Введение к работе
Актуальность проблемы виброзащиты (ВЗ) ракетно-космических конструкций (РКК) обусловлена необходимостью разработки эффективной защиты баллистических ракет (БР) шахтного базирования от стартовых воздействий и ядерных взрывов (ЯВ), а также созданием ВЗ больших космических конструкций (БКК). г">двергаемых нагружени-ям в невесомости, то есть при полетах с малыми ускорениями'.
Теория виброзащиты механических конструкций получила свое развитие в работах Ананьева И. В., Белявского Н.Г.. Болотина В. Р.. Генкина М.Д., Горелика A.M.. ГрибоЕ^М.М.. Григолюка Э.И.. Елисеева С. В.. Жукова А. П.. йванина В.Я.. Иншнского А. Ю.. Кармишина А.В.. Коловского'м.3., Колесникова К.С., Микишева Г.Н.. Николаен-ко Н.А.. Образцова И.Ф., Пановко Я.Г.. Перфильева Ю.П., Феодось-ева в.И., Фролова К.В.. Фурмана Ф.А., Явлинского В.В. и других авторов в нашей стране; Ашли X.'. "Джонса Д.. Кроули Э., Лазана Б., Мирса М.. Нашифа А.. Ревала С, Стекеля Ж., Сунга С. Томпсона Б., Ханагуда С. Хедерсоиа Дж., Хчбарда Да.. Хугада н. и других авторов за рубежом.
Появление магнитных жидкостей (MJK) открыло новые возможности для разработок и создания ВЗ РКК, усилило, тем самым, интерес к теоретическим и экспериментальным исследованиям, в приложении к ВЗ конструкций, известного магнитореологического и новых механо-магнитожидкостных эффектов, применение которых в ВЗ позволяет не только снижать ударно-вибрацизнные воздействия, но и количественно регистрировать их величины.
В диссертации решается проблема разработки и создания ВЗ РКК. Для БР - разработки ВЗ. способной регистрировать без подведения энергопитания время приходов ЯВ, а чакже снижать до приемлемых значений, функционируя в пассивном или управляемом режимах. характеристики сейсмостартовых возмущений, когда максимальные усилия на входе составляют Ю7 Н и ^ыше. Для БКК - создания ВЗ. циссипирующей энергию механических колебаний в области низких частот (1.,.3 Гц) и малых амплитуд (10"5...10"Z м) при силовых зозмущениях от долей до нескольких ньютонов.
Цель работы состоит:
в разработках программно-методических материалов матемг.ти-іеского моделирования и проведении теоретических, а также экспе-жментальных исследований по определению реальных характеристик
высоко- и низкосиловой пространственной динамики РКК, соответственно, при ЯВ, стартовых воздействиях и возмущениях в невесомости;
в выявлении диссипативных, элек., омагнитных и других свойств магнитных жидкостей, полезных в применении для виброзащиты РКК;
s исследованиях, связанных с разработкой и созданием образцов магннтожидкостных устройств регистрации и защиты земных конструкций от сейсмовозмущений;
в создании систем магнитожидкостной виброзащиты больших космических конструкций.
Научная новизна работы состоит в следующем:
разработана методика расчета пространственных нелинейных колебаний БР и конструкций пневмогидравлической ВЗ при старте,единичных, а также многократных воздействиях ЯВ;
проведено сравнение расчетных параметров динамики БР и конструкций ВЗ с экспериментальными замерами, получена сходимость анализируемых параметров в пределах максимальных погрешностей систем измерений;
полуены количественные характеристики пространственных колебаний БР в зависимости от силового нагружения последних пневмогидравлической ВЗ при стартах, а также при ЯВ, когда ВЗ функционирует в штатных и нештатных (аварийных) режимах;
разработаны алгоритмы и программы расчета, позволяющие получить вероятностные характеристики выходных координат механических систем при случайных многоразовых пространственных нагружениях;
проведены исследования динамики технологического оборудования и БКК при возмущениях, характерных для невесомости, получены расчетные и зкспериментальнче параметры низкочастотных колебаний БКК и микровозмущений, действующих на прецизионную аппаратуру;
разработаны методы расчета магнитореологи ,еских виброизоляторов для о; эедедения их демпфирующих, амплитудно-частотных характеристик в зависимости от изменений магнитного поля; .
установлено явление наведения электрических сигналов МЖ при ударных и вибрационных (б области до 100 Гц) механических возмущениях;
выявлен эффект, выражающийся в существенном уменьшении перегрузок на виброизолируемой массе при импульсной "накачке" маг-нитореолог'ческого виброизолятора постоянными токами определенной частота;
установлен эффект диссипации энергии механических колебаний ограниченными объемами МЖ. находящейся в замкнутом, пространстве и в магнитном поле постоянного магнита;
разработаны методики математического моделирования внутренней динамики новых (магнитогидкостного типа) гасителей колебаний;
проведены теоретические и экспериментальные исследования по определению влиянии размеров и материалов "чрпусов, а также под-' ложек, вязкостен и объемов заправок МЖ на динамические характеристики магнитожидкостных рчброгасителей (МЖВГ);
получены результаты стендовых испытаний по опоеделению "э-рактеристик МЖВГ, а также полунатур :ых экспериментальных исследований систем виброзащиты с использованием МЖВГ на реальных БКК.
Практическая ценность и 'внедрение результатов. Полученные результаты, предложенные методики расчета динамики РКК, устройств и систем пневмогидравлических и магнитожидкостных ВЗ. выявленные эффекты MS. алгоритмы и вычислительные программы, а также экспериментальные методики использованы при разработках и создании конкретных конструкций ВЗ и могут найти дальнейшее применение при проведении проектировочных и поверочных расчетов ВЗ РКК, выполненных с применением традиционных материалов и МЖ.
Внедрение результатов диссертационной работы осуществлялось:
разработанная методика расчета пространственных нелинейных колебаний БР и конструкций пневмогидравлической ВЗ при старте, единичных, а .акже многократных воздействиях ЯВ внедрена на предприятии п/я Г-4632 и испоіьзовалась при проектировании систем ВЗ (амортизации): СА- 15У95. 15У124, 15У153;
установленное явление наведения электрических сигналов МЖ при механических возмущениях использовалось Центральным научно-исследовательским институтом им.В. А. Ку .еренко при разработках сейсмометров сильных движений, сопровождающих землетрясения, и в АТОММАШе - при проектировании сейсмозащиты атомных реакторов;
эффект диссипации энергии механических колебании ограниченными объемами МЖ, находящимися в замкнутом пространстве- и в магнитном поле постоянного магнита, был использован при разработках и создании магнитожидкостной ВЗ БКК в НПО им. С. А. Лавочкина и внедрен на космических аппаратах последних разработок;
результаты диссертационной работы защищены 16-ю авторскими свидетельствами на изобретения, пять из которых внедрены: одно -на СА 15У153 и четыре - на БКК НПО им. с. А. Лавочкина.
Апробация и публикации. Основные результаты работы доложены на научных чтениях, конференциях, семинарах и совещаниях, в том числе:
на XXIX-ых чтениях, посвященных ..азработке научного наследия и развития идей К.Э. Циолковского, Калуга. 1994 г.;
кя 15-ых и 17-ых Гагаринских чтениях по космонавтике и авиации. ' Москва. 1985, 1987 гг.:
на 3-ей и 4-ой Всесоюзных конференциях по магнитным жидкостям, Иваново. 1983, 1985 гг.;
на 6-ой Международной конференции по магнитным жидкостям, Париж, 20...24 июля 1992 г.:
в институте Механики МГУ. Москва, 19В9, 1991...93 гг.;
в Институте физических прикладных проблем. Москва. 1992... 93гг.;
в Московском Государственном Техническом Университете им.Н.Э. Бг/ліана. Москва, 1991...94 гг.;
в Военной инженерно-космической академии им. А.Ф.Можайского, С.-Петербург, 1989... 93гг.:
в Центральном научно-исследовательском институте машиностроения, г. Калининград, Моск. обл.. 1990... 93 гг.;
в Московском авиационном институте.1984.. 87гг.. 1990... 93гг.;
в Институте космических исследований. Москва. 1991...94 гг.;
в Научно-производственном обьединении "Энергия".г.Калининград, Моск. обл., 1992... 94 гг.;
в Институте металлургии им. А. А. Байкова, Москва. 1991.. .94гг.
в Научно-производственном обьединении им. С.А. Лавочкина, г.Химки, Моек, обл., 1988...94 гг.
Образцы магнитожидкостнчх гасителей колебаний и виброизоляторов, созданных в НПО им. С.А.Лавочкина при непосредственном участии автора, экспонировались в Политехническом музее г.Москвы в период с '4 апреля по 15 мая 1992 г. на выставке-смотре предприятий космі.ческой и авиационной техники.
Публикации. Основное содержание диссертации изложено в одной книге, в 23 статьях, в двух научно-технических отчетах, имеющих Государственные регистрационные номера, и в учебных пособиях.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, приложения, выводов и заключения. Список литературы включает %8 наименований. Общий объем работы - 371 стр.. 98 -рисунков и 8 таблиц.
