Исследование динамики ракеты при ее выходе из пусковой шахты при работающем двигателе

· Пусковые установки

Пусковыми установками для пуска всех ракет комплекса «Клаб-С» (Club-S), независимо от их назначения, являются штатные 533-мм торпедные аппараты, а ракет комплекса «Клаб-Н» (Club-N) – подпалубные унифицированные ВПУ (типа ЗС-14Э, «КБСМ», г. Санкт Петербург) модульной конструкции с индивидуальными бронированными крышками (для строящихся) или наклонные ПУ (для мод

ернизируемых) кораблей.

· Модификации

«Клаб-М» (Club-M) наземного базирования разработан для поражения наземных и надводных целей ракетами 3М-14КЭ и 3М-54КЭ соответственно. Дальность обнаружения целей: в пассивном (активном) режиме достигает 450 (250) км, дальность стрельбы по надводным (наземным) целям - до 220 (275) км.

В состав комплекса входят самоходные пусковые установки, ракеты для поражения наземных и надводных целей, машины связи и управления, машины технического обслуживания, комплекс наземного технологического оборудования, учебно-тренировочные средства. Пусковая установка была представлена на МАКС-2007. [1]

2. РАСЧЕТ ДИНАМИКИ ВЫХОДА РАЕТЫ ИЗ ШАХТНОЙ ПУСКОВОЙ УСТАНОВКИ (АНАЛИТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ)

2.1 Исходные данные

Для расчета были приняты следующие исходные данные:

Стартовый вес – 1225кг;

Длина со стартовым ускорителем – 6,4м;

Диаметр корпуса – 0,53м;

Тяга разгонного двигателя – 13800Н;

Давление в камере сгорания – 7 Па;

Диаметр критического сечения сопла – 0,039м;

Диаметр выходного сечения сопла – 0,15м;

Давление атмосферное – 99600Па.

Так как данные о топливе ракеты 3М-14 отсутствуют, то было выбрано топливо на основе перхлората аммония (68%), полиуретана (17%) и алюминия (15%).

Характеристики топлива:

Удельный импульс – 2460Н;

Газовая постоянная – 290 Дж/(кг*К);

Показатель адиабаты – 1,16;

Температура горения – 3300К. [2]

2.2 Постановка задачи

На основе схемы, изображенной на рис.2.1, разработать и определить схему расчета параметров выхода ракеты из ШПУ. Для подтверждения качества математической модели и отработки расчетного алгоритма определить один из геометрических параметров ШПУ, а именно ширину отвода газа из «подракетного» пространства и сделать выводы о реальности данного параметра.

Рисунок 2.1. Схема ШПУ с ракетой

2.3 Проектирование ШПУ

Для проектирования шахтной пусковой установки (ШПУ), требуется определить допустимые проектные параметры, которые лимитируются максимальными перегрузками на приборы системы управления и прочностью твердотопливного заряда ракеты с РДТТ.

Примем максимальную перегрузку с равной 15 [2], тогда

.

Таким образом, с учетом этих параметров, определим максимально допустимое значение давление в «подракетном» пространстве :

– Площадь критического сечения сопла

– Массовый расход РДТТ (примем на старте )

кг/с;

где [2].

– Площадь донного среза

.

– Скорость истечения газа из двигателя

;

где – давление в «подракетном» пространстве [3].

– Общая тяга ракеты с учетом давления в «подракетном» пространстве

.

Составим систему уравнений

;

отсюда, допустимое давление .

Составленная система уравнений и последующие уравнения решены в математическом пакете MathCAD.

Теперь, рассмотрим случай, когда объем «подракетного» пространства замкнут, т.е. выход газа из объема отсутствует (рис.2.2).

Рисунок 2.2. «Замкнутая» схема

– Начальный объем «подракетного» пространства

.

– Теплоемкость газа примем

;

– Температура газа в «подракетном» пространстве

,

где =+[2].

– Давление будем определять из условия

[4];

где , т.к. система замкнутая - примем , V – скорость выхода ракеты из ШПУ.

– Из уравнения суммы всех сил действующих на ракету , определим V

;

– Соответственно, высоту вертикального выхода ракеты из ШПУ будем определять из уравнения

;

– Составим систему уравнений

Примем .

Решая данную систему уравнений, построим график изменения давления от времени (рис.2.3) и определим максимальное значение давления.

Рисунок 2.3. Диаграмма

Остальные графики изменения параметров выхода ракеты от времени выглядят следующим образом

 Скачать реферат