Конструкция ракет XI

Костян1979>>> В субботу 29.09.2012 наконец получилось вырваться на полеты.

В одной ракете сработал двигатель, а во второй ССР. Дело за малым - объединить всё в одной ракете!

Костян1979> Со Стрелой вообще не понятно. Мотор завелся с четвертого запала.

Наверно топливо загорелось не в вершине канала.

Поле у тебя хорошее, нам бы такое найти поближе.

Serge77> В одной ракете сработал двигатель, а во второй ССР. Дело за малым - объединить всё в одной ракете!
На Стреле стояла ССР Анзория, очень надежная система как по мне, вот с мотором конечно засада. Я на эту ракеты больше всего надеялся. Запал я всовывал до самого верха правда немного ДП под прессовал в канал.

Serge77> Поле у тебя хорошее, нам бы такое найти поближе.
Ага уже второй раз с него запускаю, только с другой стороны. В прошлом году там тоже чисто было. Единственно что плохо что оно не ровное. Ракету не сразу нашли, визуально было видно что вроде бы на поле с травкой упало. а на самом деле на пахоту.

Место падения ракеты. Фото снято с места старта с пятикратным зумом.

milano> Уважаемые участники!!!
milano> Хотел спросить у Вас следующее. При испытаниях любых ракет,

Отнюдь не любых. Ещё "Фау-2" считалась твёрдым телом.

milano> в том числе тех, о которых идет речь на данном форуме, важно проанализировать поперечно-продольные колебания корпуса ракеты и колебания, вызванные работой ее двигательной установки.

Колебания типа "POGO" характерны только для жидкостных ракет, где давление подачи зависит от продольного ускорения. И они проявляются тем сильнее, чем длиннее ракета. для моделей до пары метров включительно ими можно смело пренебречь.

milano>Где можно прочитать про основные частотные диапазоны (в Гц), в которых находятся спектры, соответствующие поперечно-продольным колебаниям ракет и колебаниям, вызванным работой двигательной установки ракет?
milano> Насколько я знаю, поперечно-продольные колебания - обычно в пределе от 0 до 100 Гц (эти колебания - низкочастотные), а колебания, вызванные работой двигательной установки - от 200 Гц и выше (эти колебания - высокочастотные).

Собственные частоты зависят от линейных размеров ракеты, чем больше длина, тем меньше частота, чем больше диаметр, тем выше частота. Кроме того, они зависят и от заполненности баков, но всё это важно для больших ракет, и гораздо менее важно для маленьких.

Огромное спасибо за помощь!!!

Вы не знаете каких-либо численных оценок? Например, для ракеты длиной столько-то метров поперечно-продольные колебания находятся в таком-то частотном диапазоне (скажем, до 50 Гц) и аналогично про колебания двигательной установки. Можно на каких-то конкретных примерах, либо, может быть, есть какие-то формулы, связывающие собственные частоты колебаний ракет и их линейные размеры?

Но, прежде всего, хотелось бы каких-нибудь численных оценок по частотным диапазонам

Заранее спасибо

milano, убери лишнюю цитату из своего сообщения

milano> Огромное спасибо за помощь!!!
milano> Вы не знаете каких-либо численных оценок? Например, для ракеты длиной столько-то метров поперечно-продольные колебания находятся в таком-то частотном диапазоне (скажем, до 50 Гц) и аналогично про колебания двигательной установки. Можно на каких-то конкретных примерах, либо, может быть, есть какие-то формулы, связывающие собственные частоты колебаний ракет и их линейные размеры?

Формулы эти чересчур сложны. Ведь в них входят и жёсткость корпуса, и его удлинение, и плотность жидкости и ещё много всего.

Известно, что для ракеты "Редстоун" собственные частоты продольных колебаний находились в диапазоне от 6 Гц (первая мода) до 30 Гц (десятая мода) в полностью заправленном состоянии до 11 Гц (первая мода) до 80 Гц (десятая мода). Но это не Pogo, это изгибные колебания корпуса. Частоту Pogo рассчитать практически невозможно, они появляются (или не появляются) при лётных испытаниях. Частоты Pogo ниже 10 Гц на всех ракетах, где они были зарегистрированы, от "Р-7" до "Сатурна-5".

Большое спасибо за помощь!!!

Я знаю, что эти формулы чересчур сложны. Поэтому меня и интересовали ОЦЕНКИ, пусть даже приближенные. Точные значения мне не нужны.

Могу я считать, что у большинства ракет (запускаемых, например, с Байконура) собственные частоты поперечных и продольных колебаний находятся в пределах где-то до 100 Гц? Ведь наверняка грубую верхнюю оценку можно сделать по средней массе ракет, поскольку, понятное дело, верхняя граница НЕ может быть слишком большой в силу того, что поперечно-продольные колебания тел большой массы - НИЗКОчастотные.

Аналогичный вопрос насчет колебаний, вызванных работой двигательной установки. Там уже колебания ВЫСОКОчастотные. Есть ли какие-то, пусть грубые, оценки нижней границы? Например, насколько я читал в книгах, эти колебания начинаются где-то от 250 Гц, и в ВЫСОКОчастотном диапазоне находятся собственные частоты этих колебаний.

Заранее спасибо

milano> Могу я считать, что у большинства ракет (запускаемых, например, с Байконура) собственные частоты поперечных и продольных колебаний находятся в пределах где-то до 100 Гц?

Даже ниже. Редстоун ведь - маленькая ракета, меньше "Тополя", если что.

milano> что поперечно-продольные колебания тел большой массы - НИЗКОчастотные.

Дело не в массе, а в относительной жёсткости и величине связи между баками и их содержимым.

milano> Аналогичный вопрос насчет колебаний, вызванных работой двигательной установки. Там уже колебания ВЫСОКОчастотные. Есть ли какие-то, пусть грубые, оценки нижней границы? Например, насколько я читал в книгах, эти колебания начинаются где-то от 250 Гц, и в ВЫСОКОчастотном диапазоне находятся собственные частоты этих колебаний.

Нет. Низкочастотные пульсации давления тоже имеют место. Конечно, у камеры, как объёмного резонатора, есть своя частота колебаний, точнее, частоты, разные моды, но, если колебания возникают на этих резонансных частотах, они, как правило, разрушают камеру в считанные секунды.

Большое спасибо за ответ!!!

Я сформулирую свой вопрос чуть по-другому. Если есть вибрационный сигнал (описывающий вибрации в каком-то узле ракеты), то его всегда можно разделить на низкочастотную и высокочастотную составляющие. Следуя вышенаписанному, низкочастотная составляющая отвечает за поперечно-продольные колебания (колебания с небольшой амплитудой), а вычокочастотная составляющая отвечает за колебания, вызванные работой двигателя.

Соответственно если найти спектр низкочастотной и высокочастотной составляющих, то в спектре будут максимумы на определенных частотах. Как я понимаю, в первом случае (низкочастотная составляющая) эти частоты соответствуют собственным частотам поперечно-продольных колебаний. Во втором случае (высокочастотная составляющая) эти частоты соответствуют частотам собственных колебаний двигателя.

Как я понимаю, если частота внешнего воздействия на ракету совпадет с любой из этих найденных частот собственных колебаний, ракета или отдельные ее части могут разрушиться.

Эта интерпретация верна?

Заранее благодарю

milano> Если есть вибрационный сигнал (описывающий вибрации в каком-то узле ракеты), то его всегда можно разделить на низкочастотную и высокочастотную составляющие.

Разделить-то можно, но физичной границы нет!

milano> Соответственно если найти спектр низкочастотной и высокочастотной составляющих, то в спектре будут максимумы на определенных частотах. Как я понимаю, в первом случае (низкочастотная составляющая) эти частоты соответствуют собственным частотам поперечно-продольных колебаний. Во втором случае (высокочастотная составляющая) эти частоты соответствуют частотам собственных колебаний двигателя.

Далеко не всегда можно идентифицировать в спектре колебаний какие-то пики, связанные с двигателем. Скорее, от двигателя сигнал вибрации имеет свойства белого шума.

milano> Как я понимаю, если частота внешнего воздействия на ракету совпадет с любой из этих найденных частот собственных колебаний, ракета или отдельные ее части могут разрушиться.

Вопрос - с какой амплитудой воздействовать? ведь предпринимаются специальные конструктивные меры по снижению добротности этих резонансов, неважно, чем именно они вызваны. И способы борьбы самые разные - от перфорированных перегородок в баках до фильтров-пробок в контуре управления.

И, в общем, на вопрос, сформулированный в последнем абзаце ответ будет - скорее, нет. Нельзя "по воздуху" подвести к ракете такое внешнее воздействие, чтоб на каком-то из резонансов её разрушить этим внешним воздействием.

Большое спасибо за ответы!!!

milano>> Если есть вибрационный сигнал (описывающий вибрации в каком-то узле ракеты), то его всегда можно разделить на низкочастотную и высокочастотную составляющие.
А.С.> Разделить-то можно, но физичной границы нет!

Я, к сожалению, не совсем понял ответ на вопрос. Я имел в виду следующее: выделить в вибрационном сигнале высокочастотную составляющую и низкочастотную составляющую. Например, с помощью банка фильтров, каждый из которых настроен на определенную частоту и имеет определенную ширину полосы. Зная параметры фильтров, а также диапазоны частот, соответствующие низко- и высокочастотным колебаниям можно примерно выделить высокочастотную и низкочастотную составляющие. Я имел в виду вот это.

А.С.> Далеко не всегда можно идентифицировать в спектре колебаний какие-то пики, связанные с двигателем. Скорее, от двигателя сигнал вибрации имеет свойства белого шума.

А.С.> Вопрос - с какой амплитудой воздействовать? ведь предпринимаются специальные конструктивные меры по снижению добротности этих резонансов, неважно, чем именно они вызваны. И способы борьбы самые разные - от перфорированных перегородок в баках до фильтров-пробок в контуре управления.

В таком случае, если мы имеем пики в спектре вибрационного сигнала на высоких частотах, с какими реальными процессами на ракете они могут быть связаны? Я считал, что это, в основном, работа двигателя. Получается, что-то другое?

Насчет собственных колебаний - им, насколько я знаю, соответствуют пики в спектральной плотности мощности. Какую информацию несут эти собственные частоты? Представляют ли они какой-то интерес и/или опасность?


Заранее спасибо

milano> Я, к сожалению, не совсем понял ответ на вопрос. Я имел в виду следующее: выделить в вибрационном сигнале высокочастотную составляющую и низкочастотную составляющую.

Ещё раз. У колебаний от двигателя нет нижней границы. Поэтому чисто частотным анализом выделить что-то сложно.
milano> диапазоны частот, соответствующие низко- и высокочастотным колебаниям можно примерно выделить высокочастотную и низкочастотную составляющие. Я имел в виду вот это.
Ещё раз. Колебания от двигателя не имеют выраженных пиков в частотном спектре. Выраженных провалов не имеют тоже.

milano> В таком случае, если мы имеем пики в спектре вибрационного сигнала на высоких частотах, с какими реальными процессами на ракете они могут быть связаны? Я считал, что это, в основном, работа двигателя. Получается, что-то другое?

Ещё раз. Если пики на частотах, имеющих связь с геометрией камеры, как объёмного резонатора, не задавлены, то возникающие самопроизвольно ВЧ колебания разрушают камеру очень быстро.

milano> Насчет собственных колебаний - им, насколько я знаю, соответствуют пики в спектральной плотности мощности. Какую информацию несут эти собственные частоты? Представляют ли они какой-то интерес и/или опасность?

Для камер тягой до 1500 кГ включительно собственные резонансные частоты достаточно велики, а добротности достаточно малы, чтоб ВЧ не возникало самопроизвольно. Начиная с 2 тонн тяги с ВЧ приходится бороться. Самый известный способ - антипульсационные перегородки той или иной конструкции. В РД-0110 один из наиболее экзотических вариантов - эти перегородки изготовлены из фетра и сгорают за доли секунды после включения двигателя, но, как выяснилось, при его параметрах ВЧ возникают только на переходных процессах, в первые 100 мс работы двигателя.
В современной модификации РД-107/108 часть форсунок выдвинута вперёд, разбивая прифорсуночный объём на 9 частей, в РД-170 это было сделано с самого начала.

А.С.> Для камер тягой до 1500 кГ включительно собственные резонансные частоты достаточно велики, а добротности достаточно малы, чтоб ВЧ не возникало самопроизвольно.
Имхо следует читать "... чтоб ВЧ ВОЗникало самопроизвольно."

А.С.>> Для камер тягой до 1500 кГ включительно собственные резонансные частоты достаточно велики, а добротности достаточно малы, чтоб ВЧ не возникало самопроизвольно.
Non-conformist> Имхо следует читать "... чтоб ВЧ ВОЗникало самопроизвольно."

в маленьких движках ВЧ не возникает.

Т.е. частица "не" в предложении "... чтоб ВЧ не возникало ..." - очевидно лишняя.

Эти двигатели слишком малы и слишком незвОнки для того, чтобы в них возникали высокочастотные резонансные явления.

Скажите, пожалуйста, с какой точностью обычно требуется знать частоты резонансов? Т.е., например, если мы заведомо знаем, что резонансы могут наблюдаться в области высоких частот (от 500 Гц и выше), то какая примерно допустимая абсолютная погрешность? Скажем, 5-10 Гц - это нормально или слишком много и необходимо знать частоты с точностью 1-2 Гц?

Какова ситуация в области низких частот? Там, по идее, требования должны быть жестче, поскольку низкочастотный диапазон более узкий.

Спасибо

milano> Скажите, пожалуйста, с какой точностью обычно требуется знать частоты резонансов?
Там важна не абсолютная точность, а относительная. т.е. в процентах, например.

milano> Какова ситуация в области низких частот? Там, по идее, требования должны быть жестче, поскольку низкочастотный диапазон более узкий.

При одинаковой добротности получается одинаковая относительная ширина, независимо от абсолютного значения частоты.

В ракете 8К84 была сугубо аналоговая система управления, и фильтры были реализованы совершенно традиционным способом - катушки, намотанные на кольцевых сердечниках из тонкого пермаллоя, и конденсаторы (металлоплёночные или электролитические танталовые, если надо было десятки и сотни мкФ). Так вот точность подгонки была порядка 0,2-0,5%, поэтому ёмкость набирали из нескольких параллельно соединённых конденсаторов, т.к. разброс катушек был больше.

при этом надо иметь в виду, что резонансы, связанные с колебаниями корпуса, как упругой балки, меняли частоту в зависимости от остатка топлива, и специальная система меняла индуктивность катушек с помощью обмотки подмагничивания. У всех ферромагнетиков вблизи нуля большие нелинейные искажения, и, чтобы их уменьшить, использовалось постоянное подмагничивание почти во всех подобных фильтрах. Меняя величину тока подмагничивания, можно в довольно широких пределах менять и магнитную проницаемость пермаллоя (раз в 5-6 точно можно, соответственно, частота менялась в 2,3-2,4 раза)

Если что, я 8К84 изучал на военной кафедре в институте, тогда это было секретно, сейчас это всё устарело абсолютно, но полезно всё равно Удивительно, но я много всего помню
У меня был сувенир, доблестно утащенный со сборов - задающий генератор на 1024 кГц, там два кварца в простейшем термостате, управляемом биметаллическим размыкателем.
Дело в том, что для работы как ДУС-ов на ГСП, так и ГИЛУ, важно абсолютное значение кинетического момента гироскопа, поэтому там используются синхронные двигатели и кварцевая стабилизация частоты их вращения.
В Фау-2 гироскопы были асинхронными.

RLAN> По мере выгорания топлива ЦТ смещается вперед, но и ЦД в районе звукового барьера вроде то же.

При переходе — назад.
На дозвуке ЦД смещён вперёд относительно центра площади крыла, примерно треть хорды от носка крыла. Ну и для всех остальных поверхностей аналогично.
При сверхзвуке ЦД примитивно совпадает с центром площади.

RLAN> Ведь всякие Грады и пр. закручиваются при старте, но стабилизаторами, все равно, снабжаются.

Прецессировать может начнать, летя наклонно к потоку, если без стабилизаторов.
Градам закрутка нужна для подавления асимметрии тяги и уменьшения, таким образом, разброса. После окончания тяги она уже не нужна.

milano>> Скажите, пожалуйста, с какой точностью обычно требуется знать частоты резонансов?
А.С.> Там важна не абсолютная точность, а относительная. т.е. в процентах, например.
milano>> Какова ситуация в области низких частот? Там, по идее, требования должны быть жестче, поскольку низкочастотный диапазон более узкий.
А.С.> При одинаковой добротности получается одинаковая относительная ширина, независимо от абсолютного значения частоты.

Все понял. Большое спасибо. А если говорить в общем - насколько точно нужно знать частоты резонансов или достаточно знать некий диапазон? Скажем, относительная погрешность оценивания частот в 1% или 2% считается приемлемой?

Например, пусть частота резонанса = 500 Гц, а оценка равна 505 Гц. Соответственно относительная погрешность = (505 - 500) / 500 = 5/500 = 0.01 = 1%.

Заранее спасибо

milano> насколько точно нужно знать частоты резонансов или достаточно знать некий диапазон? Скажем, относительная погрешность оценивания частот в 1% или 2% считается приемлемой?

Насколько я могу судить по 8К84 - 0,2..0,5%

milano> Например, пусть частота резонанса = 500 Гц, а оценка равна 505 Гц.

500 Гц - это что-то очень дофига

Если не ошибаюсь, у Вилли Лея в книжке описаны эксперименты с раскруткой пусковой трубы американскими военными в начале прошлого века. Опять таки если не ошибаюсь, упоминалась частота вращения 1600 об/мин.