Диссертация (1143923)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Федеральное государственное автономное образовательное учреждениевысшего образования«Санкт-Петербургский Политехнический Университет Петра Великого»На правах рукописиПискунов Владимир АлександровичАнализ и оптимизация пневматического спасательноголинеметательного устройстваСпециальность 05.02.02 — Машиноведение, системы приводов и детали машинДиссертация на соискание ученой степени кандидата технических наукНаучный руководитель:доктор физико-математических наук,доцент, Беляев А.

К.Санкт-Петербург20182ОглавлениеВведение ............................................................................................................................ 4Глава 1. Линеметательные устройства .................................................................... 141.1.Обзор существующих линеметательных устройств ...................................... 141.1.1. Пороховой линемёт «АЛ-1М» ......................................................................

141.1.2. Пневматический линемёт «Restech Norway PLT Rescue 230» .................. 171.1.3. Пневматический линемёт «ResQmax» ......................................................... 181.2.Пневматический линемёт «ИСТА-240» .......................................................... 191.2.1. Конструкция устройства ...............................................................................

201.2.2. Применяемые материалы .............................................................................. 221.2.3. Принцип действия .......................................................................................... 251.2.4. Отказы устройства ......................................................................................... 271.2.5. Определение эффективных свойств композита клапана линемёта .......... 28Выводы по главе 1 .......................................................................................................

32Глава 2. Математическое моделирование динамики тел линемёта ................... 332.1. Движение запорного элемента быстродействующего клапана линемёта ...... 342.2. Внутренняя баллистика разгона снаряда в стволе ............................................ 372.3. Движение снаряда как тела переменной массы................................................. 392.4. Исследование зависимости параметров разгона снаряда от начальныхусловий .......................................................................................................................... 44Выводы по главе 2 ....................................................................................................... 48Глава 3. Анализ прочности запорного элемента быстродействующегоклапана линемёта ..........................................................................................................

503.1. Продольные волны при соударении колпака о направляющую ...................... 503.2. Колпак как коническая оболочка ........................................................................ 533.3. Анализ напряженно-деформированного состояния деталей линемёта вSolidWorks Simulation .................................................................................................. 58Выводы по главе 3 ....................................................................................................... 65Глава 4.

Экспериментальное исследование процессов, возникающих привыстреле в пневматическом линемёте ..................................................................... 6734.1. Создание испытательного стенда. Методика проведения измерений ............ 684.2. Исследование зависимости скорости снаряда на срезе ствола линемёта отначального давления, величины протечек и массы снаряда ................................... 724.3.Изучение влияния геометрических параметров седла на время открытияосновного клапана линемёта ...................................................................................... 784.4. Испытательный стенд на статическое срабатывание клапана линемёта ........ 824.5.

Оценка погрешностей измерений и обработки экспериментальных данных 86Выводы по главе 4 ....................................................................................................... 89Заключение ..................................................................................................................... 90Список литературы....................................................................................................... 92Приложения: листинги Mathcad ..............................................................................

102П.1. Динамика колпака клапана ............................................................................... 102П.2. Внутренняя баллистика ..................................................................................... 107П.3. Полет снаряда как тела переменной массы .....................................................

111П.4. Акт о внедрении результатов диссертационной работы ............................... 1184ВведениеАктуальность темы диссертации. Проблема спасения людей на моресталаостроактуальнойпослекрушенияв1914годубольшоготрансатлантического парохода Титаник. Расследование этой катастрофы показалоабсолютную неподготовленность экипажа судна действовать в критическихусловиях. Однако потребовалось еще шестьдесят лет для того, чтобы быласформирована международная комиссия, определившая порядок действий,количество спасательных средств, а также правила поведения на спасаемомкорабле.

Все это было приведено в единый документ, Консолидированный текстМеждународной конвенции по охране человеческой жизни на море СОЛАС-74.Согласно правилу 18, части В, главы III СОЛАС каждое судно должнобыть оборудовано линеметательным устройством (линемётом) [79]. Линемёт –прибор, предназначенный для переброски спасательного конца с одного судна надругое, с судна на берег, с берега на судно [79].До недавнего времени основными линемётами, применявшимися на судах,были пороховые изделия. В таких устройствах вытяжным грузом линя служиларакета с пороховым зарядом, а в качестве зажигателя использовался пиропатрон.Однако проблемы эксплуатации такие, как неуправляемый полет ракеты, сильнаяотдача, большое количество осечек пиропатрона, привели к идее созданияпневматических линемётов.В настоящее время единственный линемёт применяемый на кораблях РФ исертифицированный Российским Морским Регистром Судоходства – это линемёт«ИСТА-240» [18], разработанный научно-промышленным предприятием ИСТА.«ИСТА-240» позволяет забросить контейнер с линём на расстояние более 260 м,используя при этом энергию сжатого газа, запасенного в пусковом устройстве.В перспективе линемёт «ИСТА-240» может быть использован и длязабрасывания спасательного жилета утопающему с берега или корабля.Существующие жилеты, способные надуваться автоматически в воде, могутбыть особенно полезны при спасении в холодных водах, где время нахождения5человека без гидрокостюма не превышает двух минут.

В отличие отиспользуемого в настоящее время конца Александрова линемёт сможетосуществить заброс жилета не на 25 м, а на 100 – 150 м [66].Поскольку линеметательные устройства относятся к особо важнымприборам, предъявляемые к ним требования постоянно ужесточаются. Одно изтакихтребований–безотказностьработы.Дляусовершенствованиясуществующих и проектируемых устройств необходимо проведение научныхисследований,которыепозволятвзначительноймереповыситьработоспособность линемёта, уменьшить процент отказов деталей, обеспечитьзаданные функции прибора с параметрами, установленными нормативнотехнической документацией.Объектом исследования данной диссертационной работы являетсяпневматический линемёт типа «ИСТА-240». Анализ существующей конструкциилинемёта, математическое моделирование его работы, оптимизация параметровприбора, а также экспериментальная верификация результатов расчета являютсятемой данной диссертации.Основная сложность анализа работы пневматических линеметателейсвязана с высокой скоростью процессов, протекающих при выстреле.

Главнымузлом устройства «ИСТА-240» является быстродействующий пневматическийклапан [10, 22, 27, 36] подобный тем, что используются в пневматическихударных трубах. Время открытия такого клапана не превышает 1 мс, а весьпроцесс разгона снаряда в стволе – 20 мс. Резкий сброс давления при выстрелевызывает скачки механических напряжений в узлах линемёта. Важным этапоманализаприбораматематическоеявляетсяописаниесозданиекоторойдасткорректнойточныефизическойзначениямодели,необходимыхпараметров.Трудность оптимизации «ИСТА-240» состоит в том, что изменение любогоконструктивного параметра при быстропротекающих процессах вызываетзначительные изменения выходных значений скорости и отдачи.

Как показано в6данной диссертации, увеличение скорости снаряда, влечет за собой разгон другихэлементов, приводящий к их разрушению.Математическое моделирование всех этапов работы линемёта позволяетнайти оптимальные соотношения конструктивных параметров, исключающихотказы в работе устройства, а сконструированные испытательные стендыпровести оптимизацию технологии и материалов.Цель работы – анализ конструктивных элементов пневматическоголинемёта, разработка методов расчета деталей и узлов линемёта, позволяющихоптимизировать его параметры для повышения надежности, технологичности иконкурентоспособности на мировом рынке.Соответствие паспорту специальности диссертационной работы имеетместо согласно п.

4 паспорта: «Методы исследования и оценки техническогосостояния объектов машиностроения, в том числе на основе компьютерногомоделирования». Родственными и смежными являются специальности: 01.02.04(Механика деформируемого твердого тела), 01.02.06 (Динамика, прочностьмашин, приборов и аппаратуры), 01.02.05 (Механика жидкости, газов и плазмы),05.02.11 (Методы контроля и диагностики в машиностроении).Задачи исследования1.Анализ отказов при эксплуатации линемёта, оценка их значимости.2.Построение математической модели и расчет динамики системы теллинемёта.3.Анализнапряженно-деформированногосостоянияколпакабыстродействующего клапана при ударе.4.Анализ прочности деталей быстродействующего клапана линемёта.5.Созданиеэкспериментальногостендаипроведениеисследований,позволяющих установить характер влияния параметров линемёта на динамикуразгона снаряда в стволе.6.Выработка рекомендаций по оптимизации линемёта.7Степень разработанности темыНаучным исследованиям линемётов посвящено крайне мало статей ипубликаций.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации