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

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ______________________________________________________3

1. ОСОБЕННОСТИ АМОРТИЗАЦИИ ППУ___________________________4

2. КОНСТРУКЦИЯ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКОГО АМОРТИЗАТОРА __________________11

3. ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКОГО АМОРТИЗАТОРА________________________________________________17

4. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКОГО АМОРТИЗАТОРА________________________________________________ 35

5. ЧИСЛЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКИХ АМОРТИЗАТОРОВ___________________________________________

ЗАКЛЮЧЕНИЕ_______________________________________________

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ____________________

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время старт ракет из транспортно-пускового контейнера (ТПК) находит широкое применение. Такой вид старта используется и для запуска баллистических ракет с подвижных пусковых установок (ППУ). Для шахтных пусковых установок с завода-изготовителя ракета также транспортируется в ТПК. В общем случае ракета в ТПК может испытывать динамическое воздействие при транспортировке, при воздействии средств поражения противника (взрывы), при авариях транспортных средств, при перегрузке, при старте. Абсолютные ускорения (перегрузки) основания, то есть мест крепления ТПК, при ударном кинематическом воздействии могут достигать значительных величин, превышающих допустимый уровень. В этом случае возникает необходимость создания систем ударозащиты, которые понижают перегрузки, действующие на ТПК, до допустимого уровня.

В рамках работы стояла задача разработки амортизатора для защиты ТПК с изделием, находящимся в ППУ, от заданного внешнего воздействия. Исходными данными были:

·  закон движения основания

·  допускаемые перегрузки - 3.5g

·  масса защищаемого объекта - 32 тонны

·  количество поясов амортизации – 4

·  ход амортизатора с учетом условий компоновки - 180 мм

1. ОСОБЕННОСТИ АМОРТИЗАЦИИ ППУ

  Под эффективностью ударозащиты понимается степень выполнения задачи ударозащиты. При кинематическом возбуждении по произвольному закону цель защиты заключается в уменьшении амплитуды абсолютного ускорения (перегрузки)  объекта до значений, допустимых для данного объекта, при минимальных амплитудах перемещений объекта относительно основания. Также следует принимать во внимание габаритные и весовые ограничения. Для учета особенностей работы системы амортизации ППУ проведем сравнительный анализ работы СА в трех случаях: воздействие УВ на подводные лодки, ШПУ и собственно ППУ.

При воздействии подводного взрыва на подводные лодки УВ  распространяется с большими скоростями. Это приводит к тому, что  положительные перегрузки на первом импульсе действуют на лодку очень малое время (, где: D – диаметр корпуса, C – скорость звука в воде); после прохождения волны корпус продолжает двигаться в спутном потоке (за волной).  Несмотря на значительные перегрузки за время воздействия первого импульса корпус перемещается всего на 0.03- 0.06 м [4].  

Для ШПУ сложное совместное воздействие воздушной ударной волны, прямых и отраженных волн в грунте приводит к более растянутому по времени воздействию, а наличие достаточно жесткого железобетонного шахтного ствола и высокая демпфирующая способность ствола, находящегося в грунте, сглаживает это воздействие. Собственные изгибные колебания ствола имеют высокую частоту и быстро затухают. К тому же вследствие особенностей конструкции системы амортизации (люфты в зазорах и низкие частоты собственных колебаний ее элементов – тяг и др. по сравнению с частотами шахтного ствола) эти высокочастотные колебания приходят к ракете существенно ослабленными. Продолжительности фаз положительных и отрицательных перегрузок близки. К моменту окончания воздействия смещение шахты относительно первоначального положения – незначительно. Если ракета имеет достаточно высокие значения допустимых перегрузок, и применяется эффективная система амортизации (поддерживающая перегрузки ракеты близкие к предельно допустимым), то относительное смещение контейнера может быть заметно меньше максимального смещения шахты. Достаточно длительное время воздействия и незначительные вибрации основания (шахтного ствола) облегчают создание эффективной системы амортизации.

Иначе обстоят дела при воздействии УВ наземного ЯВ на ППУ. Скорости распространения УВ в воздухе  с=350-500 м/с (меньше, чем в воде), поэтому время роста нагрузки в случае, если фронт УВ параллелен оси ППУ, можно  оценить как , где: В – ширина ППУ. После прохождения волны на корпус ППУ продолжает действовать аэродинамическая сила, обусловленная установившимся обтеканием спутным потоком за волной. Чем больше интенсивность УВ, тем больше будет отношение этой силы к максимальному значению силы при прохождении УВ. В результате, если ППУ не будет иметь эффективные якоря, либо при неблагоприятных погодных условиях (гололед) ППУ может сместиться на значительное расстояние.

Необходимо учитывать, что ППУ или ТЗМ представляют собой пространственно-замкнутую конструкцию, выполненную из относительно тонких листов. При ударном воздействии возникают продольные изгибные колебания всей установки, колебания отдельных узлов и колебания панелей (листов) обшивки. Все это создает высокие уровни вибрации корпуса ППУ. Расчеты показывают, что на частотах свыше 80 Гц  амплитуды колебательных ускорений  достигают 1500-2000 м/с², а на более низких 500-800 м/с² [1].

Особенно значительные пульсационные нагрузки при поперечном и близких к нему воздействиях УВ будут действовать на амортизатор, который крепится к борту ППУ в верхней его части. При воздействии УВ основная ударная нагрузка приходится на вертикальный борт ППУ и уже от него передается на более жесткое основание и другие массивные узлы. В результате возникают интенсивные колебания борта относительно основания, причем разность абсолютных скоростей борта (с учетом его колебаний) и контейнера в некоторых случаях (малая жесткость борта) в отдельные моменты может быть отрицательной. При увеличении жесткости конструкций борта частота колебаний увеличится, абсолютные скорости колебаний уже не будут изменять знак, но амплитуда колебание все равно будет значительной.

В зависимости от типа грунта и погодных условий эффективность работы устройств, препятствующих смещению ППУ относительно грунта, будут существенно изменяться. В неблагоприятных условиях скорость перемещения ППУ относительно грунта на завершающих этапах воздействия будет уменьшаться медленно, поэтому максимальное перемещение ППУ может увеличиться до 1 м. В этих условиях малые значения допустимых перегрузок ракеты приведет к весьма большим относительным перемещениям контейнера на амортизаторах. С другой стороны, увеличение  допустимых ускорений свыше определенного уровня  приведет к незначительному уменьшению ходов, но ужесточит  требования к виброзащитным характеристикам амортизации, так как амортизаторы попадут в зону, в которой скорость контейнера относительно основания будет существенно переменной.