ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА
ISSN 1561-9184 (друкована версія), ISSN 2616-6380 (електронна версія)

ГОЛОВНА    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЕГІЯ    АВТОРАМ    ПОТОЧНИЙ ВИПУСК    АРХІВ    КОНТАКТИ

УДК 629.784:621.64:532.542

Технічна механіка, 2016, 2, 16 - 31

УРАХУВАННЯ ДИСИПАТИВНИХ СИЛ ПРИ МАТЕМАТИЧНОМУ МОДЕЛЮВАННІ ПОЗДОВЖНІХ КОЛИВАНЬ КОРПУСУ РІДИННОЇ РАКЕТИ

О. Д. Николаєв, Н. В. Хоряк, В. О. Серенко, Д. В. Клименко, В. Ф. Ходоренко, І. Д. Башлій

      Із використанням удосконаленої моделі поздовжніх коливань багатоступеневої рідинної ракетиносія (РН), в якій поздовжні коливання корпуса РН описано як механічні коливання багатозв'язкової дисипативної системи “конструкція РН – рідке паливо в баках”, проведено аналіз впливу рідкого заповнення паливних баків на характеристики домінуючих гармонік поздовжніх коливань корпусу РН тандемної схеми компоновки ступенів. Показано, що параметри власних поздовжніх коливань рідкого палива в баках РН мають визначальний вплив на частоти і декременти нижчих тонів власних поздовжніх коливань її корпусу, які відіграють ключову роль у реалізації механізму втрати поздовжньої стійкості рідинних РН. В рамках моделі в'язкого тертя, що використовується при математичному описанні коливального руху пружного корпусу рідинних РН, проаналізовано та узагальнено експериментальні значення коефіцієнтів демпфування коливань рідкого палива в баках РН, коефіцієнтів демпфування коливань несучих конструкцій РН і конструктивно подібних моделей рідинних ракет, зібрані з різних джерел науково-технічної інформації. Зокрема, наведено результати аналізу динамічних випробувань рідинних ракет та їх конструктивно подібних моделей: фізичної моделі в масштабі 1: 6,5 корпусу РН “Зеніт”, ракети 15А15 і її фізичної моделі, виконаної в масштабі 1: 3,7, фізичної моделі в масштабі 1: 5 ракети-прототипу РН “Дніпро” та її нижчих ступенів. Проведений аналіз експериментальних даних дозволив розробити методичні рекомендації щодо урахування розсіювання енергії коливань елементів конструкцій РН та щодо демпфування коливань рідкого палива в баках при побудові скінченно-елементних моделей поздовжніх коливань корпусу рідинних РН, в тому числі на режимах із резонансним зростанням амплітуд коливань корпусу РН.

рідинний ракета-носій, поздовжні коливання, дисипація енергії, конструкційне демпфування, в'язе тертя, параметри власних коливань

1. Натанзон М. С. Продольные автоколебания жидкостной ракеты / М. С. Натанзон. – М. : Машинострое- ние, 1977. – 208 с.

2. Oppenheim B. W. Advanced Pogo Stability Analysis for Liquid Rockets / B. W. Oppenheim, S. Rubin // Journal of Spacecraft and Rockets. – 1993. – Vol. 30, No. 3. – P. 360 – 383.

3. Pilipenko V. V. Providing the LPRE-Rocket Structure Dynamic Compatibility / V. V. Pilipenko // AIAA / SAE / ASME / ASEE 29th Joint Propulsion Conference and Exhibit (June 28 – 30, 1993). – Monterey, CA. – 1993. – AIAA 93 - 2422.

4. Колесников К. С. Динамика ракет / К. С. Колесников. – М. : Машиностроение, 1980. – 376 с.

5. Гладкий В. Ф. Динамика конструкции летательного аппарата / В. Ф. Гладкий. – М. : Наука, 1969. – 496 с.

6. Fenwick J. POGO // Threshold. Rocketdyne's engineering journal of power technology / J. Fenwick. – 1992. – Spring. – P. 21 – 22.

7. Теоретическое определение амплитуд продольных колебаний жидкостных ракет-носителей / В. В. Пилипенко, Н. И. Довготько, С. И. Долгополов, А. Д. Николаев, В. А. Серенко, Н. В. Хоряк // Космiчна наука i технологiя. – 1999. – Т. 5, № 1. – C. 90 – 96.

8. Теоретическое определение динамических нагрузок (продольных виброускорений) на конструкцию жидкостной ракеты РС–20 на активном участке траектории ее полета / В. В. Пилипенко, Н. И. Довготько, А. Д. Николаев, С. И. Долгополов, Н. В. Хоряк, В. А. Серенко // Техн. механика. – 2000. – № 1. – С. 3 – 18.

9. Пилипенко В. В. Кавитационные автоколебания / В. В. Пилипенко. – К. : Наук. думка, 1989. – 316 с. 10. Пановко Я. Г. Внутреннее трение при колебаниях упругих систем / Я. Г. Пановко .– М. : Физматгиз, 1960. – 193 с.

11. Микишев Г. Н. Экспериментальные методы в динамике космических аппаратов / Г. Н. Микишев. – М. : Машиностроение, 1978. – 248 с.

12. Рабинович Б. И. Введение в динамику ракет-носителей космических аппаратов / Б. И.Рабинович. – 2-е изд. перераб. – М. : Машиностроение, 1983. – 296 с.

13. Hilbrandt E. Damping representation related to Spacecraft Structural Design / E. Hilbrandt // Accuracy, Reliab. and Train. FEM Technol. Proc. 4th World Congress, Interlaken, 17–21 Sept., 1984. – P. 21 – 31.

14. Вибрации в технике : Справочник в 6 томах. Том 2. Колебания нелинейных механических сис- тем / Под ред. И. И. Блехмана. – М. : Машиностроение, 1979. – 351 с.

15. Хоряк Н. В. Математическое моделирование взаимодействия продольных колебаний корпуса жидкост- ной ракеты как многосвязной упруго-диссипативной системы и динамических процессов в двигатель- ной установке / Н. В. Хоряк, А. Д. Николаев // Техническая механика. – 2010. – № 3. – С. 27 – 37.

16. Хоряк Н. В. Влияние диссипации энергии колебаний жидкого топлива в баках и конструкционного демпфирования жидкостной ракеты-носителя на ее продольную устойчивость / Н. В. Хоряк // Техниче- ская механика. – 2013. – № 3. – С. 21 – 33.

17. Николаев А. Д. Определение параметров собственных продольных колебаний конструкции корпуса жидкостных ракет-носителей с учетом диссипации энергии / А. Д. Николаев, Н. В. Хоряк // Авиационно- космическая техника и технология. – 2004. – Вып. 4/12. – С. 62 – 73.

18. Динамика старта жидкостных ракет-носителей космических аппаратов / Г. И. Богомаз, Н. Е. Науменко, М. Б. Соболевская, И.Ю. Хижа. – К. : Наукова думка, 2005. – 248 с.

19. Прочность материалов и конструкций / Отв. ред. В. Т. Ярошенко. – К. : Академпериодика, 2005. – 1088 с.

20. Vibration Testing of a 1/5 Scale Model of H-II Launch Vehicle / M. Minegishi , M. Sano, K. Komatsu, T. Morita, Y. Morino, K. Tomioka, I. Ujino // Report of National Aerospace Laboratory. – TR-1061. – 1990. – 154 c.

21. Пустыльник Е. И. Статистические методы анализа и обработки наблюдений / Е. И. Пустыльник. – М. : Наука, Главная ред. физико-математической литературы. – 1968. – 288 с.

22. Kohnke P. Ansys Inc. Theory Manual. 001369. Twelfth Edition / P. Kohnke. – Canonsburg : SAS IP, 2001. – 1266 p.

23. Ли К. Основы САПР (CAD/CAM/CAE) / К. Ли. – Санкт-Петербург : Питер, 2004. – 560 c.

24. Башлий И. Д. Математическое моделирование пространственных колебаний оболочечных конструк- ций с жидкостью с использованием современных средств компьютерного проектирования и анализа / И. Д. Башлий, А. Д. Николаев // Техническая механика. – 2013. – № 2. – C. 18 – 25.

Copyright (©) 2016 О. Д. Николаєв, Н. В. Хоряк, В. О. Серенко, Д. В. Клименко, В. Ф. Ходоренко, І. Д. Башлій

Copyright © 2014-2018 Технічна механіка