Результаты расчетов динамики ускоренного подъема с пороховым аккумулятором давления и воздушным аккумулятором давления

2.4 Результаты расчетов динамики ускоренного подъема с ПАД и ВАД.

Была проведены расчеты динамики подъема ТПК при помощи пневмогидравлического вытеснителя. Схемы привода с газогенератором (пороховым аккумулятором давления - ПАД) и пневмобаллоном (воздушным аккумулятором давления - ВАД) показаны выше на  рис. 2.1. 

В рамках данного этапа НИР «Претендент» по методике, изложенной в разделе 4 были выбраны основные параметры пневмогидравлического привода подъема ТПК для ориентировочных значений параметров ТПК и корпуса ППУ, которые были получены в результате расчета по программе структурно-параметрического синтеза. В соответствии с условиями, заданными выбранной схемой корпуса ППУ были выбраны координаты точек силового треугольника, количество ступеней гидроцилиндров (3 ступени), диаметры ступеней гидроцилиндров, толщины стенок (при использовании высокопрочных сталей), размеры вытеснителя и поршня разделителя (при подъеме от газогенераторов и пневмобаллонов материалы и толщины стенок этих элементов различны); рассчитаны в первом приближении диаметры пневматических и гидравлических магистралей, проходные сечения дросселей, параметры шашек твердого топлива (для схемы а), объем и давление газа в пневмобаллоне (для схемы б). Далее в процессе расчетов по программе с учетом заданных ограничений по давлениям (не более 250 кг/см²) и ускорениям изделия (не более 6 м/с²) эти параметры многократно уточнялись.

На рис. 2.11-2.19 приведены графики для одного из возможных вариантов при использовании твердотопливного заряда.

Рассмотрим последовательность процессов при подъеме ТПК. В момент времени t=0 происходит возгорание воспламенителя в газовой камере вытеснителя. При этом за 0,03 с давление в этой камере повышается до 30 кг/см² – см. рис. 2.15, после чего начинает гореть заряд твердого топлива (как пусковые , так и основные шашки – см. рис. 2.13-2.14). 

Масса поршня-разделителя невелика, поэтому давление в гидравлической полости вытеснителя практически равно давлению в газовой полости. Поскольку подъем еще не начался, расход жидкости в напорной магистрали мал, давление в гидроцилиндрах равно давлению в вытеснителе. Поэтому быстрое нарастание давления при сгорании заряда воспламенителя воспринимается ТПК как удар и вызывает вибрацию ТПК и изделия (см. рис. 2.17) с одной стороны и корпуса ППУ - с другой. Следует отметить, что в случае, если в начальный момент времени ТПК полностью опирается на гидроцилиндры, давление в котором поддерживается за счет запертого обратного клапана, этого удара и вызванной им вибрации не будет.

Рис. 2.11 Зависимости выдвижения (а) и скорости выдвижения (б) гидроцилиндров от времени.

Рис. 2.12 Зависимость угловой скорости подъема ТПК от времени.

Рис. 2.13 Зависимости толщин сгоревшего слоя (а), скоростей горения (б), и поверхностей горения (в) от времени. 1 - пусковые шашки, 2- основные шашки.

Рис. 2.14 Зависимость массовыделения газа при горения от времени. 1 – пусковые шашки, 2 – основные шашки, 3 – суммарное значение.

Рис. 2.15 Зависимости давлений в вытеснителе (1), рабочей камере гидроцилиндра (2), камере противодавления (3) и равновесного (4) от времени.

Рис. 2.16 Зависимости фактического (1) и равновесного (2) усилий гидроцилиндров от времени.

Рис. 2.17 Зависимости ускорений нижней (черная линия), центральной (синяя линия) и верхней (зеленая линия) точек изделия от времени.

Рис. 2.18 Зависимости теплового потока (а), температур наружной (б - нижняя линия) и внутренней (б - верхняя линия) стенок вытеснителя и отношения давления в вытеснителе к предельному по безмоментной теории (в) от времени.

Рис. 2.19 Зависимости давлений (в вытеснителе - черная линия, рабочей камере гидроцилиндров - синяя линия, камере противодавления - красная линия и равновесного давления - зеленая линия)  (а); площади проходного сечения дросселя в магистрали слива из камеры противодавления (б); массовых расходов жидкости в напорной (верхняя линия) и сливной (нижняя линия) магистралях – в; фактического (черная линия) и равновесного (синяя линия) усилий гидроцилиндров (г) и угловой скорости ТПК (д) от угла подъема ТПК.

Поскольку начальная поверхность горения всех шашек относительно невелика, массовыделение при их горении существенно меньше, чем массовыделение при сгорании воспламенителя. Поэтому скорость нарастания давления в вытеснителе при горении шашек существенно ниже, чем при горении воспламенителя (см. рис. 2.15) и вибрация изделия при 0,05 с<t<1,8c постепенно затухает (см. рис. 2.17).