Исходные данные. Диаметр расходной магистрали окислителя dтрок =0,154 м

Диаметр расходной магистрали окислителя d_трок =0,154 м

Толщина стенки трубопровода окислителя δ_трок =0,003 мм

Давление наддува бака горючего Р_над =3∙10⁵ Па

Плотность горючего ρ_г =808 кг/м³

Высота столба жидкости в баке горючего

(от зеркала жидкости до полюса нижнего днища) H_г = 3,61 м

Длина тоннельной трубы L_тт = 4,01м

Коэффициент осевой перегрузки n_x = 2,3

Материал тоннельной трубы АМг6

Плотность ρ=2780 кг / м³

модуль упругости E =0,71∙10¹¹ Па

предел прочности σ_в =320 МПа

коэффициент Пуассона μ=0,32

Коэффициент безопасности f =1,6.

Расчет

Расчет тоннельной трубы проводим по методике, изложенной в работе [1].

1. Определяем расчетное давление для нижнего днища бака горючего

2. Находим наружный диаметр трубопровода подачи окислителя

Принимаем d_ок = 0,16м, ([1], приложение 2).

3. Задаемся внутренним диаметром тоннельной трубы D_тт с учетом наружного диаметра трубопровода подачи окислителя и необходимостью свободного монтажа топливной магистрали окислителя, имеющей на обоих концах фланцы.

Принимаем Радиус тоннельной трубы

4. Определяем толщину тоннельной трубы из условия прочности

Получаем

Принимаем толщину стенки тоннельной трубы , ([1], приложение 2).

5. Определяем расстояние между гофрами из условия устойчивости отрезка тоннельной

трубы длиной L_г, рис. 2

где k – коэффициент устойчивости трубы.

Принимаем k = 0,64; Р_кр= Р_p.

Получаем

В реальных конструкциях тоннельных труб L_г≥D_тт.

С учетом этого необходимо выбрать значение L_г в диапазоне D_тт=0,32 м ≤Lг≤ 0,598 м.

Принимаем L_г = 0,5м.

6. Находим момент инерции гофра J_г из условия равноустойчивости цилиндрического участка трубы между гофрами длиной L_ц, рис 2 и самого гофра как кольца

Получаем

7. Используя выражение для момента инерции гофра J_г относительно его центральной оси z_г (см. рис. 2), находим средний радиус гофра R_г, приняв угол гофра φ₀=60^о, или φ₀=1,047 рад.

Отсюда получаем, при условии δ_г=δ_тт =3 мм

Принимаем радиус гофра R_г = 0,04 м.

Уточняем момент инерции гофра

8. Выбираем основные размеры гофра, рис. 2.

Толщина гофра

Высота гофра

Принимаем радиус сопряжения гофра с трубой r =15 мм.

Проверяем тоннельную трубу на общую устойчивость.

Определяем приведенную цилиндрическую жесткость трубы с гофрами

Находим критическое давление общей потери устойчивости тоннельной трубы

Коэффициент запаса общей устойчивости

Местная устойчивость тоннельной трубы.

Местные критические напряжения для гофра, который при большом радиусе Rг может по-

терять устойчивость, определяем по формуле

где k_м = 0,15 – коэффициент местной устойчивости.

Вывод. Полученное значение существенно превышает расчетное давление на тоннельную трубу , а также , поэтому местная устойчивость обеспечивается.

9. Определяем массу гофрированной тоннельной трубы.

Число гофр по всей длине тоннельной трубы

Принимаем

Длина гладкого цилиндрического участка тоннельной трубы между гофрами

Масса гофрированной тоннельной трубы