Динамическое демпфирование вынужденных колебаний гироскопической системы демпфером с жидкостным маховиком

Инженерный журнал: наука и инновации

# 10·2017 1

УДК 531.383 DOI 10.18698/2308-6033-2017-10-1685

Динамическое демпфирование

вынужденных колебаний гироскопической системы

демпфером с жидкостным маховиком

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия

В настоящее время жидкостные демпферы все шире применяют в космических

аппаратах для демпфирования угловых колебаний. Работа посвящена решению ма-

лоисследованной задачи демпфирования угловых колебаний гироскопических си-

стем с применением жидкостных демпферов. Рассмотрено динамическое демп-

фирование вынужденных колебаний одноосного гиростабилизатора демпфером

с тороидальной полостью,

заполненной вязкой жидкостью. Получено интегро-

дифференциальное уравнение, описывающее колебания гироскопической системы.

Предложен новый подход к оптимизации параметров жидкостного демпфера.

Найдено выражение для оптимального коэффициента вязкости жидкости. Полу-

ченные результаты можно использовать при проектировании жидкостного

демпфера не только в гироскопическом приборостроении, но и в других областях.

Ключевые слова:

динамический демпфер, вынужденные колебания, гироскопиче-

ская система, жидкостный маховик, вязкая жидкость, тороидальная полость

В настоящее время жидкостные демпферы широко применяются

для демпфирования угловых колебаний космических аппаратов [1, 2].

Жидкостный демпфер имеет нескольких потенциальных преиму-

ществ перед другими системами динамического демпфирования:

низкую стоимость установки и обслуживания; меньше механических

проблем; активизацию даже при низких уровнях возбуждений; отсут-

ствие жестких требований к форме полости демпфера [2, 3].

Проблема эффективного гашения колебаний гироскопических

систем занимает одно из центральных мест в гироскопическом при-

боростроении [4, 5]. Гироскопические системы в отличие от других

объектов виброзащиты (например, спутников), как правило, облада-

ют ярко выраженными резонансными свойствами, которые могут

быть опасными в случае совпадения собственной частоты системы

с частотой внешних возмущений [5]. Однако при наличии указанных

выше преимуществ применение жидкостного демпфера для демпфи-

рования гироскопических систем до сих пор мало исследовано. Цель

настоящей работы — выявить возможность и определить эффектив-

ность демпфирования угловых колебаний с применением жидкостно-

го демпфера для гироскопических систем.

Основные направления исследований в области виброгашения

связаны с оптимизацией параметров и оценкой эффективности демп-

фера [6]. В работе [7] задача оптимизации параметров жидкостного