Изгибно-крутильный флаттер как причина возникновения гидродинамической неустойчивости подъемно-мачтовых устройств

В работе рассматриваются причины возникновения гидродинамической неустойчивости подъемно-мачтовых устройств, связанные с взаимодействием изгибных и крутильных колебаний конструкции в потоке жидкости. Подъемно-мачтовое устройство, нагруженное гидродинамическими силами, является неконсервативной (автоколебательной) системой. Для таких систем при определенных сочетаниях параметров системы и скорости внешнего потока (критической скорости) возможны неустойчивые режимы движения. Естественно, возникает вопрос о возможности возникновения такого явления в пределах эксплуатационных скоростей реальных конструкций и разработке соответствующих расчетных методов. Приведены уравнения изгибно-крутильных колебаний подъемно-мачтовых устройств как стержня переменного поперечного сечения, работающего на изгиб и кручение в потоке жидкости. На основе метода комплексных амплитуд предложен алгоритм расчета критической скорости изгибно-крутильного флаттера подъемно-мачтовых устройств, широко использующий возможности современных вычислительных средств. С использованием данного алгоритма на примере реальной конструкции определены комплексные собственные числа, позволяющие судить об устойчивости подъемно-мачтового устройства в потоке жидкости при заданной скорости движения подводного объекта и определять собственные частоты колебаний. Приведены рекомендации, использование которых позволяет повысить порог устойчивости конструкции к изгибно-крутильному флаттеру.

1. Алдошин Г. Т. Теория линейных и нелинейных колебаний. СПб.: Лань, 2013. 312 с.

2. Болотин В. В. Неконсервативные задачи теории упругой устойчивости. М.: Физматлит, 1961. 340 с.

3. Девнин С. И. Гидроупругость конструкций при отрывном обтекании. Л.: Судостроение, 1975. 192 с.

4. Келдыш М. В. Избранные труды. Механика. М.: Наука, 1985. 568 с.

5. Светлицкий В. А. Механика стержней. Т. 2. М.: Высшая школа, 1987. 304 с.

6. Светлицкий В. А. Механика трубопроводов и шлангов. М.: Машиностроение, 1982. 280 с.

7. Фын Я. Ц. Введение в теорию аэроупругости М.: Физматлит, 1959. 524 с.