Методика расчета нагрузок на трубопровод от динамических воздействий во время полета ракеты-носителя

В данной статье содержатся методические рекомендации по решению задачи динамического нагружения трубопровода [1], необходимых для подачи жидких компонентов в двигатель ракеты-носителя, от динамических воздействий двигательной установки. Даны рекомендации по расчету нагрузок на трубопровод от вибрационных воздействий и гидроудара. Выведено её уравнение движения на составляющие и проведён расчёт нагрузок при гармонических колебаниях ракеты-носителя. В качестве исходных данных для динамического расчёта нагрузок были заданы ускорения узлов крепления двигательной установки и трубопровода, полученные из решения общей динамической задачи для оценки гидродинамической силы для ракеты-носителя. На данном этапе была рассчитана нагрузка на трубопровод с учётом гидроудара массы жидкости для случая начала полета ракеты-носителя, как одного из самых нагруженных для данной системы. При расчёте нагрузок на трубопровод использовался линейный динамический анализ [3]. В результате расчёта были получены усилия в узлах крепления рассматриваемой конструкции, а также усилия, распределённые по длине трубопровода. Описана методика расчёта динамического нагружения трубопровода. Нагрузки на трубопроводы складываются из квазистатических составляющих, в которые обычно включают траекторные перегрузки и низкочастотные динамические составляющие [4] от переходных процессов типа старта, а также дополнительных нагрузок от вибрационных и акустических воздействий. Квазистатические и низкочастотные динамические составляющие в нагрузках [5] обычно имеют достаточно высокую степень определенности и, как правило, оцениваются расчетным путем с использованием соответствующих моделей РКН и навесного оборудования. Получаемые таким образом нагрузки охватывают низкочастотную часть спектра до 20-30 Гц. Для трубопроводов обычно используются балочные модели [6] с упругими опорами и кинематическими связями с днищами баков и двигательной установкой. При расчете силовых факторов в сечениях трубопроводов (продольной и перерезывающих сил, изгибающих и крутящего моментов, усилий в узлах опирания) топливо допускается считать замороженным (без учета скорости движения). Скорость движения жидкости должна учитываться при оценке давления гидроударов в трубопроводах для расчета напряженно-деформированного состояния трубопроводов от внутреннего давления.