Содержание к диссертации
Введение
1 . Современное состояние исследований и разработок ВКК 9
1.1. Неблагоприятные факторы высотного полета и средства защиты летчика от них 9
1.2. ВКК за рубежом 12
1.3. Анализ отечественных ВКК 17
1.4. Анализ патентной литературы последних десятилетий в области ВКК 24
1.5. Анализ существующих методик расчета параметров ВКК 26
Выводы по главе 1 28
2. Математическая модель и расчет параметров ВКЖ 29
2.1. Назначение, область применения и требования к ВКЖ 29
2.2. Конструктивная схема ВКЖ 30
2.3. Основные исследуемые параметры ВКЖ 31
2.4. Модель геометрической формы поперечного сечения тела человека 32
2.5. Модель геометрической формы и математическая модель для 35 определения параметров поперечного сечения жилета после заполнения газом камеры
2.6. Модель геометрической формы и математическая модель для 48 определения параметров поперечного сечения жилета на участке проймы...
2.7. Модель геометрической формы продольного сечения камеры (чехла) 50
2.8. Математическая модель для определения напряжений (погонных сил), 53 возникающих в силовой оболочке ВКЖ после наддува камеры
2.9. Расчет параметров ВКЖ и анализ результатов расчета 60
Выводы по главе 2 86
CLASS 3. Конструкция ВКЖ 8 CLASS 8
3.1 Новая модульная структура ВКК 88
3.2. Устройство жилета повышенного давления ЖК -6 88
3.3. Работа ЖК-6 92
3.4. Устройство жилета єдиного давления ЖК-ЕД 92
3.5. Работа ЖК-ЕД 95
3.6. Материалы для ВКЖ 96
Выводы по главе 3 101
4. Экспериментальное исследование ВКЖ 103
4.1. Экспериментальная техника и методика проведения экспериментов 103
4.2. Результаты экспериментального исследования геометрических параметров ВКЖ и их анализ 110
4.3. Результаты экспериментального исследования распределения давления 116 на тело и их анализ
4.4 Результаты экспериментального исследования напряжений (погонных 119
сил) в силовой оболочке жилета ЖК-6 и их анализ
4.5. Испытания жилетов ЖК-6 и ЖК-ЕД 121
Выводы по главе 4 138
5. Эргономическое исследование жилета ЖК -6 139
5.1. Основные цели и виды исследований 139
5.2. Примерочные испытания 140
5.3. Испытания на функциональную досягаемость 143
5.4. Летно-прыжковые испытания 146
5.5. Общая оценка эргономичности жилета ЖК-6 в составе высотно- 147
компенсирующего комплекта
Выводы по главе 5 148
Выводы по работе 150
Библиографический список 152
- Неблагоприятные факторы высотного полета и средства защиты летчика от них
- Назначение, область применения и требования к ВКЖ
- Устройство жилета повышенного давления ЖК
- Экспериментальная техника и методика проведения экспериментов
Введение к работе
В настоящее время в отечественной авиации при полетах на высотах до 20км применяются ВКК с плоской камерой, встроенной под силовую оболочку -ВКК-15 (ВКК-15К, ВКК-15М). Достоинством данных костюмов является то, что они наряду с высотной компенсацией выполняют и функции противоперегрузочного костюма (ППК).
Однако костюм ВКК-15 имеет и существенные недостатки. Он выполнен в виде комбинезона и отдельное ношение его нижней части в качестве ППК или верхней части в виде компенсирующего жилета невозможно. В то же время большинство полетных заданий выполняется на высотах до 12км, где высотная компенсация не нужна, поэтому верхняя часть костюма является лишь помехой
для летчика. В области живота и ног у ВКК-15 имеются две камеры - НУ и противоперегрузочного устройства (Ш1У), что утяжеляет костюм.
Другой особенностью ВКК-15 является то, что в аварийной ситуации давление в камере НУ в 3,2 раза превышает давление в магистрали дыхания. Это способствует эффективной защите летчика, однако оказывает и значительное силовое воздействие на грудную клетку, что при довольно узких нагрудных секциях камеры, вызывает дискомфорт у летчика.
Костюм ВКК-15 изготовлен их хотя и прочной, малорастяжимой, однако малогигиеничной ткани СВМ. Вследствие этого, а также из-за наличия расположенных под камерами жестких воздуховодов костюм неудобен в эксплуатации и часто вызывает жалобы летчиков.
В военной авиации стран НАТО ВКК используются в режиме единого давления - давления в камере и линии дыхания одинаковы. ВКК единого давления, камера которого охватывает не менее половины грудной клетки, при небольшом (не более 10—12кПа) избыточном давлении в ней, естественно, более полно и менее безболезненно воздействует на тело и поэтому является более эргономичным. Однако он требует обязательной тепловентиляции пододежного пространства в области груди.
В настоящее время в литературе отсутствует достаточно надежная математическая модель, которая позволяла бы обоснованно определять конструктивные параметры высотно-компенсирующего жилета (ВКЖ) на стадии проектирования.
В связи с изложенным, создание нового расчетно и экспериментально обоснованного высотно-компенсирующего комплекта, способного выполнять те же функции, что и ВКК-15, однако более эргономичного и имеющего отделяемые друг от друга верхнюю (ВКЖ) и нижнюю (ПИК с функцией высотной компенсации) части, является актуальной задачей.
В настоящее время указанный комплект разрабатывается в ОАО «Объединение «Вымпел» при участии ЗАО НПО «Динафорс» по заданию МО РФ. Нижняя часть комплекта ППК-6, исследованию которого была посвящена диссертация Аверьянова А.А., уже разработана.
Целью настоящей диссертационной работы является создание экспериментально подтвержденной математической модели и методики расчета параметров ВКЖ с плоской камерой и разработка на их основе высокоэргономичного жилета из современных материалов в двух вариантах -повышенного и единого давления - с максимальной степенью силовой компенсации соответственно 40% и 90%, обеспечивающего в составе высотно-компенсирующего комплекта совместно с ППК-6 эффективную защиту летчика от воздействия пониженного барометрического давления при разгерметизации кабины самолета на высотах до 20км.
Для достижения данной цели необходимо решить следующие основные задачи:
Разработать математическую модель расчета параметров ВКЖ в рабочем состоянии и на основании расчетов выявить значения параметров, определяющих его эффективность.
На основе расчетных данных и с учетом современного состояния исследований и разработок предложить конструктивные решения обоих указанных вариантов ВКЖ, удовлетворяющие современным требованиям, предъявляемым к индивидуальному снаряжению летчика, в котором были бы устранены основные недостатки существующих ВКК, а также выбрать материалы для силовой оболочки и герметичной камеры.
Произвести экспериментальные исследования параметров ВКЖ на экспериментальных образцах, сравнить их с результатами расчетов и при необходимости скорректировать расчетную методику.
С использованием результатов проведенных исследований уточнить конструктивные параметры ВКЖ, изготовить опытные образцы жилета
повышенного давления и экспериментальные образцы жилета единого давления и произвести их испытания. Научная новизна
1 Разработана математическая модель для определения формы камеры
(чехла) ВКЖ в рабочем состоянии и параметров ее механического
взаимодействия с телом летчика, позволяющая рассчитать геометрические
параметры камеры, распределение давления на тело и напряжений в силовой
оболочке.
Теоретически и экспериментально обоснована модульная структура ВКК - с раздельными верхней (ВКЖ) и нижней (ППК с функцией высотной компенсации) частями - обеспечивающая большую эргономичность комплекта по сравнению с серийным ВКК и позволяющая эксплуатировать его в различных сочетаниях для различных целей: ППК отдельно на высотах до 12км или вместе с ВКЖ на высотах до 20км в противоперегрузочном режиме; ВКЖ с ППК - в режиме высотной компенсации на высотах до 20км; ВКЖ отдельно на высотах до 15 - 16км в режиме высотной компенсации для маломаневренных самолетов.
Получены численные экспериментально подтвержденные зависимости геометрических (размеры участков камеры, опорная степень компенсации) и силовых (распределение давления на тело, напряжений в силовой оболочке, силовая степень компенсации) от конструктивных (деформируемость ткани силовой оболочки, слабина ткани, ширина камеры) и эксплуатационных (давление в камере) параметров ВКЖ.
Практическая значимость
1 Разработаны и изготовлены опытные образцы жилета ЖК-6 и экспериментальные образцы жилета ЖК-ЕД, удовлетворяющие цели данной работы и прошедшие физиологические наземные и высотные испытания.
Разработана методика экспериментального исследования напряжений в материале силовой оболочки защитного снаряжения.
Теоретические и экспериментальные результаты работы использованы в учебном процессе - курсовом и дипломном проектировании студентов специальности 190600 в Московском авиационном институте.
Автор выносит на защиту
1 Математическую модель, позволяющую рассчитать геометрические
параметры, распределение давления на тело и напряжения в силовой оболочке
ВКЖ с плоской камерой в зависимости от деформационных характеристик
материала силовой оболочки, формы и размеров камеры, давления газа в ней,
слабины ткани и антропометрических параметров летчика.
Модульную структуру ВКК - с раздельными верхней (ВКЖ) и нижней (ППК с функцией высотной компенсации) частями -, реализованную в конструкции ВКЖ из современных прочных, малорастяжимых, огнестойких и высокогигиеничных материалов, со степенью силовой компенсации при полном вдохе не менее 40% в варианте повышенного давления, а в варианте единого давления не менее 90%, обеспечивающего в составе высотно-компенсирующего комплекта совместно с ППК-6 эффективную защиту летчика в условиях разгерметизации кабины самолета на высотах до 20км и обладающего большей эргономичностью, чем существующие ВКК.
Методику экспериментального исследования напряжений в силовой оболочке защитного снаряжения.
Неблагоприятные факторы высотного полета и средства защиты летчика от них
По мере подъема на высоту барометрическое давление воздуха уменьшается. Соответственно падает парциальное давление кислорода в нем. Человек может длительное время сохранять работоспособность при парциальном давлении кислорода во вдыхаемом воздухе 8,00...8,66 кПа, что соответствует условиям пребывания на высоте 3...3,6км без дополнительного использования кислорода [1]. Однако уже на высотах 4...4,5км из-за нехватки кислорода у большинства людей через определенное время появляются признаки нарушения работоспособности. С дальнейшим увеличением высоты и снижения давления кислорода происходит прогрессирующее нарастание симптомов кислородного голодания - гипоксической гипоксии, которое в конечном итоге приводит к потере сознания.
Вторым неблагоприятным фактором высоты является отрицательное воздействие на человека самой разреженной атмосферы. При этом у человека могут развиваться декомпрессионные расстройства, связанные с изменением объема и давления в газосодержащих полостях (высотный метеоризм, баросинусит, бароотопатия, бароденталгия), высотная декомпрессионная болезнь (ВДБ), высотная парогазовая эмфизема, обусловленные внутрисосудистым или внутритканевым газообразованием.
Третьим неблагоприятным фактором является низкая температура окружающего воздуха, которая снижается примерно на 6С на каждый километр высоты подъема и, достигая -56С на высотах более 11км, сохраняется на больших высотах неизменной.
Изменения в психофизиологическом состоянии и нарушение работоспособности человека в зависимости от высоты подъема хорошо изучены. Для каждой высоты определено резервное время, или время активного сознания, когда у человека еще сохраняется минимальный уровень работоспособности, достаточный для принятия мер по спасению. Эти данные достаточно подробно изложены в литературе [2-6], поэтому мы их здесь не приводим.
С учетом изложенного обязательным средством обеспечения экипажу самолета необходимых условий работы и защиты от неблагоприятных факторов высоты является герметичная кабина в сочетании с дополнительной подпиткой вдыхаемого воздуха кислородом или подачей чистого кислорода в кислородную маску или гермошлем. В герметичной кабине давление, как правило, не должно быть ниже атмосферного на высоте 7км, в то время как высота полета может быть выше этой величины. Дыхание кислородно-воздушной смесью или чистым кислородом в герметичной кабине не только защищает от кислородного голодания, но и обеспечивает частичную десатурацию организма от азота и тем самым препятствует возникновению ВДБ.
Однако в случае разгерметизации кабины «высота» в ней может не только достигать высоты полета, но и даже превышать ее на 1-2км вследствие динамического отсоса воздуха. Тогда даже дыхание чистым кислородом может оказаться недостаточным для защиты от кислородного голодания.
Практикой и физиологическими исследованиями установлена максимально допустимая «высота» в кабине, на которой дыхание чистым кислородом является еще достаточной защитной мерой, равная 12км. На этой высоте барометрическое давление равно 19,4кПа. На высоте более 12км резервное время крайне ограниченно - секунды. Для того, чтобы сохранить давление кислорода под маской или в гермошлеме на уровне около 19,4 кПа летчику теперь приходиться дышать под избыточным давлением, так как давление снаружи ниже, чем в системе дыхания. В этих условиях вдох может вызывать чрезмерное растяжение легких или даже их разрыв, а полный выдох становится затруднительным, так как наружное давление недостаточно помогает человеку сжать грудную клетку для того, чтобы выпустить воздух. Сердцу становится трудно обеспечивать возврат венозной крови. Происходит депонирование крови на периферии тела.
Поэтому на высотах более 12км применяют принудительное сжатие тела летчика путем оказания противодавления на его поверхность, равного или превышающего избыточное давление - разность между давлением кислорода в дыхательной системе и наружным. С указанной целью применяют ВКК, снабженные пневматическими НУ. Физиологическое воздействие ВКК на организм летчика заключается в том, что при подаче кислорода в герметичную камеру НУ последняя надувается, натягивает силовую оболочку костюма и обжимает тело по периметру. В первую очередь оказывается давление на легкие, что компенсирует избыточное давление кислорода в них, делая возможным свободные вдох и выдох. Если костюм обжимает не только грудную клетку, но и большую часть всей поверхности тела, то это позволяет также избежать декомпрессионные расстройства, уменьшить депонирование крови в нижние конечности, увеличить возврат венозной крови к сердцу.
ВКК могут применяться в комплекте с кислородной маской или гермошлемом. При использовании маски остаются открытыми участки шеи, головы и лица, что приводит к нарушениям кровообращения, сопровождающимся выжиманием крови и жидкости в эти участки и отеком мягких тканей лица, ухудшением зрения и др. Поэтому при работе с ВКК и маской максимальное избыточное давление Ю...10,66кПа является предельным, при котором летчик может работать в течение 3-5мин. В связи с этим ВКК с маской может применяться только как спасательное средство, позволяющее в случае разгерметизации кабины при полетах на высотах до 20км обеспечить возможность быстрого снижения на безопасную высоту ниже 12км.
Назначение, область применения и требования к ВКЖ
ВКЖ с плоской камерой повышенного давления (соотношение давлений в камере и линии дыхания равно 3.2:1), названный кратко ЖК-6 (жилет компенсирующий - 6) разрабатывался в соответствии с техническим заданием Министерства обороны РФ по государственному контракту № 13061 от 27.11.2001 г. ЖК-6 совместно с противоперегрузочным костюмом ППК-6 и комплектом кислородного оборудования ККО-15 предназначен для обеспечения летчику необходимых условий жизнедеятельности и работоспособности при выполнении различных полетных заданий на всем диапазоне высот не более 20км. Разработка ЖК-6 осуществлялась в составе всего комплекта полетного и защитного снаряжения под условным названием «Жизнь-1», включающем в себя 11 видов снаряжения.
ЖК-6 совместно с ППК-6 должен обеспечивать защиту от воздействия пониженного барометрического давления длительно при полетах в загерметизированной кабине на высотах до 20км и в разгерметизированной кабине до 12км, а также кратковременно при полетах в разгерметизированной кабине на высотах до 20км до 3-х минут (из них 1 мин. задержка на максимальной высоте).
ЖК-6 может применяться при полетах над сушей, а также использоваться с ППК-6 в составе морского спасательного комплекта ВМСК-6 при полетах над водным пространством. Одновременно в порядке личной инициативы автором разрабатывался и ВКЖ единого давления (соотношение давлений в камере и системе дыхания равно 1:1), который может применяться и как верхняя часть высотно-компенсирующего комплекта на высотах до 20км и автономно (без ППК-6) на некоторых типах самолетов на высотах до 16км. Оба жилета выполнены по одной конструктивной схеме, поэтому и исследования их проводилось по одинаковым методикам.
С учетом приведенных требований, а также опыта эксплуатации, достоинств и недостатков существующих ВКК в качестве базовой для ВКЖ была принята выдержавшая испытание практикой и неплохо зарекомендовашая себя конструктивная схема с пневматической камерой плоского типа аналогичная верхней части комбинезона ВКК-15К. Эскиз плана данной схемы представлен на рис. 2.1. Жилет состоит из силовой оболочки 1 и нашитого на нее с внутренней стороны передней части кармана 2, швы которого показаны пунктирной линией. Данный карман вместе с частью силовой оболочки, охватываемой швами, образует чехол НУ, в который вкладывается надувная герметичная камера.
Камера и чехол состоят из двух симметричных относительно продольной оси человека секций, располагаемых на левой и правой половинах груди летчика и свободно сообщающихся друг с другом через перемычку, расположенную на животе. Такое разделение камеры на 2 секции обусловлено тем, что середина груди имеет обратную кривизну (впадина), поэтому оказать существенное давление на нее посредством камеры все равно невозможно. Таким образом, в отличие от верхней части ВКК-15К, где камеры груди являются просто продолжением ножных камер, камера ВКЖ является полностью автономной.
При заполнении камеры кислородом под избыточным давлением она расправляется и передает все давление на чехол, который имеет несколько меньшие размеры, чем камера. Поэтому сама камера практически не нагружается, а все усилия принимает на себя чехол. Периметр поперечного сечения жилета также несколько больше (на несколько сантиметров) периметра тела, т.е. ткань силовой оболочки имеет некоторую слабину по отношению к телу для того, чтобы жилет не стеснял движения летчика. Вследствие этого, а также из-за некоторого растяжения ткани силовой оболочки края последней, а также края самого чехла с камерой приподнимаются (рис. 2.2) и рядом с чехлом возникают открытые участки в виде узких полосок как на боках груди 1, так и в центре 2 (грудная впадина). При этом силовая оболочка над указанными местами распрямляется и образует прямые участки, или перемычки - боковые 3 и центральная 4. В районе проймы жилета, т.е. там, где контур силовой оболочки незамкнут по периметру, боковые перемычки не образуются, а просто приподнимаются края пройм. Давление на грудь под чехол передается непосредственно самой камерой, а на бока и спину - силовой оболочкой через натянутые боковые перемычки.
Устройство жилета повышенного давления ЖК
В боковых же секторах это приводит к обратному эффекту: точки тройных стыков А и С (см. рис 2,4) с ростом До поднимаются выше, увеличивая тем самым длины дуг боковых секторов. Соответственно и радиуса дуг, и углы охвата их увеличиваются (рис. 2,13, 2.14), Следствием этого также является уменьшение с ростом Д0 длин дуг нижних секторов, или длин дуг обжатой части контура груди под камерой, так как суммарная длина секторов 1, 3,4 остается при этом постоянной.
На рис. 2.16 приведены зависимости относительных длин обжатых частей груди Sr = {AR6W //)100% и всего контура тела 30 от координаты . При расчете последней величины принималось, что спинная впадина шириной 6см силовой оболочкой не обжимается. Как видно, до»дг. Причина этого - более полный контакт силовой оболочки с боками и спиной, чем с грудью, где имеются довольно большие открытые участки под центральной и боковыми перемычками. Усредненные значения дт и S0 по длине жилета (по высоте камеры), или опорные (геометрические) степени компенсации по груди и по жилету составляют соответственно 20-40% и 62-67%. При этом максимальные значения этих величин относятся к полному вдоху, а минимальные - к полному выдоху, т.е. степень опорной компенсации изменяется с ритмом дыхания. Это благоприятствует дыханию под избыточным давлением, так как наибольший обхват тела жилетом происходит в конце вдоха, когда опасность растяжения легких наибольшая.
Аналогичные расчетные оценки для костюма ВКК-15К дали в среднем на 4-5% меньшие значения степени опорной компенсации. Причиной этого является образование дополнительных открытых участков тела рядом с воздуховодами системы вентиляции, расположенными прямо под камерой («палаточный эффект»).
Расчеты показывают также, что суммарная ширина открытой части контура передней части поперечного сечения тела приближенно равна суммарной ширине боковой и центральной перемычек. Это - весьма полезный факт, так как он позволяет в экспериментах определять опорную степень компенсации по величине перемычек, которые доступны наблюдению.
Исследовалось также влияние ширины камеры на опорную степень компенсации. На рис. 2.17 представлены зависимости д0 от относительной ширины камеры Ъ =b/b0i принимая за базовое распределение bo по длине жилета размеры камеры ВКК-15К. Резерв увеличения Ь до достижения камерой крайнего меридиана тела для области ниже проймы составляет в среднем около 1,6 , а для участка в области проймы - в среднем 1,3 - 1,6. Как видно, S0 увеличивается с ростом Ъ , однако скорость этого увеличения быстро падает с приближением к боку тела.
Некоторое повышение о0 можно получить, если сократить ширину центральной перемычки, которая оказывается избыточной ввиду того, что под сектором 3 возникает открытый участок тела за пределами грудной впадины. Оценки показывают, что сдвигая линию касания тела краем нижнего участка камеры непосредственно к краю грудной впадины, величину Sn можно уменьшить примерно на 40%.
Кроме того, можно удлинить камеру, подняв его верх почти до ключиц. При этом ключицы оказываются на открытых участках тела и нагрузка на них не будет оказываться. Расчеты, проведенные с учетом указанных изменений, дают увеличение б0 в среднем еще на 4 - 4,5% (см. рис. 2.17).
Изменение с у погонных сил в секторах по характеру практически полностью соответствует зависимостям соответствующих геометрических параметров (рис. 2.18...2.21). С увеличением радиуса сектора погонные силы возрастают, так как в весьма грубом приближении их оболочки подобны цилиндрам, для которых NB рг0, М9 рЫ2. Поэтому с увеличением глубины выдоха N и iVe в секторах 1, 3
Экспериментальная техника и методика проведения экспериментов
Экспериментальное исследование ВКЖ необходимо для проверки расчетной методики, приведенной в главе 3, и сравнения опытных данных с результатами расчета. Основные задачи экспериментов: определение геометрических параметров чехла (камеры), распределения давления на тело, напряжений (погонных сил) в силовой оболочке. Исследования проводились на специально изготовленных из ткани армалон арт. 22-03 экспериментальных жилетах ЖК-6 и ЖК-ЕД (единого давления). Экспериментальные варианты жилетов отличаются от рабочих тем, что в первых для удобства измерений распах сделан сзади, а левая секция чехла, так же как и правая, пришита к силовой оболочке.
Экспериментальная техника и методика исследований ВКЖ практически не отличаются от таковых для исследования ППК, так как у этих устройств одинаковый принцип действия. Обоснование и выбор экспериментальной техники и описание методики, разработанной при участии автора настоящей работы, подробно изложены в диссертации Аверьянова А.А. [32], поэтому здесь приведем только краткую их суть.
Эксперименты проводились на испытательном стенде высокого давления ОАО «Объединения «Вымпел» (рис. 4.1). Геометрические параметры, доступные визуальному наблюдению (форма и размеры верхнего сектора чехла и боковой и центральной перемычек в различных поперечных сечениях по длине жилета), определялись с помощью пластичной линейки (рис. 4.2). Для этого линейка прикладывалась к поверхности чехла после заполнения камеры азотом так, чтобы она при деформировании облегала поверхность, копируя ее форму. После этого линейку снимали с чехла, боком клали на миллиметровую бумагу и очерчивали карандашом на этой бумаге внутренний контур линейки. Затем через Зсм в поперечном направлении тела (по оси х) определяли вертикальные координаты (аппликаты) точек контура, отсчитывая их от поверхности стола стенда. Такие измерения проводились для нескольких сечений по длине жилета (по оси у).
Для каждого сечения измерения проводились многократно. Для уменьшения случайной погрешности, связанной с неточным копированием контура линейки (упругое последействие, визуальные ошибки и др.), частичным искажением формы линейки при переносе на бумагу и в процессе очерчивания, ошибки в измерении аппликат и др., результаты экспериментов статистически обрабатывались по стандартной методике оценки доверительного интервала погрешности при ограниченном числе измерений [46,47].
Давление на тело под чехлом ри и силовой оболочкой р н измеряли с помощью прибора УВК-2 (рис. 4.3), работающего по принципу компенсации давления. Цена деления манометра прибора равна 0,01кгс/см, т.е. систематическая погрешность метода, например, при/?н = 0,1кгс/см составляет около 10%. Это во много раз больше случайной погрешности, которая является в основном погрешностью фиксации показаний прибора. Потому случайной погрешностью можно пренебречь и измерение давления в данном месте производить один раз. Тем не менее, для большей достоверности производили несколько измерений (n = 5...6) в каждой точке и результаты усредняли.
Диапазон измеряемых давлений прибором УВК-2 составляет 0...0,2 кгс/см .
Поскольку непосредственное измерение усилий в материале силовой оболочки затруднительно, применялся косвенный метод - вычисление напряжений (погонных сил) по экспериментально определенным деформациям, используя известную зависимость напряжения от деформации для данного материала. Для применяемых в снаряжении летчика материалов существуют пока только одноосные диаграммы напряжение - деформация. В то же время напряженно-деформационное состояние жилета двухосное. Поэтому данный метод заранее содержит погрешность, так как модуль поперечного сжатия (коэффициент Пуассона) материала неизвестен. Тем не менее, даже оценка напряжений в одноосном приближении является на данном этапе исследований полезной, так как в целом позволяет судить о прочности ВКЖ. Определение деформаций, точнее удлинений тканевого материала также является непростой задачей. Тензометрические датчики для этого не совсем подходят, так как не охватывают весь диапазон деформаций [48, 49], который для тканей типа СВМ, армалон и др. может составлять 3-6%. Поэтому применялся способ непосредственного измерения удлинений. Поскольку эти удлинения весьма малы - порядка 1мм, то определение их с помощью измерительного инструмента не обеспечивает достаточную точность. В связи с этим при участии автора была разработана специальная методика, которая впервые была использована в работе [50].
Сущность данной методики заключается в следующем. На поверхность чехла камеры в области верхнего участка нашиваются точечные метки из тонкой нити в продольном (по основе) и поперечном (по утку) направлении. Вначале камера заполняется газом под незначительным избыточном давлении ( 0,05кгс/см), т.е. только расправляется. В этом состоянии на чехол накладывается индикатор - тонкий прозрачный материал (калька, пленка и т.п.) и на нем карандашом или ручкой с тонким стержнем отмечаются начальные положения меток, т.е. фиксируются базовые размеры /0. Затем камера наполняется газом под заданным избыточным давлением, и фиксируются новые положения меток. При каждом новом значении давления в порядке его возрастания фиксируются новые положения меток на той же пленке.
