Другие журналы
Сетевое издание Аэрокосмический научный журнал

Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл. № ФС 77-61858. ISSN 2413-0982

Приближенный анализ нагружения внутренней стенки биметаллической оболочки камеры многоразового ЖРД

Аэрокосмический научный журнал # 05, сентябрь 2016
DOI: 10.7463/aersp.0516.0848243
Файл статьи: Aersp_Sep2016_031to043.pdf (306.24Кб)
авторы: профессор Зарубин В. С.1,*, Зимин В. Н.1, профессор Кувыркин Г. Н.1

УДК 539.3

1 МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия

В различных технических устройствах в качестве конструктивных элементов достаточно широко используют биметаллические оболочки. Характерным примером применения биметаллических оболочек является конструкция камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя (ЖРД). В процессе работы ЖРД оболочка камеры сгорания подвержена интенсивным тепловым и механическим воздействиям, что приводит к необходимости ее охлаждения. Охлаждающий тракт оболочки образован зазором между ее внутренней и наружной стенками, скрепленными между собой гофрированными проставками или фрезерованными ребрами. Наружная стенка выполняет роль силового элемента оболочки, а внутренняя стенка непосредственно контактирует с высокотемпературными продуктами сгорания и подвержена интенсивному нагреву. Различие функций стенок оболочки вызывает необходимость их изготовления из разных материалов с различающимися теплофизическими и механическими характеристиками.
Взаимодействие стенок оболочки из разных материалов при нагревании и охлаждении приводит к возникновению в стенках различных по величине температурных деформаций. Материал внутренней стенки по механическим характеристикам, как правило, уступает материалу силовой наружной стенки, для которой одной из применяемых является высокопрочная нержавеющая сталь 12Х21Н5Т, а внутреннюю стенку обычно изготавливают из высокотеплопроводных сплавов на основе меди (например, из хромистой бронзы БрХ0,8). Поэтому следствием возникающей в стенках разности температурных деформаций является неупругое неизотермическое деформирование материала внутренней стенки при (как правило) упругом поведении материала наружной стенки.
Для ЖРД многоразового действия циклическая последовательность этапов нагружения внутренней стенки может привести к накоплению повреждений в ее материале, связанных с малоцикловой усталостью, и вызвать разрушение этой стенки или утрату герметичности охлаждающего тракта. Основным параметром, определяющим уровень малоцикловой усталости, является абсолютное значение накопленной неупругой деформации (как пластической, так и развивающейся во времени деформации ползучести). Количественная оценка этого параметра связана с анализом нагружения внутренней стенки при многократных пусках и выключениях ЖРД. В данной работе с использованием подходов, характерных для математического моделирования термонапряженных конструкций, представлен приближенный анализ такого нагружения при определенных упрощающих допущениях.

Список литературы
1.    Феодосьев В.И. Основы техники ракетного полета. М.: Наука, 1981. 496 с.
2.    Моисеев В.А., Тарасов В.А., Колмыков В.А., Филимонов А.С. Технология производства жидкостных ракетных двигателей / под ред. В.А. Моисеева, В.А. Тарасова. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. 381 с.
3.    Воробей В.В., Логинов В.Е. Технология производства жидкостных ракетных двигателей. М.: Изд-во МАИ, 2001. 496 с.
4.    Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели: Основы проектирования. / Под ред. Д.А. Ягодникова. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. 488 с.
5.    Балабух Л.И., Колесников К.С., Зарубин В.С., Алфутов Н.А., Усюкон В.И., Чижов В.Ф. Основы строительной механики ракет. М.: Высшая школа, 1969. 496 с.
6.    Гусенков А.П., Котов П.И. Малоцикловая усталость при неизотермическом нагружении. М.: Машиностроение, 1983. 240 с.
7.    Александров Д.А., Зарубин В.С. О критериях разрушения материала теплонапряжеенных конструкций. В кн.: Машиностроение. Энциклопедия. Т.I-3. Кн.1. Динамика и прочность машин. Теория механизмов и машин. М.: Машиностроение, 1994. C. 176--180.
8.    Зарубин В.С., Кувыркин Г.Н. Математическое моделирование термомеханических процессов при интенсивном тепловом воздействии // Теплофизика высоких температур. 2003. Т. 41. № 2. С. 300--309.
9.    Зарубин В.С. Моделирование. Изд-во Академия, 2013. 336 с.
10.    Малинин Н.Н. Прикладная теории пластичности и ползучести. М.: Машиностроение, 1975. 400 с.
11.    Феодосьев В.И. Прочность теплонапряженных узлов жидкостных ракетных двигателей. М.: Оборонгиз, 1963. 210 с.
12.    Зарубин В.С., Станкевич И.В. Расчет теплонапряженных конструкций. М.: Машиностроение, 2005. 352 с.
13.    Зарубин В.С., Кувыркин Г.Н. Математические модели механики и электродинамики сплошной среды. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. 512 с.
14.    Зарубин В.С., Кувыркин Г.Н., Пугачев О.В. Механическое взаимодействие стенок биметаллической оболочки камеры жидкостного ракетного двигателя при диффузионной пайке // Аэрокосмический научный журнал. МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2015. № 4. С. 51--63. DOI: 10.7463/aersp.0415.0800092.
15.    Справочник по цветным металлам. Хромистая бронза: вебсайт. Режим доступа http://libmetal.ru/bronze/chrombronze (Дата обращения 11.102016).
16.    Работнов Ю.Н. Ползучесть элементов конструкций. М.: Наука, 1966. 752 с.
17.    Работнов Ю.Н., Милейко С.Т. Кратковременная ползучесть. М.: Наука, 1970. 224 с.

Поделиться:
 
ПОИСК
 
elibrary crossref neicon rusycon
 
ЮБИЛЕИ
ФОТОРЕПОРТАЖИ
 
СОБЫТИЯ
 
НОВОСТНАЯ ЛЕНТА



Авторы
Пресс-релизы
Библиотека
Конференции
Выставки
О проекте
Rambler's Top100
Телефон: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)
  RSS
© 2003-2017 «Аэрокосмический научный журнал» Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)