5.5.2. Энергоемкость фрикционных амортизаторов

Энергоемкость фрикционных амортизаторов будет определяться запасом веревки для протравливания (lтр) и величиной порога срабатывания  силы трения (Fтр), которая устанавливается и изменяется с помощью регулировочных приспособлений:

Еам = Fтр lам [кГм] (22)

Как в случае с веревкой, в отношении фрикционных и иных амортизаторов удобнее оперировать понятием удельной энергоемкости каждого конкретного устройства для автоматической страховки.

Удельная энергоемкость фрикционного амортизатора (Еуд.ам) будет равна энергии, поглощенной им в результате работы установленной на нем силы трения (Fтр) на длине протравливания веревки lам = 1 м.

Еуд.ам = Fтр lам1м [кГм/м] (23)

Так как мы договорились условно считать силу трения амортизатора равной величине его порога срабатывания, то, если порог срабатывания фрикционного амортизатора Fтр = 300 кГ, то Еуд.ам = 300 [кГм/м].

Таким образом определяется удельная и полная (с учетом запаса веревки для протравливания) энергоемкость любых фрикционных амортизаторов (Абалакова, Кашевника, Пенберти, Штихта, KISA и др.).

5.5.3. Энергоемкость амортизаторов с разрушаемыми элементами

Для расчетов мною были использованы результаты сравнительных стендовых испытаний ВостНИИ (Л-7). Во время испытаний макет (мешок с песком массой 85 кГ) сбрасывался с разной высоты и энергия его гасилась разрывными амортизаторами разных типов.

5.5.3.1. Экспериментальный образец пояса пп

Амортизатор был испытан при сбрасывании груза с высоты 500 и 1100 мм.

При сбрасывании с 500 мм сшивки амортизатора были разорваны на длину 200 мм.

При сбрасывании с 1100 мм  сшивки были разорваны по всей длине амортизатора. При этом усилия, при котором они разрушались, не превышали 200 кГ.

Рразр = 200 кГ = const

Таким образом энергоемкость пояса с амортизатором типа ПП позволяла погасить энергию падения человека весом 85 кГ с высоты 1,1 м.

Пренебрегая энергоемкостью собственно ленты, из которой изготовлен амортизатор, расcчитаем его энергоемкость.

Энергия, развиваемая грузом при падении с высоты h = 0,5 м плюс удвоенная длина lам = 0,2 м разрушения сшивок амортизатора, равна:

Е_0,5 = G(h + 2lам) = 85(0,5 + 2х0,2) = 76,5 [кГм]

При падении с высоты h = 1,1 м плюс удвоенная длина lам = 0,75 м энергия равна:

Е_1,1 = 85(1,1 + 2х0,75) = 221 [кГм]

Некоторая часть энергии падения поглощается макетом (в настоящем случае это мешок с песком), остальная  амортизатором.

Е = Емакета + Еам (24)

Применительно к конкретным условиям испытаний:

Е_0,5 = Емакета + Еам_0,5 (25)

Е_1,1 = Емакета + Еам_1,1 (26)

Так как в обоих случаях Рразр = const, то количество энергии, поглощенное макетом, Емакета = const.

То есть из (25) и (26) справедливо равенство:

Е_0,5  Еам_0,5 = Е_1,1  Еам_1,1 (27)

Энергоемкость амортизатора можно записать:

Еам = Еуд.ам х n, (28)

где:

Еуд.ам  удельная энергоемкость на шаг сшивки (на 1 строчку поперечную ширине ремня), то есть энергия, необходимая на ее разрушение;

n  число разрушенных строчек.

Для конкретных условий испытаний:

Еам_0,5 = Еуд.ам х n_0,5 (29)

Еам_1,1 = Еуд.ам х n_1,1 (30)

где:

n_0,5 и n_1,1  количество порванных строчек при сбрасывании макета с высоты соответственно 0,5 и 1,1 м.

Подставив (29) и (30) в (27), получим:

Е_0,5  Еуд.ам х n_0,5 = Е_1,1  Еуд.ам х n_1,1 (31)

Отсюда можно выразить удельную энергоемкость данного сшивного амортизатора Еуд _ПП:

Еуд._ПП = (Е_1,1  Е_0,5)/(n_1,1  n_0,5) (32)

Зная шаг сшивки = 0,05 м, можно легко установить значения:

n_0,5 = 40 и n_1,1 = 150

Тогда по (32) удельная энергоемкость амортизатора будет равна:

Еуд._ПП = (221  76,5)/(150  40) = 1,313 [кГм/на строчку]

а суммарная энергоемкость по формуле (28):

Епп = Еуд._ПП х n_ПП = 1,313 х 150 = 197,00 [кГм]

Энергоемкость макета (собственно пояса плюс строп и мешка с песком) при Рразр = 200 кГ будет равна:

Емакета = Е_1,1  Епп = 221  197 = 24 [кГм],