книги из ГПНТБ / Грибов, М. М. Регулируемые амортизаторы радиоэлектронной аппаратуры

Из сопоставления графиков рис. 6.5 и 6.7 видно, что жесткости упругих характеристик амортизатора с пере­ страиваемой частотой (1 ■ 10—2 M sg;6<20-10-2 м) и одно­ объемного амортизатора (6=1-10-2 м) на участках хода

объемного амортизатора. Это обстоятельство объясняет­

В заключение необходимо отметить, что, поскольку диапазон перестройки частоты собственных колебаний сравнительно невелик (не более 4—5), на практике пред­ почтение следует отдавать двухобъемным амортизаторам с постоянным дополнительным объемом (]/s =const). В зависимости от характера воздействий (вид носителя) может определяться необходимый дополнительный объ­ ем и, следовательно, частота собственных колебаний. Амортизаторы с перестраиваемой частотой целесообраз­ но использовать при моделировании.

6.4. Расчет подвески для защиты РЭА от мощных низкочастотных колебаний сейсмического характера

В ряде случаев радиоэлектронная аппаратура долж­ на сохранять свою работоспособность при воздействии на нее мощных низкочастотных колебаний сейсмического характера. Такие колебания возникают в грунте при зем­

I I I

летрясениях и при воздействии мощных взрывов. В не­ которых источниках [31, 78] приводятся характеристики сейсмических волн, возникающих при ядерных взрывах. Как и при землетрясениях, первоочередная уязвимость мелко заглубленных в грунт конструкций при мощном взрыве может быть связана лишь с интенсивными дви­ жениями окружающей земли [31]. Движение грунта на­ ряду с мощной ударной волной в грунте, которая обус­

ловливается непосредст­ венно взрывом вызывает­ ся также воздушной взрывной волной, распро­ страняющейся вдоль по­ верхности грунта. Эта индуцированная воздуш­ ной волной грунтовая волна имеет весьма су­ щественное значение, по­ скольку она переносится на большие расстояния воздушной взрывной вол­ ной, тогда как интенсив­

ность прямой ударной грунтовой волны быстро падает. Пока ударная волна в воздухе остается сильной и движется с большой скоростью, сейсмическая волна сле­ дует за воздушной. По мере ослабления воздушной вол­ ны и приближения ее скорости к скорости звука в возду­ хе сейсмическая волна в грунте начинает обгонять удар­

ную волну в воздухе.

Возникает ситуация, когда сейсмическая волна может прибыть в данную точку пространства раньше воздуш­ ной волны. Вертикальные ускорения сейсмической волны могут составлять 2. . . 13^, вертикальные смещения грун­ т а — 15-10~2... 25-10-2 м, горизонтальные смещения грунта- 5 - 10-2 м [31]. В некоторых случаях эти .значе­ ния могут быть даже больше.

В настоящем параграфе мы рассмотрим возможности применения пневматических упругих элементов для за­ щиты РЭА от мощных низкочастотных воздействий, по­ этому здесь нет необходимости приводить все возможные комбинации параметров сейсмических волн.

Несложные расчеты показывают, что для приведен­ ных параметров сейсмической волны минимальная ча­

112

(3.17). Эффективность виброизоляции такого подвеса при воздействиш горизонтальной сейсмической волны с ча­ стотой Q= 1 Гц равна

(5... 8) ПО-2 м.

Чтобы подвес защищал аппаратуру от вертикальных сейсмических волн, необходимо «подпружинить» его точ­ ки крепления к основа­ нию или сделать упруги­ ми сами маятники. В пер­ вом случае мы получаем типичный маятник с ко­ леблющейся точкой под­ веса, а во втором—маят­ ник со скользящей мас­

сой.

Рассмотрим первый случай. Маятники 1 (рис.

РЭА, шарнирно соедине­ ны с опорами 3, установ­ ленными на пневматиче­

ские упругие элементы 4, покоящиеся на неподвижных основаниях 5. При воздействии на такую систему только вертикальных колебаний основания маятники 1 остаются в покое, а упругие элементы 4 деформируются. При од­ новременном воздействии вертикальных и горизонталь­ ных колебаний основания происходит деформация упру­ гих элементов и качание платформы с маятниками. Если частоты собственных колебаний подвески по осям ш и и будут равны 0,5 Гц, то в рассматриваемом примере эффективность виброизоляции должна составить 66,6%.

Пример. Пусть вес РЭА с платформой равен 120 кН, а платфор­ ма подвешена на четырех маятниках/ Рассчитаем объем сжатого газа, необходимый для получения частоты собственных колебаний по вертикальной оси ( ю= 0,5 Гц.

Принимаем давление в оболочке упругого элемента рп =

= ЗМПа (30 ■ 105 Н/м2).

Рабочая площадь упругого элемента .S=P/4p,[= 100 • 10- '1 м2. По формуле (2.19) определяем приведенную высоту столба сжатого газа: 6= р ау£/рнсош2= 132 • 10~2 м. Рабочий объем упругого элемента

114

правлениям и t. п.). В таких случаях Целесообразно использовать пневматические амортизаторы без расхода сжатого газа.

В настоящем параграфе мы исследуем влияние атмо­ сферного давления и температуры окружающей среды на параметры амортизаторов с постоянной массой сжатого газа и определим допустимые пределы изменения как

атмосферного давления, в частности, с высотой проис­ ходят медленно по сравнению с периодом колебательно­ го процесса, поэтому состояние газа в атмосфере опре­ деляется уравнением изотермы

следующие начальные параметры: объем сжатого газа V\, избыточное давление ри.

Избыточное давление определяется статической на­ грузкой Р п геометрическими размерами амортизатора:

где 5 — рабочая площадь амортизатора.

Величина абсолютного давления р'я зависит от внеш­ него давления р'в: р'я= р п+ р ’я.

В принятой схеме приведенная высота столба сжато­ го газа b одновременно является величиной статического уровня h i= Vi/S.

При изменении внешнего давления до некоторой ве­ личины р "я состояние упругого элемента будет соответ­ ствовать схеме рис. 6.10,6. Поскольку статическая на­ грузка Р осталась постоянной, не изменится также избыточное давление. Величина абсолютного давления р"а = рп+ р "я. На основании (6.8) можно записать

p 'RV i = p " nV 2.

Анализ влияния внешнего давления на параметры амор­ тизатора удобно рассмотреть на .численном расчете кон­ кретного упругого элемента

Пример. Пусть начальный объем амортизатора V,= 300 - 10—Gм \ рабочая площадь упругого элемента S = 3010~4 м2 приведенная вы­ сота столба сжатого газа /ii=10-10-2 м. Расчет выполним для ста­ тических нагрузок Р, равных 60; 150; 300; 600; 1200; 2700; 5700 и 8700 Н, и четырех значении внешнего давления рв, равных 0,01; 0,03; 0,05 и 0,1 МПа.

116

кости в зависимости от внешнего давления для примятых в примере нагрузок.

Выражение для динамической жесткости (6.10) можно предста­ вить в виде

наклона которой прямо пропорционален рабочей площади и обратно пропорционален приведенной высоте амортизатора. Координата точ­ ки пересечения этой прямой с осью ординат прямо пропорциональна статической нагрузке и обратно пропорциональна приведенной высо­ те. Для избыточных давлений рп свыше 0,2 МПа изменение внешнего давления мало сказывается на работе амортизатора. В самом деле, для рп=0,02 МПа изменение жесткости

внешнего давления иа частоту можно ме учитывать.

117

На рис. 6.13 приведены графики зависимости статического уров­ ня амортизатора от внешнего давления. Из рисунка видно, что влия­ ние внешнего давления па статический уровень сильно проявляется

0,1 МПа не оказывает существенного влияния на статический уро­ вень.

Подводя общие итоги расчета, можно сказать, что для

мый газом при постоянном давлении, зависит от темпе­ ратуры. Объем газа при температуре t

Vt = Ко(1+Af/293°), ра= const,

где По — объем газа при температуре / = 20°С; At —t—20°.

Если 5 = 20-10-4 м2 и Ь = 10 -10~2 м, то Р0 = 300- 10-ем3.

118