Исследование пластических деформаций ребер жесткости топливного бака

Ракетно-космические двигатели, энергетические установки и системы терморегулирования летательных аппаратов

при наложении на них вырезанных из детали плоских темплетов. В основном в производство пропускаются отливки силовых агрегатов с пористостью не больше 1 балла (количество пор 0 до 0,1 мм на 1 см2 до 5 шт.) и 2 баллов (количество пор 0 до 0,1 мм на 1 см2 до 8 шт. или 0 до 0,2 мм на 1 см2 до 2 шт.), но на деталях, работающих в условиях высоких давлений, пористость вообще не допускается.

Обычно дегазация производится введением в расплав хлорсодержащих соединений, например, хлористого магния MnCl2 или более эффективного гексахлорэта-на C2Cl6. В результате взаимодействия этих соединений с водородом образуются пары HCl, которые улетучиваются из расплава. Существуют и другие средства и способы уменьшения содержания водорода в расплаве (прямая продувка хлором или азотом, обработка током, ультразвуком и др.). Эффективный способ повышения плотности отливок без засорения их продуктами взаимодействия дегазаторов с водородом и с футеровкой плавильных агрегатов заключается в создании направленной кристаллизации металла в форме - от нижних слоев отливки к верхним, в результате охлаждения низа кокиля сжатым воздухом, длительность подачи которого происходит в автоматическом режиме в зависимости от температуры кокиля [7].

При литье деталей из сплавов с широким интервалом кристаллизации (сплавы системы Al-Mg), отливки оказываются пораженными междендритной усадочной пористостью, что снижает их прочностные показатели и герметичность. При этом в усадочные пустоты выделяется и растворенный в расплаве водород. Профессором А. Г. Спасским [6] была разработана технология автоклавного литья деталей авиацион-

ных двигателей из алюминиевых сплавов, которая обеспечивала получение плотных отливок.

Существует технология повышения плотности и уже отлитых деталей из широкоинтервальных сплавов (сплавы системы Al-Mg), что достигается пропиткой имеющихся в них усадочных пустот различными веществами, например бакелитовым лаком, с последующим их затвердеванием в автоклаве под давлением [8].

Библиографические ссылки

1. Прочность и ресурс ЖРД / Н. А. Махутов [и др.]. М. : Наука, 2011.

2. Постников Н. С., Мельников А. В., Лебедев В. М. Плавка алюминиевых сплавов. М. : Металлургия, 1971.

3. Колобнев И. Ф., Альтман М. Б. Газы в алюминиевых сплавах. М. : Оборонгиз, 1948.

4. Porosity Reduction and Mechanical Properties in Die Engine Blocks / M. A. Irfan et al. // Materials Science and Engineering. 2012. Vol. A 535. P. 108-114.

5. Крушенко Г. Г., Василенко З. А. Плотность и механические свойства силуминов, термически обработанных в жидком состоянии // Расплавы. 1988. Т. 2. Вып. 6. С. 67-69.

6. Спасский А. Г. Основы литейного производства. М. : Металлургиздат, 1950.

7. Крушенко Г. Г. Автоматическое регулирование охлаждения литейной металлической формы // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2008. № 4. С. 105-106.

8. Jolly M. Castings // Comprehensive Structural Integrity. 2003. Vol. 1. P. 377-466.

G. G. Krushenko

Institute of Computational Modelling SB RAS, Russia, Krasnoyarsk

THE INFLUENCE OF ALUMINUM ALLOYS DENSITY ON QUALITY OF ENGINES CASTINGS

The influence of aluminum alloys density on the mechanical properties of engines castings and also the methods to prevent the porosity forming and to increase the density of castings are demonstrated.

© KpymeHKO r. r., 2012

УДК 621.45.04.4

М. В. Кубриков, Я. Ю. Бакулин

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛАСТИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ РЕБЕР ЖЕСТКОСТИ ТОПЛИВНОГО БАКА

Рассмотрен метод проектирования топливных баков увеличенного объема с цилиндрическими участками образующей. Проведено исследование пластических деформаций подкрепляющих ребер жесткости.

Основная проблема состоит в том, что в результате процесса выворачивания после прохождения зоны перекатывания в материале действуют остаточные упругие напряжения, и при выворачивании бака возможна потеря устойчивости.

В результате исследований был сделан вывод, что физическая модель выворачивания диафрагмы-разделителя с цилиндрическим участком будет отличаться от выворачивания диафрагмы-разделителя типа «сфера». Поэтому необходимо использовать изме-

Решетневскце чтения

ненную физическую модель для диафрагмы-разделителя с цилиндрическим или коническим участком.

Одной из важных проблем при проектировании подкрепленных оболочек является схема расположения ребер жесткости по поверхности оболочки.

Для более детального рассмотрения вопроса были изучены характеристики материала АД-1, из которого возможно изготовление баков.

В дальнейшем будет проведено испытание материала АД-1 на сопротивление усталости и сделан вывод о его прочностных характеристиках и устойчивости.

Исследования напряженно-деформированного состояния оболочек сопряжены с большими математическими трудностями, поскольку описывающие их уравнения имеют достаточно высокий общий порядок. С усложнением схемы загружения оболочек, появлением неоднородностей, связанными с усилением ребрами жесткости, трудности расчета резко возрастают. Все отмеченные и другие сложности в большинстве случаев исключают возможность аналитического расчета тонких оболочек. В этом случае на первый план выходят численные методы.

Одной из важных проблем при проектировании подкрепленных оболочек является схема расположения ребер жесткости по поверхности оболочки. Пове-

дение цилиндрической оболочки при различном расположении продольных и поперечных ребер жесткости различно. Исследовалось влияние поперечных и продольных ребер на устойчивость цилиндрической оболочки.

Как было выяснено, схема расположения ребер жесткости существенно влияет на устойчивость подкрепленной оболочки и в каждом конкретном случае зависит от схемы загружения оболочки внешними нагрузками и условий опирания.

Продольную жесткость отсекам придают с помощью связей, расположенных вдоль образующих, или выполнением отсека из нескольких сегментов. Наибольшей жесткостью и прочностью обладают гофро-вые и сотовые конструкции.

Спиральные и зигзагообразные ребра увеличивают наряду с продольной и поперечной жесткостью также жесткость на кручение; их изготовление, однако, труднее, чем прямых продольных ребер.

Конические отсеки усиливают, вводя кольцевые пояса жесткости, придавая стенкам сводчатые формы.

По результатам ранее проведенных экспериментов определены причины и характер потери устойчивости удлиненных диафрагм-разделителей. Исследовано влияние различных видов подкрепления цилиндрических участков разделителя на процесс выворачивания.

M. V. Kubrikov, Ya. Yu. Bakulin Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

RESEARCH OF PLASTIC DEFORMATIONS OF FUEL TANK RIGIDITY EDGES

The method to design fuel tanks of the increased volume with the forming cylindrical sites is considered. Research of plastic deformations of supporting rigidity edges is carried out.

© Кубриков М. В., Бакулин Я. Ю., 2012

УДК 621.453/457

Е. Ю. Меньщиков

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

ПРИМЕНЕНИЕ САПР ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ОБЪЕМНЫХ НАСОСОВ ГИДРОПИТАНИЯ РУЛЕВЫХ МАШИН РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Рассмотрена возможность применения программного пакета SolidWorks при проектированиии объемных насосов гидропитания рулевых машин ракетных двигателей.

Одной из важнейших задач ракетостроения и дви-гателестроения является создание высокопроизводительных узлов, агрегатов и систем, обеспечивающих эффективную работу ракетного двигателя (РД). Большая роль в решении этих вопросов отводится внедрению новых технологий проектирования и производства двигателей.

В работе рассматривается использование пакета SolidWorks при проектировании насосов рулевых машин ракетного двигателя. Рулевые машины являются силовыми элементами в системе угловой стабилиза-

ции летательного аппарата, управляющими положением рулевых ракетных двигателей, газовых рулей или положением ракетного двигателя с карданным подвесом. Рулевые машины обеспечивают исполнение команд, вырабатываемых системой управления ракетой.

Широкое применение гидравлических приводов на современных летательных аппаратах обусловлено преимуществами этих приводов, основными из которых являются малые габариты и вес, приходящиеся на единицу мощности [1].