МЕТОД, МОДЕЛЬ І МЕТОДИКА РОЗРАХУНКУ АКУСТИЧНИХ ВИПРОМІНЮВАНЬ РУХОВОЇ УСТАНОВКИ В ПЕРШІ 1.5-4.1 СЕКУНДИ ПОЛЕТА РАКЕТИ КОСМІЧНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ
Рубрика:
| Сокол, ГІ, Котлов, ВЮ |
| Косм. наука технол. 2019, 25 ;(3):16-24 |
| https://doi.org/10.15407/knit2019.03.016 |
| Мова публікації: Російська |
Анотація: При старті ракети космічного призначення (РКП) в атмосфері виникають різноманітні за характером випромінювання акустичні поля. Тому необхідно виявити особливості і визначити напрямки досліджень акустичного випромінювання при старті РКП на основі уявлень про генерування та поширення звукових хвиль. Важливим є розрахунок амплітудно-частотної характеристики акустичного випромінювання. Знання частоти випромінювання акустичних хвиль дозволяє застосувати відомі в класичній кустиці моделі довгохвильових і короткохвильових випромінювань. Це суттєвий фактор, який дає уявлення про спрямованість акустичного поля і дозволяє спростити розрахунок величини звукового тиску в залежності від зміни відстаней від джерела коливань до точки, де перебуває умовний спостерігач.
Метою цієї роботи стало створення методу моделювання струменя як джерела акустичних коливань та розроблення методики розрахунку шуму рухової установки ракети космічного призначення у перші 1.5...4.1 с польоту, а також складання алгоритмуі програми для розрахунку акустичних характеристик. В основі методики розрахунку лежить моделювання акустичного поля від двигунної установки РКП як об’ємного джерела випромінювання. Спочатку визначається діапазон частот випромінювання коливань, для якого може бути застосовано таке моделювання. Залежно від діаметра зрізу сопла і характерного розміру поверхні визначався тип акустичного випромінювача. У моделі об’ємного сферичного випромінювача фронт cферичної хвилі має сферичну поверхню, а звукові промені, згідно з визначенням фронту хвилі, збігаються з радіусами сфери. В результаті розбіжності хвиль інтенсивність звуку зменшується з віддаленням від джерела. Запропоновано модель випромінювача акустичних коливань та методику розрахунку шуму двигунної установки РКП в перші 1.5...4.1 с польоту, що дозволяють визначити звуковий тиск в навколишньому середовищі. Пропонується вважати струмінь двигуна об’ємним акустичним джерелом. Розроблено алгоритм та програму для розрахунку акустичних характеристик на мові програмування Java. За результатами розрахунків на основі розробленої програми були отримані залежності звукового тиску від частоти на заданих температурних рівнях зовнішнього середовища (-32, 20 i 42 °С). На основі отриманих результатів можна зробити висновок, що для всіх частот, менших за 225 Гц, рівень звукового тиску в точці r = 18 м становитиме величину, меншу, ніж 153 дБ. Наприклад, на частоті 8000 Гц рівень звукового тиску дорівнюватиме 136 дБ. Таке акустичне випромінювання можливе на ділянці польоту ракети 1.5...4.1 с. Зміни температури мають незначний вплив на значення рівня звукового тиску. Розроблена методика розрахунку акустичних випромінювань при старті РКП дає можливість визначити величини амплітуд акустичного тиску, акустичний вплив на корпус ракети і характер акустичних полів. Представлено метод досліджень акустичного випромінювання при старті ракет космічного призначення на основі визначення хвильового параметра kR.
|
| Ключові слова: інфразвук, акустичні випромінювання, двигунна установка, звуковий тиск, методика розрахунку, модель, об’ємне акустичне джерело, ракета космічного призначення, струмінь ракетного двигуна |
References:
1. Bazhenov D. V. (1977). To the mechanism of sound emission by a stream in the case of eolian tones. 9th World Acoustical Conference. Moscow [in Russian].
2. Beigel’ M. Z., Zelikman N. Kh., Ivanov V. V., Portnoi Yu. V., Stepanov B. N. (1979). About the transmission of lowfrequency sound pressure at different Reynolds numbers. Acoustic jornal, 25( 6), 924—926 [in Russian].
3. Blokhintsev D. I. (1945). Vortex sound. ZhTF, 15, 1—2 [in Russian].
4. Grinchenko V. T. (2007). Acoustic bases. Kiiv: Naukova dumka [in Russian]
5. Sokol G. I. et al. (2017). Investigation of acoustic radiation sources, their fields and methods for calculating their characteristics at the start of the space rocket. Zvit pro naukovu robotu za Dogovorom #792 vid 31.03.2017. Dnipro [in Ukrainian]
6. Method № 1 (№ 2) of setting wind influences in the rocket’s design. (1963). Moscow: NII-88 [in Russian].
7. Rzhevkin S. N. (1960). Course of lectures of the sound theory.Moscow: MGU [in Russian].
8. Sapozhkov M. A. (1978). Electroacoustics. Moscow: Svyaz’ [in Russian].
9. Sokol G. I. (2000). Features of acoustic processes in the infrasonic frequency range. Dnepropetrovsk: Promіn’ [in Russian].
10. Sokol G. I., Kotlov V. Yu. (2017). The propulsion unit (PU) of a space rocket as a volumetric radiation source in the first seconds of flight. Algorithm for calculating the acoustic field characteristics. Acoustic Symposium «Konsonans 2017». Kiev [in Russian].
11. Sokol G. I., Mironenko E. S. (2017). Noise from engines during the space vehicles launc. 19th International Youth Scientific and Practical Conference «Space Human». Dnipro [in Russian].
12. Sokol G. I., Mironenko E. S. (2017). Environmental aspects in the study of pulsating engines. 12th International Conference «Days of Science». Prahai Publishing House «Education and Science». ISBN 978-966-8736-05-6. – 224029 [in Russian].
13. Sokol G. I ., Mironenko E. S. (2017). Energy impacts of rocket engine noise during the launch of space rocke. 5th International scientific conference «Current state and problems of statistics, accounting and auditing in the context of globalization and energy efficiency». Dnipro [in Russian].
14. Sokol G. I. et al. (2017). Investigation of radial acoustic sources, their fields and methods of calculating their characteristics at the space rocket launch. Report on research work under the Contract No. 820 dated 26/06/2018. Dnipro. [in Ukrainian].
15. Sokol G. I. et al. (2018). Recalculating the results of measurements on models to a real object. Report on research work under the Contract No. 820 dated 26/06/2018. Dnipro [in Ukrainian].
16. Tyulin V. N. (1976). Introduction to the theory of sound radiation and sound scattering.Moscow: Nauka [in Russian].
17. Ultrasound: The small encyclopedia. (1983). Moscow: Nauka [in Russian].
18. Frolov V. P., Sokol G. I. (2017). Acoustic emissions during the launch of space rockets in the first seconds of flight. 6th International Conference “Space Technologies: Present and Future». Dnepr: DP «KB «Yuzhnoe» im. akad. M. K. Yangelya». [in Russian].
19. Shildt G. (2015). Java 8. Polnoe rukovodstvo [Java 8. The Complete Guide] – Moscow : OOO «I.D. Vil’yams». [in Russian]
20. Bedard A. J., Georges T. M. (2000). Atmospheric infrasound. Physics Today. 32—37.
2. Beigel’ M. Z., Zelikman N. Kh., Ivanov V. V., Portnoi Yu. V., Stepanov B. N. (1979). About the transmission of lowfrequency sound pressure at different Reynolds numbers. Acoustic jornal, 25( 6), 924—926 [in Russian].
3. Blokhintsev D. I. (1945). Vortex sound. ZhTF, 15, 1—2 [in Russian].
4. Grinchenko V. T. (2007). Acoustic bases. Kiiv: Naukova dumka [in Russian]
5. Sokol G. I. et al. (2017). Investigation of acoustic radiation sources, their fields and methods for calculating their characteristics at the start of the space rocket. Zvit pro naukovu robotu za Dogovorom #792 vid 31.03.2017. Dnipro [in Ukrainian]
6. Method № 1 (№ 2) of setting wind influences in the rocket’s design. (1963). Moscow: NII-88 [in Russian].
7. Rzhevkin S. N. (1960). Course of lectures of the sound theory.Moscow: MGU [in Russian].
8. Sapozhkov M. A. (1978). Electroacoustics. Moscow: Svyaz’ [in Russian].
9. Sokol G. I. (2000). Features of acoustic processes in the infrasonic frequency range. Dnepropetrovsk: Promіn’ [in Russian].
10. Sokol G. I., Kotlov V. Yu. (2017). The propulsion unit (PU) of a space rocket as a volumetric radiation source in the first seconds of flight. Algorithm for calculating the acoustic field characteristics. Acoustic Symposium «Konsonans 2017». Kiev [in Russian].
11. Sokol G. I., Mironenko E. S. (2017). Noise from engines during the space vehicles launc. 19th International Youth Scientific and Practical Conference «Space Human». Dnipro [in Russian].
12. Sokol G. I., Mironenko E. S. (2017). Environmental aspects in the study of pulsating engines. 12th International Conference «Days of Science». Prahai Publishing House «Education and Science». ISBN 978-966-8736-05-6. – 224029 [in Russian].
13. Sokol G. I ., Mironenko E. S. (2017). Energy impacts of rocket engine noise during the launch of space rocke. 5th International scientific conference «Current state and problems of statistics, accounting and auditing in the context of globalization and energy efficiency». Dnipro [in Russian].
14. Sokol G. I. et al. (2017). Investigation of radial acoustic sources, their fields and methods of calculating their characteristics at the space rocket launch. Report on research work under the Contract No. 820 dated 26/06/2018. Dnipro. [in Ukrainian].
15. Sokol G. I. et al. (2018). Recalculating the results of measurements on models to a real object. Report on research work under the Contract No. 820 dated 26/06/2018. Dnipro [in Ukrainian].
16. Tyulin V. N. (1976). Introduction to the theory of sound radiation and sound scattering.Moscow: Nauka [in Russian].
17. Ultrasound: The small encyclopedia. (1983). Moscow: Nauka [in Russian].
18. Frolov V. P., Sokol G. I. (2017). Acoustic emissions during the launch of space rockets in the first seconds of flight. 6th International Conference “Space Technologies: Present and Future». Dnepr: DP «KB «Yuzhnoe» im. akad. M. K. Yangelya». [in Russian].
19. Shildt G. (2015). Java 8. Polnoe rukovodstvo [Java 8. The Complete Guide] – Moscow : OOO «I.D. Vil’yams». [in Russian]
20. Bedard A. J., Georges T. M. (2000). Atmospheric infrasound. Physics Today. 32—37.
21. de Groot-Hedlin C. D., Hedlin M. A. H., Drob D. P. (2010). Atmospheric Variability and Infrasound Monitoring. Infrasound Monitoring for Atmospheric Studies.
https://doi.org/10.1007/978-1-4020-9508-5_15
22. Blanc E., Ceranna L. (2009). Infrasound. Science for Security: International Scientific Studies (ISS), Vienna, 11—16.
23. Panda J., Mosher R., Porter D. J. (2013). Identification of Noise Sources during Rocket Engine Test Firings and a Rocket Launch a Microphone Phased-Array. NASA. TM-2013-216625. 1—20.
22. Blanc E., Ceranna L. (2009). Infrasound. Science for Security: International Scientific Studies (ISS), Vienna, 11—16.
23. Panda J., Mosher R., Porter D. J. (2013). Identification of Noise Sources during Rocket Engine Test Firings and a Rocket Launch a Microphone Phased-Array. NASA. TM-2013-216625. 1—20.
https://doi.org/10.1121/1.4830801
24. Sokol G. I., Frolov V. P., Kotlov V. Yu., Davydova A. V., Geti C. V. (2018). Research of acoustic emitting sources and calculation of their characteristics during the launch of the space rocket. Vienna: EGU General Assembly. EGU2018-1760.
24. Sokol G. I., Frolov V. P., Kotlov V. Yu., Davydova A. V., Geti C. V. (2018). Research of acoustic emitting sources and calculation of their characteristics during the launch of the space rocket. Vienna: EGU General Assembly. EGU2018-1760.