Диссертация (1143923), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Объясняется это объективными причинами – узкой направленностьюприбора, военной скрытностью пороховых изделий, коммерческой тайнойпневматических устройств. Однако с научной точки зрения линемёт чрезвычайноинтересен для изучения. Поскольку во время выстрела происходит значительноеколичество различных физических процессов таких, как движение телапеременноймассы,разгонметаемоготелавстволе,срабатываниебыстродействующего клапана (для пневматических прибор ов).В настоящее время изучением пневматических линемётов занимаютсяС.Н.
Исаков и С.В. Юркин [18, 35–37], уделяя особое внимание конструктивнымвозможностям ручного пуска. О других разработках в данной области сообщаетсяв статьях [Тихонов А.А.].Теоретическая основа математического моделирования в данной работе(главы 2, 3) базируется на книгах А.И. Лурье [49], Л.Г. Лойцянского [47, 48],С.П. Тимошенко[78],Я.Г. Пановко[56,57],Ю.Н. Работнова[68],Ф.Р. Гантмахера [13], А.Л. Гольденвейзера [17], В.Л. Бидермана [8].По задачам лагранжевой механики (глава 1) имеются книги А.И.
Лурье иЛ.Г. Лойцянского [47–49], В.В. Елисеева [24].ВариационныеЛ.Э. Эльсгольцемметоды[87].Об(глава 3)изложеныэффективномК. Ректорисомиспользовании[71]ивариационногоисчисления при построении различных моделей деформируемых тел написано вработе В.Л. Бердичевского [91].Используемые уравнения математической физики (глава 3) представлены вработах Г. Деча [20], А.Н.
Тихонова и А.А. Самарского [80], Н.С. Кошлякова,Э.Б. Глинера и М.М. Смирнова [44].В основе расчетов колпака линемёта (глава 3) лежит теория оболочек.Существует множество теорий оболочек, им посвящены научные труды [БиргерПановко, Гольденвейзер, Еремеев, Новожилов, Чернина]. В данной работеиспользован вариант классической теории оболочек как поверхностей с8материальными нормалями, построенный на основе механики Лагранжа [Елисеев2003, Елисееев–к нелинейной теории, Eliseev-Vetyukov, Eliseev-Zinovieva].Инженерные решения пневматических разгонных установок, а такжеиспытательных стендов (глава 4) по теме диссертации рассматривали Е.В. Герц[14, 15], Б.Ф. Гликман [16], О.Д.
Егоров и Ю.В. Подураев [21], В.И. Звегинцев [32,33], Н.А. Златин, А.П. Красильщиков и Г.И. Мишин [34], В.В. Клюев [41], Л.Н.Лысенко [50], Н.В. Митюков [51], Р.С. Судаков и О.И. Тескин [77], В.Н.Трофимов [81], В.Н. Шунков [86]. Статьи [52, 53, 65, 73, 74] также посвященыданному вопросу.Различные вопросы композиционных материалов (глава 1) изучалиБ.П. Кишкин [40], А.С. Кравчук, В.П. Майборода и Ю.С.
Уржумцев [45],Р.Кристенсен [46], Б.Нотон [55], Б.Е. Победря и В.И. Горбачев [63], А.Л.Рабинович [67], Дж. Седнецки [75], Т.Д. Шермергор [85].Работа пневматических быстродействующих клапанов (глава 1, 2) описана втрудах Р.Л. Петрова [10, 101], С.В. Буловича [92-96], Е.Г.
Рисковой и В.В.Горбунова [72], В.Г. Бакуты, О.Н. Завадской и Л.Н. Карпенко [5], K.J. Babcock atal [88], S.G. Rubin at al [102], R.C. Xin at al [103], A.M. Kharitonov, N.P. Adamov,V.F. Chirkashenko, I. Mazhuli, S.I. Shpak, A.N. Shiplyuk, L.G. Vasenyov, V.I.Zvegintsev, M. Muylaert at al [100].Общим вопросам свойств материалов (глава 1) посвящены книгиА.П. Бабичева [4], В.М. Раскатова, В.С. Чуенкова, Н.Ф. Бессонова и Д.А. Вейса[69].Объем и структура диссертацииСуммарный объем работы 118 с. Основной текст занимает 101 с. Работасостоит из введения, четырех глав, заключения и 4 приложений; содержит 58рисунков и 6 таблиц.
В списке цитируемой литературы 104 наименования.Содержание работыОсновное содержание излагается в четырех главах.9В главе 1 подробно изложены требования к морской спасательной технике,в частности, к линеметательным устройствам. Дан обзор существующихпневматических и пороховых линемётов, перспективных разработок. Подробноописан объект исследования, линемёт «ИСТА-240», а именно, показанаконструкция прибора, смоделированная с помощью современных средств CAD,перечислены применяемые материалы и их гальваническое покрытие, описанпринцип работы и существующие технические проблемы в виде отказовустройства. Также сформулированы задачи, решение которых в значительнойстепени позволит повысить безотказность работы изделия.Особое внимание уделено главному узлу прибора – быстродействующемупневматическому клапану. Детально описаны все его составляющие.
Дляпоследующего динамического анализа клапана определены упругие свойстваосновной детали узла, колпака, материалом которого является дисперсноупрочненныйкомпозит.эффективныежесткостиМетодамиматериаламеханикиклапана.композитовПредложенопределеныновыйспособвычисления энергии представительного объема. Приведена методика расчетасвойств с помощью системы CAD. На основании данного исследования данырекомендации по замене материала колпака клапана.Глава 2 целиком посвящена математическому моделированию процессов,происходящих при выстреле линемёта.
Высокая скорость этих процессовзатрудняет проведение натурных испытаний, поэтому данное исследование имеетбольшую перспективу. Глава состоит из нескольких частей: первый этап –динамика запорного элемента быстродействующего клапана линемёта; второйэтап – внутренняя баллистика метаемого тела; третий этап – движение впространстве контейнера с линём как тела переменной массы. Далее приведенымноговариантные расчеты разгона снаряда в стволе. Моделирование всехпроцессов базируется на построении аналитического решения методамилагранжевой механики и дальнейшего расчета с помощью компьютернойматематики MathCad.10Динамику системы тел линемёта успешно помогли описать уравненияЛагранжа II рода.
Поскольку все протекающие процессы адиабатические, топравая часть уравнений была получена с помощью уравнения адиабаты, кудавходили все конструктивные объемы прибора. Это позволило в дальнейшемосуществить анализ влияния начальных параметров на скорость снаряда на срезествола, провести все необходимые расчеты для успешной оптимизацииконструкции прибора.С помощью математического моделирования удалось показать, чтодинамика клапана оказывает незначительное влияние на скорость разгоняемоготела. Однако была найдена важная величина – скорость колпака в моментсоударения о направляющую.
Ее значение использовалось при дальнейшеманализе ударных воздействий.Полет снаряда как тела переменной массы, по сути, как «кембриджская»задача [57], рассмотрен с учетом деформации линя. Моделирование данного этапапозволило учесть большое количество нелинейностей в движении снаряда.Разработанный материал второй главы дает четкое представление опроцессах, протекающих на всех этапах выстрела линемёта «ИСТА-240».В первой части Главы 3 рассматривается вопрос об ударе колпака онаправляющую. Предложена модель соударения слоя и полупространства. Какоказалось, эта модель достаточно точно описывает протекающие процессы.Математическая постановка сводится к волновому уравнению, решение которогонайдено операционным методом с преобразованием Лапласа.Вторая часть главы посвящена расчету конической оболочки колпакапневматического клапана, поскольку именно она в первую очередь подверженастатическому разрушению.
Физическая модель – классическая оболочкаКирхгоффа, решение для которой строится с помощью вариационного принципаЛагранжа-Ритца-Канторовича.Результатырасчетовпозволилиопределитьокружные и меридиональные напряжения на двух поверхностях конуса стечением времени.11В третьей части главы найдено напряженно-деформированное состояниедвух элементов линемётательного устройства.
Расчеты выполнены методомконечных элементов с помощью современного средства CAE.Глава 4 посвящена экспериментальному исследованию. В первой частиподробно описана методика измерений, модель стенда, описана работаэкспериментальной установки и перспективы ее использования.
Для верификацииполученных расчетных данных проделана серия экспериментов, в частности,исследована зависимость скорости снаряда на срезе ствола от начальногодавления, величины протечек, массы снаряда. Результаты опытов подтверждаютаналитическое решение динамики системы тел линемёта.Отдельно рассматривается проблема создания стенда на статистическоесрабатывание клапана устройства. В главе подробно описывается электрическаясхема и принцип работы установки. Проведены исследования на количествопусков клапана.Заключительная часть главы 4 посвящена возможным погрешностямизмерений и обработки экспериментальных данных. Установлено максимальноезначение экспериментальных ошибок.Приложения (числом 4) содержат листинги алгоритмов программыMathcad, а именно расчеты динамики клапана, внутренней баллистики, полетаснаряда в пространстве, и акт внедрения результатов диссертационной работы.
Поэтим данным читатель не только может воспроизвести полученные результатырасчетов, но также получить данные для пневматических установок другихпараметров. Поэтому данный раздел содержит важный практический результат.Практическая ценность работы состоит в разработке методики расчетаразгона тела в стволе линемёта, математическом моделировании и расчете всехэтапов работы линемёта «ИСТА-240», создании испытательных стендов,определении области оптимальных конструктивных параметров, а такжеразработкечисленныхалгоритмовдляпроведенияпневматических устройств в программе MathCad.расчетапараметров12Достоверностькорректнымрезультатовприменениемдиссертационнойуравнениймеханикииработыобеспеченатеорииупругости,использованием проверенных алгоритмов компьютерной математики, а такжехорошимсоответствиемрезультатоврасчетасполученнымиэкспериментальными данными.Научная новизна состоит в следующем:1.Разработана методика расчета динамики разгона произвольного метаемоготела для пневматического линемёта.2.Предложена и реализована новая методика расчета эффективных модулейкомпозита со сферическими включениями.3.Предложена методика расчета полета снаряда линемёта как телапеременной массы.4.Исследованы волновые процессы, возникающие при ударе коническойоболочки, и механические напряжения с использованием дифференциальныхуравнений лагранжевой механики тонких оболочек.5.Исследовано влияние геометрических параметров линемёта на скоростьснаряда на срезе ствола линемёта.Положения, выносимые на защиту:1.Постановка и решение задачи динамики тел линеметательного устройства.2.Методика нахождения модулей упругости композита со сферическимивключениями.3.Математическая модель и расчет удара тел быстродействующего клапаналинемёта.4.Анализнапряженно-деформированногобыстродействующегоклапаналинемётавсостояниястатическойидеталейдинамическойпостановках.5.Верификация расчетных данных путем экспериментального исследованиявнутренней баллистики в пневматическом линемёте.13Апробация работы.
Результаты работы докладывались на конференциях:Научном форуме с международным участием «Неделя Науки СПбГПУ». 1-6декабря 2014. Санкт-Петербург, Россия.4-ой Международной научно-практической конференции «СовременноеМашиностроение: Наука и Образование». 19-20 июня 2014. Санкт-Петербург,Россия.Научном форуме с международным участием «Неделя Науки СПбПУ». 30ноября - 05 декабря 2015. Санкт-Петербург, Россия.5-ой Международной научно-практической конференции «СовременноеМашиностроение: Наука и Образование».
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
