Диссертация (1026060), страница 9
Текст из файла (страница 9)
2.13.Предельные значения избыточного давления. 1 – Повреждение уха (150 дБ, 0,64кПа) [129], 2 – Повреждение барабанной перепонки (185 дБ, 35,5 кПа) [129], 3 –Повреждение лёгких (194 дБ, 1 атм) [129], 4 – Предельно переносимый уровеньшума [128], 5 – Нормативы дульных ударных волн, возникающих при стрельбеиз артиллерийских орудий – 182 дБ (25 кПа) [130, 131], 6 - Уровень пиковогодавления, измеренный на частотной характеристике «Lin» шумомера, пристрельбе из стрелкового оружия (162 дБ, 2,5 кПа) [132],7 – Экспериментальные данные: избыточное давление, действующее на головупри стрельбе из гранатомёта, в условиях реверберации (при этом испытуемыеиспользовали средства индивидуальной защиты ушей),17,3-32,6 кПа (179184дБ) при времени действия от 0,3 мс до 2 мс [133] , 8 – Экспериментальныеданные: избыточное давление, действующее на туловище и нижние конечностипри стрельбе из гранатомёта, 70-82 кПа (191-192 дБ) при времени действия от0,3 мс до 0,8 мс [133], 9 – Максимальный предел (160 дБ, 2 кПа), которыйпозволяет избежать выплату компенсаций за потерю слуха из-запроизводственных шумов [134], 10 – пиковое давление при стрельбе изстрелкового оружия в условиях «свободного поля» не должно превышать 155дБ (1,125 кПа), для людей с «средней» чувствительностью к шуму [135], 11 –Пиковое давление импульсного шума, без использования средствиндивидуальной защиты органа слуха, при стрельбе из артиллерийских орудий(165 дБ, 6,32 кПа) [136], 12 – Повреждение барабанной перепонки (35-46 кПа,185-187 дБ) [126, 127], 13 – 50 % вероятность разрыва барабанной перепонки(103 кПа, 194 дБ) [126, 127], 14 – Критерии риска повреждения слуха,установленные рабочей группой СНАВА, 15 – Пределы импульсного шумасогласно военному стандарту США (с применением ушных втулок инаушников [137], 16 – Предельно допустимые уровни импульсного шума,применяемые в Германии [124], 17 – Экспериментальные данные: избыточноедавление, действующее на людей [138], 18 – Кривая Боуэна – предельнодопустимое избыточное давление, действующее на человека в условияхреверберации [139], 19 – Экспериментальные данные: Избыточное давление,действующее на обезьян в условиях «свободного поля» [140]66Тэйлор [129] выдвинул следующие предельно допустимые значенияизбыточного давления: 150 дБ (632 н/м2 или 0,006 атм.) – при любой частотеприводит к повреждению уха, 185 дБ (35 000 н/м2 или 0,36 атм.) – пиковоеизбыточное давление для разрыва барабанной перепонки, 194 дБ (100 000 н/м2или 1 атм.) – пиковое избыточное давление для повреждения лёгких.Еще один критерий травмирования человека связан с травмой легких засчет удара ребер.
Для этих целей была разработана одномассовая модельлегких учитывающая сжатие воздуха в результате движения груди. Согласностандарту NATO STANAG-4569 [12, 13] в процессе испытаний замеряютизбыточное давление в районе груди личного состава автобронетанковойтехники. Полученное распределение избыточного давления используется водномассовой модели грудной клетки для определения критической скоростистенки грудной клетки (CWVP). Критическим значением считается скоростьгрудной клетки равной 3,6 м/с. Одномассовая модель, используемая в стандартеNATO, разработана Аксельсоном и Йелвертоном [141], Рис. 2.14, соотношение(2.7).Рис. 2.14.
Одномассовая модель грудной клетки.Модель грудной клетки представлена уравнением:d х C dx KA1x=P(t ) + p0 1 −++γ2M dt MMdt A 1 − V x 2где: A – площадь легких; ,(2.7)67М – масса передней части грудной клетки;С – коэффициент демпфирования грудной клетки;K – жесткость грудной клетки;V – первоначальный усредненный объем легких;γ– показатель политропы для газа в легких;P0 – атмосферное давление;P(t) –избыточное давление измеренное в эксперименте.Порезультатаманализавсевозможныхисследованийнатравмобезопасность при действии избыточного давления было приняторешение в качестве предельно допустимых воздействий принять: 30 кПа (0,3атм.) для глаз и ушей, 100 кПа (1 атм.) для легких.
Также при определениитравмобезопасности следует пользоваться критерием предельной скоростистенки грудной клетки (CWVP) равной 3,6 м/с.2.7.Выводы по главе 2При анализе статистики потерь экипажа АБТ при подрыве на минах иСВУ были выявлены наиболее уязвимые части тела: ноги, поясничный игрудной отдел позвоночника, шейный отдел позвоночника, голова, а такжеглаза, уши и легкие. По результатам обзора литературы по предельнодопустимым воздействиям на человека были выбраны отдельные критерии длякаждой части тела.
Для удобства и наглядности все критерии как обязательные,так и рекомендованные собраны в Таблице 6. Также добавлены предельнодопустимые усилия для различных привязных систем, использующих ремнибезопасности.После проведения тщательного анализа существующих нормативныхдокументов по проведению испытаний на подрыв АБТ, а также литературы поисследованию травмобезопасности человека при действии перегрузок быларазработана «Методика оценки уязвимости личного состава защищеннойавтомобильной и военной автобронетанковой техники при воздействии68поражающих факторов взрывных устройств», согласованная с ФКП «НИИ«Геодезия» (получен акт о внедрении методики).Таблица 6.Критерии уязвимости экипажа легкобронированной техникиОбязательные критерииЧасть манекена1Критерий2Скорость нарастанияГоловаперегрузкиПотерянная скоростьпри удареОсевая сила сжатияОсевая сила растяженияШеяПредельное зна-Примеча-чениечениение345̇Определяется поg∫ Fz-Fz+кривого ПатрикаОпределяется покривой травмОпределяется покривой травмFx+- /Определяется поFy+-кривой травмMOCy +190 НмMOCy -77 НмОсевая силаFy1,4 кНСжатиеRDCбок28 ммCдвигающая силаИзгибающий момент(сгибание)Изгибающий момент(разгибание)Плечо*Обозна-Ребра(верхнее,среднее,нижнее)*Рис.
2.11Рис. 2.4Рис. 2.5Рис. 2.669Таблица 6 – продолжение12ГруднаяКритерий сжатияклеткагрудной клеткиКритерий поражениямягких тканей34TCCперед30 ммVCперед0,70 м/с, 0,58 м/с*Fсумм1,8 кНFy2,6 кНFz-6,67 кН (680 кг)Брюшнаяполость(передняя, боковая,Усилие в брюшнойполостизадняячасть) *Лонноесраще-Усилиение*Сжимающее усилиеПозво-между тазом и пояс-ночникничной частью позвоночника2,6 кН (Mil-LX,верхний тензоГоленьОсевая сила сжатияFz-датчик)5,4 кН (Гибрид-3,нижний тензодатчик)Слуховые органыИзбыточное давлениеPмакс0,3 атм приτмакс ≤ 7 мс570Таблица 6 – продолжение1Не слуховые органы2Скорость стенки грудной клеткиИзбыточное давлениеУсилие в одном пле-Ремнибезопасностичевом ремнеСуммарное усилие вдвух плечевых ремняхУсилие в поясномпривязном ремне34CWVP3,6 м/с51 атм приPмаксτмакс ≤ 7 мсF7,8 кН (794 кг)F8,9 кН (907 кг)F6,9 кН (700 кг)Рекомендуемые критерииКритерий повреждеГолования головы (HIC)Угловые ускоренияПозвоноч- Динамическая реакцияникБедреннаякостьНогипозвоночникаОсевая сила сжатияСкорость соударенияног с поломHIC15Aωx, Aωy,Aωz250Формула(2.5)4500 рад/с2DRIz17,7Fz-6,9 кНФормулы(2.1) (2.2)ОпредеV* Для манекена EuroSID-2re при боковом подрыве8,5 м/сляетсярасчетом71ГЛАВА 3.РАСЧЕТ, РАЗРАБОТКА, ИЗГОТОВЛЕНИЕ, КОПРОВЫЕИСПЫТАНИЯ,АТАКЖЕИСПЫТАНИЯПОДРЫВОМЭНЕРГОПОГЛОЩАЮЩЕГО КРЕСЛА3.1.Исследование вариантов энергопоглощающих кресел сцелью использования их в автобронетанковой технике длязащитыэкипажаприподрывахнаминах.Поискпринципиальной схемы энергопоглощающего креслаПри подрыве АБТ на минах или СВУ одним из основных поражающихфакторов является вертикальное ускорение изделия.
Время действия импульсав вертикальном направлении можно оценить по формуле:+ = 0,0015√ 6�Тоестьпрактическимгновенно(3.1)корпусизделияприобретаетвертикальную скорость.ЗначениеимпульсаввертикальномнаправленииприМВВнаконструкцию АБТ, расположенной на скальном грунте, можно приближеннооценить по формуле [10]:M = 2000q,(3.2)где V-вертикальная скорость (м/с);q-мощность заряда (кг в тротиловом эквиваленте);М – масса части конструкции, под которой произведен подрыв;Тогда мгновенно полученная скорость приближенно оценивается по формуле:V=2000qMПри этом среднее ускорение можно найти по формуле:(3.3)72аs=2000q(3.4)M+Например, для заряда мощностью 6 кг размещенного на скальном грунтепод днищем машины с клиренсом 0,4 м и полной массой 6000 кг (массапередней части под которой производится подрыв будем считать 3000 кг)скорость подброса будет 2000х6/3000=4 м/с.
Для нашего примера, время иускорения будут соответственно равны + =0,0013 с; аs =3077 м/с2= 314 g.Противоминное кресло должно снизить ускорения, оцениваемые поформуле (3.4) до приемлемых средних значений аs = 8-12 g, при этоммаксимальное ускорение amax должно быть не более 17g.Для сохранения жизни человека требуется снизить перегрузку на креследо 17 g или еще меньше, для чего требуется растянуть время действияперегрузки (скорость мы не можем изменить) в 20-30 раз до 0,03-0,04 с.Характерныйграфикизмененияскоростикорпусаиэнергопоглощающего кресла при подрыве представлен на Рис.
3.1.Рис. 3.1. Изменения скорости корпуса АБТ (прямоугольный треугольник) иэнергопоглощающего креслаЗа время t+ корпус приобретает начальную скорость 2000 q/М, сускорением 2000 q/(М t+). Если принять среднее ускорение равное 10g, то времявыравнивания скоростей tal получим из уравнения 98 tal=2000q/M – 9,8 tal:t al =2000 q /(108 M )(3.5)73или в общем случае:t al =2000 q /(M 9,8 (аs+1))(3.6)Для рассматриваемого примера t al =0,037 с.Имея время выравнивания скоростей довольно просто вычислитьпросадкукреслаотносительнокорпусаSпрос.Перемещениекорпусавычисляется по формуле:Sкор=2000 q t al / M- g ( t al )2/2(3.7)Перемещение кресла по формуле:Sкр=аs ( t al )2/2(3.8)Тогда просадка кресла находится как:Sпрос=Sкор – Sкр(3.9)Для рассматриваемого примера перемещение кресла с человекомотносительно корпуса будет:Sпрос=14,1 – 6,7=7,4 см(3.10)Эти довольно приблизительные расчеты позволяют оценить какуюпросадку энергопоглощающего кресла необходимо заложить в конструкцию,чтобы снизить перегрузку от подрыва до приемлемых величин 10-17 g.Получены общие формулы и рассмотрен некий средний вариант.Параметры просадки можно уточнить, имея реальную мощность заряда, массуизделия и конструкцию несущей системы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
