Динамическое напряженно-деформированное состояние межступенного отсека ракеты-носителя при отделении первой ступени

B.F. Zajtsev, T.V. Protasova, N.V. Smetankina, I.F. Larionov, D.V. Klimenko, D.V. Akimov

Анотація


Наиболее оптимальным подходом при практическом решении проблем прочности ракетных конструкций является комбинирование теоретических исследований с их параллельной верификацией корректно поставленным экспериментом. В данной статье разработаны методика, расчетная модель и выполнены компьютерные исследования межступенного отсека ракеты-носителя «Циклон-4M» при отделении. Методика расчета динамики межступенного отсека базируется на трехмерном методе конечных элементов с решением задачи по времени конечно-разностным методом Вильсона. Применяемые методика и модель расчета динамического напряженно-деформированного состояния межступенного отсека учитывают основные особенности конструкции и нагружения, что определяет адекватность моделирования и оценок прочности и жесткости. Исследуемая конструкция имеет вид тонкостенной металлической оболочки вращения. В расчетной модели межступенного отсека представлены все основные силовые элементы – обечайка, системы продольного и поперечного подкреплений в виде стрингеров и шпангоутов. Присоединенная масса отработавшей первой ступени и эксцентриситет действия пневмотолкателей учтены в модели. Две конечно-элементные модели с различной дискретизацией – начальная и уточненная – использовались в расчетах. Уточненная модель связана с большей дискретизацией конструкции межступенного отсека в окрестности зон приложения нагрузок – кронштейнов пневмотолкателей. Расчетные данные представлены результатами трех исследований – собственных частот и форм колебаний, оценки напряженно-деформированного состояния при статическом нагру-жении с максимально возможной нагрузкой и, собственно, расчетами колебательного процесса. Время действия пневмотолкателей значительно больше периода собственных колебаний основного тона, что определяет квазистатический характер деформирования межступенного отсека. Динамические напряжения в межступенном отсеке весьма ограничены и имеют локализованный характер у кронштейнов пневмотолкателей. Несущая способность межступенного отсека может быть повышена усилением обшивки в зоне крепления пневмотолкателей


Ключові слова


Ракета1; межступенный отсек2; отделение3; импульсное воздействие4; конечный элемент5; динамика6; прочность7

Повний текст:

PDF


Адреса редакції журналу:
Редакція журналу «ВД», Національний університет "Запорізька політехніка", 
вул. Жуковського, 64, м. Запоріжжя, 69063, Україна. 
Телефон: 0 (61) 228-16-27, 769-82-69
E-mail: vd@zntu.edu.ua

При повному або частковому використаннi матерiалiв посилання на журнал є обов’язковим.