Башлій І. Д. Коливання складних оболонкових конструкцій з рідиною в задачі про поздовжню стійкість ракети-носія

Об'єкт дослідження - поздовжні коливання складних оболонкових конструкцій паливних відсіків рідинних ракет-носіїв на активній частині польоту ракет-носіїв. Мета дослідження - розвиток підходу до визначення напружено-деформованого стану оболонкових елементів конструкцій рідинних ракет-носіїв при поздовжніх коливаннях. Метод дослідження - метод скінчених елементів, чисельні методи лінійної алгебри, методи теорії автоматичного регулювання та теорії коливань механічних систем. В роботі розроблено науково-методичне забезпечення для теоретичного визначення динамічних навантажень на конструкцію рідинних ракет при їх поздовжніх коливаннях. Практичне значення отриманих результатів. Отримані результати можуть знайти застосування при проектуванні сучасних транспортних засобів, що містять баки з рідиною, та оптимізації їх конструкцій. Наукова новизна. Розвинуто метод визначення напружено-деформованого стану та динамічних навантажень на оболонкові елементи конструкції рідинної ракети при її поздовжній нестійкості в період роботи маршової рідинної ракетної двигунної установки першого ступеня. Особливістю запропонованого методу є визначення сил, діючих на конструкцію ступеня рідинної ракети-носія при поздовжніх коливаннях, із урахуванням нестаціонарності динамічної системи "рідинна ракетна двигунна установка - корпус ракети-носія" і нелінійностей динамічних ланок рідинної ракетної двигунної установки, обумовлених кавітаційними явищами в насосах. Виконано математичне моделювання просторових коливань розроблюваного верхнього ступеня рідинної ракети-носія, паливний відсік якого має сфероконічну конфігурацію і представляє собою складну систему оболонкових конструкцій з рідиною. Визначено параметри власних поздовжніх коливань ступеня при різних рівнях заповнення баків рідиною і напружено-деформований стан оболонкових елементів конструкції паливного відсіку ступеня при поздовжніх коливаннях. Вперше для частково заповненої рідиною складної оболонкової конструкції, в якій сферичний бак занурено у конічний, визначено залежності амплітуд коливань тиску рідини на днищах баків від частоти поздовжнього збудження конструкції з урахуванням динамічної взаємодії спряжених баків і демпфування коливань рідини. Отримано кількісні оцінки впливу особливостей конструкції сфероконічного паливного відсіку розроблюваного верхнього ступеня ракети-носія (спряження поверхонь оболонкових конструкцій його баків, наявності в баках додаткових циліндричних вставок) на параметри власних поздовжніх коливань ступеня. Галузь застосування: проектування сучасних транспортних засобів, що містять баки з рідиною, та оптимізація їх конструкцій.