Далее для схемы с газогенераторами необходимо убедиться, что окончание горения пускового элемента действительно совпадает с началом подъема (если заряд продолжает гореть после начала подъема – можно ожидать повышенных ускорений ракеты при начале подъема, а если он заканчивает гореть раньше – происходит потеря времени. О начале подъема можно судить по соотношению давления в гидроцилиндре и равновесного давлений – см. рис. 2.15. Как показывает опыт расчетов, целесообразно чтобы подъем начался при tг1=1-2 с, причем подъем начинается после того, как давление газа в газовой камере вытеснителя превысит начальное равновесное давление. Соответственным образом изменяется поверхность горения пускового заряда, которая определяет массовыделение и, соответственно, скорость нарастания давления и толщина сгоревшего слоя при полном сгорании, определяющая время полного выгорания. Следует учитывать, что с увеличением поверхности горения и, соответственно, давления, увеличивается и скорость горения и полное выгорание происходит раньше. Также следует учитывать, что в схеме с внутренним газогенератором одновременно с пусковым зарядом горит и основной, который имеет свое массовыделение.
После начала подъема некоторое время продолжается рост давления в гидроцилиндре и перегрузок ракеты – см. рис.2.15 и рис. 2.17. Эти величины могут превысить допустимые значения. Будем полагать, что пусковой заряд был подобран правильно (в соответствии с описанными выше требованиями) .
В общем случае для снижения давления в вытеснителе следует либо увеличить рабочий диаметр первой ступени гидроцилиндра DГЦн2 (что потребует пересчета большей части параметров, но является наиболее надежным решением проблемы ибо в этом случае уменьшится равновесное давление), либо увеличить начальный объем газовой камеры вытеснителя (что далеко не всегда позволяет решить данную проблему ибо такое увеличение лишь незначительно снизит давление), либо уменьшить начальную поверхность горения второго (основного) заряда Fг02. В последнем случае, если скорость подъема существенно уменьшится, может быть затруднена реализация способа снижения давления при переключении ступеней, описанного в подразделе 2.2 (уменьшится расход жидкости в напорной магистрали, а значит и потери давления) – по крайней мере придется использовать дроссель переменного сечения.
Для борьбы с перегрузками годятся все перечисленные в предыдущем абзаце способы, кроме первого, поскольку он не изменяет значение усилия.
При использовании любого из перечисленных способов изменится закон возрастания давления на начальной стадии и придется заново выбирать параметры пускового заряда. Это относится и ко всем описанным ниже изменениям параметров основного заряда (кроме толщины сгоревшего слоя при полном сгорании) и начального объема газовой камеры вытеснителя.
Следующим важным моментом в процессе подъема является переключение ступеней. Если подъем происходит с малым перепадом давления между вытеснителем и гидроцилиндром, то после переключения ступеней происходит резкое падение усилия гидроцилиндров, которое вызывает значительную вибрацию контейнера и ракеты и уменьшение угловой скорости вплоть до остановки подъема. Недопустимыми в данном случае являются превышение предельных перегрузок ракеты и падение угловой скорости до значений 0,04-0,06 рад/с.
Для снижения перегрузок можно либо уменьшить жесткость опор ракеты и узла верхней оси гидроцилиндра, смягчив тем самым удар (растянув провал усилия, создаваемого гидроцилиндром), либо увеличить сопротивление напорной магистрали таким образом, чтобы рост давления в гидроцилиндре при уменьшении расхода частично компенсировал падение рабочей площади и тем самым снижал провал усилия, создаваемого гидроцилиндром – этот способ описан в подразделе 2.2 и разделе 3, либо использовать в напорной магистрали дроссель переменного сечения. Использование первого способа является нежелательным, ибо изменение параметров опор ракеты может отрицательно сказаться на работе системы в других расчетных случаях, а существенное уменьшение жесткости узла верхней оси гидроцилиндра усложнит конструкцию узла. Одна из проблем в реализации второго и третьего способов связана с тем, что давление в вытеснителе часто бывает близко к предельному, а увеличение сопротивления напорной магистрали приведет к увеличению этого давления. Если же продолжать уменьшать поверхность горения основного элемента с целью снижения давления в вытеснителе, то увеличится время подъема и уменьшится расход жидкости в напорной магистрали, что в свою очередь уменьшит скачок давления при переключении ступеней. Если иначе решить проблему невозможно, придется либо пойти на увеличение толщины стенок (и расчетного давления) в вытеснителе, либо увеличить диаметр гидроцилиндра(ов), снизив тем самым равновесное давление, либо изменить положение опорных точек силового треугольника.
Заметим, что увеличение перепада давления не является исчерпывающим решением проблемы. Даже если формально рассчитанное (аналогично значениям, приведенным в примере из подраздела 2.2) значение усилия гидроцилиндра(ов) при переключении ступеней останется неизменным, волновые процессы и эффекты, связанные со сжимаемостью жидкости все равно вызовут кратковременный провал силы и вибрацию. Для того, чтобы снизить этот провал, приходится идти на дополнительное увеличение перепада давления (в этом случае значение усилия гидроцилиндра после окончания переходных процессов, связанных со сжимаемостью, будет выше, чем до переключения ступеней). Однако слишком большой перепад давления в напорной магистрали замедляет процесс подъема и снижает КПД привода. К тому же увеличив сопротивление напорной магистрали мы уменьшаем расход из вытеснителя, что приводит к росту давления в вытеснителе из-за дисбаланса массовыделения и расхода. Это приводит к увеличению скорости горения, массовыделения и дополнительному увеличению давления в вытеснителе. В результате может оказаться что давление в вытеснителе превысит расчетное и придется увеличивать его массу.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.