ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА
ISSN 1561-9184 (печатная версия), ISSN 2616-6380 (електронная версия)

ГЛАВНАЯ    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЛЕГИЯ    АВТОРАМ    ТЕКУЩИЙ ВЫПУСК    АРХИВ    КОНТАКТЫ

УДК 629.7.017.21

Техническая механика, 2014, 1, 26 - 36

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ КОНСТРУКЦИИ ТОПЛИВНОГО ОТСЕКА КОСМИЧЕСКОЙ СТУПЕНИ ПРИ ПРОДОЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЯХ ЖИДКОСТНОЙ РАКЕТЫ-НОСИТЕЛЯ

Башлий И. Д.

      Продольные колебания, развивающиеся при потере продольной устойчивости жидкостных ракет- носителей (РН), приводят к дополнительным нагрузкам на элементы их конструкции. Эти динамические нагрузки необходимо учитывать при выполнении расчетов на прочность элементов конструкции космической ступени в процессе ее проектирования. Предложена методика определения напряженно-деформированного состояния (НДС) конструкции топливного отсека космической ступени сложной пространственной конфигурации при продольных колебаниях РН на активном участке полета во время работы маршевой двигательной установки первой ступени. Методика разработана с использованием метода конечных элементов и средств расчета механических конструкций (CAE-систем) и учитывает подвижность компонентов топлива, рассеяние энергии колебаний конструкции и жидкого заполнения, переменность толщин стенок баков. С использованием предложенной методики определено НДС конструкции заполненного жидкостью подвесного топливного отсека сфероконической конфигурации космической ступени на активном участке полета трехступенчатой РН. Показано, что при продольных колебаниях РН максимальные значения интенсивности напряжений в конструкции топливного отсека ступени возникают вблизи мест его крепления к РН. Установлено, что в случае, когда частота продольного гармонического возмущения, действующего на конструкцию космической ступени, близка к частоте первого тона ее собственных продольных колебаний, значения амплитуд колебаний конструкции топливного отсека могут более чем в 10 раз превысить амплитуды колебаний места крепления космической ступени к РН. Предложенная методика может быть развита для случая расчета на прочность космических ступеней сложной пространственной конфигурации при пространственных колебаниях РН.

Продольные колебания, продольная устойчивость жидкостных ракет-носителей, динамические нагрузки, напряженно- деформированное состояние, метод конечных элементов.

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

2. Блоха И. Д. Оценка динамической нагруженности конструкции космической ступени со сложной про- странственной конфигурацией топливных баков при продольных колебаниях жидкостной ракеты- носителя / И. Д. Блоха, А. Д. Николаев // Науковий журнал “Вісник дніпропетровського університету”. – 2006. – № 9/2. – C. 3 – 11.

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

4. Ракета как объект управления / И. М. Игдалов, Л. Д. Кучма, Н. В. Поляков, Ю. Д. Шептун. – Д. : АРТ-Пресс, 2004. – 544 с.

5. Башлий И. Д. Математическое моделирование пространственных колебаний оболочечных конструкций с жидкостью с использованием современных средств компьютерного проектирования и анализа / И. Д. Башлий, А. Д. Николаев // Техническая механика. – 2013. – № 2. – С. 12 – 22.

6. 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.

7. Богомаз Г. И. Колебания жидкости в баках (методы и результаты экспериментальных исследований) / Г. И. Богомаз, С. А. Сирота. – Д. : Институт технической механики НАН Украины и НКА Украины, 2002. – 306 с

Copyright (©) 2014 Башлий И. Д.

Copyright © 2014-2018 Техническая механика