|
Читайте также: |
Во время движения танк подвергается различным внешним воздействиям, которые стремятся вывести его из состояния равновесия, в результате чего он совершает вынужденные колебательные движения как вертикальные, так и угловые продольные и поперечные. Наиболее вредными являются продольные угловые колебания, так как в этом случае вертикальные ускорения и амплитуда колебаний в носу машины (на месте механика-водителя) имеют наибольшие значения по сравнению с другими видами колебаний и в этом случае наиболее вероятны пробои крайних узлов подвески (т.е. жесткие удары балансиров в ограничители хода катков).
Исследованиями установлено, что организм человека способен безболезненно переносить кратковременные перегрузки в 3-3.5 g при частоте возмущения до 2 Гц (т.е. с периодом колебаний Tφ больше 0.5 с). При возникновении пробоев подвески вертикальные ускорения, как правило, превышают эти значения и могут достигать 10 g и более, при которых в организме человека возникают болевые ощущения и он может получить травму. О вредном влиянии жестких условий колебаний машины говорит тот факт, что у водителей грузовых автомобилей, работающих в средних дорожных условиях, пояснично-седалищные боли (в основном ишиас) встречаются в три раза чаще, а у работающих в плохих дорожных условиях в пять раз чаще, чем у водителей легковых автомобилей. Неудивительно, что радикулит считается профессиональной болезнью танкистов, работающих в более жестких условиях по сравнению с водителями автомобилей, и связано это в основном не с переноской тяжестей, как принято считать, а с условиями колебаний танка.
Таким образом, одно из основных требований к системам подрессоривания состоит в том, что на высоких скоростях при движении по длинным неровностям a = 2 L (L - длина опорной поверхности гусеницы) и высотой h = 0.15 м должно обеспечиваться движение без пробоя подвески и вертикальными ускорениями до 3.5 g.
При движении по мерзлой пахоте поперек борозд, по замерзшим кочкам, брусчатке и т.д. передаются высокочастотные непрерывно действующие возмущения (ускорения тряски). Длина таких неровностей принимается примерно равной расстоянию между ближайшими опорными катками, а высота h = 0.05 м. При частотах 2-25 Гц организм человека способен на пороге появления "довольно неприятных ощущений" переносить вертикальные ускорения порядка 0.5 g. Поэтому система подрессоривания должна быть спроектирована так, чтобы ускорения тряски не превышали 0.5 g.
Как известно, ускорение находится в прямой зависимости от амплитуды колебаний и в обратной зависимости от квадрата периода. Из этого следует, что наиболее плавный ход обеспечивается подвесками с колебаниями меньшей амплитуды и большего периода Tφ.
С другой стороны, при значительном периоде колебаний у экипажа возникают неприятные ощущения, связанные с "морской болезнью", что объясняется непривычными для человека частотами колебаний, организм которого наиболее приспособлен к колебаниям с частотой близкой к частоте ходьбы (примерно 1-2 Гц или период 0.5-1 с, а по данным западных специалистов - 0.7-0.8 Гц). Для исключения влияния этого явления по некоторым источникам Tφ должен быть не более 1.55 с, по другим - 1.25 с (частота 0.8 Гц).
Кроме влияния на эргономические показатели машины, ее колебания ухудшают и условия стрельбы. При отсутствии стабилизатора вооружения значительно ухудшаются условия наблюдения и прицеливания, особенно через приборы с многократным увеличением. В этом случае, если наводчик и смог поймать цель в перекрестие прицела, то из-за запаздывания выстрела пушка все равно уйдет с линии прицеливания, кроме того, снаряд еще дальше отклонится от цели благодаря сложению скоростей полета снаряда и движения пушки в сторону от линии прицеливания в момент начала выстрела. В этих условиях, чем меньше угловая скорость и амплитуда колебаний, тем лучше.
Введение стабилизатора танкового вооружения значительно упростило наведение и многократно повысило точность стрельбы с ходу. Однако исполнительные механизмы стабилизаторов вооружения обладают определенной инерционностью и при высоких частотах колебаний не могут достаточно точно удерживать вооружение в заданном положении. Для современных танков удовлетворительная точность стрельбы на европейском ТВД обеспечивается при движении на поле боя со скоростью до 20-30 км/ч.
Обобщив выше сказанное, выделим следующие требования к системам подрессоривания по обеспечению высокой плавности хода:
Выполнение выше перечисленных требований возможно следующими техническими мероприятиями.
Во всех случаях желательно иметь:
Исключение пробоев подвески достигается путем увеличения динамических и полных ходов катков. Увеличение динамического хода до 350-400 мм можно считать разумным пределом, дальнейшее увеличение динамического хода ведет к увеличению высоты корпуса, что приведет при ограниченной массе к ослаблению бронирования.
Можно увеличить жесткость рессор, что повышает удельную потенциальную энергию подвески λ, однако этот метод крайне нежелателен, так как часто приводит к прямо противоположному результату. В самом деле, при увеличении жесткости подвески возрастают возмущения, действующие через нее от неровностей местности на корпус, что приводит к увеличению амплитуды колебаний и более частым пробоям по сравнению с менее жесткой подвеской.
Минимизация вертикальных ускорений достигается применением мягкой подвески с низким приведенным к катку коэффициентом жесткости подвески c. Благодаря этому уменьшаются силы, действующие со стороны опорного катка на корпус при наезде на единичную неровность.
Увеличение периода собственных колебаний достигается опять же применением рессор низкой жесткости (вспомните опыт из курса школьной физики: чем мягче пружина, тем больше период раскачивания на ней одного и того же груза или, наоборот, на пружине одной жесткости больше период колебаний для более тяжелого груза), увеличением момента инерции танка.
Немецкий тяжелый танк Pz.V "Пантера" благодаря большому числу узлов подвески и применению последовательной двухторсионной подвески имел одну из самых мягких подвесок для танков этого типа (приведенный к катку коэффициент жесткости c = 115 кг/см), в результате чего достигнут Tφ = 1.86 с, что по условию проявления симптомов "морской болезни" у экипажа является явно чрезмерным.
Уменьшение амплитуды колебаний достигается применением мощных амортизаторов, которые быстро гасят колебания корпуса; увеличением длины опорной поверхности, благодаря чему увеличивается плечо силы амортизатора относительно центра масс, и он эффективнее выполняет свои функции.
Применение мягкой подвески позволяет уменьшить силы, действующие на опорные катки со стороны неровностей, что снижает амплитуду вынужденных колебаний. С другой стороны, мягкая подвеска оказывает меньшее сопротивление внешним силам, нарушающим равновесие танка. Мягкая подвеска склонна к продольному раскачиванию танка при трогании с места, торможении и изменении скорости движения.
Кроме подвески демпфирующими свойствами обладают гусеничный движитель, трансмиссия и двигатель - этот вопрос рассмотрим в разделе, посвященном гусеничному движителю.
Как можно заметить, выполнение большинства требований к системе подрессоривания решается применением амортизаторов. Однако следует сразу оговориться, что амортизаторы не всегда полезны. Обратите внимание на представленную на графике примерную амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) танка с подвеской без демпфирующих элементов (кривая 1) и с демпфирующими элементами (кривая 2). Не вдаваясь в глубины теории подрессоривания, только отмечу: из приведенного графика видно, что в резонансной части колебаний корпуса и на низких частотах колебаний (левая часть кривой 2) применение амортизаторов за счет гашения колебаний весьма эффективно. Чем выше демпфирующие свойства амортизаторов, тем ниже будет проходить на графике левая часть кривой 2 и тем меньше амплитуда угловых колебаний. С другой стороны, амортизатор увеличивает жесткость подвески, и на высоких частотах амплитуды колебаний увеличиваются с увеличением мощности амортизатора (правая часть кривой 2). Отсюда можно сделать вывод, что мощный амортизатор эффективен при движении по большим неровностям (эффективно гасит низкочастотные колебания) и вреден при движении по мелким неровностям (увеличивает тряску).
|
Таким образом, наиболее целесообразной является мягкая подвеска с большими динамическими и полными ходами катков и эффективными амортизаторами (с низким демпфированием на мелких неровностях и высоким на крупных). Чтобы низкая жесткость рессор не сказывалась на уменьшении удельной потенциальной энергии подвески, число узлов подвески желательно иметь как можно больше. Для современных основных боевых танков разумным пределом является 6-7 узлов подвески (опорных катков) на один борт. Перспективным является путь применения пневматических и гидропневматических подвесок с системами автоматического регулирования (САР) характеристик подвески (клиренса, жесткости упругих элементов, демпфирования амортизаторов) в зависимости от профиля пути. Вариант САР подрессоривания с лазерным датчиком профиля местности был разработан в США для танка МВТ-70, динамика ходового макета с этой системой улучшена на 30%.
Здесь хочется сделать некоторое отступление. Анализируя АЧХ колебаний корпуса танка, можно заметить, что при движении танка по поверхности с профилем, приводящим танк к колебаниям с частотами близкими к собственной, возникает резонанс и танк начинает сильно раскачиваться. Для уменьшения раскачиваний корпуса водитель обычно снижает скорость, однако, как следует из АЧХ, увеличение скорости значительно эффективнее скажется на уменьшении амплитуды колебаний, что опытные механики-водители и практикуют - как только танк начал сильно раскачиваться, прижал сильнее педаль подачи топлива, танк увеличил скорость и колебания резко уменьшились. Т.е. можно сказать, что в данной ситуации механик-водитель сам по себе представляет систему автоматического регулирования колебаний корпуса.
Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 154 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| Классификация систем подрессоривания | | | Высокая живучесть подвески |
Примерные амплитудно-частотные характеристики танка