Статические ( квазистатические) нагрузки

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 5Следующая ⇒

Основным источником массовых (инерционных) нагрузок для отдельных элементов и даже частей конструкции является вибрация (общие или местные ускорения колебательного характера). Так как силовое воздействие со стороны окружающей среды на конструкцию представляет случайный процесс, то классификация внешних силовых факторов по характеру их изменения по времени является условной и во многом зависит от рассматриваемого интервала времени. В связи с этим все внешние поверхностные нагрузки подразделяются на квазистатические (статические относительно медленно изменяющихся по времени) и на динамические, вызывающие упругие вызывающие упругие колебания конструкции космического аппарата. проявляющийся в возбуждении упругих колебаний) зависит главным образом от динамических характеристик конструкции самого аппарата. Поэтому обычно в качестве критерия указанной классификации выбирается период (или частота) свободных упругих колебаний конструкции в целом или ее частей и элементов.

Если время изменения внешней поверхностной нагрузки велико по сравнению с рассматриваемым периодом свободных упругих колебаний (чаще всего низких тонов), то она относится к категории статических или квазистатических и наоборот.

За время существования КА подвергается самым разнообразным нагружениям, которые зависят от условий перемещения аппарата. В отличие от ракеты – носителя, для которого в основном удаётся выделить несколько, обычно пять случаев нагружения при ограничении перегрузок в остальных случаях, для космического аппарата необходимо рассмотреть все этапы эксплуатации. Первый этап – это межцеховая и цеховая транспортировка. На этом этапе КА испытывает перегрузки при такелажных работах при перегрузке цеховыми кранами, при транспортировке автопогрузчиками и электрокарами. Ограничить перегрузки очень малыми величинами нельзя из – за того, что это связано со скоростью проводимых операций и физическими возможностями средств передвижения, такими, как потребная мощность при такелажных работах. Второй этап – это транспортировка КА от завода-изготовителя до космодрома. Возможными средствами транспортировки могут быть следующие виды: автомобильный, железнодорожный, водный и авиационный. На этом этапе КА подвергается самым разнообразным перегрузкам практически по всем осям. На третьем этапе КА подвергается перегрузкам в момент работ в монтажно-испытательном корпусе. На четвёртом этапе КА подвергается нагрузкам на участке выведения на орбиту ИСЗ в составе головного блока (ГБ) ракеты – носителя. И на заключительном этапе – это нагрузки, возникающие во время самостоятельного полёта при выполнении целевой задачи.

Поскольку КА выводят на орбиту ИСЗ в составе головного блока ракеты-носителя, то с целью определения составляющих вектора перегрузки и исследуют ускорение ракеты-носителя и относят его к ускорению силы тяжести. Направление действия этой перегрузки противоположно направленного полного ускорения.

Осевые и поперечные перегрузки центра масс ракеты-носителя определяют по соотношениям:

= ( – – )/ ; (3.1)

= ( + )/ ; (3.2)

= ( + )/ , (3.3)

где: – тяга двигателя;

– лобовое сопротивление;

– сопротивление управляющего органа;

– подъемная сила;

– подъемная сила управляющего органа

– масса ракеты-носителя.

Перегрузки КА, расположенного в головном блоке, будут отличаться от , дополнительными слагаемыми, обусловленными скоростями и ускорениями колебательного движения ракеты-носителя вокруг её центра масс.

= + , (3.4)

= + , (3.5)

где и – угловая скорость и угловое ускорение при повороте Р – Н

вокруг центра масс соответственно;

– расстояние от центра масс Р–Н до расчетного сечения для

изображенного КА на схеме (рисунок 1).

Тогда нагрузки на ферму крепления аппарата к Р–Н будут определяться по следующим выражениям:

= (3.6)

М_x= m_КА( + u`²*х/g₀)*l (3.7)

Q_x = m_КА( + u``*х/g₀) (3.8)

Рисунок 1 - Схема размещения КА на РН

Таким же образом определяют нагрузки на все элементы конструкции КА в процессе выведения его в составе Г.Б. на орбиту.

Расчетный случай нагружения

Тот случай, которому соответствует наибольшее потребное значение функции несущей способности по одному из предельных состояний для какой-либо части (или элемента) конструкции ЛА, называется расчетным случаем нагружения.

Очевидно, что знание расчетных случаев нагружения позволяет значительно упростить выбор и анализ конструктивно-силовых схем летательного аппарата в период проектирования и экспериментальных исследований в области прочности конструкций и процессе разработки проекта. Вообще говоря, теоретически количество расчетных случаев нагружения для любого летательного аппарата может быть равно произведению числа частей конструкции на число предельных состояний. Практически количество их обычно намного меньше. Одни и те же расчетные случаи нередко определяют потребную несущую способность нескольких частей (или многих элементов) конструкции. Но все же число расчетных случаев для ЛА может быть значительным, и поэтому при существующем разнообразии их конструктивно-силовых схем и условий эксплуатации не представляется возможным установить такие случаи нагружения, не привязываясь к конкретному аппарату или узкому классу этих аппаратов.

⇐ Предыдущая 1 234 5 Следующая ⇒