Демпфер для смягчения удара приземляющегося объекта

Демпфер для смягчения удара приземляющегося объекта

Реферат

 

Изобретение относится к аварийно-спасательному оборудованию. Демпфер содержит газонепроницаемую эластичную оболочку с внутренней полостью, заполненной воздухом. Внутренняя полость оболочки разделена газопроницаемой эластичной вертикальной перегородкой прямоугольной формы на две камеры равного объема. Наружные стенки указанных камер образованы верхней горизонтальной поверхностью и сопряженными с ней пересекающимися вдоль нижней кромки перегородки двумя круглыми цилиндрами одинакового диаметра, расположенными горизонтально и параллельно один относительно другого. Верхняя кромка перегородки примыкает к упомянутой горизонтальной поверхности. Каждая камера снабжена по меньшей мере одним регулирующим клапаном, разъемными соединениями и стяжками. Регулирующие клапаны сообщают полость камеры с атмосферой. Стяжки прикреплены одним концом посредством разъемных соединений к перегородке соответственно вдоль ее верхней и нижней кромок, а другим - к оболочке вдоль образующей соответствующего цилиндра. Выполнение предложенным образом демпфера позволит улучшить эксплуатационные характеристики и повысить надежность демпфера. 10 з.п.ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к аварийно-спасательному оборудованию, в частности к устройствам, предназначенным для смягчения удара объекта при соприкосновении его с землей.

Известен демпфер для смягчения удара приземляющегося объекта, который содержит газонепроницаемую эластичную оболочку, заполненную воздухом (DE 19509245 C1, МПК 6 - B 64 D 1/14, B 64 G 1/62, 21.03.96).

В оболочке известного демпфера размещены две камеры, расположенные друг над другом и сообщающиеся через отверстие. Однако эта конструкция не обеспечивает высоких эксплуатационных характеристик и надежности, поскольку при размещении камер друг над другом и практически всегда действующей на приземляющийся объект горизонтальной составляющей вектора скорости устойчивость системы объект-демпфер значительно уменьшается, т.е. возрастает возможность опрокидывания объекта. Кроме того, известный демпфер имеет высокий градиент роста перегрузки и, как следствие этого, возникновение вероятности разрыва оболочки, поскольку отсутствуют конструктивные элементы, которые обеспечивают увеличение объема оболочки, а также регулируемый выход воздуха из внутренних полостей камер в атмосферу, когда давление в оболочке в процессе ее обжатия поднимается выше определенного допустимого значения. Большие силы упругой деформации, появляющиеся при этом в конструкции, создают условия для возникновения подскока объекта при соприкосновении его с землей, что также уменьшает устойчивость и может привести к опрокидыванию и повреждению объекта.

Целью настоящего изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик и повышение надежности демпфера.

Указанные технические результаты достигаются тем, что в демпфере для смягчения удара приземляющегося объекта, содержащего газонепроницаемую эластичную оболочку с внутренней полостью, заполненной воздухом, согласно изобретению внутренняя полость оболочки разделена газопроницаемой эластичной вертикальной перегородкой прямоугольной формы на две камеры равного объема, наружные стенки которых образованы верхней горизонтальной поверхностью и сопряженными с ней пересекающимися вдоль нижней кромки перегородки двумя круглыми цилиндрами одинакового диаметра, расположенными горизонтально и параллельно один относительно другого, причем верхняя кромка перегородки примыкает к упомянутой горизонтальной поверхности. Каждая камера снабжена по меньшей мере одним регулирующим клапаном, сообщающим полость камеры с атмосферой, разъемными соединениями и стяжками, закрепленными одним концом посредством разъемных соединений к перегородке соответственно вдоль ее верхней и нижней кромки, а другим - к оболочке вдоль образующей соответствующего цилиндра.

Кроме того, регулирующий клапан может быть установлен на оболочке камеры по центральной оси цилиндра.

Стяжки могут быть выполнены или из тросиков, или из лент, или из единого полотнища.

Рекомендуется снабдить полотнище силовыми лентами, закрепленными вдоль его верхних и нижних кромок.

Предусмотрено, что каждое разъемное соединение может состоять из разрывного элемента и ряда малых петель, равномерно закрепленных вдоль соответствующих кромок перегородки, и ряда больших петель, соединенных с соответствующими стяжками и продетых через малые петли, причем каждая большая петля, начиная со второй, продета через предшествующую ей большую петлю, а последняя большая петля соединена с оттарированным разрывным элементом.

Также предусмотрено, что регулирующий клапан может быть снабжен цилиндрическим фланцем, закрепленным в оболочке, дроссельным элементом и крышкой, при этом дроссельный элемент выполнен из эластичных полос материала, образующих цилиндрическую поверхность и прикрепленных одним концом к фланцу, а другим - к крышке.

Рекомендуется на внешней стороне эластичных полос установить по меньшей мере одно бандажное кольцо.

Бандажное кольцо может быть выполнено из эластичного материала.

Кроме того, эластичные полосы могут быть выполнены из газопроницаемого материала.

На фиг. 1 изображен в изометрии общий вид демпфера для смягчения удара приземляющегося объекта.

На фиг. 2 показано поперечное сечение демпфера.

На фиг. 3 показана конструкция разъемного соединения.

На фиг. 4 изображен общий вид регулирующего клапана в изометрии.

На фиг. 5 представлено продольное сечение регулирующего клапана в рабочем состоянии.

Демпфер для смягчения удара приземляющегося объекта содержит газонепроницаемую эластичную оболочку 1, заполненную воздухом под избыточным давлением. Внутренняя полость оболочки разделена выполненной из газопроницаемого эластичного материала вертикальной перегородкой 2 прямоугольной формы в плане на две камеры 3, 4 равного объема. Наружные стенки камер образованы общей верхней горизонтальной поверхностью 5 и сопряженными с ней пересекающимися вдоль нижней кромки перегородки 2 двумя круглыми цилиндрами 6 одинакового диаметра, расположенными горизонтально и параллельно один относительно другого. Верхняя кромка вертикальной перегородки 2 примыкает к горизонтальной поверхности 5. Каждая камера 3, 4 снабжена регулирующим клапаном 7, сообщающим полость камеры с атмосферой, разъемными соединениями и стяжками 8. Стяжки закреплены одним концом (краем) посредством разъемных соединений к перегородке 2 соответственно вдоль ее верхней и нижней кромок, а другим - к оболочке вдоль образующей соответствующего цилиндра.

Регулирующие клапана 7 могут быть установлены на оболочке камер 3, 4 по центральной оси каждого цилиндра. Стяжки 8 могут быть выполнены из тросиков, или из лент, или из единого полотнища. Полотнище может быть снабжено силовыми лентами, закрепленными вдоль его верхних и нижних кромок.

Разъемное соединение состоит из разрывного элемента 9 и ряда малых петель 10, равномерно закрепленных вдоль соответствующих кромок вертикальной перегородки 2, и ряда больших петель 11, соединенных с соответствующими стяжками 8 и продетых через малые петли 10. При этом каждая большая петля 11, начиная со второй, продета через предшествующую ей большую петлю, а последняя большая петля соединена с разрывным элементом 9, оттарированным на определенное усилие разрыва.

Регулирующий клапан 7 включает в себя цилиндрический фланец 12, закрепленный в оболочке, дроссельный элемент 13 и крышку 14. Дроссельный элемент выполнен из эластичных полос материала, образующих цилиндрическую поверхность и прикрепленных одним концом к фланцу 12, а другим к крышке 14. Крышка в убраном положении клапана 7 может удерживаться упругим кольцом 15, закрепленным на оболочке, или посредством разъемного соединения, например, аналогично применяемому на стяжках 8. Эластичные полосы могут быть выполнены из газопроницаемого материала. На внешней стороне эластичных полос может быть установлено по меньшей мере одно бандажное кольцо 16, которое может быть выполнено их эластичного материала.

Демпфер может крепиться своей верхней горизонтальной поверхностью 5 к нижней части десантируемого объекта или устанавливаться на земле и смягчать силу удара сбрасываемого на него объекта.

Демпфер для смягчения удара приземляющегося объекта работает следующим образом.

При соприкосновении системы объект-демпфер с землей начинается обжатие (деформация) оболочки 1 и повышение в ней давления воздуха. Камеры 3, 4 изменяют свою форму за счет эластичности стенок камер, при этом стенки камер в местах крепления стяжек 8 не деформируются. Однако дальнейшее обжатие и рост давления вызывает разрыв оттарированного на заданную величину разрывного элемента 9, большие петли 11 стяжек 8 выходят из малых петель 10 и происходит резкое увеличение объема оболочки 1, а следовательно, уменьшаются давление и перегрузка. Затем при увеличении обжатия и повышении давления в камерах в работу включаются соответствующие клапана 7.

В процессе подготовки клапана к работе эластичные полосы дроссельного элемента 13 проталкиваются через фланец 12 внутрь оболочки 1, при этом крышка 14 устанавливается между фланцем 12 и упругим кольцом 15. При заполнении оболочки воздухом под избыточным давлением крышка 14 прижимается к кольцу 15 и герметизируют внутреннюю полость. При повышении давления воздуха в оболочке 1 в процессе гашения удара крышка 14 через упругое кольцо 15 выталкивается наружу и воздух, дросселируясь через образовавшиеся щели между эластичными полосами материала, начинает выходить из камер 3, 4 в атмосферу. В этом процессе эластичные полосы дроссельного элемента 13, растягиваясь, образуют между бандажным кольцом 16, фланцем 12 и крышкой 14 бочкообразную поверхность. По мере снижения давления воздуха в оболочке площадь образовавшихся щелей вследствие эластичности материала уменьшается. Таким образом происходит регулирование количества воздуха, выходящего через регулирующий клапан 7 в атмосферу, а следовательно, и поддержание требуемого закона изменения давления в оболочке в процессе ее обжатия.

В зависимости от параметров и траектории приземляющегося объекта рабочие характеристики клапана 7, а следовательно, и демпфера в целом можно изменять и корректировать количеством бандажных колец 16, а также подбором материалов с определенными механическими и физическими свойствами, из которых изготавливаются бандажные кольца 16 и эластичные полосы дроссельного элемента 13.

В случае начального соприкосновения с землей одной из камер 3 или 4 демпфера вертикальная перегородка 2, изготовленная из газопроницаемого материала, предотвращает мгновенное перетекание воздуха из одной камеры в другую, что повышает устойчивость системы объект-демпфер.

Таким образом, использование в конструкции демпфера двух камер равного объема с общей газопроницаемой перегородкой, стяжек с регулируемым усилием разрыва разъемных соединений и регулирующего клапана с переменными параметрами позволяет получить необходимые рабочие характеристики демпфера и предотвратить аварийные ситуации - разрыв оболочки, опрокидывание и повреждение приземляющегося объекта, т.е. улучшить эксплуатационные характеристики и повысить надежность.

Проведенные исследования на экспериментальной установке (копре), а также натурные испытания десантирования объекта показали высокую надежность действия демпфера и подтвердили достижение указанных технических результатов.

Формула изобретения

1. Демпфер для смягчения удара приземляющегося объекта, содержащий газонепроницаемую эластичную оболочку с внутренней полостью, заполненной воздухом, отличающийся тем, что внутренняя полость оболочки разделена газопроницаемой эластичной вертикальной перегородкой прямоугольной формы на две камеры равного объема, наружные стенки которых образованы верхней горизонтальной поверхностью и сопряженными с ней пересекающимися вдоль нижней кромки перегородки двумя круглыми цилиндрами одинакового диаметра, расположенными горизонтально и параллельно один относительно другого, причем верхняя кромка перегородки примыкает к упомянутой горизонтальной поверхности, каждая камера снабжена по меньшей мере одним регулирующим клапаном, сообщающим полость камеры с атмосферой, разъемными соединениями и стяжками, закрепленными одним концом посредством разъемных соединений к перегородке соответственно вдоль ее верхней и нижней кромки, а другим - к оболочке вдоль образующей соответствующего цилиндра.

2. Демпфер по п.1, отличающийся тем, что регулирующий клапан установлен на оболочке камеры по центральной оси цилиндра.

3. Демпфер по п.1 или 2, отличающийся тем, что стяжки выполнены из тросиков.

4. Демпфер по п.1 или 2, отличающийся тем, что стяжки выполнены из лент.

5. Демпфер по п.1 или 2, отличающийся тем, что стяжки выполнены из единого полотнища.

6. Демпфер по п.5, отличающийся тем, что полотнище снабжено силовыми лентами, закрепленными вдоль его верхних и нижних кромок.

7. Демпфер по п.1, или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, отличающийся тем, что каждое разъемное соединение состоит из разрывного элемента и ряда малых петель, равномерно закрепленных вдоль соответствующих кромок перегородки, и ряда больших петель, соединенных с соответствующими стяжками и продетых через малые петли, причем каждая большая петля, начиная со второй, продета через предшествующую ей большую петлю, а последняя большая петля соединена с оттарированным разрывным элементом.

8. Демпфер по п.1, или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, или 7, отличающийся тем, что регулирующий клапан снабжен цилиндрическим фланцем, закрепленным в оболочке, дроссельным элементом и крышкой, при этом дроссельный элемент выполнен из эластичных полос материала, образующих цилиндрическую поверхность и прикрепленных одним концом к фланцу, а другим - к крышке.

9. Демпфер по п.8, отличающийся тем, что на внешней стороне эластичных полос установлено по меньшей мере одно бандажное кольцо.

10. Демпфер по п.9, отличающийся тем, что бандажное кольцо выполнено из эластичного материала.

11. Демпфер по п.8, или 9, или 10, отличающийся тем, что эластичные полосы выполнены из газопроницаемого материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5