Гаситель колебаний в топливных баках жидкостных ракет

 

Изобретение относится к ракетной технике , в частности к гашению колебаний топливных баков жидкостных ракет. Целью изобретения является повышение эффективности гашения колебаний в широком диапазоне частот. Цель достигается за счет того, что гаситель колебаний в виде конусообразной осесимметричной диафрагмы 1 с центральным отверстием 2 расположен с зазором 3 относительно внутренней поверхности стенки 7 бака, выполнен с большей жесткостью, чем стенки бака, и жестко связан с верхним днищем 4 бака. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з В 64 0 37/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4921367/23 (22) 23.03.91 (46) 07.06.93. Бюл. М 21 (71) Конструкторское бюро "Южное" (72) В. А. Серенко и А. В. Гавриш (56) Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 1341411, кл. F 16 f 7/10, 1983.

Патент США М 3443584, кл. 137 — 582, 1969. (54) ГАСИТЕЛЬ КОЛЕБАНИЙ В ТОПЛИВНЫХ БАКАХ ЖИДКОСТНЫХ РАКЕТ (57) Изобретение относится к ракетной технике, в.частности к гашению колебаний топ„„!Ж„„1819819 А1 ливных баков жидкостных ракет. Целью изобретения является повышение эффективности гашения колебаний в широком диапазоне частот. Цель достигается за счет того, что гаситель колебаний в виде конусообразной осесимметричной диафрагмы 1 с центральным отверстием 2 расположен с зазором 3 относительно внутренней поверхности стенки 7 бака, выполнен с большей жесткостью, чем стенки бака, и жестко связан с верхним днищем 4 бака, 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1819819

Изобретение относится к ракетной тех. нике и может использоваться для демпфирования колебаний жидкостных ракет.

Цель изобретения является устранение укаэанных недостатков при повышении эффективности демпфирования возможных корпусных продольных и изгибных колебаний жидкостных ракет в полете в широком

° диапазоне частот.

Общими признаками предлагаемого ре- 10 шения и прототипа являются:. наличие корпуса, содержащего несжимаемую среду жидкого наполнения, боковые стенки которого выполняют роль упругого элемента гасителя; наличие круглой конусообразной 15 диафрагмы с отверстием и зазором между краем и стенками корпуса для перетекания рабочей жидкости.

Новыми признаками в предлагаемом изобретении являются: жесткость диафраг- 20 мы превышает жесткость боковых стенок и днищ бака; диафрагма жестко связана с верхним днищем бака. например, стержневыми тягами; диафрагма размещается в поверхностных слоях жидкости на глубине до 25

:1 /3 от начального уровня топлива в баке.

Совокупность новых признаков предлагаемого устройства соответствует критерию

"существенные отличия", так как устраняет недостатки, присущие прототипу, при ловы- 30 шении эффективности демпфирования корпусных колебаний жидкостных ракет в полете в широком диапазоне частот. Дополнительная классификация новых признаков невозможна. 35

На фиг. 1 показан предлагаемый гаситель, продольный разрез; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — гаситель, продольный разрез, при размещении диафрагмы с заглублением до 1/3 от начального 40 уровня топлива в баке.

Стрелками показано направление движения корпуса ракеты и топливной жидкости в баке при возможных продольных и изгибных в плоскостях тангажа и рыскания 45 корпусных колебаниях ракеты в полета.

Гаситель содержитдиафрагму 1 с отверстием 2 и зазором 3, жестко связанную с верхним днищем 4 бака 5 посредством стержневых тяг 6, 50

Зазор 3 находится между краем диафрагмы 1 и стенками 7 бака 5.

Диафрагма 1 размещается в поверхностных слоях 8 жидкого наполнения бака 5 топливом 9. Пунктиром 10 показана форма 55 несущей обечайки 7 бака 5 при продольных колебаниях корпуса ракеты 11.

Работает гаситель следующим образом.

Имеющиеся на жидкостных ракетах значительные массы жидкого топлива 9 при возникновении корпусных колебаний ракеты в полете вызывает большие и вполне достаточные для работы гасителя объемные деформации 10 несущей обечайки 7 бака 5.

При этом возникают продольные колебания поверхностных и приповерхностных слоев 8 массы топлива 9; что и обеспечит перетекание жидкости через отверстие 2 и зазор 3, имеющиеся на диафрагме 1. Вследствие перетекания жидкости, на диафрагме 1 возникает и ротивофазное демпфирующее усилие. препятствующее деформированию обечаек

7 и бака 5 при возникающих продольных колебаниях корпуса ракеты 11.

Изгибные колебания подавляются при перетекании жидкости 9 через зазор 3 и отверстие 2 вследствие объемных деформаций обечайки 7 бака 5 за счет овализации

его поперечных сечений, а также из-эа эффекта промежуточного днища, так как площадь зазора и отверстия незначительна по отношению к площади самой диафрагмы.

Следует отметить, что гаситель колебаний может работать и избирательно из-за особенности продольных колебаний. состоящей в том, что частоты низших тонов колебаний корпуса ракеты близки к парциальным частотам продольных колебаний масс жидкого топлива в баке. При этом линейные и объемные деформации обечаек баков на частотах низших тонов продольных колебаний жидкого топлива в баках наибольшие, что и обеспечивает наибольшую амплитуду колебаний поверхностных слоев

8, и как следствие, наибольшее демпфирующее усилие при перетекании жидкости 9 через выполненные на диафрагме 1 зазор 3 и отверстие 2, Размещенные диафрагмы в поверхностных слоях 8 {см. фиг. 1 — 3) на глубинах до

1/3 от высоты начального уровня заправки топливом S бака 5 позволяет обеспечить эффективное демпфирование корпусных колебаний ракет на начальном участке полета или на протяжении всего периода работы ступени, когда конструкция гасителя реализуется в баках неработающей на рассматриваемом отрезке. полета ракеты-.носителя ступени или блока.

Таким образом предлагаемое техническое решение повышает эффективность демпфирования возможных корпусных колебаний жидкостной ракеты в полете в широком диапазоне частот. При этом отпадает необходимость применения демпфирующих приспособлений других типов, характерных для жидкостных ракет, например, магистральных демпфером.

1819819

Составитель Ю.Приварников

Техред М.Моргентал Корректор М,Кешеля

Редактор

Заказ 2003 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, ",01

Формула изобретения

1. Гаситель колебаний в топливных баках жидкостных ракет, содержащий осесимметричную конусообразную диафрагму с центральным отверстием и расположенную . с зазором относительно внутренней поверхности стенки бака, о т л ич а ю щи и с я тем. что, с целью повышения эффективности гашения колебаний, в нем диафрагма жестко связана элементами крепления с верхним днищем бака и выполнена с большей жесткостью, чем стенки бака.

5 2.Гасительколебаний поп.1,отличаюшийся тем, что диафрагма размещена в толще жидкости на глубине до 1/3 от начального уровня жидкости в баке.