Анализ динамики однокупольных парашютных систем на этапе спуска

• Автор: Чуркин, Валерий Михайлович
• Шифр специальности: 05.13.16
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 214 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
I .ДИНАМИКА СПУСКА ГЕОМЕТРИЧЕСКИ НЕИЗМЕНЯЕМОЙ
МОДЕЛИ ПС
1.1.Анализ свободных колебаний и устойчивости
движения геометрически неизменяемой модели ПС
1.2.Анализ вынужденных колебаний геометрически неизменяемой модели ПС
1.3.Анализ колебаний геометрически неизменяемой
модели ПС,вызванных пульсацией купола
2.ДИНАМИКА СПУСКА МОДЕМ ПС С ШАРНИРНО
ПОДВШЕННЫМ ГРУЗОМ
2.1.Анализ свободных колебаний и устойчивости движения модели ПС с шарнирно подвешенным
грузом
2.2.Анализ вынужденных колебаний модели ПС
с шарнирно подвешенным грузом
2.3.Анализ колебаний модели ПС с шарнирно подвешенным грузом,вызванных пульсацией
купола
3.ДИНАМИКА ПТС
3.1.Математические модели движения ПТС
3.2.Линейный анализ колебаний и устойчивости
движения ПТС
3.2.1 .Линейный анализ колебаний и устойчивости
движения ПТС типа "воздушный змей"
3.2.2.Линейный анализ колебаний и устойчивости
движения ПТС типа "ветролет"
3.3. Не линейный анализ колебаний и устойчивости
движения ПТС
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СШСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение I.Коэффициенты характеристического
уравнения системы (58)
Приложение 2.Коэффициенты характеристического
уравнения системы (61)
Приложение 3.Коэффициенты уравнений системы
(69)

ВВЕДЕНИЕ
Настоящая диссертация посвящена исследованию и расчету динамических характеристик однокупольных парашютных систем (ПС) на этапе спуска.Этап спуска,- наиболее длительный этап функционирования ПС,который начинается с момента завершения раскрытия купола и кончается моментом касания груза о грунт.Движение ПС на этапе спуска происходит с практически неизменяемой формой купола и постоянными аэродинамическими характеристиками.Поэтому при анализе динамики ПС на этапе спуска удается существенно упростить постановку задачи,используя в качестве модели купола и подвесной системы груза реальной ПС систему двух-трех связанных тел или одно твердое тело с заданными аэродинамическими характеристиками.
В диссертации рассматривается наиболее характерное для этапа спуска движение ПС в вертикальной плоскости.Считается,что спуск ПС происходит с дозвуковой скоростью.Воздействие ветра учитывается дополнительной детерминированной составляющей скорости центра давления купола ПС.
Словосочетание "парашют" в переводе с французского означает "противопадение".Французский физик Луи-Себастьян Ленорман назвал парашютом свой аппарат для замедления падения тел в воздухе, с помощью которого 29 декабря 1783 г.он благополучно приземлился, совершив прыжок с балкона обсерватории в Монпелье.Ленорман не был изобретателем парашюта.Он только усовершенствовал конструкцию парашюта, которую более чем за 150 лет до него описал итальянский инженер Фауст Веранчио.А автором первых подробных разработок проекта аппарата,замедляющего падение тел в воздухе,считается великий соотечественник Веранчио Леонардо да Винчи.
1783 г.отмечен в истории воздухоплавания еще одним знаменательным событием,- запуском воздушного шара братьями Монгольфье. Начиналась эра аэростатов.Работы по усовершенствованию воздушных шаров активизировали поиски более совершеных конструкций парашюта,как средства спасения экипажа.Однако с 60-х годов XIX века развитие аэростатной техники вступает в полосу затяжного кризиса,который отражается и на разработках парашютных конструкций.

Сражающая точка покидает пределы области притяжения "своей" особой точки (точки М1) и попадает в область притяжения "чужой" особой точки (точки М£).Происходит смена невозмущенного движения ПС, - установившегося спуска с углом атаки а = 0.632 установившимся спуском с углом атаки а = - 0.632,(рис 2а).Дальнейшее увеличение начального возмущения приводит к тому,что ни одна из устойчивых особых точек оказывается не в состоянии удержать в своей области притяжения изображающую точку.Последняя захватывается предельным циклом и ПС совершает симметричные автоколебания с амплитудой А5= = 1.0947 и частотой ш = 0.397 относительно установившегося вертикального спуска с'углом атаки а = 0,(рис.26)
Такой же режим автоколебаний наблюдается при движении ПС,когда ее параметры для особых точек М., и М£ не удовлетворяют условиям Рауса-Гурвица.Именно этот режим был исследован Дохерром К.-Ф. и Гамелем П.в работе [55].
Пример I. 2. Требуется исследовать свободные колебания геометрически неизменяемой модели ПС при с1= 0 + 0.8; с£= 0.5 и значениях остальных параметров,которые использовались в Примере 1.1.
О помомощью уравнений (20) в заданном диапазоне значений коэффициента с1 рассчитываем семейства зависимостей А5= А5(с1) при следующих значениях показателя затухания
£ - - 0.15; - 0.12; - 0.09; - 0.06;- 0.03; 0.
На построенной диаграмме качества изменению амплитуды колебаний А5 в функции времени для ПС с выбранными значениями коэффициента с1 и начальной амплитуды А5(0) соответствует движение изображающей точки по вертикали вниз для сходящегося переходного процесса или вверх для расходящегося переходного процесса (рис.З).Границей, раз делящей плоскость (с1,А5) на области сходящихся и расходящихся процессов.служит кривая А5= А&(с1).построенная при £ = 0. Точка пересечения этой кривой с осью абсцисс дает значение коэффициента С1= 0.35, определяющее границу области асимптотической устойчивости невозмущенного движения ПС, - установившегося вертикального спуска с нулевым углом атаки.