Результаты расчетов динамики ускоренного подъема с пороховым аккумулятором давления и воздушным аккумулятором давления, страница 23

Иногда при расчете возникает ситуация, когда скорость выдвижения при полном вытягивании гидроцилиндра оказывается недопустимо большой. При этом в динамической системе возникают мощные виброускорения. Даже если их значения несколько меньше предельных, вследствие медленного затухания они могут помешать дальнейшему функционированию системы. В результате после подъема придется ждать их затухания, что с точки зрения функционирования системы фактически эквивалентно увеличению времени подъема. Иногда, если давление в процессе торможения существенно меньше предельного, снизить угловую скорость можно, уменьшая площадь проходного сечения при углах, близких к 900.

Однако иногда, даже если площадь дросселя при углах 85-880 делается практически равной минимальной, давление в камере противодавления все равно существенно ниже предельного и угловая скорость начиная с какого-то момента, перестает уменьшаться или даже начинает возрастать (это обычно происходит в результате быстрого уменьшения равновесного давления). Это означает, что неудачно выбрано конечное (минимальное) проходное сечение дросселя – его необходимо уменьшить. Поскольку начальное (максимальное) связано с конечным, также необходимо уменьшить и его. Это может привести к увеличению заброса давления в камере противодавления в начале выдвижения последней ступени и, соответственно - большим перегрузкам ракеты. В таком случае следует, уменьшить скорость подъема перед началом выдвижения последней ступени, например, уменьшив толщину сгоревшего слоя основного заряда при полном его выгорании – в результате заброс давления снизится.

Если в продолжении всего торможения давления близки к предельным, однако к угловая скорость к концу торможения все равно уменьшается недостаточно то можно сделать вывод, что работа, которую на данном пути создает сила давления в камере противодавления недостаточна для того, чтобы погасить кинетическую энергию поднимаемых масс. В этом случае необходимо либо начинать торможение раньше (при меньших значениях угла), либо снизить угловую скорость стрелы при подходе к вертикальному положению, уменьшив массу основного заряда. Одновременно уменьшится давление в рабочей камере, которое противодействует торможению. Если и эти меры не помогают, или их применение ведет к чрезмерному замедлению процесса подъема, то необходимо изменить диаметры ступеней гидроцилиндра и в частности увеличить разность внутреннего диаметра последней ступени и гидроцилиндра и наружного диаметра штока. Иногда бывает достаточно повысить расчетное давление в камере торможения, несколько увеличив толщины стенок штока и последней ступени.

В качестве альтернативы схемы торможении с дросселем переменного сечения может рассматриваться схема с переливным клапаном. Клапан обеспечивает более стабильное давление в камере противодавления при торможении, уменьшает влияние случайных факторов на давление в камере противодавления и (в меньшей степени) на ускорения ракеты, лучше гасит колебания и не требует большого количества расчетов для подбора параметров. Недостатком схемы с клапаном является то, что он начинает тормозить подъем с самого начала выдвижения последней ступени, что существенно увеличивает время подъема и может привести к значительным перегрузкам ракеты при начале ее выдвижения. Клапан должен закрыться раньше (с определенным запасом по углу) чем произойдет полное вытягивание гидроцилиндра и в конце подъема жидкость сливается из камеры противодавления через параллельный дроссель постоянного сечения. Площадь этого дросселя должна иметь значение, близкое к конечной площади дросселя переменного сечения в схеме, рассмотренной выше. В конце подъема выдвижение происходит с постоянной и очень малой скоростью, которая определяется перепадом давления на дросселе. Эта стадия также существенно увеличивает время подъема, особенно в случае, если скорость подъема оказалась меньше расчетной и контейнер затормозился раньше времени. По-видимому, схема с переливным клапаном может оказаться эффективной в случае, если равновесное усилие гидроцилиндра(ов) при выдвижении последней ступени изменяется не очень сильно, в частности при числе ступеней большем трех. В схемах, в которых ось цапф расположена ниже оси гидроцилиндра (hC<0) в конце подъема равновесная сила изменяет знак и в этом случае реализовать торможение с клапаном будет достаточно сложно.

Заметим, что при использовании схемы торможения с дросселем переменного сечения при случайных отклонениях (например, увеличении) скорости подъема в момент начала торможения давление в камере торможения и, соответственно, ускорения оказываются несколько выше расчетных, но в дальнейшем, за счет более быстрого торможения это возмущение нивелируется и параметры в конце подъема, а также время подъема изменяются незначительно. Если закон изменения проходного сечения дросселя обеспечивает достаточно плавное начало торможения, эти возмущения не приведут к превышению предельно допустимого давления и ускорения ракеты.

Далее рассмотрим особенности выбора параметров при использовании схемы с пневмобаллонами. Заметим, что основным отличием этой схемы от схемы с газогенератором является большее значение разности давления в вытеснителе и равновесного давления в гидроцилиндре. Если в схеме с газогенератором газ вырабатывается в процессе горения заряда и изменяя параметры шашек можно поставить массовыделение в соответствие с увеличением объема газовой камеры, то в схеме с пневмобаллоном воздух (газ) с самого начала находится в пневмобаллоне и имеется лишь ограниченная возможность замедлить его перетекание в вытеснитель на начальной стадии. Поэтому в схеме с пневмобаллона в качестве основного элемента, управляющего скоростью подъема обычно необходимо использовать дроссель переменного сечения в напорной магистрали, особенно в случае плохого закона изменения равновесного давления (когда начальное равновесное давление и равновесные давления после переключения ступеней не образуют убывающую последовательность).