Экспериментальное определение коэффициентов усиления

Как показано в п.2.1, в системах сосредоточенными параметрами между стационарным (v = 0) и динамическим (при известном v) состоя­ниями существует определенная связь через коэффициент усиления К_у (формула (2.13)).Прежде чем рассмотреть возможность распространения этого подхода на конструкцию с распределенными параметрами, какой является система "заряд-корпус", обратимся к результатам экспериментальных динамических исследований модельной конструкции, нагру­женной внутренним осциллирующим давлением.

Лабораторная установка (создана при участии доц. Р.В.Бульбовича), позволяющая реализовать амплитуду колебаний давления не менее 0.1 МПа при частоте 5...2000 Гц, представляет собой гидропульсационную машину, в которой модель 1 (рис.4.10) устанавливается на жесткую ферму 7. Последняя опирается на неподвижный корпус электро­динамического вибратора 2. В качестве линейного компенсатора при сборке использован цанговый зажим, установленный на столе вибратора. Посредством штока 19 узел, создающий колебания давления (рис.4.11), связан с подвижным столом вибратора. В нижней части модели имеются два резьбовых отверстия под датчики давления 11 и штуцер 10 заправ­ки полости модели маслом. Вторая пара датчиков давления устанавли­вается под углом 60 градусов к оси модели на противоположном днище. Оболочка оснащена шестью рабочими тензодатчиками 12 и двумя компенсационными датчиками 13, наклеенными в осевом направлении на недеформируемый жесткий шпангоут. Рабочие датчики расположены в окружном направлении в трех сечениях по оси корпуса и вместе с ком­пенсационными датчиками коммутируются в тензометрический мост. Ста­тическое давление в гидравлической полости модельной конструкции создается грузопоршневым манометром 6.

В канал замера окружной деформации оболочки входят тензомет­рический мост, тензостанция 15, усилитель 16. Колебания давления замеряются индуктивными датчиками 11,работающими в комплекте с ап­паратурой 18. Усиленные сигналы по окружной деформации оболочки и динамической составляющей давления выводятся на экран запоминающе­го осциллографа 17. Работа вибратора контролируется и управляется системой управления 4 и усилителем 3. Частота задаваемого гармони­ческого возмущения контролируется частотомером 5., который подклю­чается к выходной цепи блока генератора синусоидальных колебаний 4. Перед работой гидравлическая полость модельной конструкции, имитирующая камеру сгорания РДТТ, заполняется маслом и в ней со­здается избыточное давление Р₀. От системы управления подается сиг­нал с определенной амплитудой и частотой на стол вибратора. С по­мощью механической системы "цанга-шток" (рис.4.12) усилия переда­ются на упругую мембрану 2, которая возбуждает колебания давления в гидравлической полости модельной конструкции. Эти колебания и окруж­ная деформация оболочки записываются осциллографом. Таким образом, известными становятся "вход" в систему (амплитуда давления Др) и "выход" - дер.По этим данным определяется АЧХ модельной конструкции. При температуре 20 °С для цилиндрической шашки диаметром 204 и длиной 520 мм, прочноскрепленной с корпусом, замеренное значение

Рис.4.10. Экспериментальная модельная установка: 1 - модельная конструкция; 2 - электродинамичес­кий вибратор; 3 - усилитель УПВ-1.5А; 4 - систе­ма СУВ-1; 5 - частотомер; 6 - грузопоршневой ма­нометр; 7 - ферма; 8 - цанговый зажим; 9- хомут; 10 - штуцер заправки; 11 - датчики давления; 12 - рабочие тензоэлементы; 13 - компенсационные тензоэлементы; 14 - дренажный штуцер; 15- тензо-станция; 16 - усилитель ВЗ-7; 17 - осциллограф; 18- усилитель ИВП-2; 19 - шток; 20- термокамера

Рис.4.11. Модельная конструкция

Рис.4.12.Узел возбуждения колебаний давления: 'L - хомут: 2 - упругая мембрана; 3 - датчик давления ДДИ-2С; 4 - штск: 5.6 - уплотнение; 7 - винт: 8 – ферма резонансной частоты радиальных колебаний констоукции составило 820 Гц.

При этой частоте ДЕд = 3,43-10 ~³ МПа"¹. В то же время для квазистатического режима при частоте 80 Гц соответствующее значение деформации!я = 0,547-10 ~³ МПа""¹, т.е. экспериментальное значение коэффициента усилений К_у = Aie/ie = 5,94 (расчетные значения по формулам п.З: у_р = 825 Гц, К_у= 6,48, что на 9% выше, чем в экспери­менте).

Сравнивая результаты расчетов динамического контактного напря­жения Лб_г при частотах 820 и 80 Гц, получаем,что коэффициент усиле­ния по контактному напряжению К_у = 5,95, т.е. такой же, как и по окружной деформации. Это позволяет сделать вывод, что коэффициенты усилений по всем компонентам НДС на поверхности контакта заряда с корпусом одинаковы. Данное положение значительно упрощает динами­ческий анализ.

Аналогичные результаты получены и при других температурах ис­пытания. Поэтому на основании экспериментальной проверки сде­лан вывод, что если известен коэффициент усиления К_у для какой-ли­бо частоты по одному из параметров динамического НДС, то другие компоненты НДС могут быть найдены умножением этого коэффициента на квазистатические значения данных компонентов, которые рассчитывают­ся с учетом Е* и фе при v = 0,1 v_p, где v_p - основная резонансная частота радиальных колебаний скрепленного с корпусом заряда (см. п.5.4).