УДАРОЗАЩИТНАЯ ПОДВЕСКА Российский патент 2000 года по МПК F16F7/12 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к деталям машин, а именно к амортизирующим системам однократного действия с пластически деформируемыми элементами, и может быть использовано, например, в космической технике.

Известно, что пластическая деформация применяется в целях ударозащиты (например, Ю. А. Круглов, Ю.А.Туманов, "Ударовиброзащита машин, оборудования и аппаратуры", Л., Машиностроение, 1986, с. 123-124).

Известна амортизирующая опора (а.с. N 1283455, кл. F 36 F 7/12, 1984 г. ), содержащая основания с параллельно установленными в них закладными элементами, размещенные между ними податливую трубу и между трубой и элементами попарно установленные параллельно продольной оси трубы стальные прутки.

Известен пластический амортизатор (а.с. N 968535, кл. F 16 F 7/12, 1981 г. ), содержащий корпус, размещенный в нем подвижный направляющий цилиндр, направляющие втулки и пластические элементы, соединяющие корпус с цилиндром и выполненные в виде двух полых цилиндрических участков большего и меньшего диаметров и плавного перехода между ними, имеющего форму кольца с S-обраэной образующей, во впадинах которого расположены направляющие втулки.

Известна гибкая связь для соединения сосредоточенных масс (а.с. N 352049, кл. F 16 F 7/12, 71 г.), выполненная в виде сварной цепи с удлиненными звеньями, состоящими из прямолинейных и дугообразных элементов или чередования звеньев со стержнями, имеющими дугообразные элементы по концам, в которой звенья связи выполнены из высокопластичного материала. Это изобретение выбрано в качестве прототипа.

Известные амортизаторы обеспечивают амортизацию лишь в одном (продольном) направлении.

Задача предлагаемого технического решения - обеспечить ударозащиту во всех направлениях со снижением ударного ускорения до допустимого уровня, одного для всех направлений.

Для этого в ударозащитной подвеске, содержащей удлиненные звенья, выполненные из пластичного материала и состоящие из дугообразных элементов, к концам которых присоединены прямолинейные элементы, свободный конец одного из прямолинейных элементов крепится к защитному корпусу, а другого - к защищаемому объекту, при этом длина прямолинейных элементов примерно равна радиусу дугообразного элемента.

Такое выполнение придает ударозащитной подвеске совершенно новое свойство: она обеспечивает ударозащиту во всех направлениях и снижает ударные ускорения до одного и того же (по всем направлениям) допустимого для защищаемого объекта уровня.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена предлагаемая ударозащитная подвеска, а на фиг. 2 даны схемы, поясняющие силовую работу подвески. Приняты следующие позиционные обозначения:
1 - защищаемый объект,
2 - защитный корпус,
3 - ударозащитная подвеска,
4 - дугообразные элементы ударозащитной подвески,
5 - прямолинейные элементы ударозащитной подвески.

При действии силы удара на защитный корпус 2 начинается смещение защищаемого объекта 1 относительно защитного корпуса 2. При этом начинается деформация ударозащитной подвески 3. Вначале происходят незначительные упругие деформации. Затем, по мере развития смещения в ударозащитной подвеске 3 образуются пластические шарниры. За счет интенсивной пластической деформации в зонах пластических шарниров поглощается энергия удара. При этом ударозащитная подвеска 3 передает на защищаемый узел 3 усилия, ограниченные предельными значениями. Ограниченные усилия вызывают ударные ускорения, ограниченные допустимым для защищаемого объекта 1 уровнем.

Рассмотрим расчет ударозащитной подвески. Для расчета силы сопротивления при пластическом деформировании исходим из модели идеально-пластического шарнира. Расчетные схемы для различных направлений деформирования показаны на фиг. 2.

В соответствии с фиг. 2, а для первого направления деформирования наибольшие изгибающие моменты развиваются в заделках прямолинейных элементов 5 по месту приложения внешней силы и посередине дугообразного элемента 4, в предельном состоянии в этих сечениях образуются пластические шарниры, после чего система становится статически определимой и предельная сила Q₁ находится из равновесия

где R - срединный радиус дугообразного элемента 4, L -длина прямолинейного элемента 5, предельный момент М_и равен (см. Н.Н.Малинин, "Прикладная теория пластичности и ползучести", М., Машиностроение, 1975)

где d - диаметр поперечного сечения, σ_т - предел текучести.

Для второго направления деформирования в заделках прямолинейных элементов 5 развиваются наибольшие крутящие моменты. Предельную силу Q₂ считаем равной, фиг. 2, б:
Q₂= M_к/R,
где предельный момент М_к при кручении (см. цит. выше источник):

Предельная сила Q₃ для третьего направления деформирования также определяется из равновесия, фиг. 2, в:
Q₃ = М_И/R
Для осевого направления нагружения суммарная сила Q_A при числе N звеньев
Q_A = N • Q₃
Для случая нагружения поперек оси при расчете суммарной силы Q_R используем формулу

Подставим в выражения (6) и (7) выражения (1)-(5) и найдем отношение

При L=0 имеем по формуле (8) Q_A/Q_R=0,688. При L≈R имеем Q_A/Q_R=1,0.

Таким образом, при отсутствии прямолинейного участка 5 предельное усилие и соответственно ударное ускорение в осевом направлении составляет 68,8% от ускорения в поперечном направлении. Во многих случаях требуется обеспечить равное значение уровня ударного ускорения, до которого снижается ударное воздействие с помощью ударозащитной подвески. В предлагаемом изобретении для решения данной задачи применены звенья в форме дугообразных элементов 4 с присоединенными прямолинейными элементами 5.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к деталям машин, а именно к амортизирующим системам однократного действия с пластически деформируемыми элементами, и может быть использовано, например, в космической технике. Ударозащитная подвеска содержит удлиненные звенья, выполненные из пластичного материала и состоящие из дугообразных элементов, к концам которых присоединены прямолинейные элементы. Второй конец одного из прямолинейных элементов крепится к защитному корпусу,9 а другого - к защищаемому объекту. Длина прямолинейных элементов примерно равна радиусу дугообразного элемента. Технический эффект - снижение ударных ускорений до допустимого уровня, равного для всех направлений удара. 2 ил.

Ударозащитная подвеска, содержащая удлиненные звенья, выполненные из пластичного материала и состоящие из дугообразных элементов, к концам которых присоединены прямолинейные элементы, отличающаяся тем, что вторые концы прямолинейных элементов предназначены для крепления к защитному корпусу и защищаемому объекту соответственно, при этом длина прямолинейного элемента равна радиусу дугообразного элемента.