Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние исследований и разработок ППК 8
1.1. Краткая история создания первых ППК 8
1.2. Анализ существующих ППК 10
1.3. Зарубежные ППК 21
1.4. Анализ патентной литературы последних десятилетий по ППК 22
1.5. Анализ существующих методик расчета параметров ППК 27
Выводы по главе 1 29
2. Конструкция ппк нового поколения 30
2.1. Назначение, область применения и требования к ППК нового поколения 30
2.2. Конструкция ГШК-6 32
2.3. Материалы для силовой оболочки ППК 38
2.4. Материалы для камеры ППК 45
2.5. Технология соединения тканепленочных материалов для камеры ППК... 48
2.6. Оценка технологичности ППК - 6 49
2.7. Работа ППК-6 50
Выводы по главе 2 54
3. Математическая модель и методика расчета параметров ппк в рабочем состоянии 55
3.1. Исследуемые параметры ППК 55
3.2. Модель геометрической формы поперечного сечения тела человека 56
3.3. Основные допущения, принимаемые для расчета формы поперечного сечения надутой камеры 59
3.4. Модель геометрической формы поперечного сечения ножной секции надутой камеры (бедра или голени) 61
3.5. Модель геометрической формы поперечного сечения брюшной секции надутой камеры 84
3.6. Модель геометрической формы продольного сечения надутой камеры... 89
3.7. Математическая модель и методика расчета погонных сил, возникающих в материале ППК после наддува камеры воздухом 95
Выводы по главе 3 107
4. Расчет параметров ППК-6 108
4.1. Краткая характеристика алгоритма расчета 108
4.2 Учет деформации ткани силовой оболочки 109
4.3. Брюшная секция 110
4.4 Бедренная секция 123
4.5. Голенная секция 133
4.6. Оценка коэффициентов запаса прочности материала силовой оболочки и швовППК~6 142
Выводы по главе 4 143
5. Экспериментальное исследование ППК-6 146
5.1. Экспериментальная техника и методика проведения экспериментов 146
5.2. Результаты экспериментального исследования геометрических параметров ППК-6 и их анализ 154
5.3. Результаты экспериментального исследования давления на тело и их анализ 162
5.4. Результаты экспериментального исследования напряжений (погонных сил) в силовой оболочке и их анализ 164
5.5. Испытания ППК-6 168
Выводы по главе 5 176
Выводы по работе 178
Библиографический список
- Анализ существующих ППК
- Материалы для силовой оболочки ППК
- Основные допущения, принимаемые для расчета формы поперечного сечения надутой камеры
- Учет деформации ткани силовой оболочки
Введение к работе
Актуальность проблемы. Скорость и маневренность современных летательных аппаратов, особенно военных самолетов, с каждым годом возрастает. Возникающие при маневрах перегрузки достигают 10-12 единиц и оказывают отрицательное влияние на организм летчика. Защита летчика от положительных перегрузок (в направлении «голова - таз») осуществляется с помощью противоперегрузочного костюма, снабженного герметичной воздушной камерой, вложенной в чехол, пришитый к костюму в области живота, бедер и голеней. Камера через антигравитационный клапан подсоединяется к системе воздухоснабжеыия самолета. При увеличении перегрузок до 1,5...2 единиц камера автоматически наполняется воздухом под избыточным давлением, пропорциональным перегрузке, обеспечивая обжатие нижних частей тела. Это уменьшает отток крови от верхних частей тела к нижним, исключает смещение вниз органов верхних частей тела, увеличивая тем самым естественную переносимость перегрузок человеком.
В настоящее время для полетов на высотах до 20км в отечественной авиации применяются разработанные на предприятии «Звезда» хорошо зарекомендовавшие себя костюмы ППК-1 У, ППК-З с плоскими, или накладными, камерами, а также противоперегрузочные устройства (ППУ) в составе высотных компенсирующих костюмов (ВКК) типа ВКК-15. Указанные костюмы обеспечивают переносимость перегрузок летчиком до 9-11 единиц.
Однако конструкции существующих костюмов имеют и серьезные недостатки. У ППК-1У и ППК-З отсутствует внешнее давление в области коленных суставов и ягодиц, что приводит к болезненным ощущениям и жалобам со стороны летчиков. Костюмы ВКК не имеют вырезов в нижней части, однако плотная подгонка на указанных участках в них также не предусмотрена. В данных костюмах в области живота и ног имеются две камеры - ППУ и натяжного устройства (НУ) высотно-компенсирующей системы. Наличие двух камер усложняет и утяжеляет костюм. Кроме того,
большая часть полетных заданий выполняется на небольших высотах, до 12км, где применение ВКК необязательно, поэтому верхняя часть костюма является только помехой для движений летчика. Однако отдельное ношение нижней части этого костюма, т. е. брюк, невозможно.
В настоящее время отсутствуют также расчетные методики, которые
позволяли бы обоснованно выбирать конструктивные параметры ППК еще на
стадии проектирования. Указанные и другие недостатки существующих
ППК во многом ограничивают возможность более полного
использования технических возможностей современных самолетов. Поэтому создание ППК нового поколения с лучшими эксплуатационными характеристиками является актуальной задачей.
Целью настоящей диссертационной работы является разработка полнопрофильного ППК из современных высокопрочных огнестойких и высокогигиеничных материалов, способного обеспечивать обжатие костюмом не менее 90 % поверхности нижней части тела, работать как: отдельно в противоперегрузочном режиме, так и в комбинации с высотным компенсирующим жилетом на высотах более 12 км в режиме высотной компенсации, а также создание экспериментально подтвержденной расчетной методики, позволяющей обосновать конструктивные, технологические, эксплуатационные параметры данного ППК, а также костюмов аналогичного принципа действия.
Для достижения этой цели необходимо решить следующие основные задачи:
1. С учетом современного состояния исследований и разработок, предложить новое конструктивное решение, удовлетворяющее современным требованиям, предъявляемым к индивидуальному снаряжению летчика военной авиации, в котором были бы устранены основные недостатки, имеющиеся в существующих ППК.
С учетом требований к конструкции ПГОС выбрать материалы для его силовой оболочки и герметичной камеры, а также прогрессивную технологию сборки камеры.
Разработать методику расчета характеристик ППК в рабочем состоянии и на основании расчетов выявить значения основных внешних параметров, определяющих эффективность и прочность ППК.
4. Произвести экспериментальные исследования параметров ППК на
экспериментальных образцах, сравнить их с результатами расчетов и при
необходимости скорректировать расчетную методику.
5. С учетом результатов проведенных исследований окончательно выбрать
конструктивные, технологические и эксплуатационные параметры ППК,
изготовить опытный образец и произвести его испытания.
Научная новизна.
1. Создана новая теоретически и экспериментально обоснованная
конструкция полнопрофильного ППК с плоской камерой, удовлетворяющая
цели настоящей работы: обжатие костюмом не менее 90 % поверхности нижней
части тела, что даст возможность повысить переносимость перегрузок летчиком
на 2,5...3 единицы, способность работать как отдельно в противоперегрузочном
режиме, так и в комбинации с компенсирующим жилетом на высотах более 12
км (до 20 км) в режиме высотной компенсации.
2. Разработаны математическая модель, методика и программа расчета
параметров ППК с плоской камерой в рабочем состоянии, позволяющие
рассчитать геометрическую форму, размеры надутой камеры, форму и площадь
поверхности тела, обжатую костюмом, распределение давления на тело, а также
напряжения, возникающие в его силовой оболочке.
3. Теоретически и экспериментально установлен характер влияния конструктивных (ширина камеры, слабина ткани) и эксплуатационных (давление в камере) параметров на противоперегрузочные характеристики ППК (степень
компенсации, распределение давления на тело, размеры некомпенсированных участков) и напряжения в материале.
4. Показано, что необходимый для обеспечения высокого противоперегрузочного эффекта положительный градиент давления на тело, направленный сверху вниз, можно обеспечить в ППК данного типа благодаря увеличению кривизны поперечного сечения тела и некоторому расчетно обоснованному уменьшению относительной ширины камеры от живота к голени.
Практическая значимость
Разработан и изготовлен опытный образец ППК нового поколения -ППК-6, проведены физиологические испытания, подтвердившие его более высокие противоперегрузочные характеристики по сравнению с существующими костюмами типа ВКК-15.
Созданные в работе методики расчета и экспериментального исследования ППК-6, алгоритм и программа расчета могут быть использованы при проектировании и расчете других ППК аналогичного типа.
3. Результаты работы использованы в учебном процессе - курсовом и
дипломном проектировании студентов специальности 190600 в Московском
авиационном институте.
Автор выносит на защиту
Конструкцию ППК нового поколения в виде полнопрофильных брюк, способного обеспечивать обжатие не менее 90% площади поверхности нижней части тела, способного работать как в противоперегрузочном режиме, так и в комбинации с компенсирующим жилетом в режиме высотной компенсации на высотах 12... 20км.
Математическую модель и методику, позволяющие рассчитать геометрические параметры, давление на тело и напряжения в силовой оболочке ППК с плоской камерой в зависимости от деформационных характеристик
силовой оболочки, формы камеры, давления газа в ней, слабины ткани и антропометрических параметров летчика.
3. Методики экспериментального исследования геометрических параметров и напряжений в силовой оболочке ППК.
Анализ существующих ППК
Поскольку ППК создавались для военной, в основном истребительной, авиации, то сведения о конкретных изделиях, как и всё, что касается, военной техники, всегда были окружены завесой секретности и мало публиковались- в открытой печати. Поэтому трудно поэтапно, шаг за шагом, проследить историю разработок ППК в мире. Судя по имеющимся в открытой печати данным, одним из первых, широко применяемых в нашей стране, устройств для защиты только от перегрузок в авиации, был костюм ППК-1 (усовершенствованный вариант-ППК-1У), созданный на машиностроительном заводе «Звезда» [9]). Конструїсгивно он представляет собой две штанины, соединенные широким поясом (рис.1.1.,1.2). Костюм изготовлен из капроновой ткани. В данном костюме использовано ППУ так называемого плоского, или накладного, типа, о котором уже упоминалось в п. 1.1. Оно представляет собой герметичную резиновую камеру, вложенную в чехол, или карман, нашитый на костюм с внутренней стороны передней части, контур его обозначен на рис. 1.1. пунктирной линией. Камера имеет выводной отросток в виде резиновой трубки со штуцером 3, с помощью которого она подсоединяется к муфте объединенного разъема коммуникаций (ОРК) самолета, а через него - к автомату давления типа АД-5 (АД-5А, АД-6Е). Камера состоит из 5 соединенных между собой секций, располагаемых в надетом на летчике виде, одна в области живота, по две - в области бедер и голеней. Брюшная секция камеры имеет ограничительную шнуровку, предохраняющую, её от чрезмерного раздувания.
Для удобства надевания и снятия костюма на штанинах и правой стороне пояса имеются разъемные застежки - молнии 2. Для индивидуальной подгонки костюма на летчике на поясе и штанинах имеется шнуровка 5 в виде капроновой петельной ленты, через петли которой проходит капроновый шнур. С его помощью и осуществляется шнуровка.
В брюшной части костюма предусмотрен шнур 4 для регулировки объема брюшной секции камеры 1 и создания более равномерного давления в области живота при подаче воздуха в камеру. Регулировка производится изменением длины шнура.
В переднюю и заднюю части пояса костюма вставлены пластины жесткости, удерживающие пояс всегда в расправленном состоянии. В камере проложена резиновая трубка, предохраняющая камеру от слипания. Во избежание перелома отростка камеры, подводящего воздух, в него вставлена пружина в чехле из капроновой сетки.
Костюм надевается поверх брюк обычного летного обмундирования и плотно облегает тело летчика. После посадки в самолет летчик должен подключить костюм к муфте ОРК. Характер действия ППК 1 при возникновении перегрузок полностью аналогичен тому, что описан в п. 1.1, поэтому мы не будем повторяться.
Основные технические характеристики костюма ППК-1 в сочетании с автоматом давления АД-5 (АД-5А, АД-6Е): повышение переносимости перегрузок - до 10 ед.; прочность системы ППУ (тканевой части, швов и камеры) при наполнении ее азотом (кислородом) - до 93,16 кПа; герметичность ППУ - до 66,70 кПа; масса костюма без упаковочной сумки - не более 1,6 кг.
В процессе эксплуатации ППК-1 несколько усовершенствовался. Однако усовершенствованные варианты мало отличались от первоначального. В настоящее время широко используется модель ППК-1 У: Он был первым довольно совершенным устройством для защиты от перегрузок и сыграл значительную роль в развитии авиации нашей страны и техники пилотирования современных самолетов. К его достоинствам можно отнести обеспечиваемый им относительно высокий уровень переносимости перегрузок, удобство надевания, эксплуатации, снятия, легкость.
Однако ППК-1 У имеет и серьезные недостатки. Среди них наиболее существенным является полное отсутствие обжатия, или компенсации притока крови, в области ягодиц и коленных суставов, так как там отсутствует ткань силовой оболочки костюма, и естественно, они не охватываются ППУ. Кроме того, капроновые ткани имеют значительное растяжение (10...20%). Поэтому при подаче давления в камеру силовая оболочка ППК-1 довольно сильно растягивается, что приводит к увеличению некомпенсированных участков на теле у боков камеры вдоль живота и ног из-за приподнимания краев чехла (камеры) (см. рис. 1.З.). Эти открытые участки, а также области ягодиц и коленных суставов, оказываются изолированными от остальной, обжатой, части тела и при наличии давления р в камере туда выжимается кровь, приводя к образованию застойных зон и, как следствие, болезненным ощущениям. Могут возникать также ссадины, кровоподтеки. И, наконец, костюм в таком виде не может быть использован в составе компенсирующего костюма для высотных полетов (свыше 12 км), в то время как современная авиация уже далеко шагнула за этот порог высоты.
Идеи, заложенные в конструкции ППК-1, получили дальнейшее развитие в костюме ППК-3 (варианты ППК-3-120, ППК-3-120-Р) [10]. Принцип обжатия тела и конструктивное оформление костюма ППК-З в целом такие же, как и в ППК-1У, однако, внесены и существенные изменения (рис. 1.4, 1.5.). Надувная камера 4 имеет увеличенный размер, позволяющий охватывать до 50% периметра тела, и изготовлена не из резины, а из более прочной прорезиненной полимерной ткани. Благодаря применению более прочных материалов камеры и чехла максимальное давление воздуха в камере удалось увеличить до 91,8 кПа. Изменена конфигурация брюшной камеры (прямоугольная форма), убрана ограничивающая её шнуровка, как оказавшаяся малоэффективной. Все эти мероприятия позволили усилить обжатие тела, и несколько повысить максимальную переносимость перегрузок (на 0,5 ед.) по сравнению с ППК1-У. Камера в области ног не просто вкладывается в чехол, но и крепится к силовой оболочке лентами 9, а в области живота камера пришнуровывается к передней стенке пояса с внутренней стороны (см. рис. 1.4, поз. 6). Все это позволяет исключить сдвиги камеры в процессе эксплуатации костюма. На левой стороне пояса шнуровка заменена регулировочной тесьмой (поз. 5 на рис. 1.5) для ускорения процесса подгонки костюма в области живота. Вдоль застежек-молний (поз. 5 на рис 1.4) с внутренних сторон штанин пришиты металлические крючки, которые страхуют работу застежек-молний. Принятые усовершенствования несколько повысили эффективность и надежность костюма, он стал немного легче (масса 1,5 кг), однако отмеченные выше недостатки устранить практически не удалось.
Материалы для силовой оболочки ППК
Таким образом, давление на ягодицы обеспечиваются в сидячем (рабочем) положении летчика по опорному принципу, т.е. геометрически - за счет плотной подгонки костюма и применения малорастяжимой ткани для его силовой оболочки. Давление на коленные области создается также в основном за счет плотной подгонки костюма, и лишь в незначительной степени камерой рядом с коленной чашкой. Для обеспечения равномерности давления на колени в сидячем (рабочем) положении в области колен на передних половинках брюк изнутри вшиты вставки из материала, легко растягивающегося в продольном направлении и имеющего малое растяжение в поперечном.
При заполнении камеры воздухом не компенсированными остаются только коленные чашки, пах и узкие зоны передней части тела рядом с краями камеры. Ступни могут компенсироваться компенсирующими носками, поэтому их не учитываем. Измерения на теле человека и предварительные расчеты показывают, что при этом будет скомпенсировано, или обжато, не менее 90% площади поверхности нижней половины тела летчика. Таким образом, конструкция ГШК-6 полностью удовлетворяет поставленной перед работой цели.
Костюм ППК-6 имеет передний распах для удобства надевания и снятия его. Распах закрывается застежкой-молнией 4. Для страховки работы молнии с внутренней стороны брюк пришиты страховочные крючки 3, которые застегиваются после закрывания молнии. Для удобства надевания и снятия подогнанного по фигуре летчика костюма на боках штанин также имеются застежки - молнии. Такое расположение застежек — молний даёт возможность летчиїсу приводить надетый на него костюм из нерабочего положения в рабочее не более, чем за 30 секунд.
По бедрам на задних половинках брюк и по шаговым швам вдоль штанин расположена регулировочная шнуровка 14 для индивидуальной подгонки костюма по обхватным размерам человека. Шнуровка закрывается накладками, которые крепятся к костюму при помощи ворсовых застежек. На накладках настрочены несколько рядов лент, позволяющих регулировать ширину накладок. Подгонка костюма производится шнуром, который продет через петельные ленты. Предложенное конструктивное решение накладок позволяет защитить шнуры от задергивания и значительно упрощает операцию шнуровки по сравнению с другими видами накладок в существующих конструкциях (ППК-3, ВКК-15идр.)
Для того, чтобы пояс был всегда в расправленном положении на его задней части установлены пластины жесткости 8, а по всему периметру костюма по линии талии с внутренней стороны нашита прокладка из плотной ткани.
Важное значение, имеет характер заполнения камеры воздухом. Оно должно быть быстрым и в то же время безударным, исключающим болезненные ощущения. С этой целью внутри камеры для облегчения прохода газа проложен специальный шнур, а в брюшной секции камеры расположены также перегородки, исключающее ударное воздействие воздуха на живот при наполнении камеры.
Во избежание перелома патрубка 25 камеры, через который подводится газ, в него вставлена металлическая спираль в сетке. На конце патрубка смонтирован штуцер ППУ для подсоединения к штуцеру переключателя подачи давления в систему ППУ и НУ. Применение различных штуцеров и определенной длины патрубка дает возможность подсоединения камеры к различным автоматом давления. Все тканевые элементы ППК-6 (силовая оболочка, ленты, тесьмы, шнуры) выполнены из огнестойких материалов.
Предусмотрено также выполнение ПГЖ-б вспомогательных задач, как части СОЖ, в частности размещение на нем предметов, необходимых для жизнеобеспечения летчика. На правой передней половинке брюк нашиты карманы под карту 5 и нож 6. Карман под карту закрывается застежкой - молнией 4 и имеет переднюю стенку из прозрачной фторопластовой пленки. Это позволяет летчику читать задание, не вынимая карту из кармана. В кармане под нож крепится карабин для пристегивания ножа. На левой передней половине брюк нашиты карманы бытовой 8 и для сигнальных патронов ПСНД 10. Карман под карту закрывается застежкой - молнией 4. На брюках справа нашито полукольцо 7 для крепление фала НАЗа , выдерживающий нагрузку 600 Н.
Очевидно, что ПТЖ данной конструкции может удовлетворять приведенным выше требованием только при применении современных материалов с высокими прочностными и другими характеристиками. В связи с этим был произведен анализ характеристик существующих и перспективных разрабатываемых материалов, которые могут быть применены в ІШК-6, как отечественных, так и зарубежных.
Основные допущения, принимаемые для расчета формы поперечного сечения надутой камеры
Поперечное (по утку) сечение надутой камеры (чехла) в общем виде представлено на рис. 3.3. Его можно разделить на 4 однородные сектора: 1- левый (если смотреть на человека спереди) боковой; 2 - верхний; 3 — правый боковой; 4 - нижний. Сектора 1 - 3 являются свободными и отделяются друг от друга швами, которые натянуты этим секторами, и перемычками 5,6, т.е. не прилегающими к телу частями бескамерной части костюма, а четвертый сектор опирается о тело человека. Такая форма сечения чехла (камеры) логически следует из условия её замкнутости и наличия связей в виде перемычек и опоры. Соответственно и всю секцию надутой камеры на данном участке тела (животе, бедре, голени) можно представить состоящей из 4-х участков, образованных совокупностями соответствующих секторов: левый и правый боковые, верхний, нижний (опертый). Поскольку участки 1-3 с внутренней стороны нагружены однородной нагрузкой, или нормальным давлением, то поверхности их являются достаточно плавными. Поэтому на них всегда можно выбрать совокупность таких бесконечно близко расположенных друг к другу линий, которые близки к дугам окружности. Если для практических расчетов их действительно считать дугами окружности [28] в общем случае с переменным радиусом, центры этих окружностей для данного участка будут располагаться на некоторой линии, или оси, в общем случае пространственной . Это позволяет приближенно рассматривать каждый участок секции надутой камеры как сегмент оболочки вращения, причем ось вращения в общем случае может быть криволинейной .
Участок 4 опирается о поверхность, образованную эллипсами. Однако для приближенных расчетов нижние сектора, контактирующие с телом по ограниченным дугам (см. рис.3.3), также можно аппроксимировать дугами окружности. Соответственно и участок 4 можно рассматривать приближенно как сегмент оболочки вращения.
Предварительное моделирование показывает, что изгибом осей оболочек верхнего и нижнего участков можно пренебречь ввиду специфики их форм и принять эти оси направленными параллельно продольной оси человека. Для оболочек боковых участков можно ограничиться изгибом осей вращения по линии рядом расположенных швов.
В качестве другого важного допущения пренебрежем трением материала костюма о тело под силовой оболочкой, точнее о белье летчика. Это можно
Длл боковых секторов будем аппроксимировать не сами их дуги, а проекции этих дуг на плоскости, нормальные соответствующим швам в данных сечениях.
Термин «криволинейная ось вращения» не является общепринятым в механике, поэтому он здесь используется как чисто условный для сокращения записей. сделать потому, что, во-первых, само надеваемое на летчика белье обычно шелковое, т.е. имеет малый коэффициент трения, во-вторых, мягкие ткани тела легко могут смещаться на значительные расстояния даже под действием небольших усилий, в-третьих, смещения чехла являются весьма малыми благодаря применению ткани с очень малыми растяжением - при рабочих нагрузках не более 3-6%. Пренебрежем также динамикой процесса заполнения камеры газом, т.е. эффектом неравномерности изменения давления в различных частях камеры при быстром изменении перегрузки, а также влиянием этого на организм человека. Изучение этих явлений весьма важно, однако, как показывают расчетные оценки, инерционные колебания давления в камере все же на порядки меньше абсолютных значений давления. Поэтому при проведении первого этапа исследований данного вида ППК - в статическом режиме -динамические эффекты можно не учитывать.
И, наконец, не учитывалась деформация тела в процессе сдавливания. Расчетные оценки показывают, что изменения поперечных размеров тела вследствие деформации мягких тканей и выдавливания крови и межклеточной жидкости (в основном из ног) составляют не более 1...2мм, что вполне пренебрежимо.
Рассмотрим теперь по порядку поперечные сечения секций надутой камеры для каждого участка тела: ноги, живота. 3.4. Модель геометрической формы поперечного сечения ножной секции надутой камеры (бедра или голени) Поперечное сечение секции камеры на ноге в надутом виде изображена на рис. 3.4 так, как было указано в п.3.2. Зафиксируем вначале камеру на ноге. Тогда, как видно из рис. 2.1., она располагается несимметрично относительно оси ноги
Учет деформации ткани силовой оболочки
Алгоритм решения полученных в главе 3 систем уравнений довольно громоздкий, хотя и прост по своей сути. Здесь дадим только его краткую характеристику.
Численный расчет производился путем последовательных приближений [58], комбинируя в зависимости от сложности того или иного уравнения методы Ньютона и итерации. Для запуска итерационного процесса необходимо сначала задать значение по крайней мере одного из рассчитываемых параметров - нулевое приближение. Анализ уравнений показывает, что наиболее целесообразно задать углы наклона у у2 боковых перемычек к оси абсцисс, а зазор А в нулевом приближении взять равным исходной слабине ткани А0. При этом системы геометрических и «силовых» уравнений в первом приближении молено решать раздельно, так как связи между геометрическими и силовыми параметрами содержатся только в уравнениях равновесия в точках А и D(CM. (3.19), (3.33) для бедра и голени, (3.51) для живота), а также в зависимостях A (TV.) bA{N]), которые еще необходимо задавать. Решив системы уравнений в 1-м приближении, из условий равновесия в точках А и D определяем Y\tYi первого приближения, а также А из заданной зависимости. После этого процесс повторяется снова и так до сходимости всех параметров в двух последних приближениях с заданной погрешностью 10"4 %.
Итерационный процесс здесь довольно сложный, так как он представляет собой систему вложенных друг в друга нескольких итераций. Сходимость его сильно зависит от начальных значений параметров, причем сильное изменение этих параметров для следующего расчета по уже отлаженной программе недопустимо ввиду возможности расхождения процесса. Поэтому для расчетов была выбрана программа «ЕхсеП». Преимуществом её перед другими программами является возможность непрерывного визуального контроля за ходом вычислений и их корректировки, что позволяет избежать расхождения итерационного процесса.
Расчеты проводились для базовой модели проектируемого костюма ППК-6 - 52 размера. В качестве исходных параметров для расчета принимались: длины полуосей эллипса участка тела а и с, аппроксимированные с погрешностью не более 10% и усредненные по результатам измерений на фигурах 4-х человек примерно одинаковой комплекции; исходная (номинальная) ширина камеры (чехла) Ь0 в данном
сечении; углы наклона швов чехла к вертикальной оси человека Д, Д,; радиусы кривизны швов i?15i?2. Все величины, относящиеся к костюму, измерялись на плане ППК»6. Компьютерная программа расчетов была составлена таким образом, что в случае упирання боковых секторов в перемычки и начала искривления последних, происходил автоматический переход на вычисление по соответствующей методике. Данная программа, а также алгоритм расчета являются оригинальными. Они достаточно универсальны и могут применяться для расчета параметров не только ППК-6, но и любого другого ПИК с камерами накладного типа.
Учет деформации ткани силовой оболочки Для учета деформации растяжения материала силовой оболочки можно воспользоваться результатами испытаний, приведенными на рис. 2.2. Для ткани армалон в рабочем диапазоне погонных усилий 0 .... 15000 Н/м эти данные соответственно для основы и утка можно аппроксимировать приближенными формулами вида где Ед,Е0О,Еу,Е0у - модули упругости и начальные деформации по основе и утку. Используя вторую из этих формул А можно рассчитать как: где TV" - N - погонная сила в боковой перемычке; L - периметр тела человека в данном сечении. Ширину верха чехла в растянутом состоянии можно рассчитать по формуле Ь =Ь,(1 + є„+ї-) (4.2) Для данной ткани было получено: А. - 533 кН/м, Єоу = 0,015.
За исключением этих двух величин деформация ткани, которая вообще является незначительной (не более 3...5%), не может заметно влиять на остальные геометрические параметры: так как согласно предварительным расчетам, продольные усилия в секторе 2 почти в 2 раза меньше поперечных, а в остальных секторах усилия вообще незначительны. Поэтому продольные деформации верхнего сектора, перемычек и все деформации секторов 1,3,4 в расчетах не учитывались.
Исходные данные приведены в табл. 4.1. Расчеты проводились в зависимости от трех регулируемых параметров; давления газа в камере в пределах /3=0....90000 Па; слабины ткани Дож; исходной ширины камеры Ьт:. Расчетные значение параметров для режима максимального давления р= 90000 Па, номинальных значений Ьіш (см. табл. 4.1) и слабины ткани Дож = 0,025 м в зависимости от продольной координаты у даны в табл. 4.2.
Анализ расчетных данных показывает, что боковые сектора действительно упираются в перемычки и искривляют их. Это хорошо видно на рис. 4.1.., где представлены зависимости угла наклона боковой перемычки уж и полной ширины S.K перемычки и ширины её" прямого участка S .K от координаты у, что то же самое, что от угла ср.
