Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
Методом конечных элементов (МКЭ) моделируется напряженно-деформированное состояние (НДС) трубопроводов малого диаметра под воздействием вибрации [1]. Экспериментальные данные, полученные в результате наземных огневых испытаний жидкостного ракетного двигателя (ЖРД), исследованы методами спектрального анализа [2]. Проанализированы некоторые зависимости спектральных плотностей тензограмм деформаций тонких трубопроводов, расположенных в симметрично скомпонованных местах конструкции двигателя и имеющих геометрическое и физическое подобие. На представленных графиках взаимной спектральной плотности демонстрируется подобие деформаций таких трубопроводов. Предложен расчетно-экспериментальный метод прогнозирования состояния трубопровода при многократном использовании двигателя в наземных огневых испытаниях или в составе возвращаемых элементов ракетно-космической системы.
Средством диагностирования НДС элементов ЖРД в данном случае являются тензометры. В процессе проведения огневого испытания измеряют относительные перемещения (сжатия-растяжения) критических мест труб: осуществляют динамическое тензометрирование. В добавление к этому предварительно выполняют статическое тензометрирование на этапе монтажа указанных магистралей для фиксирования монтажных остаточных напряжений на неработающем двигателе. В совокупности с данными динамического тензометрирования также используют данные сигналов акселерометров, установленных на сопряженных с трубопроводами агрегатами. Зависимости взаимной спектральной плотности сигналов акселерометров и тензометров информативно обогащают уникальный «виброакустический портрет» двигателя при его работе [3].
Обработку данных выполняли в программе WinПос в части фазочастотных и амплитудно-частотных характеристик [4, 5]. Представляется интересным сравнение взаимных спектральных плотностей геометрически полностью идентичных трубопроводов. Вид фазочастотных компонент взаимных спектральных плотностей весьма незначительно зависит от профиля работы, длительности и особенностей настроек регулирования двигателя. Максимально выражено вид спектра определяют пространственная геометрия трубы, материал, места и способ установки датчиков (зеркально или диаметрально симметричное). Особо детально рассматривался фактор остаточных монтажных напряжений, его влияние на собственные формы и частоты трубопроводов. Нарушение целостности трубы или датчика незамедлительно проявляет себя в видоизменении взаимных спектральных плотностей для конкретного момента времени. Мониторинг его вида в ходе работы ЖРД можно использовать для текущего контроля целостности трубы (и датчика) и исправного состояния трубопроводной магистрали в целом для системы аварийного выключения двигателя в ходе проведения огневых испытаний.
Фазовый спектр показывает, насколько запаздывает или опережает по фазе такая компонента в одном из рядов соответствующую компоненту в другом ряде для данной частоты. В используемом для анализа и обработки сигналов программном средстве WinПос имеется возможность получения взаимного фазового и взаимного амплитудного спектров из двух рядов дискретных последовательностей значений сигналов. Общепринятая терминология этого — взаимная спектральная плотность (cross-spectrum) соответственно фазовой и амплитудной компоненты. Представляет интерес сопоставить взаимные фазовые спектры геометрически идентичных трубопроводов-«близнецов».
Взаимные амплитудные спектры примечательны одним-двумя пиками в полосе 600...700 Гц и варьируются по модулю от 2 до 250 мм/мм. Наблюдаем некоторое сходство взаимной спектральной плотности сигналов пары тензометров одного поперечного сечения по сравнению с его зеркальной парой. Места установки тензометров 1 и 2 расположены диаметрально на 180° напротив 9 и 10, на трубопроводах-«близнецах» соответственно 1-го и 2-го датчика.
Отметим, что подобие в наиболее интересующем нас диапазоне 500...800 Гц достаточно близкое. Разница в отдельных фрагментах (частотных полосах) взаимной спектральной плотности может быть объяснена погрешностями геометрии пространственного расположения штуцеров и различием монтажных напряжений двух трубопроводов. Еще примечательнее сравнение взаимной спектральной плотности одной и той же пары тензометров в ходе серии нескольких последовательных огневых испытаний без переборки данной магистрали между испытаниями и, соответственно, при постоянных первоначальных остаточных монтажных напряжениях.
Все вышесказанное для трубопроводов охлаждения рубашек блока газоводов справедливо и для трубопроводов охлаждения узлов качания камер сгорания.
