Определение влияния ветровых нагрузок на антенное сооружение

Задача оценки аэродинамических воздействий на антенное сооружение с учетом формы антенны, скорости ее вращения и стохастических характеристик скоростного напора ветрового потока. Рассмотрение вида корреляционной функции пульсаций скоростного напора.

Рубрика Производство и технологии
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 28.05.2017
Размер файла 53,1 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Определение влияния ветровых нагрузок на антенное сооружение

П.И. Николас

Технические объекты, предназначенные для эксплуатации на открытом воздухе, обычно рассчитывают на ветровые нагрузки, которые определяются в соответствии со строительными нормами. В радиотехнике достаточно часто встречается задача расчета на ветровые нагрузки антенных устройств, которые эти правила не охватывают. Особенностью антенных систем является то, что они вращаются с достаточно высокой угловой скоростью и имеют нерегулярную форму, а, следовательно, на практике наблюдаются существенные изменения значений аэродинамического коэффициента за период одного оборота антенны. Поэтому для антенн обычно используются натурные методы испытаний и продувки в аэродинамических трубах, которые требуют больших ресурсных затрат и не отражают особенностей динамического взаимодействия вращающегося объекта и ветрового потока.

В данной работе ставится задача оценки аэродинамических воздействий на антенное сооружение с учетом формы антенны, скорости ее вращения и стохастических характеристик скоростного напора ветрового потока.

Рассматривается объект воздействия ветровых нагрузок - антенна, закрепленная на вертикальной штанге, с возможностью вращения вокруг нее в азимутальной плоскости и поворотом на ограниченный угол в угломестной плоскости (рис.1).

Рисунок 1. Схема воздействия ветрового потока R(б,в)

С неподвижным основанием связана декартова система координат X, Y, Z, а с зеркалом антенной системы - X1, Y1, Z1. Ветровой поток направлен вдоль оси X. Угол поворота вокруг оси Z1 (б) определяет положение антенны по отношению к вектору скорости ветрового потока в азимутальной плоскости, угол поворота вокруг оси Y1 (в) - в угломестной.

Нагрузка на антенную систему при неподвижной конструкции определяется выражениями:

(1)

где R(б,в) - аэродинамическая сила, приложенная к АС;

Мб, Mв - аэродинамические крутящие моменты относительно азимутальной и угломестной осей АС;

- скоростной напор ветрового потока;

С(б, в), K(б,в) - аэродинамические коэффициенты силы и момента;

S, L, L1 - площадь и линейные размеры раскрыва отражателя.

Аэродинамические коэффициенты силы и моментов определяются экспериментально. В частных случаях (для отражателей простой формы) они могут быть рассчитаны. Скоростной напор q(t) является случайной стационарной функцией времени, описываемой выражением [1]:

аэродинамический антенный стохастический ветровой

,

где - среднее значение скорости ветра;

- пульсации скоростного напора.

Корреляционная функция пульсаций скоростного напора Kq(ф) имеет вид:

где a, b - известные коэффициенты, определяемые экспериментально.

Нормированная спектральная плотность G(щ) функции q(t), определяемая как преобразование Фурье от функции Kq(ф), имеет вид:

m2 = a2 +b2; k = a2 - b2;

С учетом условий эксплуатации, при которых следящая системы осуществляет независимое управление движением АС вокруг азимутальной и угломестной осей, необходимость корректировки угломестного положения сравнительно редка (в = const), а в установившемся режиме вращение конструкции по азимуту происходит с постоянной угловой скоростью (б = щбt), система уравнений (1) может быть упрощена:

(2)

а функция С(б) = С(щбt) становится периодической функцией времени и может быть разложена в ряд Фурье:

Где

.

Аналогичные преобразования необходимы для функции Kб(б). Тогда система уравнений (2) может быть представлена в виде:

Или

(3)

Где

Таким образом, полная аэродинамическая сила и крутящий момент относительно азимута, действующие на вращающуюся АС, могут быть представлены в виде гармонических рядов, содержащих детерминированные и случайные части - слагаемые, включающие в себя пульсацию скоростного напора, являющуюся случайной функцией времени, статистические характеристики которой известны.

Каждое такое слагаемое может быть представлено как произведение случайной и детерминированной функций времени:

и ее корреляционная функция имеет вид [2]

.

Функцию KF(ф) можно представить в виде суммы

(4)

и с ее помощью определить статистические характеристики случайных слагаемых полной аэродинамической силы и крутящего момента.

Действие полной аэродинамической силы R(щбt) и момента Mбt) из системы уравнений (3) на вращающиеся части АС необходимо учитывать при моделировании следящей системы, причем при наличии в ней последовательного цифрового корректирующего звена, выполненного в виде микроконтроллера, учет изменяющегося внешнего воздействия можно использовать при расчете управляющего воздействия [3].

В уравнение динамики следящей системы входит величина момента нагрузки, приведенного к валу двигателя, в котором необходим учет ветровой нагрузки:

(5)

где

м - коэффициент трения, d - внутренний диаметр подшипника.

Уравнение (5) можно записать в виде:

,

при этом расчет Mветр необходимо вести с помощью корреляционной функции вида (4).

Из полученных формул для расчета ветровых нагрузок видно, что для вращающихся частей АС аэродинамический коэффициент есть периодическая функция времени, для неподвижных частей конструкции он определяется конечным числом, зависящим от направления ветровой нагрузки. Спектр нагрузки на вращающиеся элементы конструкции АС за счет появления дополнительных гармонических множителей расширяется и зависит от угловой скорости вращения.

Таким образом, в статье предложен способ определения влияния ветровых нагрузок на антенное сооружение. Использование описанной методики определения аэродинамических воздействий на антенну возможно как на этапе моделирования, так и при разработке АС. Это позволяет сократить, а в некоторых случаях избежать проведения натурных испытаний, а также получить устойчивые статические и динамические характеристики системы.

Литература

1. Николаенко Н.А. Вероятностные методы динамического расчета машиностроительных конструкций. М., «Машиностроение», 1967.

2. Венцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория случайных процессов и ее инженерные приложения. М., «Наука», 1991.

3. Ерофеев А.А. Теория автоматического управления: Учебник для вузов. - СПб.: Политехника, 2005.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Расчет на прочность конструктивных элементов колонны и геометрических характеристик опасных сечений. Определение коэффициента скоростного напора ветра и равнодействующей силы ветрового напора на отдельных участках колонны. Расчет приведенной нагрузки.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 11.11.2022

  • Построение схемы трубопровода. Определение режима движения жидкости. Определение коэффициентов гидравлического трения и местных сопротивлений, расхода жидкости в трубопроводе, скоростного напора, потерь напора на трение. Проверка проведенных расчетов.

    курсовая работа [208,1 K], добавлен 25.07.2015

  • Расчет скорости потоков и потерь напора в трубопроводах. Напорная и пьезометрическая линии. Схема системы подачи и распределения воды. Получение напоров в узлах и расходов по участкам. Потери напора по кольцу. Определение гидравлического уклона.

    курсовая работа [941,3 K], добавлен 13.11.2014

  • Рассмотрение принципа действия вентилятора. Определение частоты вращения рабочего колеса и его диаметра, мощности электродвигателя. Характеристика сети трубопроводов; вычисление частоты вращения рабочих колес насосов, отклонения фактического напора.

    курсовая работа [451,7 K], добавлен 09.10.2014

  • Плоскость вращения втулки несущего винта. Определение момента сопротивления вращения несущего винта и мощности потребной для создания заданной тяги. Расчет диаметра зоны обратного обтекания. Определение суммарной осевой скорости движения несущего винта.

    реферат [11,2 K], добавлен 07.12.2009

  • Краткая характеристика ОАО "САРЭКС". Реконструкция теплоснабжения. Определение тепловых нагрузок всех потребителей. Расчет схемы тепловой сети и тепловой схемы котельной. Выбор соответствующего оборудования. Окупаемость затрат на сооружение котельной.

    дипломная работа [1,7 M], добавлен 01.01.2009

  • Конструкция, износ, ремонт и замена зубчатых колес. Методы скоростного ремонта зубчатых передач. Цилиндрическая, винтовая, коническая зубчатая передача. Открытые и закрытые передачи, смазка шестерен редуктора. Методы скоростного ремонта путем замены.

    контрольная работа [518,1 K], добавлен 18.11.2009

  • Разработка и расчет системы электропривода скоростного пассажирского лифта для многоэтажных зданий. Выбор силового оборудования, анализ динамических режимов работы разомкнутой и замкнутой системы электропривода. Экономическая эффективность его применения.

    дипломная работа [1,6 M], добавлен 28.03.2012

  • Расчет максимальной подачи насосной станции. Определение диаметра и высоты бака башни, потерь напора во всасывающих и напорных водоводах, потребного напора насосов в случае максимального водопотребления, высоты всасывания. Подбор дренажного насоса.

    курсовая работа [737,9 K], добавлен 22.06.2015

  • Методы расчета скоростных режимов редуцирования. Возможности совершенствования скоростного режима редуцирования труб в условиях цеха Т-3 Кунгурский Завод. Оценка качества труб. Стандарты, используемые при изготовлении труб и перечень средств измерения.

    дипломная работа [1,7 M], добавлен 24.07.2010

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.