Диссертация (Разработка научно обоснованных технических решений защиты экипажа автобронетанковой техники при минно-взрывном воздействии), страница 16

Приданной конфигурации закладки ВВ импульс рассчитывается по формуле:1502 3I = 1000 = 3041 Н ∙ с/м2(4.8)Время действия при этом составит 0,00475 с. Импульс имеет видтреугольника (Рис. 4.38).Рис. 4.38. Импульс от подрыва при 15 кг ТНТ на расстоянии 2 м возле жесткойстеныПоложение манекена при расчете подрыва СЗАТ 15 кг ТНТ на расстоянии 2м при подрыве возле жесткой стенки показано на Рис. 4.39.Рис. 4.39. Положение манекена во время подрыва 15 кг ТНТ на расстоянии 2 мвозле жесткой стены151НаРис.4.40представленырезультатырасчетовпараметровтравмобезопасности. Измеренные критерии не превышают предельно допустимыхзначений.б)а)в)г)д)е)Рис.

4.40. HIC (предельно допустимое значение 250) (а), определениетравмобезопасности по кривой Уэйн-Стейта (б), усилие в шее (предельнодопустимое значение 1,8 кН) (в), момент в шее (предельно допустимоезначение при наклоне вперед – 190 Н∙м и 77 Н∙м – при наклоне назад) (г),вертикальное ускорение нижнего отдела позвоночника (допустимое значение166,6 м/с2 (17g)) (д), усилие в позвоночнике (допустимое значение 6,67 кН) (е)Расчеты проводились при условии, что манекен не пристегнут ремнямибезопасности, поэтому произошел удар головы манекена об элементы конструкцииинтерьера.152Для расчета воздействия подрыва снизу были использованы соотношения:(4.6) – для расчета удельного импульса, (4.2) – для расчета максимальногоприведенного удельного давления и (4.3) – для расчета времени действия ударнойволны.

Клиренс автомобиля – 180 мм, масса заряда составляет 0,4 кг в тротиловомэкиваленте.Дляопределениясуммарногоимпульсабылоиспользованораспределение давления, изображенное на Рис. 4.24, а.Положение манекена при расчете подрыва СЗАТ 0,4 кг ТНТ под ногами наРис. 4.41. Ввиду небольшой массы заряда и большого веса СЗАТ, ускорения,скорость и перемещения, а вследствие и воздействия на пассажира незначительны(Рис.

4.42).Рис. 4.41. Положение манекена во время подрыва 0,4 кг ТНТ под ногамипассажираСкорость ног при ударе незначительна ввиду того, что не учитываютсядинамические упругопластические деформации днища. Результаты расчетахорошо соотносятся с экспериментальными данными – Рис. 4.46, Рис. 4.47.153а)б)г)в)д)е)Рис. 4.42. HIC (а), предельно допустимое значение 250, определениетравмобезопасности по кривой Уэйн-Стейта (б), усилие в шее (в), предельнодопустимое значение 1,8 кН, момент в шее (г), предельно допусти мое значениепри наклоне вперед – 190 Н∙м и 77 Н∙м – при наклоне назад, усилие впозвоночнике (д), допустимое значение 6,67 кН, скорость ноги манекена (е),предельно допустимое значение 8,5 м/сДля оценки эффективности противоминной защиты на прототипе былиустановлены 2 АИМ (Гибрид 2 и Гибрид 3) и АМН (всего 2 образца).

Схемаиспытаний и размещения манекенов и датчиков показана на Рис. 4.43, Рис. 4.44.Результаты испытаний представлены на рисунках Рис. 4.45 – Рис. 4.50. Испытанияпроводились на полигоне ФКП «НИИ «Геодезия» по методике, разработанной иутвержденной Московским Политехом, ФКП «НИИ «Геодезия» и ФГУП «НАМИ».154Результаты измерений показателей травмобезопасности для удобствасобраны в Таблице 18.Полученные данные по критериям травмобезопасности экипажа непревышают критических значений, что подтверждает заданную стойкостьразработанной противоминной защиты.При сравнении расчетных данных с экспериментальными было установлено,что погрешность измерения критерия HIC составила 6,25 % (HIC по расчетнымданным равен 7,5 ед., а в экспериментальных данных (манекен 1) – 8 ед.).Погрешность измерения осевой силы в шее по пиковому значению составила 34,7%(Пиковаяосеваясилапорасчетнымданнымсоставила160Н,авэкспериментальных данных (манекен 1) – 245 Н).

Изгибающий момент при кивкевперед при расчетах равен 8 Нм, в экспериментальных данных (манекен 1) – 8,82Нм (погрешность 9,3%) при кивке назад 4 Нм и 3,82 Нм соответственно(погрешность 4,7%). Пиковая сила между тазом и позвоночным столбом прирасчетах равна 1000 Н, при эксперименте (манекен 1) – 780 Н, таким образом,погрешность составляет 28,2 %.

Путем сравнения экспериментальных и расчетныхданных показано, что погрешность математической модели в среднем составляет10%, максимальная погрешность не превышает 34,7%.Рис. 4.43. Схема расположения заряда при подрыве155а)б)в)г)д)Рис. 4.44. Расположение макета головы с датчиками давления (а), манекеновГибрид 3 и Гибрид 2 (б), датчики давления (в), а также датчики динамическогопрогиба крыши (г) и датчик контакта головы манекена с крышей (д)156а)б)г)в)д)е)ж)з)Рис. 4.45.

Перегрузка на датчике ускорения ФКП «НИИ «Геодезия»,расположенном на пассажирском сидении справа(а), акустическое давление вдатчиках ФКП «НИИ «Геодезия» (б), акустическое давление в левом глазу вмакете головы на водительском сидении (в), акустическое давление в правомухе в макете головы на водительском сидении (г), акустическое давление влевом ухе в макете головы на водительском сидении (д), перегрузка головы пооси Х в манекене 1 (Гибрид-3) (е), перегрузка головы по оси Y в манекене 1(Гибрид-3) (ж), перегрузка головы по оси Z в манекене 1 (Гибрид-3)157а)б)в)г)е)д)ж)Рис. 4.46. HIC для манекена 1 (Гибрид-3) (а), определение травмобезоспаностиголовы манекена 1 (Гибрид-3) по кривой Уэйн-Стейта (б), срезающее усилие вшее манекена 1 (Гибрид-3) (в), проверка травмобезопасности шеи манекена 1(Гибрид-3) при срезающем усилии при обработке экспериментальных данныхбез фильтра и с фильтром 100 Гц (г), осевое усилие в шее манекена 1 (Гибрид3).

Исходные данные и фильтр 100 Гц (д), проверка травмобезопасности шеиманекена 1 (Гибрид-3) при сжимающем и растягивающем осевом усилии приобработке экспериментальных данных без фильтра и с фильтром 100 Гц (е),изгибающий момент в шее манекена 1 (Гибрид-3)158а)б)г)в)д)е)Рис. 4.47. Перегрузка в груди по оси Х манекена 1 (Гибрид-3) (а), перегрузка вгруди по оси Y манекена 1 (Гибрид-3) (б), перегрузка груди по оси Z манекена1 (Гибрид-3) (в), давление на уровне груди манекена 1 (Гибрид-3) (г), скоростьстенки грудной клетки манекена 1 (Гибрид-3) (д), усилие в позвоночникеманекена 1 (Гибрид-3) (е)159б)а)в)г)Рис. 4.48. Перегрузка в поясничном отделе по оси Х манекена 1 (Гибрид-3) (а),перегрузка в поясничном отделе по оси Y манекена 1 (Гибрид-3) (б), перегрузкав поясничном отделе по оси Z манекена 1 (Гибрид-3) (в), DRI в манекене 1(Гибрид-3) (г)160а)г)е)в)б)д)ж)з)Рис.

4.49. Перегрузка в голове по оси Х в манекене 2 (Гибрид-2) (а), перегрузкав голове по оси Y в манекене 2 (Гибрид-2) (б), перегрузка в голове по оси Z вманекене 2 (Гибрид 2) (в), HIC для 2 манекена (Гибрид-2) (г), определениетравмобезоспаности головы манекена 2 (Гибрид-2) по кривой Уэйн-Стейта (д),давление на уровне глаз манекена 2 (Гибрид-2) (е), давление на уровне ухаманекена 2 (Гибрид-2) (ж), усилие в шее манекена 2 (Гибрид-2) (е)161б)а)г)в)д)е)ж)Рис. 4.50. Проверка травмобезопасности шеи манекена 2 (Гибрид-2) присжимающем и растягивающем осевом усилии (а), момент в шее манекена 2(Гибрид-2) (б), давление на уровне груди манекена 2 (Гибрид-2) (в), скоростьстенки грудной клетки манекена 2 (Гибрид-2) (г), усилие в позвоночникеманекена 2 (Гибрид-2) (д), перегрузка в поясничном отделе манекена 2 (Гибрид2) (е), DRI манекена 2 (Гибрид-2) (ж)162Таблица 18.Измеренные и рассчитанные критерии травмобезопасностиПредельноКритерийдопустимоезначение12Измеренное (илирассчитанное) значение3Манекен №1 (Гибрид-3)Избыточное давлениеHIC0,3 атм.

(30 кПа)при τмакс ≤ 7 мс2500,057 атм. τмакс < 7 мс0,04 атм. τмакс < 7 мс0,053 атм. τмакс < 7 мс0,4Меньше предельноКривая Уэйн-СтейтаПо кривойдопустимогоРис. 4.46, бМеньше предельноОсевая сила сжатия в шееПо кривойдопустимогоРис. 4.46, еОсевая сила растяжения вшееМеньше предельноПо кривойдопустимогоРис. 4.46, еМеньше предельноСрезающая сила в шееПо кривойдопустимогоРис.

4.46, гИзгибающий момент в шее(сгибание)Изгибающий момент в шее(разгибание)Скоростьклеткистенкигрудной190 Нм (19,4 кгм)0,9 кгм77 Нм (7,8 кгм)0,39 кгм3,6 м/с0,15 м/с163Таблица 18 – продолжение1236,67 кН (680 кг)78 кг17,71,67,8 кН (794 кг)3 кг5,4 кН (550 кг)495 кгСжимающее усилие междутазом и поясничной частьюпозвоночникаDRIУсилие в одном плечевомремнеОсевая сила сжатия голениМанекен №2(Гибрид-2)HIC2500,7Меньше предельноКривая Уэйн-СтейтаПо кривойдопустимогоРис. 4.49, дИзбыточноедавлениенауровне глаз и ушей0,3 атм. (30 кПа)11,2 кПа τмакс =5 мспри τмакс ≤ 7 мс10,5 кПа τмакс =4 мсМеньше предельноОсевая сила сжатия в шееПо кривойдопустимогоРис.

4.50, аОсевая сила растяжения вшее(сгибание)Изгибающий момент в шее(разгибание)клеткиПо кривойдопустимогоРис. 4.50, аИзгибающий момент в шееСкоростьМеньше предельностенкигрудной190 Нм (19,4 кгм)0,4 кгм77 Нм (7,8 кгм)3,1 кгм3,6 м/с0,13 м/с164Таблица 18 – продолжение1236,67 кН (680 кг)7,5 кг17,70,345,4 кН (550 кг)300 кг0,3 атм. (30 кПа)5,5 кПа τмакс < 7 мспри τмакс ≤ 7 мс4,5 кПа τмакс < 7 мсСжимающее усилие междутазом и поясничной частьюпозвоночникаDRIОсевая сила сжатия голениИзбыточноедавлениеподатчикам НИИ «Геодезия»С целью сокращения сварных соединений по результатам испытаний былразработанусовершенствованныйвариантпротивоминнойзащитыспециального автомобиля представительского класса (Рис.