Науковий напрям охоплює дослідження та розроблення високоефективних віброзахисних систем для гасіння низькочастотних коливань на основі принципу квазинульової жорсткості на робочій ділянці статичної характеристики. Розроблено конструктивні рішення віброзахисних систем, що забезпечують дуже низьку власну частоту коливань об’єкта, який захищається, та дають змогу зменшити потребу в традиційних засобах розсіювання енергії коливань. Запропоновані універсальні віброзахисні модулі можуть застосовуватися у системах віброзахисту космічних апаратів, підвісках автомобільної техніки, пневматичному ручному інструменті ударної дії та інших технічних системах.
Обґрунтування та актуальність напряму
Під час виведення космічних апаратів (КА) на робочі орбіти їх конструкції зазнають екстремального впливу від дії вібраційних навантажень (коливань тяги двигунної установки та аеродинамічних впливів). Це може призвести до збоїв у роботі приладів і перевищення межі міцності КА. Жорсткі вимоги до стабільності виведення корисного навантаження на робочі орбіти та точності наведення сучасних космічних апаратів стимулюють дослідження у галузі високоефективної віброізоляції.
Розроблення надійних методів демпфування коливань космічного апарата при дії вібраційних навантаженнях під час виведення КА на робочі орбіти з використанням засобів комп’ютерного моделювання підвищує ефективність проєктування КА і може сприяти значній економії матеріально-технічних ресурсів.
Історія та розвиток напряму
Розробка віброзахисних систем у відділі має більш ніж 20-річну історію. За цей час:
– розроблено конструкцію пневматичної віброзахисної системи для крісел операторів транспортних засобів різного призначення для захисту від ударних і знакозмінних навантажень, що виникають при русі;
– виготовлено дослідні зразки таких крісел, проведені їх статичні та динамічні випробування. Встановлено, що розроблені віброзахисні системи за своїми статичними і динамічними характеристиками (квазінульова жорсткість на робочій ділянці статичної характеристики, власна частота коливань об’єкта, що захищається) цілком задовольняють вимогам європейських стандартів і не поступаються кращим світовим аналогам пасивних, напівактивних і активних віброзахисних систем;
– запропоновано нову пневматичну систему для захисту КА від поздовжніх вібраційних навантажень при його виведенні на робочі орбіти.
Математичний апарат та методологія
Розроблено математичні моделі та науково-методичні підходи до проєктування пневматичних віброзахисних систем з квазінульовою жорсткістю на робочій ділянці статичної характеристики. Виконано математичне моделювання низькочастотної динаміки системи віброзахисту КА у цілому.
Розроблено науково-методичне забезпечення для визначення впливу конструктивних параметрів віброзахисної системи на її статичні і динамічні характеристики. Науково-методичне забезпечення базується на використанні нелінійної математичної моделі динаміки космічної РН з віброзахисною системою та космічним апаратом, яка описує пружно-в’язку взаємодію її елементів при польоті рідинної ракети у полі дії сил земного тяжіння і сили тяги РН.
Практичне значення та застосування
Розроблені методи вирішення проблем низькочастотних коливань можуть бути використані в системах віброзахисту космічних апаратів, підвісках об’єктів автомобільної техніки, ручному пневматичному інструменті ударної дії тощо. На етапі проектування КА “Січ-2М” визначено, що установка віброзахисної системи між системою виведення і КА забезпечує зниження рівня поздовжніх вібраційних навантажень на КА “Січ-2М” в частотному діапазоні від 5 Гц до 100 Гц в два рази і більше, що задовольняє вимогам проєктування. Встановлено, що розроблені віброзахисні системи за своїми статичними і динамічними характеристиками (квазінульова жорсткість на робочій ділянці статичної характеристики, власна частота коливань об’єкта, що захищається) цілком задовольняють вимогам європейських стандартів і не поступаються кращим світовим аналогам пасивних, напівактивних і активних віброзахисних систем.
