Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
Подготовка к старту ракеты-носителя космического назначения является неотъемлемой и значительной по продолжительности и важности частью ее жизненного цикла. Транспортировка до пускового стола, подъем и установка ракеты-носителя на пусковой стол обеспечиваются специальными изделиями — установщиками. Из-за большой массы вертикализируемых изделий в качестве привода подъема в таких машинах применяется гидравлический привод объемного или дроссельного регулирования.
Тенденции развития ракетно-космической техники показывают потребность, наряду с тяжелыми ракетно-космическими системами, аналогичных систем легкого класса. В России одним их представителей семейства ракет-носителей. легкого класса является Ангара 1.2
Целью настоящей работы является создание математической модели гидропривода подъема смешанного объемно-дроссельного регулирования.
Такой вид регулирования дает возможность ограничить потребляемую приводом мощность за счет применения аксиально-поршневого насоса с регулятором мощности, при этом применение регулируемых сопротивлений с механической обратной связью — путевых дросселей, позволяет обеспечить торможение при подходе к крайним положениям, что позволяет применить его для установщика ракеты-носителя легкого класса типа Ангара 1.2.
В работе рассматривается математическая модель гидропривода подъема установщика ракеты-носителя (РН) легкого класса Ангара 1.2. В качестве привода используется привод с объемным регулированием, а в качестве исполнительного органа выступает двухступенчатый телескопический гидроцилиндр.
В статье [1] уже реализована математическая модель подъема и опускания груза. В ней дополнительными допущениями являлись отсутствие потерь давления в гидравлических магистралях привода, а также уравнения, описывающие регулирование насоса, представлены в кинематическом виде.
В текущей статье математическая модель дополнена сопротивлениями на элементах гидропривода. Модель насоса представлена в виде дифференциальных уравнений. Таким образом, система уравнений учитывает инерцию подвижных частей насоса. Системы уравнений решались с использованием метода Рунге-Кутта четвертого порядка.
Математическая модель, взятая из статьи [1], рассматривалась для отдельного объекта. В нашем случае необходимо подобрать кинематическую схему для РН Ангары 1.2.
Для выбора кинематической схемы необходимо рассчитать нагрузки, действующие на систему в процессе подъема ракеты космического назначения (РКН). При расчете нагрузок на систему учитывались момент силы тяжести и момент силы ветровой нагрузки [2, 3].
Затем проводится оптимизация выбора расположения точек крепления гидроцилиндра. Этот шаг необходим для снижения нагрузки от момента на приводной элемент. Данная задача решается за счет подбора плеча действия силы гидроцилиндра в начале и в конце подъема. В качестве критерия, который необходимо минимизировать, выступает начальный угол приводного элемента β. Методика расчета выбора данного угла подробно описана в статье [4].
Разработка математической модели гидропривода состоит из следующих шагов:
Система уравнений имеет следующие допущения:
Математическая модель учитывает следующие особенности системы:
Математическая модель гидропривода в целом является совокупностью математических моделей его элементов, объединенных в соответствии с разработанной расчетной схемой с учетом принятых допущений. Математические модели имеют вид систем дифференциально-алгебраических уравнений и описывают процессы подъема РКН.
Особое внимание уделяется работе насоса. В гидроприводе применен регулируемый аксиально-поршневой гидронасос с регулятором постоянной мощности с негативным управлением [7]. При постоянной приводной частоте вращения, регулятор обеспечивает изменение рабочего объема гидронасоса и, как следствие, подаваемого объемного расхода рабочей жидкости, при изменении давления на входе в насос, за счет чего обеспечивается постоянная потребляемая мощность.
В качестве результатов представляются временные параметры работы гидропривода — давления, объемные расходы, скорости и ускорения, перегрузки, действующие на РН.
Разработанная таким образом математическая модель гидравлического привода позволяет:
Приведенные в работе математические модели и методология их построения могут быть применены при проектировании гидроприводов подъема и опускания дроссельного, объемного или смешанного регулирования различного назначения.
