Анотація до роботи:

Сокульський О.Є. Методика оцінки впливу коливань рідкого палива на динамічні властивості авіаційно–космічної системи з урахуванням характеристик демпферів коливань. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидат технічних наук за спеціальністю 05.07.09 – динаміка, балістика і керування рухом літальних апаратів. – Національний авіаційний університет, Київ, 2005.

Дисертація присвячена питанням дослідження коливань рідкого палива в баках авіаційно–космічних систем.

У дисертації розроблений науково–методичний апарат оцінки впливу рідкого палива на динаміку польоту авіаційно–космічної системи. Він складається з математичної моделі динаміки руху ракети–носія авіаційно–космічної системи з урахуванням коливань рідкого палива, його витікання, інтегральних характеристик в'язкості, наявності демпферів коливань і методики визначення характеристик демпферів у паливних баках ракети–носія авіаційно–космічної системи.

Здійснено математичне моделювання силового і моментного відгуку рідкого палива при польоті першого та другого ступенів перспективного авіаційно–космічного ракетного комплексу «Світязь–1».

У дисертації приведено теоретичне узагальнення і нове рішення актуальної наукової задачі розробки науково–методичного апарату оцінки впливу рідкого палива на динаміку польоту авіаційно–космічної системи з урахуванням характеристик демпферів коливань, що має істотне значення для проектування авіаційно–космічних систем.

Основні наукові і практичні результати роботи:

1. Рухливість рідкого палива в паливних баках є важливим чинником, що впливає на динамічні властивості авіаційно–космічних систем і визначає її керованість при реалізації програмного руху. Застосування демпфуючих пристроїв з метою зниження впливу рухливості палива робить актуальною наукову задачу з оцінки впливу коливань рідкого палива на динамічні властивості ракети–носія авіаційно–космічної системи з урахуванням характеристик демпферів коливань.

2. Одержаний у ході роботи науково–методичний апарат, що складається з математичної моделі динаміки руху ракети–носія авіаційно–космічної системи з урахуванням коливань рідкого палива, його закінчення, інтегральних характеристик в'язкості, наявності демпферів коливань і методики визначення характеристик демпферів в паливних баках ракети–носія авіаційно–космічної системи дає можливість розв’язати важливу прикладну задачу з підвищення достовірності чисельних результатів, одержаних математично моделюючи фізичні процеси пов'язані з коливанням рідкого палива в паливних баках ракети–носія авіаційно–космічної системи.

3. Модифікована нелінійна математична модель коливань рідкого заповнювача в жорстких резервуарах у вигляді співвісних циліндрів І.О. Луковського. Вперше для даного методу враховано виток рідини, її інтегральні характеристики в'язкості і наявність жорстких демпферів коливань у вигляді радіальних і кільцевих ребер за методикою Г.Н. Мікішева.

4. Одержана математична модель динаміки руху ракети–носія авіаційно–космічної системи з урахуванням коливань рідкого палива, його витоку, інтегральних характеристик в'язкості і наявності демпферів коливань, зручна для реалізації на ЕОМ на стадії розрахунково–конструкторських робіт при проектуванні авіаційно–космічних систем.

5. Розроблена методика визначення характеристик демпфуючих пристроїв в паливних баках авіаційно–космічних систем, яка дозволяє обрати геометричні параметри жорстких демпферів коливань необхідні для забезпечення потрібного коефіцієнта демпфування.

6. В результаті математичного моделювання динаміки польоту І і ІІ ступенів перспективного авіаційно–космічного ракетного комплексу «Світязь–1» встановлено:

1) для польоту I ступеня: максимальний внесок у подовжній рух авіаційно–космічного ракетного комплексу рідке паливо дає у період з 70 с до 100 с (0,1 – 0,13 м/с²), поперечний з 30 с до 50 с (–0,9 – –0,92 м/с²) і кутовий з 50 с до 100 с (1 – 1,1 1/с²);

2) для польоту II ступеня: максимальний внесок у подовжній рух авіаційно–космічного ракетного комплексу рідке паливо дає у період з 0 с до 60 с (0 – –1,2 м/с²), поперечний з 60 с до 100 с (–1,7 – –2 м/с²) і кутовий з 100 с до 140 с (3,25 – 3,7 1/с²).

7. Достовірність теоретичних положень і висновків дисертації підтверджується використанням апробованої нелінійної математичної моделі дослідження динаміки жорстких тіл, що мають порожнини з рідиною, на класі задач про поступальний рух, контролем законів збереження енергії і симетрії при математичному моделюванні і узгодженням отриманих результатів з якісними характеристиками окремих досліджень.

Рис. 5. Силові і моментний відгуки бака окислювача І ступеня

Рис. 6. Силові і моментний відгуки бака пального І ступеня

Рис. 7. Сумарний силові і моментний відгуки І ступеня

Рис. 8. Лінійні і кутове прискорення І ступеня, що викликані коливанням рідини

Рис. 9. Силові і моментний відгуки бака окислювача ІІ ступеня

Рис. 10. Силові і моментний відгуки бака пального ІІ ступеня

Рис. 11. Сумарний силові і моментний відгуки ІІ ступеня

Рис. 12. Лінійні і кутове прискорення ІІ ступеня, що викликані коливанням рідини

Публікації автора:

1. Машков О.А., Сокульський О.Є. Особливості синтезу нелінійної моделі коливань в повітряно–паливному бакові авіаційно-космічної системи // Збірник наукових праць Київського інституту ВПС – Київ: Київський інститут ВПС. – 1999. – Вип. 7. – С.71–74.

2. Гавриленко В.В., Сокульский О.Е. Методика определения характеристик демпфирующих устройств в частично заполненных жидкостью резервуарах транспортных систем // Системні методи керування, технологія та організація виробництва, ремонту і експлуатації автомобілів. – Київ: НТУ, ТАУ. – 2002. – Вип. 15. – С.56–58.

3. Гавриленко В.В., Сокульський О.Є. Методика визначення характеристик демпферів для частково заповнених рідиною резервуарів водних транспортних засобів, що знаходяться під дією водних мас // Вісник НТУ,ТАУ. – Київ: НТУ, ТАУ. – 2002. – № 7. – С.31–33.

4. Гавриленко В.В., Сокульський О.Є., Харченко Н.М. Методика зведення математичної моделі коливань рідини в резервуарах транспортних засобів до розв’язуючої системи рівнянь // Вісник НТУ.– Київ: НТУ, ТАУ. – 2003. – № 8.– С.462–465.

5. Гавриленко В.В., Сокульський О.Є., Харченко Н.М. Аналіз методів демпфірування коливань рідини в резервуарах транспортних засобів // Системні методи керування, технологія та організація виробництва, ремонту і експлуатації автомобілів. – Київ: НТУ, ТАУ. – 2003. – Вип. 17. – С.30–32.

6. Сокульський О.Є. Нелінійне моделювання процесу коливань рідкого палива ступіні авіаційно–космічного ракетного комплексу на атмосферній ділянці польоту // Матеріали науково–технічної конференції “Математичне моделювання процесів в авіаційних і космічних системах” інституту авіаційно–космічних досліджень ім. І. І. Сікорського, 15 – 16 лютого 2001 р. Матеріали конференції. – Київ: Інститут авіаційно–космічних досліджень ім. І. І. Сікорського. – 2001. – С.58.

7. Гавриленко В.В., Сокульський О.Є., Харченко Н.М. Моделювання коливань рідини в резервуарах транспортних засобів // 60 ювілейна наукова конференція професорсько–викладацького складу і студентів Національного транспортного університету, 13 – 15 квітня 2004 р. Тези доповідей. – Київ.: НТУ. – 2004. – С.181.

8. Гавриленко В.В., Сокульський О.Є., Харченко Н.М. Зниження ризику екологічних катастроф на автомобільному транспорті при перевезенні екологічно небезпечної рідини // Міжнародна науково–технічна конференція "Сучасні проблеми та перспективи розвитку дорожньо–будівельного комплексу України", 30 вересня – 1 жовтня 2004 р. Тези доповідей. – Київ: НТУ. – 2004. – С.71–72.