ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДИКИ ПЕРЕСЧЁТА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЯ УСКОРЕНИЙ В ТОЧКЕ НА КОНСТРУКЦИИ РАКЕТЫ КОСМИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ «ЗЕНИТ 3SLБ» В УСКОРЕНИЯ НА ИНТЕРФЕЙСЕ К

© Е.А.Муромская
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Проблемы ракетной и космической техники"
2009 г.

Необходимость разработки методики пересчёта результатов телеметрических измерений ускорений на переходном отсеке (ПхО) космической головной части (КГЧ), получаемых при проведении пусков ракет, в ускорения на интерфейсе КА вызвана требованием разработчиков КА по программе «Наземный старт» контролировать нагружение КА на его интерфейсе. Для этой цели требуются не только значения ускорений на интерфейсе КА, но значения внутренних силовых факторов в этом сечении конструкции. Обычно система измерений даёт возможность определения только ускорений в месте её установки, кроме того, датчики устанавливаются не на интерфейсе КА, а на некотором расстоянии от него. Таким образом, возникает необходимость решения двух задач – осуществление пересчёта ускорений с места установки датчиков на сечение интерфейса КА и определение нагружения конструкции в этом сечении (получение значений внутренних силовых факторов на интерфейсе КА по показаниям датчиков ускорений).

Основное предположение для применения предлагаемой методики пересчёта: если конструкцию ракеты космического назначения (РКН) при тех же граничных условиях, при которых были получены экспериментальные данные, заставить в сечении, в котором были проведены измерения, двигаться с теми же ускорениями, что были замерены, то близлежащие области конструкции будут иметь ускорения, близкие к реально реализованным. Методика пересчёта разработана с учётом возможностей программного комплекса MSC/NASTRAN и основана на введении в расчётные модели конструкции РКН фиктивных больших масс («метод больших масс») для реализации преобразования силовых воздействий в кинематическое нагружение конструкции. При этом используется та же математическая конечно-элементная динамическая модель (КЭМ) конструкции РКН, что и при проведении связанного расчёта нагрузок.

В качестве тестовых задач для проверки правильности методики и сделанных предположений рассматриваются КЭМ свободной идеализированной балки и КЭМ реальной конструкции РКН, по которой проводится расчёт связанных нагрузок. Рассматриваемые тестовые задачи были решены двумя методами анализа переходных процессов – методом прямого интегрирования уравнений движения КЭМ и методом разложения по собственным формам колебаний. При использовании метода прямого интегрирования показано влияние значения шага интегрирования по времени Δt на сходимость результатов расчёта с теоретически получаемыми данными.

Увеличение значений ускорений при учёте пространственности конструкции по сравнению с задачей, не учитывающей этот фактор, составляет не более 4 % для КЭМ РКН. Поскольку характеристики конструкции РКН вблизи КА не меняются в процессе полёта, дополнительно рассмотрена возможность использования одной и той же КЭМ РКН для различных участков полёта. Результаты анализа показали, что для модели РКН «Зенит-3SLБ» ошибка пересчёта при корректном выборе шага интегрирования составляет не более 2 4 %.

Методика пересчета успешно применялась при обработке ТМИ для миссий «AMOS-3» и «Telstar-11N» в рамках программы «Наземный старт».