Методика расчета ветровых нагрузок на стартовом ракетном комплексе

Некоммерческое акционерное общество
«АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ»
Институт космической техники и телекоммуникации
Кафедра Космической техники и технологий

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА №1

По дисциплине: «Основы технологии и подготовки и пуска ракет космического назначения»

На тему: «Методика расчета ветровых нагрузок на стартовом ракетном комплексе.»
Специальность: 5В074600 - «Космическая техника и технологий»

Выполнил : Алтынбек Алмас.

Группа: КТТк-17-1
Номер студенческого билета: 172009

Принял: к.т.н., проф.ВАК, профессор Шимырбаев М.К

______________ ____________________ «_____» ___________2018г.

Алматы 2018

Оглавление

1. Введение …………………………………………………………….3
2. Исследование пространственной динамики ракеты на старте под действием ветровой нагрузки………………………………………4
3. Заключение…………………………………………………………..9
4. Использованные литературы………………………………………10

Введение

Рассмотрены вопросы, связанные с методикой выявления возможных резонансных изгибных колебаний ракеты, подверженной ветровому воздействию. В рамках разрабатываемой методики приведен алгоритм расчета корпуса ракеты первого приближения на внешнее ветровое воздействие. В результате вычислений получены значения распределенной по высоте ветровой нагрузки. Для более глубокого изучения вопроса появления резонансных изгибных колебаний проведен анализ влияния возмущающих факторов ветрового воздействия на поведение конструкции цилиндрической формы, который показал значительное увеличение боковой силы по отношению к силе сопротивления в достаточно узком диапазоне чисел Струхаля. Полученные результаты отражены на графике зависимости соотношения коэффициентов боковой силы и силы сопротивления от числа Струхаля.

Ракетные конструкции в той или иной мере подвержены ветровому воздействию в горизонтальном направлении. Наличие ветра определяет целый комплекс нагрузок, испытываемых ракетой, находящейся на стартовой площадке, которые оказывают влияние на величину частоты собственных колебаний корпуса ракеты и обычно вызывают затухающие упругие колебания [1]. Принято считать, что ветер состоит из стационарной части, изменяющейся с течением времени и высотой, и нестационарной, вызываемой порывами и атмосферной турбулентностью [2]. Ветровое нагружение представляет собой достаточно сложный процесс, вызывающий пространственные перемещения конструкции. Под действием стационарной части ветра ракета, сопротивляясь, отклоняется в его направлении и деформируется. Вместе с этим нестационарная часть ветра, представленная в виде порывов, вызывает колебания конструкции в том же направлении. В то же время на боковых (относительно направления ветра) сторонах тела обтекания происходят нестационарные срывы потока. Возникая попеременно с противоположных сторон, они приводят к появлению колебаний конструкции в поперечном (по отношению к потоку) направлении [3] (рис. 1). В целом вопросы воздействия ветра на конструкции и сооружения рассмотрены достаточно хорошо в теоретических (например, методы расчета детерминированных ветровых воздействий, а также случайных с учетом пульсационной составляющей) [4, 5] и практических (практика выполнения подобных расчетов) аспектах [6–10].

[pic 1]

Однако стоит отметить, что большая часть существующей литературы (например, [2, 11]), а также упомянутых исследований по данной теме касается вопросов проектирования строительных сооружений и специальных конструкций, в которых требуется учитывать действие ветра. Ветровую нагрузку принято рассматривать как динамическую по причине ее непостоянства во времени. Кроме того, она оказывает значительное влияние на конструкцию вследствие того, что при действии этой динамической нагрузки может меняться ее величина, точка приложения и направление [5]. При колебаниях в элементах конструкций возникают значительные силы инерции, влияющие на напряженно-деформированное состояние конструкции и характер ее воздействия: жесткие конструкции воспринимают такую нагрузку как статическую, реакция же гибких будет зависеть от частоты собственных колебаний. Помимо этого, как правило, в расчетах необходимо принимать во внимание влияние порывов ветра, для чего требуется ввести динамические коэффициенты, учитывающие и повторное их действие (например, в СП 20.13330.2011).