1. Фізичне підґрунтя для дослідження можливості використання арамідних волокон кабель-тросів та динамічних строп при витягуванні, буксируванні І транспортуванні зразків бтот
Download 4.19 Mb.
|
КР последнее
ВСТУП
Відомо, що своєчасна евакуація бронетанкового озброєння та військової техніки (БТОТ) сприяє швидкому поверненню техніки до строю, а під час бою, крім того, збереженню її від знищення або захвата противником. Евакуація БТОТ є досить складним технічним завданням, вирішення якого часто ускладнюється використанням буксирних тросів недостатніми міцностними та експлуатаційними властивостями. Традиційно, для евакуації БТОТ використовуються стальні троси, які залишилися у спадок від Радянської Армії. Відповідна методика евакуації БТОТ, що була актуальна для того часу та розрахована на низькокваліфікований особовий склад, є не тільки часо- та ресурсо- витратною та неергономічною, а й дуже небезпечною. В той же час поява нових технологій в галузі виробництва буксирних тросів та динамічних строп розширила можливості використання для виготовлення останніх волокон з більш привабливими експлуатаційними та міцностними властивостями. Сучасні арамідні волокна мають найвищу міцність при розтягуванні і модуль пружності, якщо розглядати відношення цих показників до їх щільності. Вони є стійкими по відношенню до більшості звичайних органічних розчинників, горючих і мастильних матеріалів. При дії дуже сильних кислот і лугів його міцність знижується, однак він має велику стійкість по відношенню до корозійних факторів, як солона вода. З цього можливості використання кабель-тросів, виготовлених із сучасних арамідних волокон, для витягування і буксирування БТОТ потребують додаткового дослідження. Зрозуміло, що вартість проведення натурних експериментів внаслідок їх руйнівного характеру надто висока.. Фізичне моделювання також не є придатним методом аналізу ефективності бойових дій у зв’язку зі складністю відшукання адекватного фізичного аналогу процесам, які мають місце під час бойових дій. Таким чином, актуальною є задача розробки нових методів використання арамідних волокон кабель-тросів та динамічних строп для буксування і витягування зразків БТОТ. Мета роботи: визначення можливості використання арамідних волокон кабель-тросів та динамічних строп для буксирування і витягування колісних та гусеничних машин. Завдання роботи: 1. На основі аналізу основних характеристик доріг і ґрунтів формалізувати перелік розрахункових параметрів та фізичних величин, що визначають обсяг евакуаційних робіт при витягуванні, буксируванні і транспортуванні зразків БТОТ. 2. Скласти систему рівнянь, що описує процес витягування колісних та гусеничних машин із застосуванням кабель-тросів та динамічних строп; проаналізувати існуючі технології виробництва арамідних волокон, їх переваги та недоліки. 3. Зробити висновки щодо доцільності додаткової обробки арамідних волокон з огляду на особливості експлуатації бронетанкового озброєння та військової техніки. Oб’єкт дoслiдження ‒ буксування і витягування колісних та гусеничних машин із застосуванням кабель-тросів та динамічних строп. Практичне значення одержаних результатів: 1. Запропонована математична модель руху забезпечує моделювання всіх основних режимів буксирування зразків БТОТ в реальному режимі часу, у тому числі в складі стендів систем автоматичного керування рухом машини. 2. Показано, що використання синтетичних волокон з додатковою обробкою високомолекулярними вуглеводнями покращить міцності характеристики кабель-тросів, забезпечить зменшення їх ваги та може розглядатися як перспективний напрямок дослідження. Апрoбацiя результатів рoбoти. Результати рoбoти були oприлюдненi у одному фаховому виданню та на трьох мiжнарoдних наукoвo-практичних конференціях. 1. ФІЗИЧНЕ ПІДҐРУНТЯ ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ МОЖЛИВОСТІ ВИКОРИСТАННЯ АРАМІДНИХ ВОЛОКОН КАБЕЛЬ-ТРОСІВ ТА ДИНАМІЧНИХ СТРОП ПРИ ВИТЯГУВАННІ, БУКСИРУВАННІ І ТРАНСПОРТУВАННІ ЗРАЗКІВ БТОТ 1.1. Витягування, буксирування і транспортування зразків БТОТ як складові процесу евакуації. Евакуація полягає у витягуванні застряглих, засипаних, затонулих, підйомі перекинутих зразків ОВТ з проведенням необхідних підготовчих робіт і буксируванні з районів (місць) бойових дій у найближчі укриття зразків ОВТ, що вийшли з ладу; доставки зразків ОВТ у ремонтні органи (ЗППМ), на шляхи евакуації, у райони (місця) передачі ремонтного фонду озброєння засобам старшого начальника, у місця відвантаження, завантаження на транспортні засоби. Евакуація ОВТ здійснюється екіпажами (обслугами) або водіями (механіками-водіями), евакуаційними підрозділами ремонтно-відновлювальних органів з’єднання (ремонтно-евакуаційними і рятувально-евакуаційними групами, евакуаційними групами і командами та замиканнями похідних колон, евакозасобами, які виконують завдання в інтересах ремонтних органів), попутним транспортом (інколи − однотипними зразками ОВТ) у ЗППМ, безпосередньо в ремонтні підрозділи, в райони (місця) передачі пошкоджених зразків ОВТ засобам старшого начальника, на шляхи евакуації, станції (у порти, на пристані) навантаження для відправлення у ремонтні підприємства центрального підпорядкування. Застрягання зразків ОВТ в залежності від потрібного для їх витягування тягового зусилля, обсягу і складності підготовчих для цього робіт, поділяються на легкі, середні, важки та надважкі застрягання. До легких належать застрягання, для ліквідування яких потрібно зусилля менше половини маси об`єкта, який витягується, а підготовчі для цього роботи можуть бути виконані екіпажем (обслугою) або водієм (механіком-водієм). Легкі застрягання ліквідуються самовитягуванням, зусиллями одного-двох тягачів або з використанням лебідки тягача. До середніх належать застрягання, для ліквідування яких потрібно зусилля до півтори маси об`єкта, який витягується, а підготовчі для цього роботи можуть бути виконані екіпажем (обслугою) або водієм (механіком-водієм) та особовим складом евакуаційного підрозділу. Середні застрягання ліквідуються тягачами або лебідкою тягача з використання поліспаста. До важких належать застрягання, для ліквідування яких потрібно зусилля до трьох мас об`єкта, який витягується, а підготовчі для цього роботи можуть бути виконані із залучуванням додаткового особового складу і техніки інженерних та інших підрозділів. Важкі застрягання ліквідуються тягачами або їх лебідками з використанням складних поліспастів. До надважких належать застрягання, для ліквідування яких потрібно зусилля більше трьох мас об`єкта, який витягується, а підготовчі для цього роботи можуть бути виконані силами та засобами інженерних підрозділів (частин) або рятувально-пошукової служби. При надважких застряганнях використовуються тягачі або їх лебідки з використанням складних поліспастів, спеціальної інженерної техніки та засобів. Підготовчі роботи в залежності від їх складності і трудомісткості проводяться екіпажами (обслугами), водіями (механіками-водіями), рятувально-евакуаційними групами і евакуаційними підрозділами. Як бачимо, комплекс підготовчих робіт з евакуації зразків БТОТ, є складним і трудомістким. Зокрема, це пов’язане із використанням важких металевих тросів, якими доводиться користуватися екіпажу. 1.2. Основні характеристики доріг і ґрунтів, які визначають умови евакуації зразка БТОТ. Характер і обсяг евакуаційних робіт при витягуванні, буксируванні і транспортуванні виробів БТОТ в значній мірі залежать від стану доріг і грунтів. Основними характеристиками доріг і грунтів, які визначають умови евакуації машин, є − вид дороги та/або ґрунту; − їх прохідність в залежності від пори року і атмосферних опадів; − наявність підйомів і спусків; − характер взаємодії дороги (ґрунту) з гусеницями машини, що визначається коефіцієнтами опору руху і зчеплення. Прохідність машин по дорогах (шляхах) залежить від виду і стану грунтів, по яких прокладені дороги, атмосферних опадів, інтенсивності руху машин і виконаного обсягу інженерних робіт з підготовки військових доріг і шляхів підвезення. 1.2.1. Види і характеристики доріг Відповідно до виду дорожнього покриття розрізняються такі типи шляхів і доріг: − дороги з твердим покриттям – асфальтовані, бетоновані дороги, бруківки, мерзлі дороги; − шосейні насипні дороги – дороги з покриттям із щільного укоченого матеріалу (щебінь, гравій) без зміцнення в’язким матеріалом; − ґрунтові дороги – дороги, прокладені на місцевості, які не мають штучної насипної основи (лісові, польові, караванні шляхи в пустелі, такири); − пересічена місцевість – траси, прокладені на місцевості, поза дорогами. Дороги і шляхи характеризуються: − на рівнинній і пересіченій місцевості з доброю видимістю, повільними поворотами і неглибокими кюветами, а також спроможністю вільного з’їзду з дороги; − на лісисто-болотистій місцевості з обмеженою проїжджою частиною − наявністю поворотів, які погано видно, глибоких кюветів і відсутністю з’їздів на ділянках великої протяжності; − на гірській місцевості - наявністю підйомів і спусків великої протяжності і перемінної крутизни, крутих узбіч, великої кількості поворотів, частих закритих і вузьких проходів в ущелинах гір і між нагромадженнями каміння, що унеможливлює обгін і зустрічний рух. Прохідність машин по дорогах (шляхах) залежить від виду і стану грунтів, по яких прокладені дороги, атмосферних опадів, інтенсивності руху машин і виконаного обсягу інженерних робіт з підготовки військових доріг і шляхів підвезення. Дороги, прокладені на глинистих і суглинистих грунтах, в дощову погоду, особливо у весняний та осінній періоди, розмокають, робляться слизькими і стають важкопрохідними навіть для гусеничних машин; інтенсивний рух дуже швидко погіршує стан доріг (утворюються глибокі колії і вибоїни), що перешкоджає руху машин, особливо в зчепленні. У суху пору року дороги на глинистих ґрунтах стають дуже твердими і мають найбільшу несучу здатність; дороги на суглинистих ґрунтах у суху пору року при правильному утримуванні задовільні. Дороги на супіщаних ґрунтах мають кращі дорожні властивості: мають достатню зв’язність і задовільну водопроникність, швидко просихають; у дощову пору липкість майже відсутня, колії утворюються повільно і досягають великих розмірів лише при інтенсивному русі; у суху пору року мають рівну поверхню. Дороги на піщаних ґрунтах у суху пору майже не мають зв’язності, глибоко прорізуються гусеницями машин і створюють великий опір руху. Прохідність по гравійних, і особливо, шосейних дорогах практично не змінюється від атмосферних опадів (крім зимового періоду) і інтенсивності руху. У зимовий час на прохідність доріг істотно впливають сніговий покрив і обледеніння. Обледеніння дороги істотно погіршує зчеплення з гусеницями машин, збільшує імовірність бокового занесення і затрудняє гальмування. Наявність на дорозі снігу погіршує зчеплення і збільшує опір руху. Завали снігу на узбіччях, що утворилися в результаті розчищення доріг, значно обмежують проїжджу частину і виключають в деяких випадках можливість обгону, зустрічного руху і з’їзду з дороги. 1.2.2. Типи і характеристики грунтів Ґрунти поділяються на такі типи: − піщаний – такий, що складається в основному з піску з окремими включеннями гравію, щебеню, гальки і невеликих (до 3% об’єму) домішок глини; − супіщаний – суміш піщаних і глинистих частинок (останніх від 3 до 12 % об’єму); − суглинистий – суміш піску і глини (останніх від 12 до 25% об’єму); − глинистий – суміш найдрібніших частинок глини і піску (глини більше 25% об’єму); − торф’яний − такий, що складається з торфу, домішок піску, глини і рослинних залишків; − кам’янистий − такий, що складається з великого каміння, галечника з домішками гравію, піску і глини. 1.2.3. Щільність і вологість ґрунтів Ґрунти залежно від щільності можуть бути пухкими, ущільненими, щільними і дуже щільними, а залежно від вологості – сухими, зволоженими, вологими і сильно вологими. Як правило, на більш щільному і менш вологому грунті (одного і того ж виду) забезпечується краще зчеплення з гусеницями машин, менший опір руху, а отже, і краща прохідність машин. Щільність і вологість ґрунту в польових умовах можуть бути визначені за ознаками, наведеними в таблиці 1.1. Таблиця 1.1. − Визначення щільності і вологості ґрунту в польових умовах
Продовження таблиці 1.1
Прохідність гусеничної бронетанкової техніки і озброєння по різним типам поверхонь Прохідність машин по усіх ґрунтах визначається коефіцієнтами зчеплення і опору руху. Прохідність машин в літніх умовах по глинистих і суглинистих грунтах в основному визначається вологістю ґрунту. У дощову погоду, у весняне і осіннє бездоріжжя ці грунти розмокають і стають важкопрохідними. Прохідність по супіщаних і піщаних ґрунтах в основному визначається щільністю грунту. Атмосферні опади мало впливають на стан ґрунту і прохідність машин по них. У зимових умовах на прохідність машин по всіх грунтах істотно впливає сніговий покрив, який погіршує зчеплення з гусеницями і збільшує опір руху. Прохідність утруднена при глибині рихлого снігу: для БМП, БМД і БТР – понад 40 см; для основних танків – понад 60 см. Болота є зволоженими ділянками місцевості з шаром в’язкого ґрунту (торфу, мулу) більше 30 см. Болота за своєю структурою поділяються на торф’яні, у яких суцільний шар торфу залягає на більш-менш твердому ґрунті, і багнисті, у яких слабо зв’язаний торф’яний покрив лежить на в’язкому, мулистому осаді із залишків органічних речовин або плаває на воді. Торф’яні суцільні болота прохідні за наявності твердої-основи і товщини торф’яного шару до 0,5 м. При товщині торфу понад 0,5 м потрібні підготовчі роботи (вистилання фашин, насипання ґрунту і т.д.). Багнисті болота прохідні при проведенні спеціальних інженерних робіт. Замерзлі болота вважаються прохідними для гусеничної бронетанкової техніки при промерзанні більш ніж на 40 см. 1.3. Формалізований перелік розрахункових параметрів та фізичних величин, що визначають обсяг евакуаційних робіт при витягуванні, буксируванні і транспортуванні зразків БТОТ Для складання диференційних рівнянь процесу витягування та буксирування колісних та гусеничних машин будемо користуватися такими положеннями: Прохідність машин по усіх ґрунтах визначається коефіцієнтами зчеплення і опору руху. Опір руху, що виникає в результаті взаємодії гусеничного рушія з ґрунтом і деформації останнього, характеризується коефіцієнтом опору руху f. Опір руху гусеничної БТОТ залежить від конструктивних параметрів гусеничного рушія, затрат на тертя в ходовій частині і деяких вузлах трансмісії, якості ґрунту і швидкості руху. Отже, найбільша сила, з якою ґрунт утримує гусениці від пробуксовування, називається силою тяги по зчепленню, що характеризується коефіцієнтом φ зчеплення гусениць з ґрунтом. Коефіцієнт зчеплення залежить від якості ґрунту, величини питомого тиску гусеничної БТОТ і конструкції траків. Коефіцієнти опору руху і зчеплення гусеничної БТОТ для найбільш характерних дорожніх умов, одержані дослідним шляхом. Зазвичай, розглядаються асфальтоване шосе, бетон, бруківка та гравійна дорога, суха ґрунтова дорога, брудна ґрунтова дорога, рілля, снігова дорога, сухий луг зі скошеною травою, сирий луг зі скошеною травою, пісок та болото (таблиця 1.2). Таблиця 1.2. − Коефіцієнти опору руху і зчеплення
Прохідність машин по усіх ґрунтах визначається коефіцієнтами зчеплення і опору руху. Опір руху, що виникає в результаті взаємодії гусеничного рушія з ґрунтом і деформації останнього, характеризується коефіцієнтом f опору руху. Опір руху гусеничної БТОТ залежить від конструктивних параметрів гусеничного рушія, затрат на тертя в ходовій частині і деяких вузлах трансмісії, якості ґрунту і швидкості руху. Найбільша сила, з якою ґрунт утримує гусениці від пробуксовування, називається силою тяги по зчепленню, що характеризується коефіцієнтом φ зчеплення гусениць з ґрунтом [1-3]. 1.4. Висновок по 1 розділу. 1. Витягування, буксирування і транспортування зразків БТОТ як складові процесу евакуації 2. Умови евакуації машин визначаються у тому числі характеристиками доріг і ґрунтів. 3. Основними характеристиками є такі: − вид дороги або ґрунту; − прохідність дороги або грунту в залежності від пори року і атмосферних опадів; − наявність підйомів і спусків; − характер взаємодії дороги (ґрунту) з гусеницями машини. 4. Прохідність машин по усіх ґрунтах визначається коефіцієнтами зчеплення і опору руху. 2. МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ВИТЯГУВАННЯ ЗРАЗКІВ БТОТ ТА ГУСЕНИЧНИХ МАШИН ІЗ ЗАСТОСУВАННЯМ КАБЕЛЬ-ТРОСІВ ТА ДИНАМІЧНИХ СТРОП 2.1. Рівняння руху машини Рівняння руху машини розглядається за законами динаміки Ньютона. Як відомо, для успішного проведення евакуаційних робіт необхідно правильно визначити тягові зусилля, які потрібні для витягування і буксирування зразка БТОТ, і евакуаційні можливості наявних тягових засобів. Нехай машина масою M застрягла, заглибившись в ґрунт з визначеними характеристиками на глибину h, маючи кут нахилу α та кутом розбіжності тягового зусилля з напрямом переміщення β (рис.2.1). R Т β Мg Рисунок 2.1. – Сили, що діють на зразок БТОТ при витягуванні і буксируванні При витягуванні та буксуванні машини треба подолати силу опору руху R, яка залежить від багатьох причин ‒ технічний стан машини, стан ґрунту, глибина застрягання, кут нахилу та ін. Згідно з [2] значення R обчислюється як сума основного опору (так званого лобового опору ґрунту) R1 та додаткового R2 Download 4.19 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||