CC BY
12Решетневскце чтения
УДК 62-567
Р. Н. Хамитов, А. А. Татевосян, Г. С. Аверьянов Омский государственный технический университет, Россия, Омск
АКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ В ВИБРОУДАРОЗАЩИТЕ
Предложены виброзащитные устройства для крупногабаритных объектов с электромеханическим демпфером. Применение их позволит значительно повысить демпфирующие свойства штатных систем амортизации с гидроамортизаторами.
Виброзащитные устройства (ВЗУ) крупногабаритных объектов, в том числе стартовых ракетных комплексов, содержат амортизаторы различных видов и демпферы (как правило, гидравлические). Амортизатор обычно является пневмоамортизатором (ПА) с воздушным демпфированием. Для устранения вибро-ударопроводимости в динамических режимах работы ВЗУ предлагается вместо гидродемпфера применить электромеханический демпфер на базе асинхронной машины (АМ). В этом случае ВЗУ является комбинированным и содержит ПА, обеспечивающий статическую нагрузку (несущую способность) ВЗУ, и демпфер на базе АМ, работающий только в динамических режимах работы. В такой конструкции ВЗУ представляет собой электротехнический комплекс, предназначенный для преобразования механической энергии колебаний амортизируемого объекта (АО) в тепловую энергию, рассеиваемую в окружающую среду, или в электрическую энергию, отдаваемую с помощью обратимых преобразователей в сеть (источник питания) АМ.
Пример совмещенной запатентованной конструкции ВЗУ приведен на рис. 1, 2. В состав ВЗУ входят неуправляемый пневматический упругий элемент и управляемый демпфер, состоящий из АМ, барабана с тросом и блока управления. Блок управления обеспечивает работу АМ в режиме отбоя ПА. В качестве АМ используется трехфазный асинхронный электродвигатель (АД), работающий на ходе отбоя ПА в режиме торможения противовключением и создающий компенсационную электромагнитную силу [1]. Пневматический упругий элемент обеспечивает статическую нагрузку (несущую способность) виброзащитных устройств при отсутствии внешних воздействий (Рст = Мg).
Моделирование пневмоэлектромеханической системы в динамике построено на базе совместного рассмотрения процессов в пневматической, механической и электрической подсистемах, образующих электротехнический комплекс ВЗУ в целом, на основе расчетной схемы и с учетом известных допущений. Если рассматриваемая одностепенная система выведена из положения равновесия, то она совершает свободные колебания. При этом на систему действуют: сила инерции М ■ 2"; сила тяжести Mg; сила давления воздуха в объемах ПА (упругая сила); сила трения в резинокордной оболочке Якомпенсаторная сила электромагнитного демпфера А^э.
В качестве модели электрической подсистемы рассматривалась модель трехфазной обобщенной асинхронной машины [2]. Моделирование процессов в ВЗУ проводилось с помощью программы МайаЪ с расширением 81ши1шк [3]. Решение системы уравнений для одно- и двухстороннего демпфирования при свободных колебаниях проводилось при различных параметрах ПА и АМ и исходных (начальных) данных.
Рис. 1. Виброзащитное устройство с односторонним
демпфером (патент на ИЗ № 2424127 РФ): 1 - подвижная часть (обойма); 2 - неподвижная часть; 3 - РКО; 4 - пневматический упругий элемент; 5 - АМ; 6 - барабан с тросом; 7 - трос; 8 - устройство натяга троса; 9 - блок управления
Греощюбатигь Формироватепь
4» перемещения сигнала скцхот
ип
+
Формирователь 3- х фазного напряжения прямой
поспедхатетьноспи
Формирователь 3- х фазного напряжения обратной
псспедхатеьнсспи
Сиповой ющтытр
ЗЕ
Згзкпродзигагтпь
ип
б
Рис. 2. Комбинированное ВЗУ с двухсторонним демпфером
(патент на ИЗ № 2422294 РФ): конструкция (а): 8 - блок управления; структурная схема блока управления (б)
Результаты расчетов при свободных колебаниях АО дали следующие показатели: при отключенном электромеханическом демпфере время переходного
а
Эксплуатация и ремонт ракетно-космической техники
процесса составило значение ^ = 10,8 с, при включении одностороннего электромеханического демпфера ^ = 6,5 с, при включении двухстороннего электромеханического демпфера ^ = 2,8 с.
Предлагаемое направление по использованию АД в ударовиброзащите может быть рекомендовано для более детального исследования и внедрения в системах амортизации крупногабаритных объектов, в том числе в составе стартовых ракетных комплексов.
Библиографические ссылки
1. Коловский М. З. Автоматическое управление виброзащитными системами. М. : Наука, 1976.
2. Копылов И. П. Математическое моделирование электрических машин. М. : Высш. шк., 1987.
3. Герман-Галкин С. Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем. СПб. : Корона-Принт, 2001.
R. N. Khamitov, A. A. Tatevosjan, G. S. Averjanov Omsk State Technical University, Russia, Omsk
ACTIVE ELECTROPNEUMATIC ELEMENTS IN VIBRATION- SHOCK PROTECTION
The authors offer vibration protection devices for large-sized objects with an electromechanical damper. Their application will allow to raise considerably damping properties of regular systems of amortization with hydroshock-absorbers.
© Хамитов Р. Н., Татевосян А. А., Аверьянов Г. С., 2011
УДК 629.78.018.4
А. В. Цайтлер, А. И. Антипьев, Е. Н. Головенкин, С. Н. Лозовенко
ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск
ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ИМИТАЦИИ УСЛОВИЙ НЕВЕСОМОСТИ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА НА ТРАНСФОРМИРУЕМЫЕ МЕХАНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ *
Рассмотрены варианты конструктивного исполнения, особенности и влияние систем имитации условий невесомости на трансформируемые механические системы.
В целях подтверждения работоспособности и повышения надежности элементы и космические аппараты (КА) в целом подвергаются комплексу отработочных испытаний - наземной экспериментальной отработке (НЭО). Наибольшее внимание уделяют отработке механических узлов раскрытия и зачековки штанг и панелей солнечных батарей. Летный узел должен пройти комплекс испытаний в целях исключения сбоя в работе космического аппарата на орбите.
Основной проблемой при испытаниях является создание максимально точной имитации условий невесомости космического пространства. Наиболее широко применяемым методом разгрузки являются системы обезвешивания (СО).
Назначение системы обезвешивания - имитация невесомости космического пространства в условиях земной гравитации. Принцип действия любой системы обезвешивания основан на создании силы, компенсирующей вес объекта. Существуют несколько вариантов конструктивного исполнения СО, использующих различные физические законы имитации невесомости [1]:
- имитация невесомости с помощью объектов, наполненных легкими газами;
- имитация невесомости с помощью бассейна нейтральной плавучести;
- имитация невесомости методом свободного падения;
- имитация невесомости методом воздушной подушки;
- имитация невесомости механическим способом обезвешивания.
Наибольше распространение получили системы, основанные на механическом способе обезвешивания, особенно для имитации невесомости при испытаниях крупногабаритных трансформируемых механических систем (ТМС). Данный способ заключается в подвешивании каждого звена ТМС к подвижному элементу СО посредством подвеса, содержащего пружину обезвешивания или соединенного с грузом-противовесом. В качестве подвижного элемента выступают поворотные балки, обеспечивающие положение точки подвеса звена и его центра масс на одной вертикали, или каретки, передвигающиеся по специализированным направляющим.
* Работа выполнена в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной Россиии» на 2009-2013 гг.
