Ракеты-носители часто используют виброизоляторы для уменьшения перегрузки и защиты хрупких полезных грузов. Как уменьшаются перегрузки полезной нагрузки, когда и полезная нагрузка, и ракета-носитель сохраняют одинаковую скорость?
Если ракета-носитель и полезная нагрузка испытывают разные перегрузки, не означает ли это, что они испытывают разные ускорения и, следовательно, не могут двигаться вместе?
Вот ссылка на полетные данные разгона полезной нагрузки на ракете-носителе
Конечно, перегрузки от ускорения ракеты остаются неизменными.
Что делают виброизоляторы, так это изолируют полезную нагрузку от вибраций .
Без них полезная нагрузка будет испытывать как среднее ускорение ракеты от тяги, так и ускорения (как из стороны в сторону, так и в других направлениях), возникающие в результате колебаний от вибраций. Эти вибрационные ускорения имеют очень короткую продолжительность, но могут быть очень сильными.
Сравните, когда вы сверлите бетон ручной дрелью в режиме ударного сверления. Он вибрирует так сильно, что может повредить руку, но дрель никуда не денется.
Виброизоляторы похожи на тяжелую перчатку во время бурения, они гасят кратковременные циклические вибрации, защищая вашу руку (или полезную нагрузку ракеты, в вашем вопросе).
Ситуация немного похожа на езду в гору по ухабистой дороге.
Подвеска автомобиля однозначно передает «среднюю силу» от дороги на пассажиров, но давайте поговорим о том, что значит «средняя сила».
Нет хорошего способа сделать это, не говоря о высокой частоте, низкой частоте и постоянном/постоянном.
Если бы дорога была идеально гладкой наклонной рампой, сила была бы постоянной, а вертикальная скорость подъема пассажира была бы такой же, как у колес.
Если бы дорога была неровной с множеством мелких неровностей, то колеса поднимались бы и опускались, а пассажир — нет (если бы подвеска была хорошей).
Но если на дороге теперь было много провалов, скажем, глубиной 50 см и длиной несколько метров, то подвеска не могла на это реагировать в полной мере, и машина и пассажир ныряли бы прямо вместе с колесами.
Таким образом, подвеска автомобиля или система виброизоляции полезной нагрузки ракеты будут поглощать много высокочастотного материала, но начнут пропускать все больше и больше низкочастотного материала и всего нулевого материала.
Ракета и полезная нагрузка доберутся до космоса одновременно, но по-разному испытают удары и падения.
За исключением «постоянного тока» (или низкочастотной части) перегрузки, все «переменный ток» (или высокочастотные компоненты) перегрузки создают как положительный, так и отрицательный вклад в скорость с каждым положительным и отрицательным полупериодом.
Таким образом, изоляторы просто должны сжиматься в течение одного полупериода вибрации и расслабляться в течение другого полупериода. Скорость транспортного средства увеличилась на небольшую величину, но это не передалось полезной нагрузке, так как части изолятора сжались. В следующем полупериоде вибрации скорость транспортного средства уменьшилась на небольшую величину, и эта слабина компенсируется частью изолятора за счет сброса давления.
Если бы амортизаторов не было, все силы, вызывающие ускорение космического корабля, передавались бы деликатному грузу, заставляя его ускоряться нежелательным образом. Если жидкий нитроглицерин является частью груза, сила, встряхивающая груз, вызовет значительный удар.
Сравните это с маленьким флаконом с жидкостью. Вы можете встряхнуть флакон руками. БУМ! Если он содержит нитро. Если вы прикрепите флакон правильными пружинами к контейнеру, движение будет поглощаться пружинами. Вы можете отрегулировать константы пружины, чтобы учесть различные виды сил. Когда силы большие и быстро меняющиеся, можно использовать пружины с высокой константой (жесткие пружины). Малые константы лучше подходят для небольших медленно меняющихся сил, хотя в этом случае, во-первых, не будет нанесено большого ущерба.
ооо
нжзк2