Если при реализации этого способа давление в вытеснителе будет слишком большим, целесообразно заменить дроссель постоянного сечения в напорной магистрали на дроссель переменного сечения с управлением от рейки, соединенной в контейнером. Закон изменения проходного сечения такого дросселя выбирается таким образом, чтобы большую часть времени подъема перепад давления между вытеснителем и гидроцилиндром был не слишком большим. При этом перепад должен плавно (чтобы исключить колебания) возрастать к моменту переключения ступеней (проходное сечение уменьшается), а затем быстро падать (проходное сечение увеличивается в 1,5-2,5 раза). Особенно эффективным является использование дросселя переменного сечения в случае, если опасность превышения допустимых перегрузок ракеты появляется не только при переключении с первой ступени на вторую, но и, например, со второй на третью, поскольку в этом случае дроссель постоянного сечения, «подобранный» для одного переключения, оказывается заведомо неудачным для другого.
Впрочем и использование дросселя переменного сечения не всегда позволяет снизить максимальные ускорения ракеты до требуемых значений. При этом следует учитывать, что закон изменения сечения дросселя, рассчитанный на одно сочетание случайных факторов может оказаться неэффективным при другом, поэтому расчеты всегда следует проводить для нескольких (по крайней мере для двух – см. выше) сочетаний параметров, характеризующих случайные факторы.
При использовании дросселя переменного сечения необходимо обратить внимание на суммарное сопротивление остальных элементов напорной магистрали (местные и распределенные потери). Это сопротивление должно быть не более минимального сопротивления дросселя – иначе снизится его эффективность. При необходимости придется выбирать арматуру, рассчитанную на более высокие расходы и трубы большего диаметра. Если наибольшее сопротивление создает внутренняя труба в штоке, возможно придется увеличить диаметр гидроцилиндра(ов).
Одним из факторов, влияющих на перегрузки при переключении ступеней является скорость подъема. Опыт расчетов показывает, что чем выше скорость – тем значительнее перегрузки ракеты, независимо от того, какой дроссель – постоянного или переменного сечения установлен в напорной магистрали. С другой стороны, уменьшение скорости подъема только на первой ступени затрудняет реализацию большого перепада давления, а общее уменьшение скорости подъема – увеличивает время подъема, поэтому такое решение обычно требует установки дросселя переменного сечения. Заметим, что уменьшение скорости подъема только до определенного значения ведет к снижению перегрузок – дальнейшее уменьшение скорости не дает эффекта или даже увеличивает ускорение. Для уменьшения скорости следует либо уменьшить начальную поверхность горения основного заряда, либо уменьшить его прогрессивность (увеличить диаметр отверстий в заряде), изменив (уменьшив) соответствующим образом и закон изменения проходного сечения дросселя.
Радикальным и наиболее эффективным способом борьбы с перегрузками при переключении ступеней является уменьшение толщин стенок ступеней (например, за счет использования более прочной стали) и зазоров между соседними ступенями (за счет использования упорных колец и уплотнительных элементов меньшей толщины, но более прочных). При этом уменьшается изменение рабочей площади при переключении ступеней, а значит и провал усилия. Если уменьшить толщины стенок и зазоры невозможно, можно пойти на увеличение диаметра наружной ступени, при сохранении прежних толщин стенок и зазоров. При этом уменьшится значение равновесного давления и уменьшится относительное (по отношению к самой рабочей площади) падение рабочей площади гидроцилиндра при переключении ступеней. В результате провал усилия будет меньше, снизятся и перегрузки ракеты.
Заметим, что все перечисленные меры так или иначе направлены на уменьшение провала силы при переключении ступеней. Следовательно они же позволят исключить недопустимое падение угловой скорости подъема после переключения.
Следующей задачей, которая должна быть решена в процессе численных расчетов динамики подъема на ЭВМ является задача определения толщины сгоревшего слоя при полном сгорании шашек основного заряда. Как показывает опыт расчетов, при использовании трехступенчатого гидроцилиндра основной заряд должен полностью выгорать после начала и до окончания выдвижения второй ступени гидроцилиндра. Слишком малая толщина сгоревшего слоя приведет к тому, что давление в вытеснителе после переключения на последующую ступень гидроцилиндра окажется меньше равновесного, что вызовет сильную вибрацию элементов и может привести к остановке подъема. Даже если давление до конца подъема останется выше равновесного и перегрузки останутся в допустимых пределах, дальнейший подъем будет слишком медленным (давление в вытеснителе будет падать по адиабате) и время подъема существенно возрастет.
С другой стороны, слишком большая толщина сгоревшего слоя приведет к повышению скорости подъема, что увеличит перегрузки при последующих переключениях ступеней и может затруднить торможение.
Как показывает опыт расчетов для трехступенчатых гидроцилиндров, Рациональные значения угловой скорости при переключении со второй на третью ступень должны лежать в диапазоне от 0,15 рад/с до 0,3 рад/с. Заметим, что частично повлиять на скорость можно и изменяя проходное сечение дросселя в напорной магистрали.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.