Просмотр сведений о научной статье


Обложка номера

№3-4 2016

Заголовок

Воздействие высокоскоростных частиц техногенного космического мусора на сложные технические объекты и их элементы

Авторы

Е.И. Краус, И.И. Шабалин

Организация

Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН
г. Новосибирск, Российская Федерация

Аннотация

Столкновения высокоскоростных частиц космического мусора со сложными техническими объектами на орбите могут вызывать как локальные, так и катастрофические повреждения последних, а вторичные фрагменты, обладающие достаточно высокой скоростью, приводят к лавинообразным разрушительным последствиям: разгерметизации труб контура теплоносителя, систем управления и т.д. Моделирование быстропротекающих процессов в твердых телах при высоких скоростях встречи требует комплексного подхода к численному инструментарию, а именно к уравнениям баланса массы, импульса и энергии необходимо добавить уравнения состояния и уравнения процесса, реалистично описывающие поведение материалов при экстремальных нагрузках. Далее, многочисленные материалы, составляющие сложные технические объекты, имеют достаточно сильный разброс как по геометрическим, так и весовым характеристикам, что требует достаточно подробной разностной сетки и разумного осреднения свойств материалов. В комплексе программ REACTOR 2D используется симметричный алгоритм расчета контактных границ, а дискретно-континуальный подход обеспечивает возможность решения задач до «конца». В работе представлен расчет соударения частицы техногенного мусора с космическим аппаратом и показано, что при скоростях 11,7 км/с и выше столкновение приводит к катастрофическим последствиям.

Ключевые слова

сложные технические объекты, аварийные ситуации, космический мусор, удар

Список литературы

[1] Исследование разрушения космических ядерных энергетических установок в аварийных ситуациях и обоснование систем и средств обеспечения безопасности / П. В. Андреев, В. С. Васильковский, В. В. Кашелкин [и др.] // Известия АлтГУ. 2014. № 1 (81).

[2] Моделирование ударных воздействий на конструкцию в проблеме обеспечения безопасности космических ядерных энергетических установок / М. Ю. Федоров, Е. И. Краус, В. М. Фомин [и др.] // Вестник МАИ. 2009. Т. 16, № 3.

[3] Назаренко А. И. Проблема «космического мусора» в околоземной среде. Раздел 8. Экологические проблемы и риски воздействий ракетно-космической техники на окружающую среду : справ. пособие / под ред. В. В. Адушкина, С. И. Козлова, А. В. Петрова. М., 2000.

[4] Уилкинс М. Л. Расчет упругопластических течений // Вычислительные методы в гидродинамике / ред. Б. Олдера, С. Фернбаха, М. Ротенберга. M. : Мир, 1967. С. 212–263.

[5] Высокоскоростное взаимодействие тел / В. М. Фомин, А. И. Гулидов, Г. А. Сапожников [и др.]. Новосибирск : Издательство СО РАН, 1999. 600 с.

[6] Kraus E. I., Shabalin I. I. Impact loading of a space nuclear powerplant // Frattura ed Integrita Strutturale. 2013. Vol. 24. P. 138–150.

[7] Краус Е. И., Фомин В. М., Шабалин И. И. Модельные уравнения термодинамических функций состояния веществ. 1. Твердое тело // Физ. мезомех. 2004. T. 7. C. 285–288.

[8] Fomin V. M., Kraus E. I., Shabalin I. I. An Equation of State for Condensed Matter behind Intense Shockwaves // Mater. Phys. Mech. 2004. Vol. 7, N. 1. P. 23–28.

[9] Краус Е. И., Фомин В. М., Шабалин И. И. Динамический метод построения треугольных сеток в многосвязных областях // Вычислительные технологии. 2009. Т. 14, № 5. C. 40–48.

[10] Механика – от дискретного к сплошному / отв. ред. В. М. Фомин ; Рос. акад. наук, Сиб. отд-ние, Ин-т теоретической и прикладной механики. Новосибирск : Изд-во СО РАН, 2008. 316 с.

[11] Гулидов А. И., Шабалин И. И. Численная реализация граничных условий в динамических контактных задачах. Новосибирск, 1987. 37 с. Препринт / АН СССР. Сиб. отд-ние. ИТПМ : № 12-87.

[12] Kraus E. I., Shabalin I. I. Reactor2D: A tool for simulation of shock deformation // AIP Conference Proceedings. 2016. Vol. 1770. P. 030092.

[13] Шабалин И. И. Инженерная модель оценки параметров облака осколков за тонким экраном // Численные методы решения задач теории упругости и пластичности : тр. XVII Межресп. конф. (Новосибирск, 3–5 июля 2001 г.). Новосибирск, 2001. С. 251–256.



Цитирование данной статьи

Краус Е.И., Шабалин И.И. Воздействие высокоскоростных частиц техногенного космического мусора на сложные технические объекты и их элементы // Исследования наукограда. 2016. № 3-4. С. 6-11.