Результаты расчетов динамики ускоренного подъема с пороховым аккумулятором давления и воздушным аккумулятором давления, страница 3

Примерно при t=8,5 с (угол подъема ТПК 720) начинается торможение ТПК: проходное сечение дросселя начинает быстро уменьшаться, а давление в камере противодавления – возрастать (см. рис. 2.15 и рис. 2.19). Заметим, что преждевременное начало торможения лишь увеличит время подъема. Идеальным (с точки зрения времени подъема) является равнозамедленный режим торможения с постоянным значением среднего углового ускорения. При этом давление в камере противодавления также близко к постоянному. Однако на практике реализации этого режима препятствует податливость и инерционность элементов: в начале такого режима происходит быстрое изменение (уменьшение) усилия гидроцилиндров, которое, помимо ускорений, обусловленных движением ТПК с изделием как твердого тела, вызывает мощную вибрацию, причем амплитуды виброускорений могут превышать значения ускорений, обусловленных движением ТПК с изделием как твердого тела. Поэтому проходное сечение дросселя подбирается так, чтобы давление в камере противодавления вначале плавно возрастало, а потом поддерживалось практически постоянным, причем значение максимального давления выбирается исходя из ограничений на само давление и на ускорение изделия.

Как видно на рис. 2.15, при выбранном законе изменения проходного сечения тормозного дросселя, в конце подъема давления в камере противодавления падает, что свидетельствует о неоптимальности данного закона. Действительно, проводя множество расчетов с варьированием этого закона можно получить участок с практически постоянным давлением в камере торможения, однако на практике случайные и неучтенные факторы могут существенно повлиять на процесс подъема и «расстроить» тонко настроенную систему.

При t=10,9 с происходит полное вытягивание гидроцилиндров. Угловая скорость ТПК при этом составляет 0,014 рад/с. Для дополнительного уменьшения угловой скорости следует использовать дроссель с меньшим значением минимального проходного сечения. Однако это повлечет уменьшение максимального проходного сечения; при этом могут возрасти перегрузки изделия при переключении на последнюю ступень гидроцилиндров и увеличится время подъема. После вытягивания гидроцилиндров начинаются упругие колебания системы «грунт - грунтовые опоры ППУ - корпус ППУ – нижние опоры гидроцилиндров – вытянутые гидроцилиндры – верхние опоры гидроцилиндров – подстрелок – ТПК – опорные элементы изделия в ТПК - изделие». Эти колебания постепенно затухают.

Как уже отмечалось, при выборе параметров подобных систем следует учитывать влияние случайных факторов. К таковым относятся направление и сила ветра, начальная температура заряда твердого топлива, баллонов и жидкости (в случае, если соответствующие элементы не термостатируются), отклонения в законе горения от номинала, концентрация водяного пара в воздухе в баллоне высокого давления и нерастворенного воздуха в жидкости, отклонения характеристик дросселей переменного сечения от заданных вследствие неточности изготовления или износа, отклонения сил трения в подвижных контактах и др. Целесообразно проводить расчеты системы при разных сочетаниях этих параметров. Можно условно рассмотреть два крайних случая. В первом все факторы препятствуют подъему: встречный ветер, малая начальная температура снижает скорость горения и увеличивает вязкость масла, дроссели создают повышенное сопротивление и т.д. В этом случае необходимо проверить, поднимется ли ТПК и определить продолжительность подъема, которая может быть существенно выше, чем в расчетном случае. Иногда при малой скорости подъема перегрузки изделия при переключении ступеней оказываются выше, чем в расчетном случае (при малых скоростях и соответственно малых расходах принцип уменьшения провала силы за счет уменьшения перепада давления на дросселе 6 может не сработать). В другом крайнем случае – высокая начальная температура, попутный ветер, дроссели изношены и т.д. следует проверить максимальные значения давлений и перегрузок.

В качестве примера для тех же параметров, что и в описанном выше расчете были проведены расчет динамики подъема ТПК при начальных температурах заряда и жидкости +400 и -300 (предыдущий расчет был проведен для +200). При увеличении температуры максимальные ускорения изделия возросли с 4,4м/с2 до 6,0м/с2; максимальные давления в вытеснителе – с 228 кг/см2 до 232 кг/см2, в рабочей камере гидроцилиндров с 195 кг/см2 до 196 кг/см2 и в камере противодавления со 190 кг/см2 до 200 кг/см2. Время подъема уменьшилось от 10,9 с до10,4 с. При уменьшении начальной температуры были получены следующие значения: максимальные ускорения изделия 5,4 м/с2, максимальные давления в вытеснителе – 221 кг/см2, в рабочей камере гидроцилиндров - 190 кг/см2 и в камере противодавления - 162 кг/см2. Время подъема составило 12,1 с.

Аналогичные расчеты были проведены для схемы с подъемом от баллона высокого давления. Следует отметить, что закон изменения давления в вытеснителе в этой схеме существенно отличается от предыдущей. В схеме с пневмобаллонами давление быстро достигает максимального значения, а затем падает – см. ниже -  рис. 2.22, а в схеме с зарядом максимальное значение достигается в момент окончания горения, т.е. перед переключением со второй на третью ступень гидроцилиндров – см. рис. 2.15. По-видимому,  желательно, чтобы график изменения равновесного давления был похож на реализуемый в выбранной схеме график изменения давления в вытеснителе. При расчетах, описанных ниже, это требование не соблюдалось. В данном случае координаты точек силового треугольника принимались такими же, как и для схемы с подъемом при помощи заряда твердого топлива.