Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Исследование статических и динамических нагрузок в системе транспортировки вертолета по палубе корабля с учетом влияния качки Суслов Денис Валерьевич

Исследование статических и динамических нагрузок в системе транспортировки вертолета по палубе корабля с учетом влияния качки
<
Исследование статических и динамических нагрузок в системе транспортировки вертолета по палубе корабля с учетом влияния качки Исследование статических и динамических нагрузок в системе транспортировки вертолета по палубе корабля с учетом влияния качки Исследование статических и динамических нагрузок в системе транспортировки вертолета по палубе корабля с учетом влияния качки Исследование статических и динамических нагрузок в системе транспортировки вертолета по палубе корабля с учетом влияния качки Исследование статических и динамических нагрузок в системе транспортировки вертолета по палубе корабля с учетом влияния качки Исследование статических и динамических нагрузок в системе транспортировки вертолета по палубе корабля с учетом влияния качки Исследование статических и динамических нагрузок в системе транспортировки вертолета по палубе корабля с учетом влияния качки Исследование статических и динамических нагрузок в системе транспортировки вертолета по палубе корабля с учетом влияния качки Исследование статических и динамических нагрузок в системе транспортировки вертолета по палубе корабля с учетом влияния качки Исследование статических и динамических нагрузок в системе транспортировки вертолета по палубе корабля с учетом влияния качки Исследование статических и динамических нагрузок в системе транспортировки вертолета по палубе корабля с учетом влияния качки Исследование статических и динамических нагрузок в системе транспортировки вертолета по палубе корабля с учетом влияния качки
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Суслов Денис Валерьевич. Исследование статических и динамических нагрузок в системе транспортировки вертолета по палубе корабля с учетом влияния качки : диссертация ... кандидата технических наук : 05.08.05 / Суслов Денис Валерьевич; [Место защиты: ГОУВПО "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет"].- Санкт-Петербург, 2010.- 110 с.: ил.

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Анализ современных систем транспортировки вертолетов по палубе корабля, объект и постановка задачи исследования 6

1.1. Зарубежные системы посадки и транспортировки вертолета по палубе 6

1.2. Отечественные системы транспортировки вертолета 9

Глава 2. Исследование статических усилий в системе транспортировки 15

2.1.Влияние угла отклонения тягового каната от продольной оси вертолета на нагрузку опор 15

2.2. Усилия в условиях качки 21

2.3. Условия опрокидывания 22

2.4.условия отсутствия скольжения 28

2.5. Основные уравнения движения транспортируемого вертолета 29

2.5.1. Расчетная схема для перемещаемого вертолета 29

2.5.2. Основные уравнения динамики системы 30

2.5.3. Конечно-разностные уравнения 35

Глава 3. Проведение расчетного исследования на компьютерной модели 39

3.1. Описание алгоритм а расчета 39

3.2. Описание работы компьютерной модели 41

3.2.1. Краткое описание структуры компьютерной модели 41

3.2.2. Пульт управления

3.2.3. Таблица исходных данных 44

3.2.4. Работа пользователя при аварийной остановке программы 46

3.2.5. Исследование влияния шага интегрирования 46

Глава 4. Сравнение полученных результатов расчетных исследований с экспериментальными данными и корректировка математических моделей 51

4.1 .Экспериментальные исследования на стендовой установке 51

4.2. Результаты испытаний устройства транспортировки вертолетов на кораблях вмф различных проектов 52

Глава 5. Оптимизация характеристик тяговых лебедок и блока управления по затратам электроэнергии. Рекомендации по проектированию СТВ 62

5.1. Обоснования выбора метода оптимизации 62

5.1.1. Постановка задачи оптимизации 62

5.1.2 особенности дискретных задач 63

5.1.3 методы решения дискретных задач оптимизации 65

5.1.3.1 методы отсечения (алгоритм гомори) 65

5.1.3.2 комбинаторные методы 66

5.1.3.3. Метод ветвей и границ 67

5.1.4. Особенности использования методов при оптимизации характеристик системы транспортировки

Вертолета по палубе корабля 69

5.2. Оптимизация характеристик системы транспортировки вертолета по палубе корабля 70

Глава 6. Влияние продольной качки корабля на процесс транспортировки вертолета 74

6.1. Характеристика дополнительных усилий в элементах системы транспортировки вертолета при продольной качке 74

6.2. Влияние параметров килевой качки на процесс транспортировки вертолета 74

6.3. Влияние параметров вертикальной качки на процесс транспортировки вертолета 80

Листинг основного файла .pas программы «динамика системы транспортировки вертолета» 81

Выводы по работе 112

Литература 114

Введение к работе

Сложные метеоусловия, в которых часто приходится находиться авианесущим кораблям, предъявляют повышенные требования к вопросам обеспечения безопасности полетов и ставят конструкторов перед необходимостью разработки специальных технических устройств и систем. Вертолеты корабельного базирования наибольшей опасности подвергаются в момент посадки на палубу корабля, особенно при волнении моря, когда необходима быстрая фиксация на ней летательного аппарата.

По сравнению с условиями работы на суше условия посадки корабельных вертолетов усложняются вследствие бортовой, килевой и вертикальной качки корабля.

Затесненность и малые размеры вертолетной палубы дополнительно усложняют посадку вертолета.

Так как вертолет необходимо перемещать в ангар, требуется специальная система транспортировки, которая способна наделено работать в условиях качки, крена и дифферента корабля.

Любое буксировочное устройство с точки зрения динамики может рассматри- ' ваться как своего рода грузоподъемный механизм или комплекс таких механизмов. Поэтому общие подходы к расчетам нагрузок на грузоподъемные машины- являются, в принципе, справедливыми и для устройств буксировки вертолета по палубе корабля. Однако в настоящее время существует отчетливая дифференциация расчетов грузоподъемных механизмов, основанная на отличиях их специализации. В качестве иллюстрации этого можно привести многочисленные работы, посвященные канатным дорогам, спускоподъемным устройствам, мостовым, металлургическим, портальным, плавучим и другим типам кранов.

В свою очередь корабельные буксировочные устройства имеют следующие весьма существенные особенности по сравнению с другими типами грузоподъемных механизмов: - особо значительное влияние внешних условий (расположение вертолета на палубе, наличие ветра, волнение моря, качка) на нагрузки в упругих связях по отношению к нагрузкам, вызываемым только действием привода механизма транспортировки;

- явно выраженный случайный характер изменения внешних нагрузок, несмотря на относительно малый разброс номинальных масс обслуживаемых устройством объектов (как правило, буксировочное устройство обслуживает один конкретный вертолет или ряд вполне определенных близких по характеристикам типов вертолета).

Именно исходя из этих особенностей и учитывая потребности практики проектирования, в настоящей работе рассматриваются конкретные категории сил, действующие в процессе транспортировки. При этом следует иметь в виду, что эти силы определяются как факторы нагружения динамической системы СБУ, что предполагает некоторое, иногда и значительное, упрощение соответствующих зависимостей.

Определяющим в данном случае является возможность адекватного описания реального процесса с учетом одновременного влияния многих разнородных по характеру воздействий.

Поясним сказанное следующим примером. Известно, что расчет привода (электрического, гидравлического и др.) подъемных механизмов представляет собой сложную самостоятельную задачу, в которой часто усилия в подъемном устройстве рассматриваются как внешняя нагрузка на привод. Анализируя особенности развития движущего усилия привода во времени, исследуют упрощенные схемы внешних нагрузок (постоянная, ускоренная, гармоническая и т.д.), в то время как сами эти нагрузки в устройстве являются производными как от внешних условий динамической операции, так и от особенностей самого привода. В нашем же случае часто имеет место обратная ситуация, когда более глубоко исследуются внешние условия (волнение, качка, ветер), а упрощаются механические характеристики привода. В этом проявляются свойства абстракции и идеализации, присущие составлению математических моделей реальных процессов.

Из этого следует, что развиваемые в настоящей работе подходы к определению нагрузок и перемещений могут рассматриваться как некоторое приближение к описанию внешних воздействий на привод.

Особо следует указать, что такие воздействия как качка, в расчетах выступают в качестве кинематических возбуждений динамических систем.

Известно, что перемещения элементов динамической системы воздействуют на систему аналогично силам. Именно поэтому наряду с силовым часто говорят о кинематическом возбуждении системы.

Так как силовые и кинематические возбуждения носят случайный характер, то, строго говоря, адекватными методами расчетов в особо сложных случаях являются стохастические, основанные на широком применении вероятностных подходов.

При рассмотрении внешних сил и воздействий кинематической природы, необходимо выделить некоторые основные, учитываемые при составлении математических моделей различных режимов транспортировки вертолета по палубе корабля.

Волнение моря вызывает качку судна-носителя и самого вертолета. Качка же выступает как неизбежное внешнее кинематическое возбуждение динамической системы транспортировки. Это оправдывает пристальное внимание к кинематическим характеристикам колебаний фиксированной точки на судне и точек обслуживаемого вертолета.

Зарубежные системы посадки и транспортировки вертолета по палубе

За рубежом системы посадки и транспортировки вертолетов разрабатывались целым рядом компаний в разных странах: Канаде, Англии, Германии, Австралии, США [33].

Для автоматизации процесса посадки вертолета в начале 80-х годов английская компания "Фэри гидравлик" начала разработку автоматического стопорного устройства для вертолетов корабельного базирования типа "Линкс", которое первоначально представляло собой выдвижную штангу с укрепленным на конце специальным крюком. В момент посадки вертолета крюк зацеплялся за ячейки прикрепленной к палубе решетки и защелкивался.

Впервые такая система нашла практическое применение в индийских ВМС для расширения летных возможностей вертолетов корабельного базирования "Си Кинг". Однако она оказалась малоэффективной из-за недостаточно надежной фиксации вертолета на палубе, а также из-за большой собственной массы и габаритов. Дальнейшая работа в этой области привела к созданию конструкции, состоящей из двухступенчатой телескопической выдвижной штанги с гидравлическим приводом, способной надежно удерживать летательный аппарат массой до 10 т (рис. 1.1). Одна из последних модификаций стопорного устройства компании "Фэри гидравлик" обеспечивала готовность к работе - выдвижение телескопической штанги, автоматический захват ячеек палубной решетки и принятие максимальной нагрузки всего за 1,5 с. Существуют и другие системы посадки вертолета на палубу корабля. Среди них можно отметить систему принудительной посадки с помощью тросов, предложенную канадцами в начале 60-х г. прошлого века (система "Beartrap"). При заходе на посадку вертолет зависает над вертолетной палубой, с него спускается трос, который захватывается специальным лебедочным устройством в центре вертолетной палубы, после чего лебедка подтягивает вертолет к палубе. Поскольку этот трос точно позиционирует вертолет, то его шасси при посадке точно садятся в специальные захваты на палубе, где они фиксируются. Это позволяет производить посадку в условиях сильной качки корабля - до 30 на борт и при ветре до 50 узлов. Канадцы установили эту систему на своих модернизированных фрегатах и эс-минцах-вертолетоносцах типа "Ирокуа". Американские специалисты на базе канадской и английской систем создали свою аналогичную систему принудительной посадки - RAST (Recovery Assist Secure and Traverse), устанавливаемую на кораблях, оснащенных вертолетами типа LAMPS МкЗ. Ее испытания проводились испытательным центром авиации ВМС США (Па-таксент-Ривер, штат Мэриленд) в 1981 году. Система включает две выдвижные стопорные штанги, закрепленные на летательном аппарате, и вспомогательный трос, проходящий через одну из них. Принцип работы системы заключается в принудительном притягивании зависшего над кораблем вертолета к устройству быстрой швартовки при помощи стального троса с последующим перемещением его в ангар по специальным направляющим трекам. Сначала летчик должен осуществить нормальный заход и зависнуть над палубой на высоте около 4,5 м. Затем с вертолета подается вспомогательный трос, к которому на палубе крепят силовой трос. Один его конец соединен с гидравлической лебедкой на корабле, а другой при помощи вспомогательного троса поднимается на вертолет и автоматически запирается специальным замком в основной штанге. Посадка вертолета на площадку осуществляется пилотом при тесном взаимодействии с руководителем посадки, в задачу которого входит корректирование действий летчика, а также регулирование натяжения силового троса, который летчик в случае необходимости может отсоединить. Силовой трос втягивает основную штангу вертолета в устройство быстрой швартовки, а зажимное приспособление захватывает и стопорит ее. Затем хвостовая штанга опускается в решетку на посадочной палубе, что предохраняет машину от разворачивания относительно вертикальной оси. По данным зарубежной печати, система RAST обеспечивает безопасную посадку вертолета в море на корабль при бортовой качке до 28, килевой - 5г После того, как вертолет надежно зафиксирован на палубе, его необходимо переместить по палубе в ангар. Работа устройства транспортировки должна быть согласована и даже синхронизирована с работой ряда других корабельных систем, устройств и комплексов, в частности, устройства открывания-закрывания ворот полетного ангара, комплексами перезарядки боевых средств вертолета и др. Таким образом, речь идет о сложном комплексе механического оборудования, расположенного на вертолетной площадке, в ангаре и подпалубных помещениях, выполняющем комплексную задачу обеспечения использования вертолетов на кораблях. Устройство транспортировки вертолета является важной составляющей в составе указанного комплекса. Работоспособность устройства транспортировки вертолета должна обеспечиваться при ветре любого направления до 25 м/с и при волнении моря со следующими параметрами качки корабля: - бортовой - с амплитудой до 12,5 и периодом 7 с; - килевой - с амплитудой 4 и периодом 5 с; - вертикальной - с амплитудой 2 м и периодом 7 с; - горизонтально-поперечной - с амплитудой 1,5 м и периодом 7 с; - рыскания - с амплитудой 3 и периодом 20 с. Комплекс должен сохранять работоспособность и прочность после воздействия: - бортовой качки с амплитудой до 40, периодом 10 с; - килевой качки с амплитудой 8,5, периодом 5,5 с; - вертикальной качки с амплитудой 6,0 м, периодом 5,5 с. В районах использования кораблей с вертолетными комплексами возможны различные климатические условия. Комплекс должен надежно работать при следующих условиях окружающей среды: - температуре воздуха от 0С до плюс 40С (для механизмов, расположенных в помещениях) и от минус 40С до плюс 55С (для устройств и механизмов, расположенных на верхней палубе и в ангаре); - относительной влажности воздуха до 100 % при температуре воздуха до плюс 35С.

Основные уравнения динамики системы

Кроме стендовых испытаний проводились проверки работоспособности системы в натурных условиях на кораблях. Первая система транспортировки вертолетов была разработана ЗАО «ЦНИИ СМ» в кооперации с ФГУП «Северное ПКБ». За период с 2001 по 2007 гг. вновь созданные устройства транспортировки проходили испытания на головных кораблях различных проектов: в 2001 г. на корабле пр. 1135.6, заказчик ВМФ Индии, проектант ФГУП «Северное ПКБ»; в 2005 г. на корабле 956ЭМ, заказчик ВМФ Китайской народной республики, проектант ФГУП «Северное ПКБ»; в 2007 г. на корабле пр.20380 заказчик ВМФ России, проектант ФГУП «ЦМКБ «Алмаз». Созданная система транспортировки вертолетов, обеспечивающая транспортировку вертолета с заданной скоростью и его удержание на палубе в условиях крена и дифферента корабля, является саморегулирующейся, что позволило исключить преобразующие устройства, ранее применявшиеся в лебедках ЛЭГС11. Первое устройство транспортировки вертолета (УТ) в составе комплекса УТПВ (устройство транспортировки и привода ворот ангара и крышки погреба АБЗ), как указано выше, создано в кооперации с ФГУП «Северное ПКБ». Проектирование комплекта электрогидравлических механизмов (лебедки гидравлические, насосный агрегат, гидроцилиндры, блок охладителя, блоки гидрооборудования, блок клапанов, щит автоматики, пульты управления ангарный и переносной и т.д.) выполнено ЗАО «ЦНИИ СМ», а вспомогательных узлов (буксировочное и блокировочное устройства, роульсы, упор, направляющие) и комплекса в целом - ФГУП «Северное ПКБ». Испытания комплекса УТПВ проходили на головном корабле пр. 11356 в период швартовных испытаний (ШИ) у стенки завода-строителя и ходовых испытаний (ЗХИ) корабля с 09.11.2001 г. по 05.12.2001 г. на полигоне в Финском заливе. Испытания проводились с сертифицированным макетом вертолета Ка-25, масса и габариты которого в точности совпадали с самим вертолетом. Качка корабля в процессе этих и всех последующих испытаний на кораблях других проектов создавалась работой изготовленных ОАО «Пролетарский завод» успокоителей качки в режиме «Раскачка». Условия испытания У ТВ на головном корабле 1135.6 были следующими. На ШИ заказа температура воздуха 0С, ветер до 5 м/с, крен - 1 на ПБ. На ЗХИ заказа - температура наружного воздуха минус 10С, ветер до 15 м/с, крен до 15-ПБ, 9-ЛБ. В процессе ЗХИ корабля накануне проведения испытаний УТПВ выпало большое количество мокрого снега, после чего температура воздуха опустилась до минус 10 С и палуба корабля, в т.ч. ВППл, оказалась покрытой слоем льда. Корабль, начиная с отхода от пирса Балтийского завода, был загружен неравномерно, с креном на правый борт. Поэтому в процессе ЗХИ было необходимо перемещать вертолет по обледенелой палубе с креном корабля на ПБ - 15, на ЛБ-9. При таких условиях даже нахождение на палубе личного состава корабля, членов межведомственной комиссии и сдаточной команды в процессе ЗХИ было небезопасным, а перемещение вертолета использовавшимися ранее лебедками ЛЭГС11 - невозможным. В таких экстремальных условиях испытаний (обледенелая палуба, темное время дня, температура минус 10С, крен до 15 и ветер до 15 м/с) устройство транспортировки обеспечивало перемещение вертолета с любой заданной скоростью (0,2 м/с и 0,4 м/с) в любом направлении, в ангар или на ВППл, абсолютно по прямой линии, «по ниточке», а члены сдаточной команды и личный состав, находившиеся на палубе, дабы не соскользнуть к борту, использовали водило, предназначенное для направления колес шасси вертолета, и корпус вертолета в качестве опоры. Длительность испытаний комплекса составила на ШИ - 6 час, на ЗХИ -14 час. Замечаний по работе комплекса в процессе испытаний не было. Однако, при испытаниях были выявлены некоторые, не влияющие на работоспособность и на основные характеристики комплекса, особенности эксплуатации УТПВ, относящиеся к корабельным условиям использования комплекса. Была отмечена целесообразность и необходимость выполнения следующих мероприятий: разметить трассу движения передних колес вертолета с целью плавно го захода опорных, задних колес шасси вертолета в направляющие и передних -на блокировочное устройство; сместить один из роульсов в носовой части ангара к ДП на 250 - 350 мм; выполнить надписи на рукоятках гидроэлектроманипуляторов блоков гидравлики; изменить установку конечного выключателя заштыривающего устройства ворот ангара для исключения возможности их открывания в заштыренном положении и установить по чертежам ФГУП «Северное ПКБ» механический указатель положения заштыривающего устройства. Предложенные мероприятия были реализованы после окончания ЗХИ в период нахождения корабля у стенки Балтийского завода. При проведении МВИ комплекса УТПВ на головном заказе 11356 представителями ВМФ были высказаны пожелания при создании комплексов для кораблей последующих проектов усовершенствовать их конструкцию, расширить и улучшить условия их эксплуатации: уменьшить габариты лебедок; уменьшить вес кабеля переносного пульта управления, поскольку примененный пульт с кабелем 019 мм весит 15,5 кг и при его эксплуатации возникают значительные неудобства; применить в качестве основной рабочей жидкости ПГВ.

Краткое описание структуры компьютерной модели

В основе метода ветвей и границ лежат следующие основные модули: 1) построение дерева допустимых вариантов; 2) составление оценочных задач; 3) определение правила обхода дерева вариантов; 4) отбрасывание «неперспективных» вариантов; 5) проверка критерия останова. Рассмотрим подробнее каждый из указанных модулей. 1) Построение дерева вариантов осуществляется на основе разбиения множеств на конечное число непересекающихся подмножеств. Факт разбиения множества называется ветвлением и производится на очередном шаге метода в соответствии со сформулированным заранее правилом. Это правило связано со спецификой конкретного допустимого множества исследуемой задачи. Правило разбиения множества на подмножества в конкретной задаче может быть не единственным. должна быть слишком большой). Такие требования объясняются тем, что именно оценки используются при отбрасывании неперспективных множеств (следовательно, при сокращении перебора). При составлении оценочных задач можно воспользоваться универсальным правилом: отбросить в исходной задаче наиболее «тяжелые» (трудновыполнимые) ограничения (например, требование цело-численности). Получаемые оценки должны обладать монотонностью в том смысле, что оценки подмножеств не должны быть меньше оценки разветвленного множества. 3) Правило обхода дерева вариантов в процессе работы алгоритма называют стратегией обхода дерева. Существует множество различных стратегий, но наиболее распространенными являются три из них: а) «По минимуму оценки». В этом случае для последующего разбиения выбира ется подмножество, имеющее к данному шагу алгоритма минимальную оценку. б) Односторонний обход дерева вариантов. Для последующего разбиения выби раетсяодно из подмножеств, полученных на предыдущем шаге (например, под множество, в котором х, = 1, 1 / п). Если соответствующая ветвь дерева ока зывается пройденной до конца (или отброшена, как неперспективная), то проис ходит возвращение к ближайшему из предыдущих шагов, где сохранилась аль тернатива. в) Смешанная стратегия. В этом случае для продвижения «вниз по дереву» ис пользуется односторонний обход дерева вариантов, а при «подъеме вверх» ищется множество с минимальной оценкой. 4) Будем называть множество неперспективным, если относительно него прини мается решение о выбрасывании его из дальнейшего рассмотрения. Отбрасыва ние множеств в ходе решения обеспечивает сокращение перебора. Исключение множеств вариантов из дальнейшего рассмотрения производится с помощью оценок этих множеств и рекорда. Рекордом (или рекордным значением) называ ют значение целевой функции в «лучшей» (доставляющей наименьшее значе ние) из полученных допустимых точек. Для определения начального рекорда ре комендуется воспользоваться каким-либо приближенным алгоритмом или дру гой априорной информацией, если она имеется. По ходу решения задачи рекорд обновляется. Если оценка некоторого подмножества больше имеющегося рекорда, то среди; точек данного подмножества нет решения задачи. Таким образом формулируется ; основное правило сокращения перебора: если оценка множества больше рекордного значения, то такое множество вариантов выбрасывается из дальнейшего рассмотрения. Множество может не подвергаться последующему ветвлению и по другим причинам: если при:решении оценочной задачи на данном множестве была получена точка, являющаяся допустимой в исходной-задаче, или если допустимое множество оценочной задачи пусто. 5) Работа метода останавливается в: соответствии; с критерием оптимальности. Признаком останова является следующая; ситуация: не осталось ни одного множества, которое, может быть подвергнуто последующему ветвлению; Решением этой задачи является точка, в которой получено последнее рекордное значение. В представленных выше пяти пунктах описаны; основные модули, с помощью которых может быть составлена схема работы любого варианта метода ветвей и границ. При оптимизации- системы транспортировки вертолета целесообразно в качестве функции: цели; выбрать потребление энергии,. либо массу системы. В а-риируемыми величинамишри этом будут толщина лроса; давление насоса постоянной подачи; (давление перед гидромоторами); максимальная скорость транспортировки- диаметр лебедки, мощность электромотора: Толщина троса определяет динамичность процесса при;качке и;ветровом воздействии; что видно из данных, приведенных в гл.б; в которой представлены расчеты транспортировки при вертикальной качке. С увеличением толщины троса увеличивается максимальная нагрузка на лебедку, что требует увеличения: максимальной мощности электродвигателя по сравнению с номинальной и; его массы. Давление перед гидромоторами определяет величину противодавления за гидромотором, которое в свою очередь определяется скоростью транспортировки вертолета. Диаметр лебедки определяет тянущий и тормозящий моменты при заданных усилиях в тросах. Увеличение скорости транспортировки приводит к изменению усилий. Дискретными величинами в процессе оптимизации, являются диаметр каната и диаметр лебедки, мощность электромотора, параметры гидромоторов, которые должны приниматься в соответствии с существующими таблицами рядов.

Если выбрать в качестве переменной скорость транспортировки вертолета, а в качестве ограничения принять величину запаса по разрывному усилию каната, то задача оптимизации становится дискретной, поскольку диаметр каната задан ГОСТом в виде таблицы [58]. Но в качестве предварительного изучения влияния скорости транспортировки вертолета на затраты электроэнергии целесообразно изучить влияние скорости транспортировки на-затраты, энергии, и мощность без учета ГОСТа, т.е. как непрерывную задачу. Для решения этой задачи используем данные проектных проработок и результаты экспериментов, приведенные выше.

Результаты испытаний устройства транспортировки вертолетов на кораблях вмф различных проектов

В работе выполнен анализ зарубежных и отечественных систем транспортировки вертолетов по палубе корабля. Анализ предложенных схем показывает, что для обеспечения высокой надежности транспортировки вертолета по палубе с учетом качки и ветровой нагрузки необходимо проведение подробных расчет-но-теоретических исследований поведения транспортируемого вертолета с учетом характеристик бортовой, килевой и вертикальной качки корабля, статических и динамических характеристик вертолета и основного оборудования системы транспортировки, в первую очередь гидромоторов, лебедок и канатов.

Разработанные в работе методики статических и динамических расчетов, а также проведенные эксперименты показали, что: 1. С увеличением угла отклонения тягового каната от продольной оси увеличиваются как поперечные, так и продольные реакции опор, причем продольные реакции заметно больше поперечных. При этом с увеличением усилия тяги допустимый угол отклонения тягового каната,от продольной оси уменьшается. 2. Геометрия устройства существенно влияет на усилия, в обеих опорах. При увеличении относительного удлинения устройства усилия в опорах увеличиваются. Минимальные усилия- наблюдаются при равенстве диагоналей устройства. 3. Равенство усилий тяги и трения в процессе транспортировки соблюдается только в стационарных условиях. В условиях качки возникают инерционные эффекты, нарушающие это равенство. 4. Численная оценка условий опрокидывания вертолета, выполненная с учетом бортовой качки и воздействия ветра показала, что опрокидывающий инерционный момент и момент от составляющей силы тяжести, параллельной палубе, с ростом амплитуды качки увеличиваются, а восстанавливающий момент за счет составляющей силы тяжести, перпендикулярной палубе, уменьшается. С увеличением периода качки опрокидывающий инерционный момент уменьшается, восстанавливающий момент не изменяется. Увеличение восстанавливающего момента может быть достигнуто за счет увеличения расстояния между опорами вертолета. 5. Допустимый угол крена с точки зрения предотвращения скольжения определяется соотношением изменения силы трения из-за уменьшения нормального давления колес вертолета на палубу и увеличения составляющей веса в направлении скольжения с одной стороны и величиной коэффициента трения - с другой. Уменьшение коэффициента трения приводит к уменьшению допустимого угла крена. 6. Разработанные математические модели расчета динамических характеристики процесса транспортировки в условиях продольной (килевой и вертикальной) качки позволили установить связь между нестационарными параметрами движения (скоростями, ускорениями и усилиями) вертолета по палубе в процессе транспортировки и характеристиками оборудования системы транспортировки (лебедок, гидромоторов, канатов, насосных агрегатов, электромоторов), обосновать выбор этих характеристик в зависимости от параметров качки корабля. 7. Установлены количественные соотношения между параметрами килевой качки, радиальным и тангенциальным ускорениями вертолета при транспортировке и силами натяжения канатов. 8. Выполнена оптимизация характеристик жесткости выбираемого каната по потребляемой электрической энергии и требуемой мощности и получены оптимальные значения жесткости каната. 9. Выполненные стендовые и натурные испытания показали удовлетворительное совпадение расчетных и экспериментальных значений тянущей и тормозящей сил, скоростей транспортировки и потребляемой мощности.

Похожие диссертации на Исследование статических и динамических нагрузок в системе транспортировки вертолета по палубе корабля с учетом влияния качки