1 / 13 Next Page
Information
Show Menu
1 / 13 Next Page
Page Background

Инженерный журнал: наука и инновации

# 5·2016 1

УДК 531.39:517.951 DOI 10.18698/2308-6033-2016-05-1490

Задачи динамики космических конструкций с жидким

топливом, вытекающим из сферических емкостей

© Зуй Хунг Нгуен, А.Н. Темнов

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия

Исследовано влияние жидкого топлива на динамические характеристики космиче-

ских аппаратов. Представлены численные решения задач о колебаниях жидкого

топлива, вытекающего из неподвижных баков сферической формы в расходную

магистраль. Рассмотрены задачи о колебаниях вытекающего жидкого топлива в

условиях, близких к невесомости. Приведены результаты решения краевой задачи

о собственных движениях вращающегося относительно произвольной точки топ-

ливного бака со сферической полостью, которая частично заполнена жидкостью,

вытекающей через заборное устройство.

Ключевые слова:

космические аппараты

,

жидкое топливо

,

малые колебания, воз-

мущенное движение,

неподвижный бак, подвижный бак, сферическая емкость,

заборные устройства.

Введение.

Проблеме колебаний космических аппаратов (КА) с

жидким топливом в настоящее время посвящено достаточное боль-

шое количество работ. Однако создание новых современных ракетно-

космических конструкций требует более тщательного подхода к ис-

следованию влияния жидкого топлива на динамические характери-

стики КА.

В настоящей статье рассмотрены следующие основные пробле-

мы, связанные с динамической устойчивостью КА:

1) на активном участке движения КА колебания тяжелой жидко-

сти, вытекающей из баков сферической формы, которые содержат

различные внутрибаковые элементы;

2) на пассивном участке движения КА колебания вытекающего

жидкого топлива в условиях, близких к невесомости;

3) движение КА с топливным баком сферической формы, частич-

но заполненным вытекающим топливом.

Колебания тяжелой жидкости в баках сферической формы.

Рассмотрим два варианта задачи о собственных движениях жидко-

сти, вытекающей через заборные устройства из баков сферической

формы радиусом

0

R

при наличии свободной поверхности

0

Г

(рис. 1).

Выбрав в качестве характерного размера радиус

0

R

, введем цилин-

дрические координаты

, ,

r z

и следующие обозначения:

τ

— область,

заполненная жидкостью (на рис. 1 затенена);

h

— расстояние от центра

бака до свободной поверхности

0

Г ;

2 2

0

0

r

R h

 

— радиус свободной