Разработка амортизатора для защиты транспортно-пускового контейнера с изделием, находящимся в подвижной пусковой установке, от заданного внешнего воздействия, страница 2

Ударные нагрузки при транспортировке, например при наезде на выбоину, смягчаются работой шины, которая фактически является пневмоамортизатором. При сжатии шины удар растягивается на 0,03-0,06 с, поэтому перегрузки увеличиваются плавно. В конце хода сжатия амортизатора подвески происходит более быстрое нарастание перегрузки при ее пробое, то есть при ударе подвески в упругий (резиновый) ограничитель хода. Как правило, пробой происходит в одном (редко – в двух) колесах, поэтому суммарные перегрузки корпуса ППУ небольшие, однако пробой сопровождается интенсивными колебаниями корпуса, от которых ракету должна защитить система амортизации контейнера. Удары при погрузке и при заряжании являются кратковременными с небольшими перегрузками и для их гашения особые требования к системе амортизации не предъявляются. Таким образом, основными требованиями к системе амортизации контейнера при транспортировке являются требования по низкой вибропроводимости, и по быстродействию, причем менее жесткие, чем при воздействии УВ.

Для целей ударозащиты на первой фазе воздействия УВ амортизатор должен иметь характеристику близкую к релейной с обязательным участком постепенного нарастания нагрузки, а на заключительном этапе иметь характеристику, близкую к характеристике сухого трения (во всяком случае должен иметь высокое демпфирование).

Для ПУ МБР подводных лодок находят широкое применение эластомерные амортизаторы. Отношение рабочего хода к начальной высоте амортизатора достигает 0,6 - 0,7. Большой относительный ход эластомерных амортизаторов достигается вследствие потери устойчивости резинового элемента и последующих значительных изгибных деформаций. Изменяя конструкцию (в частности – геометрию) амортизатора возможно получение как линейной, так и дигрессивной характеристики вплоть до характеристики близкой к релейной. К недостаткам эластомерных амортизаторов следует отнести малое демпфирование, а также небольшие значения максимального перемещения (хода). Также следует отметить, что ход применяемых на практике эластомерных амортизаторов обычно не превышает 50 мм, что совершенно недостаточно для ППУ.

На американских ПУ МБР, применяемых в подводных лодках, используется постельная амортизация на основе вспененных синтетических материалов. Такие амортизаторы имеют прогрессивную характеристику и позволяют ее изменять только в узких пределах, хотя и обеспечивают значительные хода без усложнения конструкции. Демпфирование в таких амортизаторах обеспечивается использованием пористой резины, в которой поры незамкнуты, т.е. воздух из пор вытесняется в открытое пространство.  

Практическая реализация постельной амортизации ТПК применительно к ППУ при ходах амортизированного объекта более 50 мм затруднена рядом обстоятельств. В частности, при установке ракеты на амортизаторы с таким ходом при выходе ракеты из ТПК в условиях ветра из-за значительной податливости амортизаторов возможен поворот ракеты на значительные углы, что может привести к потере устойчивости и аварии. Установить такие амортизаторы между корпусом ППУ и ТПК также затруднительно, поскольку соответствующие элементы корпуса придется поднимать вместе с ТПК. Из-за малоэффективной прогрессивной характеристики хода ТПК при воздействии УВ будут весьма большими (примерно в 1,5 раза больше, чем при использовании эластомерных  амортизаторов). В результате размеры элементов, поднимаемых вместе с ТПК, а значит и ППУ в целом будут неприемлемо большими.

Также нежелательно использование упругих элементов амортизаторов на базе стальных или стеклопластиковых элементов. Они имеют большие габариты, а стальные элементы обладают повышенной массой и вибропроводимостью и имеют значительные габариты.

Пневмодемпфирующие амортизаторы на базе подушечных резинокордных оболочек  состоят из собственно оболочки – подушки и полости постоянного объема – ресивера. Подушка и ресивер соединяются при помощи отверстий и обратных клапанов. В каждом поясе амортизации используется несколько подушек (от 4 до16), которые могут устанавливаться последовательно (по 2 штуки) и параллельно. Контейнер оказывается зажатым между четырьмя поясами – верхним, нижним, правым и левым.  Число подушек подбирается исходя из их площади и допустимого давления (обычно не более 8 кг/см2). Пневмодемпфирующие амортизаторы имеют минимальную массу и отличаются низкой  вибропроводимостью  на всех частотах. Они позволяют за счет изменения давления в оболочке без специальных устройств «обжимать» и надежно фиксировать контейнер, регулировать жесткостные характеристики в широких пределах, а также управлять изменением реакции в процессе воздействия, нагнетая и стравливая газ из оболочек. Используя пневмодемпфирующие амортизаторы, можно получить характеристику типа релейной с участком плавного нарастания усилия. Такая конструкция позволяет демпфировать колебания. Демпфирующие характеристики такого амортизатора выше, чем у эластомерных и постельных амортизаторов, но существенно уступают гидравлическим демпферам.

Гидравлические демпферы обладают целым рядом достоинств: сравнительно небольшие габариты, большие хода, высокое демпфирование, возможность создания характеристики требуемого вида посредством подбора характеристик клапана. Считается, что традиционные гидравлические демпферы с винтовыми пружинами работоспособны до частот 10 - 50 Гц, а при использовании клапанов на основе тарельчатых пружин до 300 - 500 Гц [4]. Однако они имеют существенный недостаток - повышенную вибропроводимость:  вибрация вызывает колебания клапанов, амплитуда которых часто равна ходу клапана.  Для уменьшения такой вибрации необходимо либо уменьшить массу клапана до значений, соизмеримых с присоединенной массой жидкости, что как правило, невозможно, либо использовать в клапанной коробке специальные каналы, которые демпфируют колебания клапана, но одновременно существенно увеличивают время его открытия и снижают дигрессивность демпфирующей характеристики или даже делают ее прогрессивной, либо устанавливать на клапан специальные демпферы, что также снижает их быстродействие. Такие схемы могут применяться для ППУ с весьма жестким бортом, т.е. при малом уровне вибрации. В противном случае при использовании гидропневматических амортизаторов на стадии воздействия УВ необходимо либо вообще исключить работу всех клапанов (принудительно открыв их на максимальный зазор), либо использовать клапаны, которые открываются достаточно быстро и без колебаний. При этом основным регулирующим элементом таких амортизаторов будет пневматика (пневмоклапаны или пневмоамортизаторы). Поэтому ниже такие амортизаторы будем называть не гидропневматическими, а пневмогидравлическими.