Сухоруков А. Л.
Рассматривается механизм возникновения автоколебаний подъемно-мачтовых устройств, связанный с их нелинейными гидродинамическими характеристиками, а также воздействие на эту автоколебательную систему внешних периодических сил, обусловленных срывом вихрей по типу дорожки Кармана. Приведены уравнения колебаний подъемно-мачтовых устройств при детерминированных и случайных гидродинамических воздействиях. Показана возможность численного определения нестационарных гидродинамических сил, действующих на подъемно-мачтовые устройства, уже на ранних стадиях проектирования и проведено сопоставление с экспериментальными данными. На основе метода осреднения получены соотношения для определения амплитуд стационарных колебаний при воздействии на автоколебательную систему внешних периодических сил, обусловленных срывом вихрей. При аппроксимации коэффициента боковой силы от угла атаки полиномом третьей степени это соотношение представляет собой уравнение третьей степени относительно квадрата стационарной амплитуды, а при аппроксимации коэффициента боковой силы от угла атаки полиномом пятой степени — уравнение пятой степени. Определены условия устойчивости стационарных режимов колебаний для различных вариантов аппроксимации гидродинамических характеристик подъемно-мачтовых устройств. Показано, что в автономной системе при кубической аппроксимации зависимости коэффициента боковой силы от угла атаки, в случае возникновения неустойчивости, амплитуды колебаний бесконечно возрастают. Для устранения этого эффекта необходимо рассматривать аппроксимацию зависимости коэффициента боковой силы от угла атаки полиномом пятой степени. На примере реальной конструкции подъемно-мачтовых устройств с использованием приведенных соотношений построены их амплитудно-частотные характеристики в резонансной зоне.
