мая 05

К вопросу о методах дозирования ударных перегрузок

Г. С Соловьев

Рост скоростей летательных аппаратов влечет за собой увеличение возможности возникновения при посадке, и особенно в аварийные ситуациях, значительных величин ударных перегрузок. Поэтому необходимо всестороннее изучение влияния воздействия ударных перегрузок на конструкцию летательного аппарата и организм летчика.

Для подобных исследований в лабораторных и стендовых условиях существуют всевозможные ударные стенды, катапульты, дорожки и прочие устройства, позволяющие сообщить испытываемому объекту определенную скорость и погасить ее при помощи тормозного устройства, получая при этом перегрузку ударного вида с требуемыми параметрами.

К наиболее важным параметрам, характеризующим ударную перегрузку, относятся:

- величина перегрузки;

- время ее воздействия;

- скорость нарастания;

- частота воздействия и др.

Стенды ударных перегрузок должны удовлетворять следующим эксплуатационным требованиям:

- иметь стабильные тормозные свойства в течение длительной эксплуатации при различных окружающих условиях;

- исключать возможность непроизвольного создания величин перегрузки больше заданной;

- исключить возможность отскока испытуемого объекта после удара.

Все эти требования создают определенные трудности в конструировании подобных тормозных устройств, что снижает возможность применения пружинных и пневматических амортизаторов. Поэтому чаше всего в стендах ударных перегрузок применяются тормозные устройства гидравлические или крешерные.

Гидравлические тормозные устройства, по сравнению с крешерными, имеют целый ряд своих преимуществ и недостатков. К преимуществу их можно отнести:

- сравнительно высокую экономичность;

- удобство эксплуатации;

- большую возможность создания желаемого характера протекания процесса во времени;

- большую возможность использования датчиковой аппаратуры для изучения процесса торможения.

К недостатках их следует отнести:

- изменение тормозных свойств в процессе эксплуатации;

- возможность создания перегрузки большей, чем заданная, при неучтенных утечках тормозной жидкости, лифтов и пр.;

- конструктивные сложности.

Крешерные тормозные устройства, не располагая указанными преимуществами гидравлических тормозных устройств, имеют, однако, менее выраженные недостатки, чем гидравлические.

Таким образом, наличие гидравлических тормозных устройств не исключает необходимости использования в ряде экспериментов крешерного способа торможения для создания ударных перегрузок, а следовательно, и проведения мероприятий, улучшающих эффективность и экономичность этого способа. К числу таких мероприятий можно отнести:

- совершенствование технологии изготовления крешеров;

- разработку методов расчета необходимых параметров крешера для заданных условий.

Рассмотрим энергетический метод расчета длины цилиндрического свинцового крешера в зависимости от заданных скоростей соударения, величины перегрузки и данного диаметра крешера. Энергия поднятой кабины затрачивается на смятие крешера. На основании закона сохранения энергии можно написать уравнение:

где m – масса кабины;

V – скорость соударения;

Δh – просадка крешера (путь торможения).

Отсюда

где 

Fcp – среднее значение площади поперечного сечения крешера в процессе торможения.

Так как объем не изменяется, то

Fcp · hcp = F0h0.

Преобразуем (2):

где σср – временное сопротивление свинца (среднее);

Н – высота сброса кабины;

G – вес кабины;

hcp
– среднее значение длины крешера;

h0 – начальная длина крешера,
;

F0
– начальная площадь поперечного сечения крешера;

Назовем   начальным сопротивлением свинцового крешера σ0.

Величина    есть удельная энергия разрушения крешера (Ауд).

Тогда 

где σ0
– начальное сопротивление свинцового крешера;

Ауд –удельная работа свинцового крешера;

nср – средняя величина перегрузки.

Аналогично можно вывести:

Из уравнений (3) и (4) находим:

где ϭк – конечное сопротивление свинцового крешера.

Значения ϭср, ϭк и ϭ0, рассчитанные по данным более чем 100 экспериментов, показали большое различие величин ϭср и ϭ0. Конечное сопротивление крешеров менялось в меньшей степени, и даже при всевозможных вариациях Н, nср и Fнач
величина ϭк не превосходит 230±30 кг/см2.

Данные экспериментов приводятся в табл. 1.

Величина конечного напряжения ϭк зависит от V, F0
и h0 крешера, но в значительно меньшей степени, чем от этого зависит среднее и начальное напряжение (ϭср
и ϭ0). Кроме того, имеется возможность составить графики, выражающие зависимость ϭк = f (Н; F и др.). По-видимому, такое сравнительное постоянство конечного напряжения σк в экспериментах объясняется тем, что в конце удара, когда V соударения стремится к 0, механические свойства свинца приобретают свои исходные качества, то есть величина ϭк
стремится к ϭвр.

Подставив в уравнение (5) уточненное по опыту или таблицам значение ϭк*, получим: ϭ0 = ϭк* + Ауд.

Таблица 3

Зависимость величины пути торможения кабины от ее веса, высоты сброса и параметров крешера, изготовленного из свинца

№ эксперимента

Высота сброса Н, м

Длина крешера h0, мм

Просадка (путь торможения) Δh, мм

Средняяперегрузка, nср

ϭ0 кг/см2

ϭср кг/см2

ϭк кг/см2

Дкр, мм

Ауд, кг см/см3

nмах

164

0,3

91

36

8,3

372

297

222

30

150

13

172

0,8

89

55

14,5

626

423

220

30

407

174

0,8

100

51

15,7

509

375

242

35

267

27

229

0,8

140

25

32

268

244

220

70

47,5

42

252

1,4

190

25

55

251

234

217

95

33,2

75

203

1,4

140

46

30,4

410

342

274

55

136

51

191

1,4

150

55

25,4

410

334

258

50

152

43

185

1,6

149

59

27

434

347

260

50

174

218

0,4

90

24

17,4

265

228

193

45

71

26

210

1,6

150

47

34

392

332

262

60

120

54

221

0,3

80

24

12,5

345

297

251

40!

96

20

222

0,5

100

24

20,2

338

297

256

50

82

32

223

0,6

120

23

26,1

295

267

239

60

56,5

36

224

0,6

110

25

24

324

287

250

55

74

34

240

1,0

160

24

41,6

267

247

227

80

39,8

83

171

1,0

120

54

18,6

460

354

248

40

212

25

202

1,8

150

49

37

412

344

276

60

136

Подсчитав ϭ0 из условия предстоящего эксперимента по формуле:

и подставив его значение в формулу (5), получим:

Тогда потребная длина крешера:

Умножив числитель и знаменатель на Δh, упростим окончательную формулу

Для оценки возможности получения перегрузки на данном крешере при данных условиях можно преобразовать ее:

Как видно из формулы, для определения h0 при ϭ0, стремящейся к ϭк*, h0 →∞, то есть необходимо задавать значения ϭ0 через значения F0 при данных Н и nср больше ϭк*.

Величина ϭ0 характеризует степень возможности использовать пластические свойства свинца крешера: чем больше отношение ϭ0к, тем выше используются пластические свойства свинца, тем мягче удар, меньше скорость нарастания перегрузки и больше максимальное значение перегрузки смещается к концу времени торможения. Чем меньше отношение ϭ0к, тем хуже используются пластические свойства свинца, тем круче фронт нарастания перегрузки, вероятнее отскок от тормозного устройства. Наряду с этим уменьшается отношение nмах/nср, то есть растет полнота диаграммы n = f (t).

Для увеличения отношения ϭ0/ϭк можно применять крешеры, в виде сплошного конуса, а также пустотелого конуса. При этом надо исключать возможность потери местной устойчивости крешера при ударе за счет усиления днища конуса или введения ребер жесткости.

Использование расчетов для выбора параметров крешера сокращает количество предварительных отборочных опытов и позволяет накапливать данные для дальнейшего изучения закономерностей ударного торможения.

Похожие статьи:

  1. Направление перегрузки, вектор перегрузки, терминалогия перегрузок А. В. Иванов, И. А. Цветков Практика авиации, поставив человека...
  2. Основные закономерности реакций организма на действие ударных перегрузок С. А. Гозулов Влияние ударных перегрузок на организм, прежде всего,...
  3. Основные направления в исследовании влияния ударных перегрузок на организм С. А. Гозулов Проблема ударных перегрузок непосредственно связана с созданием...

автор admin



Написать ответ

Вы должны войти чтобы комментировать.