчатая твердотопливная ракета с отделяемой в полете БЧ, управляемая в полете на всей траектории и предназначена для поражения объектов противника, находящихся на удалении до 310 км.
Эксплуатация ракеты возможна при температуре от -40 до 500 °С и влажности воздуха до 98 %. Пуск ракеты осуществляется в любых погодных условиях при скорости ветра до 20 м/с.
Выбрана ККС ракеты, ее основные проектные параметры, конструкционные материалы из которых изготавливаются корпуса отсеков, выбрано смесевое топливо СТ 15/18 с высокими энергетическими характеристиками, что позволило провести баллистический расчет и получить массовые и геометрические характеристики ракеты: стартовая масса ракеты m0 = 3911 кг;
масса топлива МТ = 2453,76 кг;
длина ракеты lp = 8,38 м;
диаметр ракеты dp = 0,84 м;
относительное удлинение = 9,94 м.
Проведен баллистический расчет на ЭВМ, в результате которого определены относительная масса ракеты = 0,3849 и относительный запас топлива на борту = 0,6247.
В соответствии с заданием на дипломную работу разработана система отделения БЧ, обеспечивающая надежное крепление БЧ к корпусу ракеты с помощью разрывных болтов. Эти механизмы крепления компактны, имеют небольшую массу, безопасны в эксплуатации и обладают простой конструкцией. В качестве механизма отделения БЧ разработанной ракеты были выбраны расталкивающие механизмы отделения, а именно - пружинные механизмы (толкатели), т.к. они обеспечивают надежное отделение БЧ и минимальное возмущение ее движения в процессе отделения. В проектируемой ракете предложено использовать несколько автономных пружинных толкателей.
В результате проведенного расчета механизма отделения БЧ, вычислено необходимое и достаточное условие отделения, относительная скорость БЧ после разделения, найдены требуемые значения расталкивающей силы, обеспечивающие надежную работу расталкивающего механизма.
Спроектированная ракета полностью отвечает требованиям современного ракетостроения и по своим характеристикам не уступает соответствующим мировым аналогам.
Список литературы
1. Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.П. Теория ракетных двигателей / Под ред. В.Е. Алемасова. - М.: Машиностроение, 1989. - 464 с.
2. Белов Г.В. Основы проектирования ракет. - М.: Машиностроение, 1980. - 345 с.
3. Выбор и расчет основных параметров РДТТ: Методические рекомендации по курсовому и дипломному проектированию. - МО СССР, 1983. - 231 с.
4. Золин Б.И., Савин Н.В. Основы теории и конструкции ракет. - М.: Военное издательство МО СССР, 1971. - 324 с.
5. Конструкция управляемых баллистических ракет / Под ред. А. М. Синюкова. - М.: Военное издательство МО СССР, 1999. - 444 c.
6. Методические рекомендации по проектированию тактических ракет. - Саратов: СВВКИУ РВ, 1980. - 48 с.
7. Николаев О.М. Инженерное проектирование управляемых баллистических ракет с РДТТ. - М.: Воениздат, 1979. - 276 с.
8. Разумеев В.Ф., Ковалев Б.К. Основы проектирования баллистических ракет на твердом топливе. - М.: Машиностроение, 1976. - 356 с.
9. Синюков А.М. Баллистические ракеты на твердом топливе. - М.: Воениздат, 1980. - 178 с.
10. Фахрутдинов И.Х. Ракетные двигатели твердого топлива. - М.: Машиностроение, 1981. - 223 с.