Одним из главных принципов уникальной «системы Физтеха», заложенной в основу образования в МФТИ, является тщательный отбор одаренных и склонных к творческой работе представителей молодежи. Абитуриентами Физтеха становятся самые талантливые и высокообразованные выпускники школ всей России и десятков стран мира.

Студенческая жизнь в МФТИ насыщенна и разнообразна. Студенты активно совмещают учебную деятельность с занятиями спортом, участием в культурно-массовых мероприятиях, а также их организации. Администрация института всячески поддерживает инициативу и заботится о благополучии студентов. Так, ведется непрерывная работа по расширению студенческого городка и улучшению быта студентов.

Адрес e-mail:

Влияние краевого эффекта на уровень напряжений в баках при заправке криогеными жидкостями

Забегаев Н.И., к.т.н., с.н.с.;  Санников В.М., к.т.н., доцент

ЦНИИ машиностроения

Для находящихся в эксплуатации ракет важной проблемой является уточнение запасов прочности с целью выявления резервов прочности и веса. Однако это уточнение следует сопровождать исследованием различных вариантов нагружения изделия.

Рассмотрим влияние напряжений, возникающих при заливке жидкого кислорода в зоне зеркала жидкости, на местную прочность бака в зоне краевого эффекта.

Известно, что в зоне стыка оболочки и шпангоута или различных оболочек возникает краевой эффект, размер которого \Delta s составляет

\Delta s = \pi {{\sqrt {R\delta } } {\left/  {\sqrt[4]{{3(1 - \nu ^2 )}}}} \right. .

По порядку величин размер зоны краевого эффекта \Delta s сравним с размерами зоны локальных криогенных напряжений, например, для сферических днищ он может составить \Delta S \approx 10 - 20 см.

Ниже на рисунке показано распределение интенсивности напряжений (в Па) по образующей сферического днища бака окислителя ракеты – носителя, изготовленного из материала АМг6Н, в процессе заливки жидкого кислорода для различных моментов времени при одновременном действии внутреннего давления.

Максимум достигается, когда напряжения от краевого эффекта в сферическом днище складываются с криогенными напряжениями. Максимальные кольцевые напряжения в этом случае составляют ~269 МПа, а интенсивность напряжений ~235 МПа. Учитывая, что \sigma _\begin{subarray}{} 0.2 \\ \end{subarray} = 177 МПа при -200°С, получаем, что максимальные напряжения при заливке превосходят уровень \sigma _\begin{subarray}{} 0.2 \\ \end{subarray} в 1,3 – 1,5 раза, что свидетельствует о возникновении пластических деформаций сферического днища. На рисунке видно, что зона криогенных напряжений входит в зону краевого эффекта и суммирование осциллирующих напряжений краевого эффекта и криогенных напряжений дает резкий рост напряжений. Это хорошо видно по характеру изменения кривых. Если на кривых 3, 4 мы наблюдаем просто смещение максимума напряжений по образующей, обусловленного движением зеркала жидкости, то на кривых 2 и 1 видим резкий рост напряжений, обусловленный влиянием краевого эффекта. Кривая 1 соответствует полностью залитому сферическому днищу.

Таким образом, при заливке в бак жидкого кислорода в нем возможно появление локальных зон с высоким уровнем напряжений, обусловленных напряжениями, вызванными краевым эффектом, и температурными напряжениями. В этих зонах напряжения достигают и даже превышают предел текучести материала, что необходимо учитывать при уточнении запасов прочности, а также приводит к необходимости учета малоцикловой прочности при неоднократных заправках топливом на стартовой позиции.

Если вы заметили в тексте ошибку, выделите её и нажмите Ctrl+Enter.

© 2001-2016 Московский физико-технический институт
(государственный университет)

Техподдержка сайта

МФТИ в социальных сетях

soc-vk soc-fb soc-tw soc-li soc-li
Яндекс.Метрика