Назад, на моделирование пробития сеточных преград

Сравнение эффективности сеточных экранов

На примерах взаимодействия ударника диаметром 1мм с сеткой с базовыми размерами шаг а0=0,5мм, диаметр проволоки d0=0,32мм сравнивается эффективность экранов равной удельной массы. Удар по нормали (для «гофры» - к экрану в целом), на скорости 5 км/с.

Расчеты были выполнены в рамках темы "Моделирование пробития сеточных преград высокоскоростными частицами", но в соответствующую статью вошёл вариант с более крупным ударником, для которого сравнение эффективности выглядит более наглядно.

Таблица 1. Сравнение эффективности экранов равной удельной массы.

Вариант сетки	Сетка – базовый типоразмер а0 ; d0	Сетка – наклонный (на угол 45гр.) участок «гофры» базового типоразмера, с увеличением шага сетки в 1,4142 раза а0/cos(y) ; d0	Сетка – наклонный (на угол 45гр.) участок «гофры» базового типоразмера, с уменьшением диаметра проволоки в 1,1892 раза а0 ; d0*sqrt(cos(y))
Эффективные (по направлению удара) параметры: горизонтальные проволоки	а0 ; d0	а0 ; d0	а0* cos(y) ; d0*sqrt(cos(y))
Эффективные (по направлению удара) параметры: вертикальные проволоки	а0 ; d0	а0/cos(y) ; d0/sqrt(cos(y))	а0 ; d0
Эффективный (по направлению удара) просвет	х0	>х0	>>х0
Остаточная скорость, % (оценочная формула по закону сохранения импульса дает 41 %)	36 % (ударник слишком мелкий по сравнению с шагом сетки, «усреднённая» удельная плотность приводит к некоторой погрешности, в зависимости от позиционирования ударника относительно центра ячейки)	32%	39% (это некоторое усреднение, т.к. неразрушенной части практически не наблюдается, а у осколков, как видно на картинках, разброс существенный)
% разрушения ударника (масса осколков)	32 %	70%	100%
Степень поврежденности неразрушенной части ударника
Эффективность	Фактически, во взаимодействии участвовало только две вертикальные и две горизонтальные проволоки, на остальные уже разлетающиеся осколки подействовали. Ударник сильно расплющило, но целостность свою он сохранил.	Ударник разрушился практически полностью, даже часть сохранившая компактность достигла критического значения поврежденности. Часть осколков срикошетила!	Максимальный осколок – 16% от массы ударника, рикошет сильнее, но и осколки летят более компактно. Причем рикошет (то есть изменение траектории) настолько сильное, что горизонтальных проволок не хватило...

Как уже было сказано выше, выбор 1 мм ударника для такой сетки – не самый удачный вариант для сравнения количественных показателей эффективности, так как степень дробления на всех преградах высокая и даже неразрушенная часть раскатывается в достаточно тонкую фитюльку с высокой степенью поврежденности, то есть считать её «неразрушенной частью» не совсем корректно... Пример для ударника бОльших размеров можно увидеть в статье "Моделирование пробития сеточных преград высокоскоростными частицами"– для него и неразрушенная часть больше и компактней и влияние начального расположения относительно сетки (по центру узла или ячейки) менее значительно.
Но тем не менее, эти примеры также подтверждают, что по практически по всем показателям (эффективный просвет, остаточная скорость и % разрушения) наклонные/гофрированные сеточные экраны эффективнее обычных.
Конструкция защитных экранов на основе гофрированной металлической сетки была запатентована авторами (Экран для защиты космического аппарата от высокоскоростного ударного воздействия частиц космической среды. Добрица Д.Б., Герасимов А.В., Пашков С.В., Христенко Ю.Ф. Патент на изобретение № 2623782. 29.06.2017). Она может с успехом применяться для защиты критичных элементов космических аппаратов от метеорно-техногенных воздействий. Перспективным направлением работ является исследование работоспособности многослойных разнесенных преград с использованием гофрированных металлических сеток в качестве одного из слоев.

Ключевые статьи на тему сеточных защитных экранов

Скачать pdf: Добрица Д.Б., Ященко Б.Ю., Пашков С.В., Христенко Ю.Ф. К вопросу о геометрии гофрирования и её влиянии на защитные свойства противометеорного экрана из металлической сетки // Вестник НПО им. С. А. Лавочкина. 2021. № 4. С. 50−55. https://doi.org/10.26162/LS.2021.54.4.008

Скачать pdf: Добрица Д.Б., Ященко Б.Ю., Пашков С.В., Христенко Ю.Ф. Экспериментальное исследование стойкости гофрированных сеточных противометеорных экранов // Вестник НПО им. С. А. Лавочкина. 2021. № 1. С. 24−32. https://doi.org/10.26162/LS.2021.51.1.004

Скачать pdf (РУС): Д.Б. Добрица, С.В. Пашков, Ю.Ф. Христенко. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СЕТОЧНЫХ ГОФРИРОВАННЫХ ЭКРАНОВ ДЛЯ ЗАЩИТЫ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ МЕТЕОРНО-ТЕХНОГЕННЫХ ЧАСТИЦ // КОСМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ, 2020, том 58, № 2, с. 131–137
Скачать pdf (ENG): D.B. Dobritsa, S.V. Pashkov, and Yu.F. Khristenko. Study of the Efficiency of Corrugated Mesh Shields for Spacecraft Protection against Meteoroids and Manmade Space Debris // Cosmic Research, 2020, Vol. 58, No. 2, pp. 105–110.

Скачать pdf: Б.Т. Добрица, Д.Б. Добрица, С.В. Пашков. Моделирование процесса взаимодействия высокоскоростного ударника с трехслойной разнесенной комбинированной преградой // Математическое моделирование и численные методы. 2018. № 1. С. 70-89.

Скачать pdf: Alexander V. Gerasimov, Sergey V. Pashkov. New Model and Method for Simulation of the Combined Protection of Space Vehicles from High-Velocity Debris // The 12th World Congress on Computational Mechanics & The 6th Asia-Pacific Congress on Computational Mechanics 24-29 July 2016 I Seoul, Korea, Proceedings, Paper No. 150147, 2016, pp. 150-156.

Скачать pdf (ENG): A.V. Gerasimov, D. B. Dobritsa, S. V. Pashkov, Yu.F. Khristenko. Theoretical and Experimental Study of a Method for the Protection of Spacecraft from High–Speed Particles // Cosmic Research, 2016, Vol. 54, No. 2, pp. 118–126.
Скачать pdf (РУС): Герасимов А.В., Добрица Д.Б., Пашков С.В., Христенко Ю.Ф. Теоретико- экспериментальное исследование способа защиты космических аппаратов от высокоскоростных частиц // Космические исследования, 2016, т. 54, №2, с.126-134

Назад, на численное моделирование