Estudio experimental de sistemas acumuladores antipogo

Abstract

Los sistemas Antipogo son utilizados a fin de mitigar los acoplamientos de frecuencias naturales de las líneas de propulsión con las de la estructura que contiene al conjunto. Si este acoplamiento no es mitigado o amortiguado pueden ocurrir eventos dinámicos en donde la amplitud de las oscilaciones llega a valores extremos pudiendo generar la falla del mismo. El método utilizado en el diseño de lanzadores espaciales para separar las frecuencias de los sistemas mencionados es la implementación de un cilindro paralelo a las líneas principales de propulsión. Este dispositivo almacena un gas inerte que se comprime cuando la presión del ducto aumenta abruptamente. De esta manera las perturbaciones de caudal ocurridas son absorbidas al reducir el volumen del gas y no generan esfuerzos sobre la estructura que la contiene. El Grupo de Fluidodinámica Computacional del departamento de Aeronáutica, FI UNLP trabaja en una línea de investigación centrada en el estudio de interferencia fluidoestructural. Entre otros temas, se estudian los eventos de POGO que pueden darse en vehículos lanzadores, calculando los modos naturales del fluido y las perturbaciones que pueden introducir las maquinas rotantes tales como turbobombas. Como resultado de tales desarrollos se realizó también el diseño de los dispositivos acumuladores y los estudios experimentales correspondientes que se presentan en este informe. Para complementar los cálculos teóricos se diseñó y ensambló un banco de pruebas de acumuladores que pretende estimular modos de fluido y estructurales en un conducto vertical. Una vez caracterizadas las oscilaciones naturales, se busca mitigar las mismas con el acoplamiento de un dispositivo acumulador paralelo. De esta manera y utilizando sensores de presión de alta frecuencia se logró caracterizar la dinámica del fluido bajo funciones escalón o golpes de ariete. Una vez realizado esto se activó el acumulador y se evidenciaron los cambios en dicha dinámica. Así se determinaron los cambios producidos por la presencia del mismo en el evento. Además, se validó un cálculo de sintonización del elemento, que actúa como filtro pasa bajos y se propusieron varias secuencias de armado y presurizado del conjunto. Para la planificación de los trabajos futuros se recomiendan algunas modificaciones del banco. Las mismas buscan ampliar las capacidades del sistema para detectar fehacientemente modos de acoplamiento fluido estructural en un espectro amplio de frecuencias.