Есть ли у ракетных двигателей амортизаторы?

С миллионом фунтов тяги и многими g ускорения и значительной долей g вибрации подключение двигателя к ракете не может быть тривиальным.

При запуске масса очень велика, и, возможно, инерция сдерживает низкочастотные вибрации, но по мере того, как заканчивается топливо, возможно, это становится менее эффективным.

Тяга от двигателя передается через сопло прямо на корпус ракеты? Есть ли какие-то попытки погасить вибрацию?

Я только что нашел это видео после просмотра ответа @jlansey ниже. Вы можете видеть, как двигатель движется вертикально, но тестовый кадр этого не делает. По крайней мере, в этой тестовой установке где- то есть амортизаторы .

В этих старых автомобилях конца 19, 20 и начала 21 века, работающих на бензине, двигатели имели крепления двигателя - прорезиненные втулки, кронштейны или что-то подобное, что позволяло двигателю в некоторой степени двигаться / вибрировать. У ракетных двигателей на экипажных машинах есть что-то подобное? Я предполагаю, что ограничения вибрации для запусков с экипажем более жесткие, чем для миссий без экипажа.

Я нашел этот ответ о виброизоляции SRB, которые потенциально могут использоваться в качестве ракет-носителей с экипажем, интересным и связанным, но его внимание сосредоточено на определенных характерных режимах вибрации SRB, которые почти готовы и в основном представляют собой полые трубы.

Я почти уверен, что нет, но я не могу подтвердить это достаточно хорошо, чтобы написать ответ. Если вы посмотрите на мой ответ на этот вопрос space.stackexchange.com/questions/13691/… , вы увидите подшипники карданного подвеса, обозначенные на схеме, и металлические точки крепления, где они соответствуют фотографии.
@OrganicMarble Спасибо - я поверю вам на слово для шаттла - я смотрел несколько раз, но, поскольку я не знаком с конструкцией шаттла, я не могу визуализировать весь механический путь, передающий тягу от сопла все пути к раме челнока. Но подшипники должны быть красивыми!
Возможно, вы захотите взглянуть на стратегии смягчения колебаний pogo . Это не совсем похоже на то, о чем вы просите, но, безусловно, связано.
@MichaelKjörling ой! Читая этот информационный бюллетень на сайте Viberdata.com за 2008 год (найденный в вашей связанной статье в Википедии), в нем говорится: « У корабля «Аполлон-13» была сильная вибрация центрального двигателя во время второй ступени горения. Двигатель испытал вибрацию силой 34 G на частоте 16 Гц, изгибая тяговую раму на 5,2 дюйма от пика до пика… Вибрация, по-видимому, была локализована в раме двигателя… Астронавты не сообщали о том, что ощущали какую-либо соответствующую вибрацию …» сама рама поглощала 13см движения двигателя! Ух ты!
@uhoh Центральный двигатель второй ступени Аполлона-13 также отключился рано во время подъема ( к счастью; по-видимому , это было непреднамеренно), примерно в 00:05:32 по Гринвичу . Это даже упоминается в фильме Говарда.
Я читал, вопреки этой статье, что зависание, вероятно, действительно вызвало раннее отключение - когда двигатель двигался назад относительно топливной системы, давление в нем падало достаточно сильно, чтобы срабатывал сигнал "кончилось топливо, заглушить". теперь чисто" подсистема. Так что проблема, к счастью, нашла свое собственное решение.
@RussellBorogove Да, я тоже так понял; однако это был непреднамеренный побочный эффект, а не встроенная функция или даже что-то, что действительно планировалось. В любом случае, кажется справедливым сказать, что мы должны быть благодарны за то, что двигатель действительно выключился чисто в ответ на колебания; это были какие-то серьезные силы!
@RussellBorogove В этом есть доля правды. К счастью, потеря одного двигателя не помешала полету, так что «решение» оказалось жизнеспособным.
Это может быть полезно: rd.springer.com/article/10.1007/s00366-006-0022-1
Я думаю, что обновление может быть отдельным вопросом. Я думаю, что смещение является результатом расширения всей конструкции после сжатия под действием тяги двигателя.
@RussellBorogove Хорошо, дай мне подумать об этом. Граница между снижением вибрации и структурной гибкостью может быть довольно размытой. Я смотрю на осевое смещение этих двух вещей (второй ступени F9 и RS-25 на испытательном стенде) и спрашиваю, имеет ли любое из этих движений какое-либо отношение к изоляции космонавтов/полезной нагрузки от вибрации двигателя. Может быть, переписать/уточнить?
@RussellBorogove Я только что снова посмотрел видео RS-25 и вижу поперечное движение, но не осевое перемещение . ОК, я последовал вашему совету (снова) и перенес это в отдельный вопрос. Что (на самом деле) происходит, когда этот двигатель второй ступени F9 внезапно начинает двигаться? . Спасибо! .
Дренчерная система считается за одну или вы просто хотите, чтобы они были установлены НА двигателе?
@Antzi Меня интересует существование вещей, которые уменьшают вибрации от двигателя, передающиеся на «раму ракеты» (извините за отсутствие технических слов) во время полета. В автомобиле у нас есть амортизаторы и пружина между колесами и рамой, и, по крайней мере, в прошлом между двигателем и рамой были резиновые втулки или прокладки - когда автомобили были «обычными». Так что, думаю, нет, система потопа не будет учитываться.

Ответы (4)

Мне удалось подтвердить, что, по крайней мере, на креплении SSME к орбитальному аппарату космического корабля "Шаттл" нет амортизатора, как показано на этой диаграмме.

введите описание изображения здесь

Верхняя часть устройства крепится болтами непосредственно к конструкции тяги Орбитального аппарата. Нижний болт крепится непосредственно к силовой головке SSME. Интерфейс представляет собой «простой» сферический подшипник. Ни о каком соблюдении не может быть и речи.

Рисунок взят из Карманного справочника двигателей космического корабля "Рокетдайн" RI/RD87-142 , стр. 2-78.

В этом документе больше информации о карданном подшипнике.

Карданный подшипник обеспечивает средство крепления двигателя к транспортному средству, позволяя двигателю поворачиваться (карданно) вокруг двух его осей. Это необходимо для того, чтобы указать вектор тяги двигателя для управления транспортным средством, как руль корабля. Подшипник карданного подвеса крепится болтами к транспортному средству верхним фланцем и к двигателю нижним фланцем. Он выдерживает 7480 фунтов веса двигателя и выдерживает более 500 000 фунтов тяги. Это шаровой универсальный шарнир, в котором вогнутые и выпуклые сферические поверхности седла, корпуса и блока входят в зацепление. Между этими поверхностями возникает скользящий контакт, когда подшипник наклонен. Вставки Fabroid, расположенные на контактных поверхностях скольжения, уменьшают трение, возникающее при изгибе подшипника карданного вала. Подшипник, который устанавливается при сборке двигателя,

Я обрезал это изображение , чтобы показать область интерфейса двигателя. введите описание изображения здесьВы можете видеть сторону автомобиля сферического подшипника в центре отверстия. Разболтовка соответствует рисунку!

Зеленые толкатели — приводы управления вектором тяги, красные кружки — крышки отверстий, куда крепятся турбонасосы низкого давления.

Редактировать: информация о конструкции тяги отсюда :

Внутренняя конструкция тяги поддерживает три SSME. Верхняя секция тяговой конструкции поддерживает верхний ППМД, а нижняя часть тяговой конструкции поддерживает два нижних ППМД. Внутренняя упорная конструкция включает в себя SSME, ферменные конструкции реакции на нагрузку, соединительные фитинги двигателя и опорную конструкцию привода. Он поддерживает SSME, турбонасосы низкого давления SSME и топливопроводы. Две точки крепления орбитального аппарата/внешнего бака в кормовой части соприкасаются с фитингами лонжерона.

Внутренняя упорная конструкция состоит в основном из 28 обработанных диффузионно-скрепленных элементов фермы. При диффузионной сварке титановые полосы соединяются вместе под действием тепла, давления и времени. Это сплавляет титановые полосы в единую полую однородную массу, которая легче и прочнее кованой детали. Глядя на поперечное сечение диффузионной связи, не видно линии сварки. Это однородный основной металл, но состоящий из частей, соединенных диффузионным соединением. (В OV-105 внутренняя упорная конструкция представляет собой ковку.) В некоторых местах титановая конструкция усилена трубчатыми распорками из бора/эпоксидной смолы для минимизации веса и повышения жесткости. Это уменьшило вес на 21 процент, примерно на 900 фунтов.

Наконец-то нашел приличное фото конструкции тяги. Это из книги Денниса Дженкинса «Спейс шаттл», издание 1992 года, страница 140.

введите описание изображения здесь

Вау это красиво! Вы знаете, есть ли вертикальная передача тяги непосредственно за подшипником (в сторону КА - в паж)? Я спрашиваю, потому что на мой неопытный взгляд это может быть какое-то гибкое крепление. Например чуть ниже левого подшипника на фото есть что-то, что мне напоминает шарнир .
Обновлено, чтобы добавить подробности о структуре тяги. Все, что я читал об этом, говорит о том, что он был разработан для жесткости - последнее, чего они хотели, это податливость или гибкость.
Я медленно понимаю изображение на странице 140 - эти три точки являются подшипниками, о которых идет речь? i.stack.imgur.com/02OHL.png Если это так, похоже, что тяга передается напрямую без какого-либо значительного преднамеренного изгиба.
Да, я думаю, вы правильно определили 3 точки крепления.

Процесс запуска ракетного двигателя строго контролируется и срежиссирован. Он не запускается от 0 до нескольких g в одно мгновение. Обычно это занимает секунду или две. Само горение также очень оптимизировано, чтобы предотвратить возникновение нестабильности, что сводит к минимуму вибрацию. Вот видео с космического шаттла, где они также запускают каждый из 3 двигателей в немного разное время (не знаю, распространено ли это.

Еще одна последняя причина, по которой у них, вероятно, нет ударов, - это эффективность, невозможно поглотить силу без потери эффективности, обычно в виде тепла. По той же причине у мощных велосипедов нет амортизаторов.

Это интересные моменты! Я просто спрашиваю о вибрациях в полете после взлета, а не о запуске двигателя. Очень красивое видео запуска шаттла! Отличный учебник!
Кроме того, подумайте, что здесь следует более внимательно рассмотреть часть о потере эффективности. Грубо говоря, ракеты «движутся», сохраняя линейный импульс. Если вы думаете, что амортизаторы уменьшат тягу и ускорение, вам придется объяснить, почему они на самом деле значительно снижают скорость выхлопа . Велосипед происходит потому, что шина находится в контакте с землей, которая может поглощать импульс. Ракеты не «касаются» ничего, кроме собственного выхлопа (находясь за пределами большей части атмосферы).
... кроме того, настоящие амортизаторы, как правило, представляют собой комбинацию накопления и демпфирования - или пружин и амортизаторов (аналогично реактивным и резистивным (омическим) элементам в случае цепей). Так что у дизайнеров еще больше простора для маневра.
«не знаю, распространено ли это» Saturn V (строго говоря, первая ступень SI-C) тоже это сделал. Википедия утверждает , что зажигание центрального двигателя произошло на Т-8,9, за ним последовала одна внешняя пара на Т-8,6 и другая пара на Т-8,3 (на самом деле утверждается, что внешние пары запускались с интервалом 300 мс) . Это было сделано для того, чтобы «уменьшить конструктивные нагрузки на ракету». Как только бортовые компьютеры подтвердили, что двигатели имеют правильную тягу, механики прижима отпустили ускоритель, и в точке Т-0 произошел отрыв.

Маршалл и североамериканские инженеры разработали три изменения второй ступени. Они установили аккумулятор газа гелия в линию LOX центрального двигателя. Этот резервуар служил для гашения колебаний давления жидкости, удерживая их в противофазе с колебаниями конструкции тяги и двигателей.

Эээ, второй этап чего?

Да, они используют амортизаторы. В этом случае это называется «аккумулятор». Проблема возникла во время запуска "Аполлона-6". "Резонансный эффект" или "погп-колебания" резко проявились в течение первых 2 минут полета. Пого возникает в основном из-за колебаний тяги в двигателях. Это нормальные характеристики двигателей. Все у двигателей есть то, что вы могли бы назвать шумом на выходе, потому что сгорание не совсем однородно, поэтому у вас есть это колебание тяги первой ступени как нормальная характеристика горения всех двигателей.

Теперь, в свою очередь, двигатель питается через трубу, которая забирает топливо из баков и подает его в двигатель. Длина этой трубы примерно такая же, как у органной трубы, поэтому у нее есть своя собственная резонансная частота, и оказывается, что она будет колебаться точно так же, как органная труба.

Структура автомобиля очень похожа на камертон, поэтому, если вы ударите по нему правильно, он будет колебаться вверх и вниз в продольном направлении. В грубом смысле именно взаимодействие между различными частотами заставляет транспортное средство колебаться.

https://en.wikipedia.org/wiki/Аполлон_6

Аккумуляторы на самом деле не являются амортизаторами в том смысле, в котором задан вопрос. Они изменяют частоты мод флюидных систем, чтобы не было гармонического взаимодействия между структурной вибрацией и флюидной системой, которое могло бы привести к резонансу, за которым следует катастрофический отказ. Там действительно нет амортизаторов в конструктивном смысле. Упорная плита ракетного двигателя жестко крепится к тяговой конструкции, которая рассчитана на выдерживание импульсных нагрузок при пуске и останове.
Есть ли у ракетных двигателей амортизаторы?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v