Modelowanie i badanie dynamicznych właściwości samobieżnych przeciwlotniczych zestawów rakietowych .

Modelowanie i badanie dynamicznych właściwości samobieżnych przeciwlotniczych zestawów rakietowych

SPIS TREŚCI
Wykaz najważniejszych oznaczeń .................................................................................. 7
1. Wprowadzenie .............................................................................................................. 9
1.1. Obiekt badań ........................................................................................................ 9
1.2. Cel i zakres pracy ................................................................................................. 17
1.3. Przegląd literatury ................................................................................................ 21
2. Metoda formułowania przestrzennego modelu samobieżnego przeciwlotniczego
zestawu rakietowego .................................................................................................... 27
2.1. Model fizyczny zestawu przeciwlotniczego wraz z układami odniesienia ........... 28
2.2. Model matematyczny zestawu przeciwlotniczego ............................................... 32
2.2.1. Położenie brył i punktów materialnych oraz odkształcenie elementów
podatnych ................................................................................................... 33
2.2.2. Prędkość brył i punktów materialnych oraz prędkość odkształcenia
elementów podatnych ................................................................................ 36
2.2.3. Energia kinetyczna ..................................................................................... 39
2.2.4. Energia potencjalna sprężystości i dyssypatywna funkcja Rayleigha ........ 40
2.2.5. Energia potencjalna jednorodnego pola sił grawitacyjnych ....................... 41
2.2.6. Siły niepotencjalne ..................................................................................... 43
2.3. Podsumowanie ..................................................................................................... 44
3. Model fizyczny samobieżnego przeciwlotniczego zestawu rakietowego ........................ 45
3.1. Model fizyczny pojazdu samochodowego ........................................................... 46
3.2. Model fizyczny człowieka .................................................................................... 51
3.2.1. Model fizyczny operatora .......................................................................... 52
3.2.2. Model fizyczny kierowcy ........................................................................... 55
3.3. Model fizyczny wyrzutni ...................................................................................... 57
3.3.1. Układ prowadnica-rakieta .......................................................................... 61
3.4. Model fizyczny pocisku rakietowego ................................................................... 64
3.5. Model fizyczny układu giroskopowego ............................................................... 68
3.6. Model celu ............................................................................................................ 73
3.7. Podsumowanie ..................................................................................................... 73
4. Model matematyczny samobieżnego przeciwlotniczego zestawu rakietowego .............. 77
4.1. Równania ruchu pojazdu samochodowego .......................................................... 78
4.1.1. Wymuszenie pochodzące od nawierzchni drogi ........................................ 80
4 Modelowanie i badanie dynamicznych właściwości samobieżnych przeciwlotniczych zestawów rakietowych
4.2. Równania ruchu człowieka ................................................................................ 86
4.3. Równania ruchu wyrzutni .................................................................................. 89
4.4. Równania ruchu pocisku rakietowego ................................................................ 96
4.4.1. Zależności kinematyczne ......................................................................... 99
4.5. Równania ruchu układu giroskopowego ............................................................ 100
4.5.1. Układ sterowania ..................................................................................... 103
4.5.2. Równania więzów kinematycznych ......................................................... 103
4.5.3. Zależności kinematyczne ......................................................................... 103
4.6. Równania ruchu celu .......................................................................................... 105
4.7. Równania równowagi ......................................................................................... 106
4.8. Podsumowanie ................................................................................................... 109
5. Symulacja numeryczna ruchu samobieżnego
przeciwlotniczego zestawu rakietowego ..................................................................... 112
5.1. Drgania pojazdu samochodowego ...................................................................... 115
5.2. Wpływ oddziaływań na człowieka ..................................................................... 123
5.3. Drgania wyrzutni ................................................................................................ 127
5.4. Ruch rakiet na wyrzutni ..................................................................................... 133
5.5. Sterowanie giroskopem ...................................................................................... 137
5.6. Ruch celu ............................................................................................................ 142
5.7. Podsumowanie ................................................................................................... 143
6. Zastosowanie hybrydowego układu wibroizolacji do sterowania
drganiami wieży wyrzutni ........................................................................................... 146
6.1. Redukcja drgań wieży ........................................................................................ 149
6.2. Wpływ stabilizacji wieży na ruch rakiet na wyrzutni ......................................... 155
6.3. Wpływ stabilizacji wieży na sterowanie giroskopem ......................................... 159
6.4. Wpływ stabilizacji wieży na drgania człowieka ................................................. 163
6.5. Podsumowanie ................................................................................................... 168
7. Podsumowanie ........................................................................................................... 170
8. Dynamika samobieżnego przeciwlotniczego zestawu
rakietowego w płaszczyźnie pionowej ......................................................................... 173
8.1. Model fizyczny zestawu przeciwlotniczego wraz z układami odniesienia ......... 174
8.1.1. Model fizyczny pojazdu samochodowego ............................................... 174
8.1.2. Model fizyczny operatora ........................................................................ 177
8.1.3. Model fizyczny wyrzutni ......................................................................... 179
Spis treści 5
8.1.3.1. Układ prowadnica-rakieta o dwóch stopniach swobody ............. 182
8.1.3.2. Układ prowadnica-rakieta o trzech stopniach swobody .............. 186
8.1.4. Model fizyczny pocisku rakietowego ...................................................... 190
8.1.5. Model fizyczny układu giroskopowego ................................................... 191
8.1.6. Model celu ............................................................................................... 194
8.1.7. Podsumowanie ......................................................................................... 195
8.2. Model matematyczny zestawu przeciwlotniczego ............................................. 198
8.2.1. Równania ruchu pojazdu samochodowego .............................................. 198
8.2.1.1. Wymuszenie pochodzące od nawierzchni drogi ......................... 200
8.2.2. Równania ruchu operatora ....................................................................... 201
8.2.3. Równania ruchu wyrzutni ........................................................................ 202
8.2.4. Równania ruchu pocisku rakietowego ..................................................... 206
8.2.4.1. Pocisk rakietowy znajdujący się w górnej prowadnicy ............... 206
8.2.4.2. Pocisk rakietowy znajdujący się w dolnej prowadnicy ............... 208
8.2.5. Równania ruchu giroskopu ...................................................................... 210
8.2.5.1. Układ sterowania ........................................................................ 212
8.2.5.2. Równania więzów kinematycznych ............................................ 212
8.2.5.3. Zależności kinematyczne ............................................................ 212
8.2.6. Równania ruchu celu ................................................................................ 214
8.2.7. Równania równowagi .............................................................................. 215
8.2.8. Podsumowanie ......................................................................................... 216
8.3. Symulacja numeryczna ruchu zestawu przeciwlotniczego ................................. 217
8.3.1. Start rakiet z pojazdu samochodowego pozostającego w spoczynku ....... 220
8.3.1.1. Ruch rakiet na wyrzutni .............................................................. 221
8.3.1.2. Sterowanie giroskopem ............................................................... 224
8.3.1.2.1. Zmiana wartości współczynnika wzmocnienia .......... 226
8.3.1.3. Drgania układu prowadnic .......................................................... 228
8.3.1.4. Drgania platformy ....................................................................... 231
8.3.1.5. Drgania człowieka ...................................................................... 233
8.3.1.6. Ruch celu .................................................................................... 235
8.3.2. Start rakiet z pojazdu samochodowego realizującego ruch podstawowy ...... 236
8.3.2.1. Wpływ charakterystyki drogi na ruch rakiet na wyrzutni ........... 238
8.3.2.2. Wpływ charakterystyki drogi na sterowanie giroskopem ........... 243
8.3.2.3. Wpływ charakterystyki drogi na drgania układu prowadnic ....... 246
8.3.2.4. Wpływ charakterystyki drogi na drgania platformy ................... 249
8.3.2.5. Wpływ charakterystyki drogi na drgania człowieka ................... 253
8.3.3. Podsumowanie ......................................................................................... 256
8.4. Podsumowanie ................................................................................................... 259
6 Modelowanie i badanie dynamicznych właściwości samobieżnych przeciwlotniczych zestawów rakietowych
9. Zakończenie ............................................................................................................... 261
9.1. Wnioski ogólne .................................................................................................. 261
9.2. Kierunki dalszych badań .................................................................................... 263
Dodatek .......................................................................................................................... 266
Dodatek A. Wykaz szczegółowych oznaczeń ............................................................... 266
Dodatek B. Układy współrzędnych ............................................................................... 277
PIŚMIENNICTWO ....................................................................................................... 299
SUMMARY .................................................................................................................. 312