ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Продольные колебания упругой ракеты с жидкостным ракетным двигателем из "Вибрации в технике Справочник Том 3 " Блок-схема показана на рис. 15. Система состоит из камеры сгорания (двигателя) /, корпуса ракеты 2, магистрали горючего 3, магистрали окислителя 4. Продольные колебания корпуса ракеты вызывают колебания давления в баках и топливных магистралях и, следовательно, колгебання подачи топлива в камеру сгорания. В камере возникают колебания давления, которые воздействуют на топливные магистрали и на корпус ракеты. [c.501] Номинальный (невозмущенный) режим работы системы — работа без колебаний. Однако при некоторых соотношениях параметров номинальный режим работы может стать неустойчивым, в системе будут нарастать колебания, которые вследствие существующих нелинейностей переходят в стационарный автоколебательный процесс. Автоколебания в замкнутой системе, показанной на рис. 15, называют продольными автоколебаниями ракеты. Они представляют собой низкочастотные (до 50—100 Гц) колебания. [c.501] Продольные колебания корпуса. Продольные колебания корпуса вызывают изменение давления жидкости в баках и как следствие — изменение диаметра бака и изменение прогиба его днища. Жидкость в баке относительно стенок перемещается в направлении оси ракеты. Для расчета собственных форм и частот продольных колебаний корпуса известны две основные расчетные схемы. Первая в виде пружинно-массовой модели, состоящей из элементов с сосредоточенными параметрами, вторая — в виде прямого неоднородного стержня. [c.501] В поперечных сеченнях стержня, где расположены силовые шпангоуты баков и двигателя, на оси стержня помещены механические осцилляторы. Эти осцилляторы при продольных колебаниях стержня имитируют осесимметричные колебания жидкости в упругих баках н механические колебания двигателя. Собственная частота колебаний s-ro осциллятора равна собственной частоте s-ro тона колебаний жидкости в упругом баке. Массу осциллятора выбирают такой, чтобы сумма масс всех осцилляторов была равна массе жидкости в баке. [c.501] В практических расчетах форм и частот низших тонов колебаний корпуса достаточно учитывать несколько первых тонов колебаний жидкости в баке, поэтому число осцилляторов может быть небольшим (2—3). [c.501] В погонную массу т (jf) стержня не включается масса двигателя, столба жидкости в топливных магистралях, жидкости в топливных баках, которая представляется в виде сосредоточенных масс на пружинах. Схема ракеты с двумя топливными баками показана на рнс. 16, где двигатель представлен одним осциллятором. [c.501] На рис. 17 показан график собственной формы четвертого тона колебаний неоднородного стержня, у которого в трех сечениях (11, 23, 25) подвешены механические осцилляторы. [c.502] Важным фактором, определяющим значительную податливость столба жидкости в магистрали, является наличие парогазовой смеси, возникающем вследствие кавитации [28, 32] Кавитация особенно развита в струйных эжекторах и на входе в шнекоцентробежные насосы. При наличии парогаза на входе в насос столб жидкости в магистрали опирается на него как на пружину, вследствие чего частота собственных продольных колебаний жидкости значительно снижается. [c.503] Граничные условия на концах трубы сводятся к линейным однородным соотношениям между переменными р я v. Комплексное число г = piv для граничного сечения обычно называют граничным импедансом. Вещественная часть этого числа характеризует активное , а мнимая — реактивное ) сопротивления протеканию жидкости. [c.503] На основании уравнений (63), (66) — (69) блок-схема замкнутой системы с учетом одного компонента топлива представлена на рис. 18. Это грубая схема дает общее представление о взаимодействии колебаний отдельных звеньев системы. В схеме не учтено влияние сильфонов, поворотов потока и коллекторов, расходных шайб, изменение объема магистрали вследствие перемещения отдельных ее частей и др. [c.504] В замкнутой схеме имеются два последовательно соединенных колебательных звена — корпус и поток жидкости в топливной магистрали. Опасным в отношении потери устойчивости номинального режима является случай равенства или близости собственных частот этих звеньев. Частоты свободных колебаний корпуса изменяются в процессе полета, плавно возрастая по мере расхода топлива из баков, частоты колебаний жидкости в магистралях практически не изменяются. Особенно важно, чтобы частота свободных колебаний низшего тона корпуса не совпадала с низшей частотой свободных колебаний жидкости в длинной расходной магистрали. Для разнесения резонансных частот на топливных магистралях могут быть установлены гидравлические аккумуляторы. Известны и другие способы снижения собственной частоты жидкости в магистрали. [c.505] Вернуться к основной статье